Ahorro de batería Fairy Light: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Las baterías CR2032 son geniales, pero no duran tanto como quisiéramos cuando manejamos cuerdas LED "Fairy Light".

Con la temporada navideña aquí, decidí modificar unas 20 cuerdas de luz para que funcionen con un banco de energía USB.

Busqué en línea y descubrí que no todos los bancos de energía USB permanecerán encendidos con un consumo de corriente tan pequeño.

A través de pruebas y con algunas iteraciones, encontré una solución funcional que creo que otros pueden querer probar.

Además de un tiempo de funcionamiento continuo típico de 60 a 80 horas entre cargas, se necesitarán comprar y reciclar menos baterías CR2032.

Asegúrese de seguir esto hasta el final o salte hasta el final para ver la versión final …

¡Quería dejar lo mejor para el final!

Bob D.

Paso 1: recopilación de las piezas necesarias

Solo se requieren unos pocos componentes y todos encajarán en el lugar de las dos baterías CR2032 en la caja de la batería.

1x banco de energía USB de 3, 350 mA - 4, 440 mA USB (o similar) - de Walmart o Amazon

1x 20 cadena de luces LED - muchos tipos disponibles en Amazon

www.amazon.ca/Starry-String-Lights-CR2032-20LEDs/dp/B01FO9II5K

1x transistor 2N2222A o 2N4401 - Confirmé que ambos tipos funcionan bien.

Diodos 2x 1N914A o 1N4148 - Confirmé que ambos tipos funcionan bien.

1x 3, 300 ohmios de resistencia de 1/4 vatios

1 resistencia de 16 ohmios o 2 de 33 ohmios de 1/4 vatio - para las versiones 1 y 2

1 resistencia de 10 ohmios 1/4 O (se prefiere 1/2 vatio) - Versión 3.

1x resistencia de 270 ohmios 1/4 vatios - versión 2

1x cable y conector USB A recuperado: utilizaremos los cables rojo + y negro, y aislaremos los cables de datos blanco y verde.

Paso 2: herramientas necesarias

Estación de soldadura y soldadura.

Cortadores, pelacables, pinza quirúrgica, destornilladores de precisión.

Tubo termorretráctil y fuente de calor.

Pistola de pegamento caliente y barra de pegamento.

Medidor digital o dos para pruebas de corriente, voltaje y resistencia.

Limas redondas y planas.

Paso 3: diagrama esquemático y disposición de las piezas - Versión 1 y 2

Como la mayoría de las cosas que construyo, siempre estoy pensando en formas de reutilizar tantas cosas como pueda. Disfruto de una buena búsqueda en Amazon y la emoción cada vez que llega un nuevo paquete … pero usar las piezas que tengo a mano es una gran sensación.

Esta fue una de esas compilaciones, así que decidí usar un circuito de controlador LED de corriente constante básico que había aprendido recientemente en línea.

El componente clave que determina la corriente entregada a las luces LED es la resistencia del emisor. Para simplificar la explicación aquí, voy a afirmar que la caída de voltaje a través de la resistencia del emisor es bastante constante a 0.5 vdc gracias a los diodos 1 y 2 conectados a la base como divisor de voltaje.

En la Versión 1 y la Versión 2, experimenté con una corriente de impulsión de LED de 15 mA a 30 mA a la cadena de LED.

El cálculo matemático para la resistencia del resistor del emisor requiere:

0,5 voltios / 0,015 amperios = 33 ohmios

o

0,5 voltios / 0,030 amperios = 16 ohmios

En la Versión 2, la principal diferencia es la resistencia de 270 ohmios añadida para aumentar el consumo total de corriente del circuito a poco más de 50 mA para evitar que algunos bancos de baterías se apaguen después de unos 30 segundos.

En la versión 3… esperaré hasta más tarde para hablar de esta modificación.

Paso 4: Desmontaje y preparación

Retire los 4 tornillos que sujetan la tapa, deje las baterías a un lado y comencemos.

Necesitamos doblar las pestañas para crear más espacio para los componentes. Los alicates de punta fina o una pinza quirúrgica funcionan para esta tarea.

A continuación, debemos quitar la barra de conexión que unía las dos baterías. Recorté las protuberancias de plástico y quité la barra porque ya no es necesaria.

Caliente la estación de soldadura y retire el interruptor y los cables LED en los puntos indicados en la imagen.

Noté que el ánodo + cable tiene una raya blanca para referencia futura, y dejé las luces LED a un lado por ahora. Tendremos que volver a conectarlos más tarde y asegurarnos de que estén conectados correctamente.

También agregué el interruptor y la barra de conexión a mi caja de repuestos … ¡nunca se sabe cuándo pueden ser útiles para otro proyecto!

Paso 5: Llenado de la caja de la batería: consulte el esquema de la versión 1 o la versión 2

Así es como ensamblé los componentes:

Recordatorio: el cátodo negativo (-) es el final del diodo con la banda negra.

-Una D1 y D2 en serie y suelde (también agregué una pequeña pieza de termocontraíble transparente).

-enganche el cable del ánodo de D1 y el cable de la base de T1 lo más cerca posible para permitir una conexión de soldadura, y suéldelos.

-con la cara plana T1 hacia abajo, posicionar el cátodo de D2 para que pueda ser soldado al riel USB negativo (donde doblamos la lengüeta).

-Recorte el cable del cátodo al tamaño y suelde.

-ubique las resistencias de emisor de 16 ohmios o 2x 32 ohmios requeridas y suelde entre el cable del emisor T1 y la lengüeta del riel USB negativo.

-Agregué una pequeña pieza de termocontraíble transparente a la resistencia 3K3, y luego la coloqué entre la unión del ánodo T1 Base / D1 y la lengüeta del riel USB +. Luego suelde en su lugar.

