חיסכון בסוללה של Fairy Light: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

סוללות CR2032 מעולות, אך הן אינן מחזיקות מעמד זמן רב כפי שהיינו רוצים בעת נהיגה בחוטי LED "Fairy Light".

עם עונת החגים כאן, החלטתי לשנות כמה 20 מחרוזות אור כדי להיגמל מבנק כוח USB.

חיפשתי באינטרנט וגיליתי שלא כל בנקי כוח ה- USB יישארו מופעלים עם משיכה כה קטנה של זרם.

באמצעות בדיקות ועם כמה איטרציות מצאתי פתרון עובד שלדעתי אולי אחרים ירצו לנסות.

מלבד זמן ריצה רציף טיפוסי של 60 עד 80 שעות בין הטעינה, יהיה צורך לרכוש ולמחזר פחות סוללות CR2032!

אנא הקפד לעקוב אחר זה או לדלג עד הסוף כדי לראות את הגרסה הסופית …

רציתי לשמור את הטוב ביותר לסוף!

בוב ד.

שלב 1: איסוף החלקים הדרושים

דרושים רק כמה רכיבים, וכולם יתאימו במקום שתי סוללות ה- CR2032 בתיבת הסוללות.

1x 3, 350 mA - 4, 440 mA USB כוח (או דומה) - מבית וולמארט או אמזון

1x 20 מחרוזת אור LED - סוגים רבים זמינים באמזון

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

טרנזיסטור 2N2222A או 2N4401 - אישרתי ששני הסוגים עובדים היטב.

2x 1N914A או 1N4148 דיודות - אישרתי ששני הסוגים עובדים היטב.

1x 3, 300 אוהם נגד 1/4 וואט

1x 16 אוהם או 2x 33 אוהם נגד 1/4 וואט - לגרסה 1 ו -2

נגד 10 אוהם 1/4 אוור (1/2 וואט עדיף) - גרסה 3.

נגד 270 אוהם 1/4 וואט - גרסה 2

1x מחבר וכבל USB A שנצלה - נשתמש בכבלים + האדומים והשחורים, ונבודד את חוטי הנתונים הלבנים והירוקים.

שלב 2: דרושים כלים

תחנת הלחמה והלחמה.

חותכים, חשפן תיל, מהדק כירורגי, מברגים מדויקים.

צינורות כיווץ חום ומקור חום.

אקדח דבק חם ומקל דבק.

מד דיגיטלי או שניים לבדיקת זרם, מתח והתנגדות.

קבצים עגולים ושטוחים.

שלב 3: תרשים סכמטי ופריסת חלקים - גרסה 1 ו -2

כמו רוב הדברים שאני בונה, אני תמיד חושב על דרכים לשימוש חוזר בכמה שיותר דברים. אני נהנה מחיפוש טוב באמזון, וההתרגשות בכל פעם שחבילה חדשה מגיעה … אבל שימוש בחלקים שיש לי ביד היא תחושה נהדרת.

זה היה אחד מהבניות האלה, אז החלטתי להשתמש במעגל נהג LED קבוע בסיסי שלמדתי עליו לאחרונה.

מרכיב המפתח הקובע את הזרם המועבר לנורות ה- LED הוא הנגד הפולט. כדי לפשט את ההסבר כאן, אני עומד לקבוע כי ירידת המתח על פני הנגד הפולט היא די קבועה ב -0.5 vdc הודות לדיודות 1 ו -2 המחוברות לבסיס כמפריד מתח.

בגרסה 1 ובגרסה 2, ניסיתי עם זרם כונן LED של 15 mA עד 30 mA למחרוזת LED.

חישוב המתמטיקה של הנגד הנגד הפולט נדרש:

0.5 וולט / 0.015 אמפר = 33 אוהם

אוֹ

0.5 וולט / 0.030 אמפר = 16 אוהם

בגרסה 2 ההבדל העיקרי הוא הנגד של 270 אוהם שנוסף להגדיל את משיכת הזרם הכוללת למעט יותר מ -50 mA כדי למנוע מכמה בנקים לסוללה לאחר כ -30 שניות.

בגרסה 3 … אחכה עד מאוחר יותר לדבר על שינוי זה.

שלב 4: פירוק והכנה

הסר את 4 הברגים שמחזיקים את המכסה יחד, הנח את הסוללות בצד ונתחיל.

