جرة حديقة الطاقة الشمسية الملونة: 9 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

إن أبسط طريقة لصنع مصباح جرة شمسي هو تفكيك أحد مصابيح الحديقة الشمسية الرخيصة هذه وتثبيتها في وعاء زجاجي. كمهندس أردت شيئًا أكثر تعقيدًا. هذه الأضواء البيضاء مملة لذلك قررت أن أدور تصميمي الخاص بناءً على Arduino و RGB LED وجهاز استشعار بحيث يمكن تغيير اللون عن طريق إمالة الضوء ببساطة.

تقوم الخلية الشمسية بشحن بطارية الليثيوم وتعمل أيضًا كمستشعر للضوء لتشغيل الضوء تلقائيًا عندما يحل الظلام. لقد أولت عناية كبيرة في التصميم لتقليل استهلاك الطاقة عندما يكون الضوء مطفأ ويمكن استخدام كل الطاقة المحصودة لتضيء حديقتك. يمكن العثور على مزيد من التفاصيل حول عملية التصميم على مدونتي: BashtelorOfScience.

الخطوة 1: الأجزاء

سوف تحتاج إلى هذه المكونات:

• 1x برطمان زجاجي (أحصل عليه من ايكيا)
• 1x SolarGardenJarLight ثنائي الفينيل متعدد الكلور
• وحدة تحكم الشحن 1x TP4054 (IC1)
• 2x المقاوم ، 1 م ، 0805 (R4 ، R6)
• 2x المقاوم ، 10 م ، 0805 (R3 ، R5)
• 3x المقاوم ، 10 كيلو ، 0805 (R1 ، R2 ، R7)
• 4x مكثف ، 1 فائق التوهج ، 0805 (C1 ، C2 ، C3 ، C4)
• عدد 1 LED ، 0805 ، أخضر (LED1)
• 1x AO3401 MOSFET ، P-channel ، SOT23 (Q1)
• 1x WS2812 شريط LED مقطوع إلى 3 مصابيح LED (100 مصباح لكل متر)
• 1x ADXL345 وحدة مقياس التسارع
• بطارية ليثيوم 1x ، 500 مللي أمبير ، لا تزيد عن 40x40 مللي متر
• 1x لوحة شمسية ، 5V أو 5.5V ، 45x45mm أو 60x60mm

• 1x Arduino Pro Mini (ATmega328P أو ATmega168P ، إصدار 5V / 16MHz)

جميع المكونات متوفرة على aliexpress من قبل مختلف الموردين. لقد جعلت ثنائي الفينيل متعدد الكلور متاحًا على PCBs dirty: يمكن طلبه باللون الأسود أو الأبيض (ستحصل على 10 ثنائي الفينيل متعدد الكلور). يبلغ سعر الفانوس عند طلب قطع غيار 10 قطع حوالي 12 دولارًا.

الخطوة 2: تحضير Arduino للطاقة المنخفضة

يجذب Arduino Pro Mini الكثير من التيار الهادئ لأنه يحتوي على مصباح LED للطاقة يعمل دائمًا كما أن منظم الجهد هو أيضًا وحش متعطش للطاقة إذا كنا نتحدث عن تيار منخفض بترتيب ميكرو أمبير. يجب عليك إزالة هذين المكونين. هناك عدة إصدارات من استنساخ Arduino. في الصورة أعلاه ، قمت بتمييز مؤشر LED ومنظم الجهد في الإصدارات الأكثر شيوعًا.

لإزالة المكونات ، استخدم مكواة لحام وضع الكثير من اللحام على المكونات وقم بتسخينها جيدًا. إذا لزم الأمر ، قم بتنظيف الوسادات بعد ذلك بفتيل اللحام. من الممكن أيضًا إزالة المكونات بالقوة الغاشمة باستخدام قاطع جانبي أو سكين. فقط احرص على عدم إتلاف ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

الآن هو الوقت المناسب لتحميل الرسم التخطيطي. أستخدم الإصدار 1.8.4 من Arduino IDE ولكن يجب أن يعمل أيضًا في الإصدارات الأحدث أو الأقدم. لا يحتوي Arduino Pro Mini على USB على اللوحة ، لذا عليك استخدام محول USB خارجي إلى UART. احصل على واحدة من مورد Arduino المفضل لديك أو يمكنك العثور عليها بأقل من 2 دولار على AliExpress. هناك العديد من البرامج التعليمية عبر الإنترنت حول كيفية برمجة Pro Mini. كن على علم بأن مستنسخات Arduno لا تستخدم دائمًا نفس ترتيب الدبوس ، لذا تحقق جيدًا من الأسلاك قبل توصيلها. تأكد أيضًا من أن لديك اللوحة الصحيحة (Arduino Pro Mini) والمعالج الصحيح المحدد في قائمة Arduino IDE Tools (ATmega328P أو ATmega168P ، 5 فولت ، 16 ميجا هرتز).

