Luz (s) LED a batería con carga solar: 11 pasos (con imágenes)

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

Mi esposa enseña a la gente cómo hacer jabón, la mayoría de sus clases eran por la noche y aquí en el invierno oscurece alrededor de las 4:30 pm, algunos de sus estudiantes tenían problemas para encontrar nuestra casa. Teníamos un letrero en el frente, pero incluso con un semáforo allí mismo, el letrero era difícil de ver. Hacer funcionar la energía hasta donde está el letrero habría sido un gran problema, durante este tiempo vi un montón de videos de YouTube sobre cómo hacer una farola con un LED, un panel solar y una batería. Si bien esto funcionó, no cumplió con todos los requisitos que quería en la luz de fondo para su letrero. Básicamente, el circuito necesitaba hacer lo siguiente

• Cargue la batería durante el día con un panel solar
• Se enciende automáticamente por la noche
• Tenía que poder apagarlo una vez que terminara la clase, pero se volvía a encender la noche siguiente.
• Teníamos que poder apagarlo durante los fines de semana, días festivos y vacaciones sin que se volviera a encender.

En estas imágenes, puede ver las cadenas de LED detrás del letrero para iluminarlo, en realidad necesita tal vez otras 3 filas, simplemente no he podido instalarlas. La parte posterior del letrero muestra el interruptor basculante, el interruptor de botón y un LED para mostrar que el letrero está encendido en caso de que se olvide y se deje encendido, lo podemos ver desde la ventana de nuestra sala de estar e ir a apagar las luces. En realidad, hay una pieza de plexiglás que se desliza sobre los botones y el LED para evitar que la lluvia les caiga.

Suministros:

Equipo

• Soldador
• Tablero de circuitos
• Cables de puente de tablero de varios tamaños

Partes

• Batería 18650 (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Panel solar de 5 V 500 mAh (x2) Amazon.com.mx
• Resistencia de 220 ohmios (x1) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• 10k resister (x2) ver arriba para enlaces de compra
• Relé de enclavamiento biestable de bobina de 5 V Amazon.com.mx / AliExpress
• Conectores JST Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Interruptor de palanca momentáneo de 2 pines Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Interruptor basculante de 2 pines Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• LED de 5 V [simple o cadena]
• Cable 22awg para tiras de LED Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Diodo rectificador de barrera Schottky 1N5819 (x1) Amazon.com.mx / Banggood / AliExpress
• Transistor PNP S9012 (x1) Amazon.com.mx / Banggood / AliExpress
• Transistor NPN BC547 (x1) Amazon.com.mx / Banggood / AliExpress
• Conectores de encabezado de clavija macho rompible de 2,54 mm Amazon.com.mx / Banggood
• A TP4056 5V 1A Micro USB 18650 Carga de batería de litio + Módulo de cargador de placa de circuito de protección Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Pines de PCB redondos hembra rectos de 2,54 mm Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Partes opcionales

• Conectores de terminal (alternativos a los conectores JST) Amazon.ca / Banggood / AliExpress
• Placa de circuito prototipo Amazon.ca / Banggood / AliExpress

Las baterías 18650 son las más baratas en AliExpress, pero presta atención a los gastos de envío, algunas son tremendamente altas. Banggood parece estar en el medio del camino, las baterías son más caras pero el envío es razonable. En Amazon, el envío es gratuito pero el costo de la batería es realmente alto. La mejor manera de obtener estas baterías es un paquete de baterías para computadora portátil que se va a reciclar, puede obtener hasta 6 celdas individuales, al menos 1 de las cuales seguirá siendo buena. Solo tenga mucho cuidado al desmontar el paquete, evite cortocircuitos.

Paso 1: Suelde los pines al módulo TP4056

Aquí, para que sea más fácil identificar qué pines eran positivos y negativos, usé rojo y negro. Rompa 2 pines de negro y 2 pines de rojo y déjelos conectados por el plástico, estos se sueldan a los 2 orificios de los pines para B + / Out + y B- / Out-. También necesitará un solo pin de cada color para conectarse a la fuente de alimentación.

Entonces, la forma más fácil de hacer esto es colocar uno de los pines, la parte más larga de la pata después de la pieza de plástico hacia abajo en la placa de pruebas, colocar el orificio de entrada de alimentación negativa del módulo de carga en el pin, ver dónde necesitan los otros pines que estén en la placa de pruebas y colóquelos en sus lugares apropiados para que todos los pines estén en la placa de pruebas y se asienten en los orificios del módulo de carga. Ahora, con los pines firmemente en su lugar en la placa de pruebas y el módulo de carga encima de ellos, puede soldar todos los pines en su lugar.

