Lámpara solar de baja tecnología con baterías reutilizadas: 9 pasos (con imágenes)

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

Este tutorial le permite hacer una lámpara solar equipada con un cargador USB. Utiliza celdas de litio que se reutilizan de una computadora portátil vieja o dañada. Este sistema, con un día de luz solar, puede cargar completamente un teléfono inteligente y tener 4 horas de luz. Esta tecnología ha sido documentada durante una escala de la expedición "Nomade des Mers" en la isla de Luzong en la parte norte de Filipinas. La asociación Litro de Luz ya ha instalado este sistema desde hace 6 años en aldeas remotas que no tienen acceso a la electricidad. También organizan cursos de formación para los aldeanos con el fin de enseñarles cómo reparar la lámpara solar (ya hay 500 000 lámparas instaladas).

El tutorial original, y muchos otros para construir tecnologías bajas, están disponibles en el sitio web de Low-tech Lab.

El litio es un recurso natural cuyas existencias se utilizan cada vez más para automóviles eléctricos, teléfonos y computadoras. Este recurso se está agotando gradualmente con el tiempo. Su mayor uso en la fabricación de baterías se debe principalmente a su capacidad para almacenar más energía que el níquel y el cadmio. La sustitución de equipos eléctricos y electrónicos se acelera y se convierte en una fuente de residuos cada vez más importante (DEEE: Residuos de aparatos eléctricos y electrónicos). Francia produce actualmente de 14 a 24 kg de residuos electrónicos por habitante y año. Esta tasa aumenta aproximadamente un 4% anual. En 2009, solo el 32% de los jóvenes franceses de entre 18 y 34 años habían reciclado alguna vez sus residuos electrónicos. En el mismo año 2009, según Eco-systèmes, de enero a septiembre de 2009 se evitaron 113.000 toneladas de CO2 mediante el reciclaje de 193.000 toneladas de DEEE, una de las cuatro ecoorganizaciones del sector DEEE.

Sin embargo, este residuo tiene un alto potencial de reciclaje. En particular, el litio está presente en las celdas de las baterías de las computadoras. Cuando falla la batería de una computadora, una o más celdas están defectuosas, pero algunas permanecen en buenas condiciones y pueden reutilizarse. A partir de estas celdas, es posible crear una batería separada, que se puede usar para alimentar un taladro eléctrico, recargar su teléfono o conectarse a un panel solar para operar una lámpara. Combinando varias celdas también es posible formar baterías de almacenamiento de dispositivos más grandes.

Paso 1: Herramientas y suministros

Suministros

• Batería de portátil usada
• Panel solar 5V-6V / 1-3W Regulador de carga y descarga (por ejemplo: 4-8V 1A Mini cargador de batería Li-ion USB Arduino TP4056)
• Convertidor de tensión DC / DC amplificador DC / DC MT3608 (componente eléctrico que transformará los 3,7 V de las baterías en 5 V)
• Lámpara LED de alta potencia (p. Ej., Botones LED de 3 W)
• Switch (para abrir el circuito y cortar la luz)
• Cinta electrica
• Caja

Instrumentos

Para extracción de células:

• Guantes (para evitar cortar con el plástico de la batería de la computadora o con las cintas de níquel que conectan las celdas)
• Martillo
• Cincel
• Alicates de corte

Para construir la propia lámpara:

• Pistola de pegamento (y barras de pegamento)
• Pistola calefactora o soplete pequeño
• Sierra de madera
• Destornillador

Paso 2: ¿Cómo funciona?

Este tutorial muestra cómo recuperar celdas de computadora para hacer una batería nueva. Alimentado por un panel solar, o por un puerto USB, le permitirá encender una lámpara LED.

El sistema funciona en torno a tres módulos:

• el módulo de recepción de energía: el panel solar y su controlador de carga
• el módulo de almacenamiento de energía: la batería
• el módulo que devuelve la energía: la lámpara LED y su regulador de voltaje

Módulo de recepción de energía: panel fotovoltaico y controlador de carga

El panel fotovoltaico concentra la energía del sol. Permite recuperar su energía para almacenarla en la batería. Pero ojo, la cantidad de energía que recibe el panel es irregular según la hora del día, la climatología… es importante instalar un regulador de carga / descarga entre el panel y la batería. Este estará protegido contra sobrecargas, entre otras cosas.

Módulo de almacenamiento de energía: la batería

Está compuesto por dos celdas de litio recuperadas de una computadora. En pocas palabras, una batería es un poco como una caja que contiene varias baterías: cada una de ellas es una celda, una unidad que suministra energía al dispositivo mediante una reacción electroquímica.

Las células que se encuentran en las computadoras son células de litio. Todos tienen la misma capacidad para almacenar energía, pero su capacidad para producirla es diferente para cada uno. Para formar una batería a partir de celdas, es importante que todas tengan la misma capacidad para suministrar energía. Por tanto, es necesario medir la capacidad de cada celda para componer baterías homogéneas.

