Renkli Solar Bahçe Kavanoz Işığı: 9 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Bir güneş enerjisi kavanoz ışığı yapmanın en basit yolu, bu ucuz güneş bahçe lambalarından birini söküp bir cam kavanoza sabitlemektir. Bir mühendis olarak daha sofistike bir şey istedim. Bu beyaz ışıklar sıkıcı, bu yüzden bir Arduino, RGB ledleri ve bir sensöre dayalı kendi tasarımımı döndürmeye karar verdim, böylece sadece ışığı eğerek renk değiştirilebilir.

Güneş pili, lityum pili şarj eder ve aynı zamanda hava karardığında ışığı otomatik olarak açan bir ışık sensörü görevi görür. Işık kapalıyken güç tüketimini azaltmak için tasarıma büyük özen gösterdim ve toplanan tüm enerji bahçenizi aydınlatmak için kullanılabilir. Tasarım süreciyle ilgili daha fazla ayrıntı blogumda bulunabilir: BashtelorOfScience.

Adım 1: Parçalar

Bu bileşenlere ihtiyacınız olacak:

• 1x cam kavanoz (IKEA'dan alıyorum)
• 1x SolarGardenJarLight PCB
• 1x TP4054 şarj kontrolörü (IC1)
• 2x direnç, 1M, 0805 (R4, R6)
• 2x direnç, 10M, 0805 (R3, R5)
• 3x direnç, 10k, 0805 (R1, R2, R7)
• 4x kapasitör, 1uF, 0805 (C1, C2, C3, C4)
• 1x LED, 0805, Yeşil (LED1)
• 1x AO3401 MOSFET, P-kanalı, SOT23 (Q1)
• 1x WS2812 LED şerit 3 LED'e kesilir (metre başına 100 LED)
• 1x ADXL345 ivmeölçer modülü
• 1x Lityum Pil, 500mAh, 40x40mm'den büyük değil
• 1x Güneş paneli, 5V veya 5.5V, 45x45mm veya 60x60mm

• 1x Arduino Pro Mini (ATmega328P veya ATmega168P, 5V/16MHz versiyonu)

Tüm bileşenler, çeşitli tedarikçiler tarafından aliexpress'te mevcuttur. PCB'yi kirli PCB'lerde kullanılabilir hale getirdim: siyah veya beyaz olarak sipariş edilebilir (10 adet PCB alacaksınız). 10 adet parça siparişinde fener başı fiyat 12$ civarındadır.

Adım 2: Arduino'yu Düşük Güç için Hazırlayın

Arduino Pro Mini, üzerinde her zaman açık olan bir güç LED'ine sahip olduğu için çok fazla hareketsiz akım çekiyor ve mikro amper sırasına göre düşük akımdan bahsediyorsak voltaj regülatörü de güç aç bir canavar. Bu iki bileşeni kaldırmanız gerekir. Arduino klonlarının birkaç versiyonu var. Yukarıdaki fotoğrafta en yaygın bulunan versiyonlarda LED ve voltaj regülatörünü işaretledim.

Bileşenleri çıkarmak için bir havya kullanın ve bileşenlerin üzerine bol miktarda lehim koyun ve iyice ısıtın. Gerekirse pedleri daha sonra lehim fitili ile temizleyin. Bileşenlerin kaba kuvvetini bir yan kesici veya bıçakla çıkarmak da mümkündür. Sadece PCB'ye zarar vermemeye dikkat edin.

Şimdi eskizi yüklemek için de iyi bir zaman. Arduino IDE'nin 1.8.4 sürümünü kullanıyorum ancak daha sonraki veya daha eski sürümlerde de çalışması gerekiyor. Arduino Pro Mini'nin yerleşik USB'si yoktur, bu nedenle harici bir USB'den UART'a dönüştürücü kullanmanız gerekir. En sevdiğiniz Arduino tedarikçisinden bir tane alın veya aliexpress'te 2 dolardan daha ucuza bulabilirsiniz. Pro Mini'nin nasıl programlanacağına dair çevrimiçi çeşitli eğitimler var. Arduno klonlarının her zaman aynı pin sırasını kullanmadığının farkında olun, bu nedenle fişi takmadan önce kablolarınızı iki kez kontrol edin. Ayrıca Arduino IDE Tools menüsünde (ATmega328P veya ATmega328P veya ATmega168P, 5V, 16MHz).