الخطوة 3: لحام مكونات SMD

استخدم صورة التخطيط أعلاه لوضع جميع المكونات في المكان الصحيح. يوجد محددات المكونات في قائمة الأجزاء في الخطوة 1.

إذا كنت بحاجة إلى التخطيط أو التخطيط ، يمكنك تنزيل ملفات تصميم النسر هنا.

بعض المكونات صغيرة جدًا ويمكن أن يكون من الصعب لحامها للمبتدئين. أستخدم حقنة ذات فوهة صغيرة لوضع معجون اللحام على الوسادات ثم إعادة لحام المكونات باستخدام لوح اللحام المنزلي الخاص بي ولكن بالطبع يمكنك أيضًا القيام بذلك باستخدام مكواة لحام وسلك لحام 0.8 مم (أو أرق).

بعد لحام جميع المكونات ، استخدم زجاجًا مكبرة لفحص عملك والتحقق من وجود دوائر قصيرة خاصة على وحدة التحكم في الشحن.

الخطوة 4: جندى Arduino

للتواصل مع مقياس التسارع باستخدام بروتوكول الاتصالات I2C ، يتعين علينا توصيل المسامير A4 و A5 من arduino بـ PCB. عادة ما تكون هذه المسامير بجوار المعالج (انظر الصورة في الخطوة 2) ولكن في بعض النسخ تكون على الحافة وليست دائمًا في نفس المكان أيضًا. يعمل تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع جميع الإصدارات المختلفة: بالنسبة للإصدار القياسي مع المسامير المجاورة للمعالج ، أضف رأس الدبوس كما هو موضح أعلاه.

بالنسبة للإصدارات الأخرى ، يمكنك استخدام قطعة من الأسلاك لتوصيل دبابيس A4 و A5 بالفوط الموجودة على لوحة الدوائر المطبوعة. قطع الأسلاك لطول بعد اللحام.

تأتي بعض اردوينو مع رؤوس دبوس لحام ، وبعضها بدون. لقد وجدت أنه من الأسهل لحام الرؤوس في جرة الحديقة الخفيفة ثنائي الفينيل متعدد الكلور أولاً ثم إضافة Arduino. فقط تأكد من أن الرؤوس ملحومة بشكل مستقيم وإلا ستواجه صعوبة في تركيب المسامير في الوسادات.

الخطوة 5: الانتهاء من PCB

عند لحام وحدة مقياس التسارع ADXL345 ، من المهم أن تكون موازية لثنائي الفينيل متعدد الكلور. أفضل طريقة لضمان ذلك هي وضع الوحدة مباشرة على PCB وإدخال رأس الدبوس من الأسفل كما هو موضح في الصور. أضف لحامًا من الأعلى وبعد قطع الرأس على الجانب السفلي ، أضف أيضًا لحامًا هناك.

قم بقص جميع المسامير الموجودة على الجانب السفلي باستخدام قاطع جانبي ثم ضع بعض الشريط اللاصق أعلى كل المسامير لمنع المسامير الحادة من الدخول إلى البطارية وتقليصها.

الخطوة الأخيرة هي إضافة شريط LED. تأكد من صحة قطبية الوسادات وانتبه لاتجاه دبوس البيانات: قم بمطابقة الأسهم الموجودة على شريط LED مع الأسهم الموجودة على لوحة الدوائر المطبوعة.

الخطوة 6: لوحة الطاقة الشمسية والبطارية

استخدم حوالي 5 سم من الكابلات الطويلة لتوصيل اللوح الشمسي بالوسادتين اللتين تحملان علامة "شمسي" وانتبه إلى رموز الجمع والطرح.

آخر شيء يجب لحامه هو البطارية. كن حذرًا للغاية هنا: تتمتع بطاريات الليثيوم بالكثير من الطاقة ويمكن أن تجعل دخان ثنائي الفينيل متعدد الكلور يتصاعد إذا قمت بقصر بعض الآثار عن طريق الخطأ. إذا لم يكن هناك بالفعل ، ضع بعض الشريط على السلك الموجب للبطارية لمنع حدوث تقصير عرضي. قم بتلحيم الكبل الأسود أولاً لأنه يصعب لحامه. قم بإزالة الشريط الواقي من السلك الأحمر ولحامه. سترى مؤشر LED على لوحة Arduino يومض لفترة وجيزة عند توصيل البطارية.