Módulo que rinde la energía: la lámpara LED, el puerto USB de 5V y su convertidor de voltaje

Nuestra batería nos proporciona una potencia de 3,7 V y las lámparas LED que utilizamos funcionan al mismo voltaje. Además, los puertos USB proporcionan un voltaje de 5V. Por lo tanto, necesitamos transformar la energía de la celda de 3.7V a 5V: usando un convertidor de voltaje llamado amplificador DC / DC

Paso 3: Etapas de fabricación

Aquí hay diferentes pasos necesarios para construir la lámpara:

1. Extracción de las celdas de la batería de la computadora
2. Medir el voltaje de las celdas
3. Realización de los 3 módulos (panel solar + regulador de carga batería luz LED + regulador de carga)
4. Vinculando los 3 módulos
5. Construyendo una caja
6. Integración de módulos en la caja

Paso 4: Extracción de las celdas de la batería de la computadora

Para esta parte, le sugerimos que consulte el siguiente tutorial: Reciclaje de baterías.

1. Ponte guantes para protegerte las manos.
2. Coloque la batería y ábrala con un martillo y un cincel.
3. Aísle cada celda quitando todas las demás partes (como se muestra en la foto).

Paso 5: Mida el voltaje de las celdas y su capacidad

Medir voltaje:

Comenzamos midiendo el voltaje de cada celda para verificar si están funcionando correctamente. Todas las celdas que tengan un voltaje inferior a 3 V no podrán utilizarse en este proyecto y deben reciclarse.

Usando un multímetro, en modo DC, mida cada celda y marque la que es utilizable para el proyecto.

Tenga cuidado: si la batería de la computadora parece tener líquido en el exterior, no abra la caja, el litio es dañino en dosis altas.

Capacidad de medida:

Para medir la capacidad de una celda, tenemos que cargarla al máximo y luego descargarla. Esas celdas están basadas en litio y necesitan un sistema de carga y descarga específico, generalmente la carga máxima es 4, 2 V y la mínima es 3V. Superar esos límites dañará la celda.

1. Use un PowerBank: le permitirá cargar muchas celdas a la vez con un puerto USB.
2. Cargue las celdas y espere hasta que se complete la carga (toda la luz debe estar encendida), se hará en aproximadamente 24 horas. (imagen)

3. Las celdas se cargarán al máximo (4, 2V), ahora tenemos que descargarlas. Debe utilizar un Imax B6: una herramienta que permite descargar las células y comprobar su capacidad. Cómo utilizar la herramienta:

   1. el voltaje: te preguntará qué tipo de celdas te gustaría revisar, debes elegir la de litio. Regulará automáticamente la descarga a un mínimo de 3V.
   2. la intensidad: ajuste a 1A para tener una descarga rápida y segura. En esta condición, la descarga debe durar entre 1 hora y 1 hora y media.
   3. Conecte el imán a las pinzas de cocodrilo, luego conéctelo a la celda, el imán ayuda a dejar que la corriente pase a través del Imax B6 a las celdas. (imagen)
   4. Descargue las celdas hasta que estén completamente vacías.
   5. Tenga en cuenta la capacidad de la celda. Cuanto más alto, mejor.
   6. Ordene sus celdas por capacidad: 1800 mA.

Observación: Es importante hacer baterías homogéneas, con celdas que tengan una capacidad similar

Paso 6: Realización de los 3 módulos diferentes

Módulo 1: Panel solar y regulador de carga

• Use un cable negro y rojo, use unos alicates para rayar los cables.
• Suelde el cable rojo en el lado positivo del panel y el negro en el lado negativo.
• El regulador de carga tiene 2 entradas: IN- e IN + (que se indican en el componente): Soldar el hilo rojo (positivo) con la entrada IN + del regulador de carga y el hilo negro (negativo) con la entrada IN- (imagen 5).

Módulo 2: Batería

Inserte la celda de litio en el soporte de la batería

Módulo 3: convertidor LED / USB

El convertidor de voltaje DC / DC tiene dos entradas y dos salidas: Entradas: VIN + y VIN - / Salidas: OUT + y OUT -. El LED tiene dos cables de entrada: uno positivo y otro negativo.

• Tome dos cables (rojo y negro).
• Suelde el cable rojo con la entrada VIN + del convertidor de voltaje y el cable negro con la entrada VIN-.
• Precaución: La polaridad del cable no se indica en el LED. Para identificarlo, utilice un ohmímetro. El cable es positivo cuando muestra un valor nulo. Cuando muestra un valor más alto, el cable es negativo.
• Suelde el cable positivo del LED a la salida OUT + del convertidor de voltaje y el cable negativo del LED a la salida OUT-. (imagen)

Paso 7: Conexión de los 3 módulos

El regulador de carga tiene 2 entradas: IN- e IN + (que se indican en el componente).