עלינו לכופף את הלשוניות על מנת ליצור יותר מקום לרכיבים. צבת אף מחט או מהדק כירורגי לעבודת משימה זו.

בשלב הבא עלינו להסיר את מוט החיבור שהצטרף לשתי הסוללות. קיצצתי את נתחי הפלסטיק והוצאתי את המוט מכיוון שכבר אין צורך בכך.

חמם את תחנת ההלחמה והסר את המתג וחוטי הלד בנקודות הנקובות בתמונה.

ציינתי כי לאנודה + עופרת יש פס לבן לעיון עתידי, והנחתי את נורות ה- LED בצד לעת עתה. יהיה עלינו לחבר אותם מאוחר יותר ולוודא שהם מחוברים כראוי.

הוספתי גם את המתג ואת מוט החיבור לתיבת החלקים שלי … אין לדעת מתי הם עשויים להיות שימושיים לפרויקט אחר!

שלב 5: אכלוס קופסת הסוללות - עיין בגרסה 1 או גרסה 2 סכמטית

כך הרכבתי את הרכיבים:

תזכורת: השלילי הקתודה (-) הוא קצה הדיודה עם הרצועה השחורה.

-להצטרף ל- D1 ו- D2 בסדרות והלחמה (הוספתי גם חתיכה קטנה של כיווץ חום ברור).

-מהדק את מוביל האנודה של D1 ואת מוביל הבסיס של T1 קרוב ככל האפשר כדי עדיין לאפשר חיבור הלחמה והלחם אותם.

-עם צד T1 שטוח כלפי מטה, מקם את הקתודה של D2 כך שניתן להלחם אותו למעקה ה- USB השלילי (שם כיפנו את הלשונית).

-חיתוך מוביל הקתודה לגודל והלחמה.

-מקם את הנגד הפולט של 16 אוהם או 2 x 32 אוהם, והלחם בין מוביל פולט T1 לבין לשונית הרכבת ה- USB השלילית.

הוספתי חתיכה קטנה של כיווץ חום ברור לנגד 3K3 ולאחר מכן התאמתי בין צומת האנודה T1 Base / D1 לבין לשונית ה- USB + rail. ואז הלחמה במקום.

-לגירסה 2 - התאמה והלחמה במקומה של הנגד של 270 אוהם בין USB + לבין מסילות ה- USB.

-הגיע הזמן להתאים את כבל ה- USB ולחבר את אקדח הדבק.

-אתה תצטרך לחתוך ולהגיש קצת כדי לאפשר לכבל ה- USB לתוך תיבת הסוללות (שם נמצא המתג במקור) … סבלנות כאן.

-עם הניתוב של הלידים האדומים והשחורים, הלחם אותם במקומם.

-עכשיו הזמן להמיס חם להדביק את כבל ה- USB לבסיס ארגז הסוללות. החזק את החוט במקומו בזמן שהדבק מתקשה. הוסף כמה טיפות דבק כדי להרחיק את חוטי הנתונים הירוקים והלבנים בזמן שאתה נמצא בו.

-רציתי שמחרוזת ה- LED תבלוט בקו ישר מול נקודת הכניסה של כבל ה- USB. המשמעות הייתה שעלי שוב לצלוף ולהגיש את קופסת הסוללות כך שתתאים לחוט במקומו.

-יבש להתאים את האנודה המפוספסת + להוביל והלחמה למעקה USB +.

התאמת יבש לקתודה - מוביל LED למוביל אספן T1. הלחמה, והוסף חתיכת כיווץ חום לבידוד החיבור.

-בדוק את כל החיבורים, ואם הכל נראה טוב הגיע הזמן לחבר אותו לבנק החשמל.

שלב 6: בדיקת גרסה 1 ושינוי גרסה 2

בדיקת גרסה 1:

השתמשתי בבנק כוח Hype HW-440-ASST שעבד בעקביות (לא נסגר) תוך הפעלת מחרוזת של 20 נוריות LED.

הערה: זמן ההפעלה המחושב (טעון במלואו) יהיה 4, 400 mAh / 30 mA = 145 שעות

לאחר מכן בדקתי את גרסה 1 עם בנק הכוח ONN ONA18W102C, שייסגר אוטומטית לאחר 30 שניות.

גרסה 2 יצירה ובדיקה:

לאחר מכן חיברתי את אותו מעגל גרסה 1 על לוח לחם, והוספתי את הנגד הנוסף של 270 אוהם ל- USB + ולמסילות USB. זה הגדיל את סך המשיכה הנוכחית של המעגל ל -50 mA. לאחר מכן ה- ONN ONA18W102C יישאר מופעל בעקביות. זה הפך לגרסה 2 שתעבוד עבור רוב בנקי החשמל USB.

