مصباح شمسي منخفض التقنية ببطاريات معاد استخدامها: 9 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

يتيح لك هذا البرنامج التعليمي صنع مصباح شمسي مزود بشاحن USB. يستخدم خلايا الليثيوم التي يعاد استخدامها من جهاز كمبيوتر محمول قديم أو تالف. يمكن لهذا النظام ، مع وجود يوم من ضوء الشمس ، شحن الهاتف الذكي بالكامل والحصول على 4 ساعات من الضوء. تم توثيق هذه التقنية أثناء توقف رحلة "Nomade des Mers" الاستكشافية في جزيرة Luzong في الجزء الشمالي من الفلبين. قامت جمعية Liter of Light بالفعل بتركيب هذا النظام منذ 6 سنوات في القرى النائية التي لا تصلها الكهرباء. كما ينظمون تدريبًا للقرويين من أجل تعليمهم كيفية إصلاح المصباح الشمسي (تم تركيب 500000 مصباح بالفعل).

يتوفر البرنامج التعليمي الأصلي والعديد من البرامج الأخرى لبناء تقنيات منخفضة على موقع ويب Low-tech Lab.

الليثيوم هو مورد طبيعي يتم استخدام مخزونه بشكل متزايد للسيارات الكهربائية والهواتف وأجهزة الكمبيوتر. هذا المورد ينضب تدريجيًا بمرور الوقت. يرجع استخدامه المتزايد في تصنيع البطاريات بشكل أساسي إلى قدرتها على تخزين طاقة أكثر من النيكل والكادميوم. تتسارع عملية استبدال المعدات الكهربائية والإلكترونية وأصبحت مصدرًا مهمًا بشكل متزايد للنفايات (DEEE: نفايات المعدات الكهربائية والإلكترونية). تنتج فرنسا حاليًا 14 كجم إلى 24 كجم من النفايات الإلكترونية لكل فرد سنويًا. يزداد هذا المعدل بنحو 4٪ سنويًا. في عام 2009 ، قام 32٪ فقط من الشباب الفرنسي الذين تتراوح أعمارهم بين 18 و 34 عامًا بإعادة تدوير نفاياتهم الإلكترونية. في نفس العام 2009 ، وفقًا لـ Eco-systèmes ، من يناير إلى سبتمبر 2009 ، تم تجنب 113000 طن من ثاني أكسيد الكربون من خلال إعادة تدوير 193000 طن من DEEE ، إحدى المنظمات البيئية الأربع في قطاع DEEE.

ومع ذلك ، فإن هذه النفايات لديها إمكانية إعادة تدوير عالية. على وجه الخصوص ، الليثيوم الموجود في خلايا بطاريات الكمبيوتر. عند تعطل بطارية الكمبيوتر ، تكون خلية واحدة أو أكثر معيبة ، ولكن بعضها يظل في حالة جيدة ويمكن إعادة استخدامه. من الممكن إنشاء بطارية منفصلة من هذه الخلايا يمكن استخدامها لتشغيل مثقاب كهربائي أو إعادة شحن هاتفك أو توصيله بلوحة شمسية لتشغيل المصباح. من خلال الجمع بين عدة خلايا ، من الممكن أيضًا تكوين بطاريات تخزين أكبر للجهاز.

الخطوة 1: الأدوات والمستلزمات

اللوازم

• بطارية كمبيوتر محمول مستعملة
• لوحة شمسية 5V-6V / 1-3W منظم الشحن والتفريغ (على سبيل المثال: 4-8V 1A Mini Li-ion USB Arduino Battery Charger TP4056)
• محول الجهد DC / DC الداعم MT3608 (مكون كهربائي يحول 3.7 فولت من البطاريات إلى 5 فولت)
• مصباح LED عالي الطاقة (على سبيل المثال: أزرار LED 3 وات)
• مفتاح (لفتح الدائرة وقطع الضوء)
• الشريط الكهربائي
• علبة

أدوات

لاستخراج الخلايا:

• القفازات (لتجنب القطع بالبلاستيك الخاص ببطارية الكمبيوتر أو بشرائط النيكل التي تربط الخلايا)
• شاكوش
• إزميل
• كماشة القطع

لبناء المصباح نفسه:

• مسدس الغراء (وعصي الغراء)
• مسدس تسخين أو شعلة صغيرة
• منشار الخشب
• مفك براغي

الخطوة الثانية: كيف تعمل؟

يوضح هذا البرنامج التعليمي كيفية استعادة خلايا الكمبيوتر لصنع بطارية جديدة. مدعومًا بلوحة شمسية ، أو عن طريق منفذ USB ، سيسمح لك بإضاءة مصباح LED.