Paso 2: suelde los cables a los paneles solares

Si quiere hacer lo que hice y conectar los 2 paneles en paralelo para mantener el mismo voltaje pero amperios más altos, suelde los cables en las almohadillas positiva y negativa de un panel y suelde el positivo de ese panel al positivo del segundo panel, haga lo mismo con el cable negativo. Luego suelde los cables con un conector JST al positivo / negativo de uno de los paneles

Si usa un conector JST, coloque la pieza con los pines en la placa de pruebas como se muestra en la imagen, asegúrese de que el positivo de los paneles solares esté conectado al riel positivo de la placa de pruebas.

Paso 3: preparación de la batería

Conecte otro conector JST al soporte de la batería, coloque la pieza con los pines en el extremo opuesto de la placa de pruebas, pero aún en los rieles de alimentación. Al igual que con los paneles solares, asegúrese de que el positivo y el negativo estén en los rieles adecuados en la placa de pruebas.

Paso 4: Conexión del módulo de carga

Coloque el módulo de carga, con los pines soldados, en la placa, pero no lo presione en la placa, ya que tendremos que colocar cables debajo todavía. Deje dos orificios para clavijas en el riel de alimentación superior, vea la segunda imagen.

Coloque un cable de puente desde el riel negativo hasta el primer orificio sobre el pin de entrada de energía negativa

Coloque el diodo Schottky, 1N5819, desde el riel positivo que se conecta al pin de entrada de energía positivo, la banda plateada debe estar más cerca del pin de entrada de energía, ya que esa es la dirección en la que desea que fluya la energía, si mira hacia el otro lado, entonces no fluirá energía hacia el módulo de carga. El diodo Schottky fue elegido por sus "características mecánicas de baja pérdida de potencia / alta eficiencia", que es aproximadamente la mitad de un diodo normal. El diodo se agrega para evitar que el voltaje inverso fluya por la noche hacia los paneles solares, lo que luego se desperdicia.

Paso 5: Conexión del cargador a la batería

Aquí solo estamos conectando la batería al módulo de carga, también puede ver por qué todavía no desea presionar el módulo de carga en la placa de pruebas todavía.

Entonces es solo B + en el módulo al riel positivo en el lado de la batería y B- al riel negativo en el lado de la batería

Paso 6: Configuración del primer interruptor de transistor

Ahora agregamos el transistor PNP S9012

Este transistor actuará como un interruptor, si los paneles solares están produciendo energía (es decir, es de día), entonces no se permitirá que fluya energía a través del transistor, apagando las luces de manera efectiva y permitiendo que la batería se cargue.

Conecte 1 cable de puente corto desde el pin de entrada de energía en el módulo de carga a un lugar vacío en la placa de pruebas [imagen 1]

conecte una resistencia de 10k [imagen 2] a ese cable de puente

conecte la base del transistor a la resistencia [imagen 3]

conecte el colector del transistor al pin Out + en el módulo de carga [imagen 4]

conecte el emisor del transistor al riel positivo inferior en la placa de pruebas [imagen 5]

Paso 7: simplemente extender el terreno

Conecte la salida a la línea de alimentación negativa inferior.

Ese es el módulo de carga terminado y el primer interruptor de transistor terminado.

Todo lo que necesita hacer ahora es colocar completamente el módulo de carga en la placa de pruebas.

Si todo lo que deseaba era un LED de batería que se encienda por la noche, se apague durante el día y una batería que se cargue durante el día, entonces esto es todo lo que necesita. Solo necesita soldar los componentes en una placa de circuito asegurándose de mantener los rastros iguales al cableado y eso es todo. El LED estaría conectado al positivo del Emisor del transistor y al negativo del Out-

Para agregar un botón pulsador y un interruptor basculante, siga el resto de los pasos.

Paso 8: El segundo interruptor de transistor

Entonces, este es el interruptor que dispara el relé para permitir que los LED se enciendan por la noche.

conecte un cable de puente del riel positivo en el lado del panel solar, no del lado de la batería y definitivamente no después del diodo. Por alguna razón, aún no me he dado cuenta de que el circuito NO funcionará si la conexión a la base del transistor se realiza después del diodo. Cable naranja en la imagen 1, que viene del positivo a la columna 37 de la placa de pruebas.

conecte una resistencia de 10k al extremo del cable de puente que acaba de colocar [imagen 2]

coloque la base del transistor para que se conecte a la resistencia

conecte el colector del transistor al carril positivo de la batería.