זמן ההפעלה המחושב (טעון במלואו) עבור בנק הכוח ONN ONA18W102C יהיה 3, 350 mAh / 50 mA = 69 שעות. זה יספק בהירות מלאה במהלך כל הזמן הזה.

דירוג ומחשבות מקוריות של הסוללות:

סוללות ה- CR2032 מדורגות ב -3 וולט DC עם קיבולת של 240 מיליאמפר / שעה, והאתר מתהדר בכך שיחזיקו מעמד 72 שעות עם שימוש רציף. ההתנגדות הפנימית של סוללת CR2032 מגבילה את הזרם לאור האורות, ובגלל זה אין נגד מגביל בעיצוב המקורי. עם זאת, כל האתרים שאני מסתכל עליהם מצביעים על כך שה- CR2032 לא אוהב לפרוק בשיעור כה גבוה (30 או יותר mA).

אינני יכול לאשר בוודאות בשלב זה, אך אני זוכר שהאורות נראים עמומים יותר באופן ניכר לאחר 3 ערב (משך 4 שעות). אין שום סיכוי שאתה מוציא "קסם" מהסוללות האלה. אישרתי בבדיקה שהאורות נראים משעממים מאוד כשהסוללות מגיעות ל -2.5 וולט -תא לכל תא.

אצטרך לבצע בדיקות אמיתיים ולעדכן את הפוסט הזה במועד מאוחר יותר, אבל אני חושב שבנקי החשמל 3, 350 mAh @ 5 vdc צריכים להעלות את הביצועים הטובים ביותר של 240 mAh @ 6 vdc (2 סוללות בסדרה) CR2032.

חוץ מזה, המטרה כאן הייתה זמן ריצה ארוך יותר, ובסופו של דבר פחות סוללות CR2032 "הוצאה" ומוחזרות.

הולך רחוק יותר:

ניחשתם נכון … גרסה 3 נוצרה, אז המשיכו לקרוא!

שלב 7: אור פיות: גרסה 3 עם שתי גדילי נורות LED

גרסה 3 משתמשת בזרם הנוסף שהופנה (מבוזבז) לנגד 270 אוהם בגרסה 2.

מכיוון שאנו מכוונים ל -50 mA כסיכום הנוכחי הכולל כדי להשאיר את כוח החשמל הממוצע מופעל, אנו יכולים לבצע שיפור. עשיתי בדיקה שבה הפעלתי מחרוזת אור עם 15 mA, ומחרוזת אור 2 עם 30 mA ושאלתי את אשתי אם היא יכולה להבחין בהבדל. היא הביטה הלוך ושוב כמה פעמים, וציינה כי היא לא באמת יכולה לראות ולהבדיל.

ניסוי זה אישר שפתרון טוב יותר יהיה להפעיל שני (2) מיתרי אור פיות במקביל, ולהניע אותם עם 50 mA של זרם. אתה יכול לראות בסכימה המצורפת לגרסה 3 שכל מה שנדרש היה לשנות את הנגד הפולט R2 ל- 10 אוהם, ולחבר מחרוזת אור 2 במקביל.

לחישוב הכוח באמצעות R2 עם חוק אוהם:

P = E x I

E = 0.5 וולט (על פני R2)

I = 50 mA (עד R2)

0.5 x 50 = 0.025 וואט

אנו יכולים בבטחה להשתמש בנגד 10 אוהם 1/4 וואט (250 mW) ליישום זה.

תמונה 2 מציגה את מעגל הבדיקה שואב 50 mA כפי שחושב.

הוספתי כמה תמונות של תהליך הבנייה להראות את ניתוב הכבלים.

גרסה 3 הושלמה ונבדקה על הספסל שלי.

שלב 8: גירסה 2 וגרסה 3 - המוצר הסופי

הנה גרסה 2 וגרסה 3 בפעולה על הספסל שלי.

הערת סיום:

זה היה מבנה מהנה, עם תאורה שאני יכול להשתמש בה לכל עונה לאורך כל השנה.

החלק הטוב ביותר הוא שאני כבר לא צריך להזמין ולחכות לסוללות החלפה של CR2032!

תודה שעקבתם, ובנין שמח!

בוב ד