يعمل النظام حول ثلاث وحدات:

• وحدة استقبال الطاقة: الألواح الشمسية وجهاز التحكم في الشحن الخاص بها
• وحدة تخزين الطاقة: البطارية
• الوحدة التي تعيد الطاقة: مصباح LED ومنظم الجهد الخاص به

وحدة استقبال الطاقة: لوحة كهروضوئية ووحدة تحكم الشحن

تركز اللوحة الكهروضوئية طاقة الشمس. يسمح باستعادة طاقتها لتخزينها في البطارية. لكن كن حذرًا ، فإن كمية الطاقة التي تتلقاها اللوحة غير منتظمة اعتمادًا على الوقت من اليوم والطقس … من المهم تثبيت منظم الشحن / التفريغ بين اللوحة والبطارية. سيتم حماية هذا من الحمل الزائد ، من بين أمور أخرى.

وحدة تخزين الطاقة: البطارية

يتكون من خليتين من الليثيوم تم استعادتهما من جهاز كمبيوتر. باختصار ، تشبه البطارية صندوقًا يحتوي على عدة بطاريات: كل منها عبارة عن خلية ، وهي وحدة تزود الجهاز بالطاقة عن طريق التفاعل الكهروكيميائي.

الخلايا الموجودة في أجهزة الكمبيوتر هي خلايا الليثيوم. لديهم جميعًا نفس القدرة على تخزين الطاقة ، لكن قدرتهم على صنعها تختلف من شخص لآخر. لتشكيل بطارية من الخلايا ، من المهم أن تتمتع جميعها بنفس القدرة على توفير الطاقة. لذلك من الضروري قياس قدرة كل خلية على تكوين بطاريات متجانسة.

الوحدة التي تقدم الطاقة: مصباح LED ومنفذ USB 5 فولت ومحول الجهد الخاص به

تزودنا بطاريتنا بطاقة 3.7 فولت وتعمل مصابيح LED التي استخدمناها بنفس الجهد. بالإضافة إلى ذلك ، توفر منافذ USB جهدًا كهربائيًا يبلغ 5 فولت. لذلك نحتاج إلى تحويل طاقة الخلية من 3.7 فولت إلى 5 فولت: باستخدام محول جهد يسمى معزز DC / DC

الخطوة الثالثة: مراحل التصنيع

فيما يلي خطوات مختلفة ضرورية لبناء المصباح:

1. إخراج الخلايا من بطارية الكمبيوتر
2. قياس جهد الخلايا
3. تحقيق 3 وحدات (لوحة شمسية + مصباح ليد ببطارية منظم الشحن + منظم شحن)
4. ربط الوحدات الثلاث
5. بناء صندوق
6. تكامل الوحدات في الصندوق

الخطوة 4: إزالة الخلايا من بطارية الكمبيوتر

في هذا الجزء نقترح عليك إلقاء نظرة على البرنامج التعليمي التالي: إعادة تدوير البطاريات.

1. ارتدِ قفازات لحماية يديك
2. ضع البطارية في مكانها وافتحها بمطرقة وإزميل
3. اعزل كل خلية عن طريق إزالة كل الأجزاء الأخرى (كما هو موضح في الصورة).

الخطوة 5: قياس جهد الخلايا والسعة الحرارية

قياس الجهد:

نبدأ بقياس جهد كل خلية للتحقق مما إذا كانت تعمل بشكل صحيح. كل الخلايا التي لديها جهد أقل من 3 فولت لن تكون قادرة على استخدامها في هذا المشروع ويجب إعادة تدويرها.

باستخدام مقياس متعدد ، في وضع DC ، قم بقياس كل خلية وتحقق من تلك التي يمكن استخدامها في المشروع.

كن حذرًا: إذا بدا أن بطارية الكمبيوتر تحتوي على سائل من الخارج ، فلا تفتح الصندوق ، فالليثيوم ضار بجرعات عالية.

قدرة القياس:

لقياس سعة الخلية ، يتعين علينا شحنها إلى الحد الأقصى ثم تفريغها. تعتمد هذه الخلايا على الليثيوم ، وتحتاج إلى نظام شحن وتفريغ محدد ، وعادة ما تكون الشحنة القصوى هي 4 ، 2 فولت ، والحد الأدنى هو 3 فولت. تجاوز هذه الحدود سيضر بالخلية.