Conectaremos el Emisor del transistor en la siguiente parte.

Paso 9: agregar el relé

Así que este es un relé de enclavamiento de doble tiro, doble polo. La parte de enclavamiento es lo que hace que este sea un relé perfecto para este proyecto. "La mayoría de los relés requieren un pequeño voltaje continuo para permanecer encendido. Un relé de enclavamiento es diferente. Utiliza un pulso para mover el interruptor, luego permanece en posición, reduciendo ligeramente la electricidad Requisitos de energía." Lo que he hecho aquí y lo que recomiendo es marcar los lados del relé para indicar dónde están los pines porque una vez colocados en la placa ya no se pueden ver.

Primero coloquemos los conectores para el relé, debido a sus pequeños pines, tendrá dificultades para mantener el relé en la placa de prueba, por lo que usar los pines hembra del cabezal redondo separable funciona muy bien [imagen 2]. Necesitará 8 pines por lado. Probé un zócalo IC pero en realidad era peor que la placa de pruebas para sostener el relé.

conecte el emisor del transistor BC547 al pin 2 en el lado más cercano al terminal de la batería. El relé se puede conectar con un lado positivo o con el otro, por lo que en qué lado está el positivo no importa realmente, solo simplifica las cosas por el momento.

conecte los pines 1 y 2 en el otro lado del relé al riel negativo [imagen 2, los 2 cables azules]

mientras todavía en el lado donde acabamos de conectar los cables negativos, conecte el tercer pin al riel positivo inferior

conecte un cable de puente al primer pin en el lado opuesto de los cables negativos, déjelo suelto por ahora

el cuarto pin del relé puede dejarse sin conectar o, para fines de prueba, puede conectar una resistencia y un LED al riel negativo. Este solo se enciende cuando desea apagar la luz principal.

Paso 10: Agregar los botones de apagado temporal y de largo plazo

Usé una segunda placa de pruebas más pequeña para esta parte para tratar de eliminar parte del desorden de cables, no estoy seguro de que haya funcionado, pero de todos modos.

coloque un botón momentáneo a ambos lados del centro de la placa en algún lugar donde tenga espacio.

conecte el cable del primer pin del relé a uno de los pines de su botón. En mi caso, el pin superior izquierdo (cable rojo)

Desde el riel de alimentación positivo de la batería, conecte un cable al botón. En mi caso, el pin inferior derecho. Sí, en este botón sí importa a qué pin te conectes. (cable naranja)

coloque una resistencia de 220 ohmios desde el riel de alimentación positivo a cualquier columna no utilizada

coloque un LED, este será el LED o tira de LED que desea alimentar, conecte el ánodo (pata larga) a la resistencia

conecte el cátodo LED (pata más corta) al riel negativo inferior de la placa principal (cable púrpura)

conecte 2 cables a su pestillo o botón basculante

conecte uno de los cables del botón de enganche al quinto pin del relé

conecte el otro cable del botón de enganche al riel positivo en el que se encuentra la última resistencia que acaba de colocar

Imagen 1: los paneles solares están funcionando y la batería se está cargando, todas las luces están apagadas

Imagen 2: los paneles solares ya no producen energía, por lo que el LED funciona con la batería

Imagen 3: presione el botón momentáneo, el relé se activa, la energía ya no fluye hacia el LED y las luces están apagadas por la noche, cuando se vuelve de día y las células solares vuelven a producir energía y el relé se activa de nuevo al "encendido "posición de nuevo.

Imagen 4: se ha pulsado el botón de enclavamiento y no se enciende ningún LED hasta que se vuelve a pulsar este botón.

Paso 11: Esquema de EasyEDA y diagrama de PCB

La imagen uno es el diagrama de cableado esquemático

La placa que ve aquí es la placa de prototipos de PCB, usé cables donde fue posible para hacer las conexiones de rastreo, ya que soldar cada orificio al que está al lado es un proceso largo y arduo. He incluido las trazas de la placa de circuito como archivos PDF, una es una vista de arriba hacia abajo y la otra, como puede ver, invertida, como si la estuviera mirando desde abajo.