إذا قمت بالفعل بتحميل الرسم التخطيطي على Arduino ، فيمكنك الآن تشغيل الضوء من خلال النقر بشكل متكرر على PCB باستخدام ظفر الإصبع. إذا لم ينجح الأمر ، يجب أن تبدأ في تصحيح الأخطاء باستخدام مقياس متعدد. تحقق من جهد البطارية أولاً. إذا لم يكن هناك طاقة ، فقد تكون في وضع الحماية. سلط بعض الضوء الساطع على اللوحة الشمسية لإخراج البطارية من هذا الوضع. إذا لم يساعد ذلك ولا توجد طاقة حتى الآن ، فافصل البطارية وتحقق من PCB للدوائر القصيرة أو الدوائر المفتوحة بمساعدة التخطيطي حتى تعثر على الخطأ.

الخطوة 7: قم بإنهاء الضوء

بعد اختبار الدائرة بنجاح ، قم بتثبيت البطارية على الجانب السفلي من ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام الغراء أو الشريط المزدوج. لا تستخدم أي غراء مائي مثل الغراء الأبيض لأنه موصل حتى يجف. أفضل شيء لاستخدامه هو السيليكون.

قم بإصلاح اللوح الشمسي الموجود أعلى البطارية أيضًا باستخدام الغراء أو الشريط ذي الوجهين لتشكيل شطيرة إلكترونية صغيرة لطيفة. ضع الكابلات بعيدًا وقم بإصلاحها ببعض الغراء واترك كل شيء يجف. اختبر ما إذا كان لا يزال يعمل قبل تركيبه في البرطمان.

الخطوة 8: قم بتجميع الجرة

احصل على وعاء زجاجي وتأكد من أن اللوح الشمسي مناسب للغطاء. يمكنك استخدام أي برطمان تريده طالما أنه شفاف في الأعلى ومقاوم للماء.

المادة اللاصقة المفضلة هي السيليكون لأنه يمكن أن يتحمل بسهولة درجات الحرارة العالية والمنخفضة في الخارج. كلما كانت أكثر شفافية ، كان ذلك أفضل ، لكن اللبني قليلاً يعمل بشكل جيد ، فقط لا تحصل على سيليكون أبيض أو رمادي. يمكنك أيضًا استخدام الإيبوكسي ولكنه قد يتشقق تحت الضغط الحراري.

ضع بعض السيليكون على الزجاج ثم اضغط على الضوء الموجود على الصمغ بحيث تواجه اللوحة الشمسية الزجاج بالطبع. تأكد من أنها تبدو جميلة من الخارج ، قم بإزالتها ، ونظفها ، وكررها إذا أفسدتها ثم اتركها تجف.

ضع الجرة في مكان مشمس. يستغرق شحن البطارية بالكامل من 2 إلى 3 أيام وحتى أطول إذا تم وضعها في الظل. إذا بدأ المصباح في الوميض باللون الأحمر ، فهذا يعني أن البطارية قد نفدت وتحتاج إلى مزيد من الضوء لإعادة الشحن. إذا وضعت الضوء في مكان مظلم لفترة طويلة (أي عدة أسابيع) ، فقد تموت البطارية ويجب استبدالها ، لذا تأكد من حصولها على الضوء الكافي وستعمل لسنوات.

الخطوة 9: دليل المستخدم

تشغيل

يتم تشغيل الضوء تلقائيًا عند الفجر إذا اكتشف ظروف الإضاءة المنخفضة لعدة دقائق وكانت البطارية بها طاقة مخزنة كافية. لتشغيل الضوء يدويًا ، ما عليك سوى النقر على الجزء العلوي عدة مرات أو هز البرطمان بقوة.

اطفء

ينطفئ الضوء تلقائيًا بعد حوالي ثلاث ساعات عند تشغيله يدويًا. عند تشغيله تلقائيًا ، يتم تشغيله حتى تصبح البطارية نصف فارغة تقريبًا (لذلك لا يزال بإمكانك إعادة تشغيلها يدويًا). لإيقاف تشغيله على الفور ، اقلبه رأسًا على عقب.

غير اللون

لتغيير اللون ، قم بإمالة الضوء ببساطة. لديها ثلاثة أوضاع لتغيير اللون:

1. تغيير السطوع
2. قم بتغيير اللون
3. تغيير تشبع اللون

اضغط على الغطاء مرة واحدة للتبديل بين هذه الأوضاع. كلما زادت الميل ، كلما تغيرت بشكل أسرع.

وضع الشمعة

للتبديل بين وضع الشمعة المتوهج والضوء الثابت ، ما عليك سوى النقر نقرًا مزدوجًا على الغطاء. يتم إعادة ضبط التشبع والسطوع إلى المستويات الافتراضية (القصوى) عند التبديل من وضع الشمعة إلى الوضع الثابت.