1. استخدم PowerBank: سيسمح لك بشحن العديد من الخلايا مرة واحدة باستخدام منفذ USB.
2. اشحن الخلايا وانتظر حتى اكتمال الشحن (يجب أن يكون كل الضوء مضاءً) ، وسيتم ذلك في حوالي 24 ساعة. (صورة)

3. سيتم شحن الخلايا بأقصى طاقتها (4 ، 2 فولت) ، والآن يتعين علينا تفريغها. يجب عليك استخدام Imax B6: أداة تسمح بتفريغ الخلايا والتحقق من سعتها. كيف تستعمل هذه الأداة:

   1. الجهد: سيسألك عن نوع الخلايا التي ترغب في فحصها ، يجب عليك اختيار خلية الليثيوم. سوف ينظم التفريغ تلقائيًا عند 3 فولت كحد أدنى.
   2. الشدة: اضبط على 1A للحصول على تفريغ سريع وآمن. في هذه الحالة ، يجب أن يستغرق التفريغ ما بين ساعة ونصف الساعة.
   3. قم بتوصيل المغناطيس بمقاطع التمساح ، ثم قم بالاتصال بالخلية ، يساعد المغناطيس على السماح للتيار بالمرور عبر Imax B6 إلى الخلايا. (صورة)
   4. تفريغ الخلايا حتى تفرغ تماما.
   5. لاحظ السعة على الخلية. كلما كان ذلك أفضل.
   6. فرز الخلايا الخاصة بك حسب السعة: 1800 مللي أمبير.

ملاحظة: من المهم عمل بطاريات متجانسة بخلايا ذات سعة مماثلة

الخطوة 6: تحقيق 3 وحدات مختلفة

الوحدة 1: لوحة شمسية ومنظم شحن

• استخدم سلكًا أسود وأحمر ، واستخدم كماشة لتقطيع الأسلاك.
• قم بلحام السلك الأحمر على الجانب الموجب من اللوحة والأسود على الجانب السلبي.
• يحتوي منظم الشحن على مدخلين: IN- و IN + (المشار إليهما في المكون): قم بلحام السلك الأحمر (الموجب) بمدخل IN + لمنظم الشحن والسلك الأسود (السلبي) بمدخل IN (الصورة 5)).

الوحدة 2: البطارية

أدخل خلية الليثيوم في حامل البطارية

الوحدة 3: LED / محول USB

يحتوي محول الجهد DC / DC على مدخلين ومخرجين: المدخلات: VIN + و VIN - / المخرجات: OUT + و OUT -. يحتوي LED على سلكين للإدخال: أحدهما موجب والآخر سلبي.

• خذ سلكين (أحمر وأسود).
• قم بلحام السلك الأحمر بمدخل VIN + لمحول الجهد والسلك الأسود بمدخل VIN.
• تحذير: قطبية السلك غير مذكورة في مؤشر LED. من أجل التعرف عليه ، استخدم مقياس الأومتر. يكون السلك موجبًا عندما يعرض قيمة فارغة. عندما يعرض قيمة أعلى ، يكون السلك سالبًا.
• قم بلحام السلك الموجب LED بمخرج OUT + لمحول الجهد والسلك السلبي LED بمخرج OUT. (صورة)

الخطوة 7: توصيل الوحدات الثلاث

يحتوي منظم الشحن على مدخلين: IN- و IN + (يشار إليهما على المكون).

1. قم بلحام السلك الأحمر الخاص باللوح الشمسي (موجب) بمدخل IN + الخاص بمنظم الشحن والسلك الأسود (السالب) بمدخل IN.
2. يحتوي منظم الشحن على مدخلين: B- و B + (يشار إليهما على المكون). قم بلحام السلك الأحمر لحامل البطارية (موجب) بالمدخل B + الخاص بمنظم الشحن والسلك الأسود (السالب) بمدخل B-.
3. قم بلحام السلك الأحمر (الموجب) لوحدة محول USB / LED بمخرج + مخرج منظم الشحن. قم بلحام السلك الأسود (سلبي) بمخرج الإخراج. ملاحظة: الدائرة الكهربائية مغلقة الآن ويضيء الضوء.
4. اقطع السلك الموجب الذي يربط المنظم بالمحول من أجل فتح الدائرة ولحام المفتاح بالتسلسل. سيتم استخدامه لفتح وإغلاق الدائرة.

الخطوة 8: بناء الحالة - الإصدار 1

الإصدار 1: تثبرور

نشأ هذا التصميم من Open Green Energy ، فلا تتردد في الرجوع إلى البرنامج التعليمي الأصلي. نحن نشاركه لأنه يبدو ممتعًا حقًا. ومع ذلك ، يجب أن تتكيف العلبة مع دائرتنا ، خاصة بالنسبة لمخرج USB. سنقترح قريبًا نموذجنا الخاص المستوحى من هذا التصميم.