1. Suelde el cable rojo del panel solar (positivo) a la entrada IN + del regulador de carga y el cable negro (negativo) a la entrada IN-.
2. El regulador de carga tiene 2 entradas: B- y B + (que se indican en el componente). Suelde el cable rojo del portapilas (positivo) a la entrada B + del regulador de carga y el cable negro (negativo) a la entrada B-.
3. Suelde el cable rojo (positivo) del módulo convertidor USB / LED a la salida OUT + del regulador de carga. Suelde el cable negro (negativo) a la salida OUT-. Observación: El circuito eléctrico ahora está cerrado y la luz se enciende.
4. Cortar el cable positivo que conecta el regulador al convertidor para abrir el circuito y soldar el interruptor en serie. Se utilizará para abrir y cerrar el circuito.

Paso 8: Creación del caso - Versión 1

Versión 1: Tupperware

Este diseño tiene su origen en Open Green Energy, no dude en consultar el tutorial original. Lo compartimos porque parece realmente interesante. Sin embargo, la carcasa se adaptará a nuestro circuito, en particular para la salida USB. Próximamente propondremos nuestro propio modelo inspirado en este diseño.

Paso 9: Creación del caso - Versión 2

Versión 2: Botella termoformada de gran tamaño

Este modelo permite que los circuitos sean completamente impermeables, pero requiere material específico:

• Una lata de agua de 5L
• Tableros de contrachapado (o madera en bruto) de entre 1 y 2 cm de espesor
• Un listón, longitud mínima 80 cm, ancho entre 3 y 5 cm.

Construyendo las dos bases: Estos son los dos extremos de la lámpara, la superior alberga el panel solar por un lado y el circuito eléctrico por el otro. El extremo inferior sirve para cerrar la lámpara y sellarla de forma impermeabilizada.

1. Recorta 2 tablas de 15/13 cm y 2 tablas de 11/13 cm.
2. Superponga cada tablero pequeño sobre uno más grande, prestando atención a colocarlo en el centro exacto del tablero grande. Cada par de tablas se atornillará más tarde.

Observación: Para impermeabilidad, es mejor barnizar las tablas de antemano.

Construyendo el molde:

1. En la cala, corte 4 porciones de unos 20 cm.
2. Colóquelos en cada esquina de una de las tablas pequeñas ya cortadas (11 / 13cm) y atornille cada porción de listón con la tabla.
3. Coloque la otra tabla pequeña en el otro extremo de las cuatro porciones y atorníllelas de la misma manera. El resultado es un cuboide de dimensiones 13/11/20, que se utilizará para termoformar la botella de plástico.

Termoformado de la envoltura de la lámpara:

1. Corta la parte inferior de la botella de 5L e insértala dentro del molde verticalmente (el lado de 20 cm del molde debe estar paralelo al lado de la botella).
2. Calentar lentamente con un decapante térmico a cada lado del cuboide. El separador debe estar aproximadamente a 10 cm de la botella. Si no tiene un decapante térmico, es posible utilizar cualquier otro tipo de fuente de llama (como un calentador de gas, por ejemplo).
3. Una vez que la botella obtenga la misma forma que el molde, continúe calentando para borrar los patrones de la botella y estirar el plástico correctamente. Tenga cuidado de no calentar demasiado cerca del plástico o demasiado tiempo en el mismo lugar, de lo contrario se formarán burbujas en la superficie del plástico.
4. Dejando la botella formada en el molde, corte limpiamente a nivel del molde la parte superior de la botella y vuelva a cortar la botella unos 17 cm por debajo.
5. Una vez hecho el corte, desatornille los tacos de cada lado del molde para separar el molde del plástico.
6. En cada extremo de la botella formada, doble lengüetas de 1 cm de ancho a 90 ° hacia el interior. Cada pestaña debe estar biselada en ambos lados (como se muestra en la foto). Las pestañas se deslizarán entre las dos tablas (la grande y la pequeña) a cada lado de la botella, para mejorar el sellado de la lámpara. Para doblar fácilmente las pestañas, traza una línea delgada con el cortador en el interior de la botella y dóblala con la mano.

Arreglando el panel solar:

1. Coloque el panel en el tablero más grande, marque la posición de las salidas + y - del panel y taladre un agujero de 5 mm en ambos tableros. (Si algún componente ya está en este lugar, se debe mover el orificio).
2. Coloque los cables del controlador de carga en estos orificios y suéldelos a las salidas correspondientes del panel solar.
3. Para sujetar el panel, lo ideal es utilizar una fina capa de tela pegada al tablero y pegar el panel sobre la tela (usando pegamento fuerte por ejemplo).
4. Para la base de la lámpara, repita la misma operación en el otro extremo del plástico.
5. Coloque el tablero pequeño en el interior del sobre y atorníllelo al tablero más grande, con las 4 pestañas de plástico entre los dos tableros.
6. Para asegurar el sellado del enchufe USB, puede engrapar un pequeño trozo de bicicleta en el tubo interior.

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