-para la versión 2 - coloque y suelde en su lugar la resistencia de 270 ohmios entre los rieles USB + y USB -.

-Ahora es el momento de colocar en seco el cable USB y enchufar la pistola de pegamento.

-Tendrá que recortar y limar un poco para permitir que el cable USB entre en la caja de la batería (donde se encontraba originalmente el interruptor) … tenga paciencia aquí.

-Con los cables rojo y negro enrutados, suéldelos en su lugar.

-Ahora es el momento de pegar en caliente el cable USB a la base de la caja de la batería. Mantenga el alambre en su lugar mientras el pegamento se endurece. Agregue unas gotas de pegamento para mantener los cables de datos verde y blanco fuera del camino mientras lo hace.

-Quería que la cadena de LED sobresaliera en línea recta frente al punto de entrada del cable USB. Esto significaba que tenía que volver a recortar y archivar la caja de la batería para colocar el cable en su lugar.

-ajuste en seco el cable Anodo + LED rayado y suelde al riel USB +.

-ajuste en seco el cátodo - cable del LED al cable del colector T1. Suelde y agregue un trozo de termorretráctil para aislar la conexión.

-Inspeccione todas las conexiones, y si todo se ve bien, es hora de conectarlo al banco de energía.

Paso 6: Prueba de la versión 1 y modificación de la versión 2

Prueba de la versión 1:

Usé un banco de energía Hype HW-440-ASST que funcionó constantemente (no se apagó) mientras encendía la cadena de 20 LED.

Nota: El tiempo de funcionamiento calculado (completamente cargado) sería 4.400 mAh / 30 mA = 145 horas

Luego probé la Versión 1 con el banco de energía ONN ONA18W102C, que se apaga automáticamente después de 30 segundos.

Creación y prueba de la versión 2:

Luego armé el mismo circuito de la Versión 1 en una placa de pruebas y agregué la resistencia adicional de 270 ohmios a los rieles USB + y USB -. Esto aumentó el consumo de corriente total del circuito a 50 mA. El ONN ONA18W102C permanecería encendido de forma constante. Esta se convirtió en la Versión 2 que funcionará para la mayoría de los bancos de energía USB.

El tiempo de funcionamiento calculado (completamente cargado) para el banco de energía ONN ONA18W102C sería 3, 350 mAh / 50 mA = 69 horas. Esto se entregará con el máximo brillo durante todo este tiempo.

Calificaciones y pensamientos originales de la batería:

Las baterías CR2032 tienen una potencia nominal de 3 vdc con una capacidad de 240 mAh, y el sitio se jacta de que durarán 72 horas con un uso continuo. La resistencia interna de la batería CR2032 limita la corriente a las luces de hadas, y es por eso que no hay una resistencia limitadora en el diseño original. Sin embargo, todos los sitios que miro indican que al CR2032 no le gusta descargar a una velocidad tan alta (30 mA aproximadamente).

No puedo confirmarlo con certeza en este punto, pero recuerdo que las luces se veían notablemente más tenues después de 3 noches (de 4 horas de duración). No hay forma de que obtengas "magia" de estas baterías. Confirmé a través de pruebas que las luces se ven muy apagadas cuando las baterías alcanzan los 2.5 vdc por celda.

Tendré que hacer algunas pruebas en la vida real y actualizar esta publicación en una fecha posterior, pero creo que los bancos de energía de 3, 350 mAh @ 5 vdc deberían superar totalmente a los 240 mAh @ 6 vdc (2 baterías en serie) CR2032.

Además, el objetivo aquí era un mayor tiempo de funcionamiento y, en última instancia, menos baterías CR2032 que se "gastaran" y se reciclaran.

Yendo más lejos:

Lo has adivinado … La versión 3 está concebida, ¡así que sigue leyendo!

Paso 7: Luz de hadas: Versión 3 con dos hilos de luces LED

La versión 3 usa la corriente adicional que se estaba desviando (desperdiciando) hacia la resistencia de 270 ohmios en la versión 2.

Dado que teníamos como objetivo 50 mA como el consumo total de corriente para mantener encendido el banco de energía promedio, podemos hacer una mejora. Hice una prueba en la que encendí una cuerda de luz con 15 mA y una segunda cuerda de luz con 30 mA y le pregunté a mi esposa si podía notar la diferencia. Miró de un lado a otro varias veces e indicó que en realidad no podía ver la diferencia.

Este experimento confirmó que una mejor solución sería alimentar dos (2) cadenas de luces de hadas en paralelo y conducirlas con 50 mA de corriente. Puede ver en el esquema adjunto para la Versión 3, que todo lo que se requería era cambiar la resistencia del emisor R2 a 10 ohmios y conectar una segunda cadena de luz en paralelo.

Para calcular la potencia a través de R2 con la ley de Ohm:

P = E x I

E = 0,5 voltios (a través de R2)

I = 50 mA (a través de R2)

0,5 x 50 = 0,025 vatios

Podemos utilizar con seguridad una resistencia de 10 ohmios y 1/4 vatios (250 mW) para esta aplicación.

La imagen 2 muestra que el circuito de prueba consume 50 mA según lo calculado.

Agregué algunas imágenes del proceso de construcción para mostrar el enrutamiento de los cables.

Versión 3 completada y probando en mi banco.

Paso 8: Versión 2 y Versión 3: el producto final

Aquí está la Versión 2 y la Versión 3 en funcionamiento en mi banco.

Nota de cierre:

Esta fue una construcción divertida, con iluminación que puedo usar para cualquier estación del año.

¡La mejor parte es que ya no tengo que hacer pedidos y esperar por las baterías de repuesto CR2032!

¡Gracias por seguirnos y Happy Building!

Bob D