Adım 3: SMD Bileşenlerini Lehimleme

Tüm bileşenleri doğru noktaya yerleştirmek için yukarıdaki yerleşim resmini kullanın. Bileşen tanımlayıcıları, adım 1'deki parça listesindedir.

Şematik veya düzene ihtiyacınız varsa, kartal tasarım dosyalarını buradan indirebilirsiniz.

Bileşenlerden bazıları oldukça küçüktür ve bir çaylak için lehimlenmesi zor olabilir. Pedlere lehim pastası koymak için küçük bir ağızlığa sahip bir şırınga kullanıyorum ve ardından ev yapımı lehim plakamı kullanarak bileşenleri yeniden akışla lehimliyorum, ancak elbette bunu bir havya ve 0,8 mm (veya daha ince) lehim teli kullanarak da yapabilirsiniz.

Tüm bileşenleri lehimledikten sonra işinizi incelemek ve özellikle şarj kontrol cihazında kısa devre olup olmadığını kontrol etmek için bir büyüteç kullanın.

Adım 4: Arduino'yu Lehimleyin

İvmeölçer ile I2C iletişim protokolü ile iletişim kurmak için arduino'nun A4 ve A5 pinlerini PCB'ye bağlamamız gerekir. Bu pimler genellikle işlemcinin yanındadır (2. adımdaki fotoğrafa bakın) ancak bazı klonlarda kenardadırlar ve her zaman aynı noktada değildirler. PCB tasarımı tüm farklı versiyonlarla çalışır: pinlerin işlemcinin yanında olduğu standart versiyon için pinheader'ı yukarıda gösterildiği gibi ekleyin.

Diğer versiyonlar için, A4 ve A5 pinlerini PCB üzerindeki pedlere bağlamak için bir parça tel kullanabilirsiniz. Lehimlemeden sonra telleri uzunlamasına kesin.

Bazı arduinolar, lehimli pin başlıklarıyla birlikte gelir, bazıları olmadan. Başlıkları önce bahçe kavanozu ışık pcb'sine lehimlemenin ve ardından Arduino'yu eklemenin en kolay olduğunu buldum. Sadece başlıkların düz lehimlendiğinden emin olun, aksi takdirde pimleri pedlere takmakta zorlanacaksınız.

Adım 5: PCB'yi Bitirmek

ADXL345 ivmeölçer modülünü lehimlerken PCB'ye paralel olması önemlidir. Bunu sağlamanın en iyi yolu, modülü direkt olarak PCB üzerine yerleştirip pin başlığını fotoğraflarda görüldüğü gibi aşağıdan takmaktır. Üstten lehim ekleyin ve alt taraftaki başlığı kestikten sonra oraya da lehim ekleyin.

Alt taraftaki tüm pimleri bir yan kesici ile kesin, ardından keskin pimlerin pilin içine girip kısa devre yapmasını önlemek için tüm pimlerin üzerine biraz bant yapıştırın.

Son adım, LED şeridi eklemektir. Pedlerin polaritesinin doğru olduğundan emin olun ve veri pin yönüne dikkat edin: LED şeridindeki okları PCB üzerindeki oklarla eşleştirin.

Adım 6: Güneş Paneli ve Batarya

Güneş panelini 'solar' ile işaretlenmiş iki ped'e bağlamak için yaklaşık 5 cm uzunluğunda kablolar kullanın ve artı ve eksi sembollerine dikkat edin.

Lehimlenecek son şey pildir. Burada çok dikkatli olun: lityum pillerin çok fazla gücü vardır ve yanlışlıkla bazı izleri kısa devre yaptırırsanız PCB'nizin duman içinde kalmasına neden olabilir. Zaten yoksa, yanlışlıkla kısa devreleri önlemek için pilin pozitif kablosuna bir miktar bant yapıştırın. Lehimlenmesi daha zor olduğu için önce siyah eksi kabloyu lehimleyin. Koruyucu bandı kırmızı kablodan çıkarın ve lehimleyin. Pili bağladığınızda Arduino kartındaki LED'in kısaca yanıp söndüğünü göreceksiniz.

Krokiyi Arduino'ya zaten yüklediyseniz, şimdi bir tırnağınızla PCB'ye art arda dokunarak ışığı açabilirsiniz. Çalışmazsa, bir multimetre kullanarak hata ayıklamaya başlamanız gerekir. Önce pilin voltajını kontrol edin. Güç yoksa koruma modunda olabilir. Pili bu moddan çıkarmak için güneş paneline biraz parlak ışık tutun. Bu işe yaramazsa ve hala güç yoksa, pili çıkarın ve hatayı bulana kadar şematik yardımıyla PCB'nizde kısa devre veya açık devre olup olmadığını kontrol edin.

Adım 7: Işığı Bitirin

Devreyi başarıyla test ettikten sonra, pili yapıştırıcı veya çift taraflı bant kullanarak PCB'nin alt tarafına sabitleyin. Beyaz tutkal gibi su bazlı yapıştırıcılar kullanmayın çünkü kuruyana kadar iletkendir. Kullanılacak en iyi şey silikondur.

Güneş panelini pilin üzerine sabitleyin, ayrıca küçük bir elektronik sandviç oluşturan yapıştırıcı veya çift taraflı bant kullanın. Kabloları sıkıştırın ve biraz daha yapıştırıcıyla sabitleyin ve her şeyin kurumasını bekleyin. Kavanoza takmadan önce hala çalışıp çalışmadığını test edin.

Adım 8: Kavanozu Birleştirin

Cam kavanozunuzu alın ve güneş panelinin kapağa sığdığından emin olun. Üstü şeffaf ve su geçirmez olduğu sürece temelde istediğiniz kavanozu kullanabilirsiniz.

Tercih edilen yapıştırıcı silikondur çünkü dışarıdaki yüksek ve düşük sıcaklıklara kolayca dayanabilir. Ne kadar şeffaf o kadar iyi ama biraz sütlü olan iyi çalışır, sadece beyaz veya gri silikon almayın. Epoksi de kullanabilirsiniz ancak termal stres altında çatlayabilir.

Camın üzerine biraz silikon koyun ve ardından güneş paneli elbette cama bakacak şekilde tutkalın üzerindeki ışığa basın. Dışarıdan güzel göründüğünden emin olun, çıkarın, bozduysanız tekrar temizleyin ve kurumasını bekleyin.

Kavanozu güneşli bir yere koyun. Pilin tam olarak şarj olması 2-3 gün güneş ışığı alır ve gölgeye yerleştirilirse daha da uzun sürer. Işık kırmızı renkte yanıp sönmeye başlarsa, pilin bittiği ve yeniden şarj olması için daha fazla ışığa ihtiyacı olduğu anlamına gelir. Işığı uzun süre karanlık bir yere koyarsanız (yani birkaç hafta) pil ölebilir ve değiştirilmesi gerekir, bu nedenle yeterince ışık aldığından ve yıllarca çalışacağından emin olun.

9. Adım: Kullanım Kılavuzu

Açık

Işık, birkaç dakika boyunca düşük ışık koşullarını algılarsa ve pilin depolanmış yeterli enerjisi varsa, şafakta otomatik olarak açılır. Işığı manuel olarak açmak için üstüne birkaç kez dokunmanız veya kavanozu kuvvetlice sallamanız yeterlidir.

Kapalı

Işık, manuel olarak açıldığında yaklaşık üç saat sonra otomatik olarak kapanır. Otomatik olarak açıldığında, pil yaklaşık yarısı boşalana kadar çalışır (böylece manuel olarak tekrar açabilirsiniz). Hemen kapatmak için ters çevirin.

Rengi değiştir

Rengi değiştirmek için ışığı eğin. Üç renk değiştirme modu vardır:

1. Parlaklığı değiştir
2. rengi değiştir
3. Renk doygunluğunu değiştir

Bu modlar arasında geçiş yapmak için kapağa bir kez dokunun. Ne kadar eğilirseniz, o kadar hızlı değişir.

mum modu

Sabit ışık ve titreyen mum modu arasında geçiş yapmak için kapağa iki kez dokunmanız yeterlidir. Mum modundan sabit moda geçerken doygunluk ve parlaklık varsayılan (maksimum) seviyelere sıfırlanır.