الخطوة 9: بناء الحالة - الإصدار 2

الإصدار 2: زجاجة كبيرة الحجم مشكلة بالحرارة

يسمح هذا النموذج للدوائر بأن تكون مقاومة للماء تمامًا ، ولكنها تتطلب موادًا محددة:

• علبة ماء سعة 5 لتر
• ألواح خشب رقائقي (أو خشب خام) يتراوح سمكها بين 1 و 2 سم
• مربط ، طوله الأدنى 80 سم ، عرضه بين 3 و 5 سم

بناء القاعدتين: هذان هما طرفي اللمبة ، والجزء العلوي يستضيف اللوح الشمسي من جانب والدائرة الكهربائية من الجانب الآخر. يستخدم الطرف السفلي لإغلاق المصباح وإغلاقه بإحكام.

1. قص لوحين مقاس 15/13 سم ولوحين مقاس 11/13 سم.
2. قم بتراكب كل لوحة صغيرة على لوحة أكبر ، مع الانتباه لوضعها في مركز اللوحة الكبيرة بالضبط. سيتم فك كل زوج من الألواح في وقت لاحق.

ملاحظة: من أجل مقاومة الماء ، من الأفضل طلاء الألواح مسبقًا.

بناء القالب:

1. قطع 4 أجزاء حوالي 20 سم في المربط.
2. ضعهم في كل ركن من أحد الألواح الصغيرة المقطوعة بالفعل (11/13 سم) وقم بربط كل جزء من المربط باللوح.
3. ضع اللوحة الصغيرة الأخرى في الطرف الآخر من الأجزاء الأربعة وقم بلفها بنفس الطريقة. والنتيجة هي مكعب ذو أبعاد 11/13/20 ، والذي سيتم استخدامه لتشكيل الزجاجة البلاستيكية بالحرارة.

التشكيل الحراري لظرف المصباح:

1. اقطع الجزء السفلي من الزجاجة سعة 5 لتر وأدخل داخل القالب عموديًا (يجب أن يكون جانب القالب 20 سم موازيًا لجانب الزجاجة).
2. تسخين ببطء مع متجرد حراري كل جانب من متوازي المستطيلات. يجب أن يكون المتجرد على بعد حوالي 10 سم من الزجاجة. إذا لم يكن لديك متجرد حراري ، فمن الممكن استخدام أي نوع آخر من مصادر اللهب (مثل سخان الغاز على سبيل المثال).
3. بمجرد أن تحصل الزجاجة على نفس شكل القالب ، استمر في التسخين لمحو أنماط الزجاجة وتمديد البلاستيك بشكل صحيح. احرص على عدم التسخين بالقرب من البلاستيك أو لفترة طويلة جدًا في نفس المكان ، وإلا ستتشكل الفقاعات على السطح البلاستيكي.
4. ترك الزجاجة المشكلة على القالب ، وقطع المستوى بشكل نظيف مع القالب الجزء العلوي من الزجاجة ، وقطع الزجاجة مرة أخرى حوالي 17 سم أدناه.
5. بمجرد الانتهاء من القطع ، قم بفك المرابط الموجودة على جانبي القالب لفصل القالب عن البلاستيك.
6. في كل طرف من نهايات الزجاجة المشكلة ، قم بطي ألسنة بعرض 1 سم عند 90 درجة باتجاه الداخل. يجب أن تكون كل علامة تبويب مشطوفة من كلا الجانبين (كما هو موضح في الصورة). سوف تنزلق الألسنة بين اللوحين (الكبير والصغير) على كل جانب من الزجاجة ، لتحسين إحكام إغلاق المصباح. من أجل طي الألسنة بسهولة ، ارسم خطًا رفيعًا مع القاطع داخل الزجاجة وقم بطيه باليد.

تثبيت الألواح الشمسية:

1. ضع اللوحة على اللوحة الأكبر ، وقم بتمييز موضع مخرجات + و- للوح وحفر حفرة 5 مم في كلا اللوحتين. (إذا كان أي مكون موجودًا بالفعل في هذا المكان ، فيجب نقل الفتحة).
2. ضع الأسلاك من جهاز التحكم في الشحن في هذه الثقوب ، وقم بلحامها بالمخرجات المقابلة على اللوحة الشمسية.
3. لربط اللوحة ، فإن الخيار المثالي هو استخدام طبقة رقيقة من القماش ملتصقة باللوحة ولصق اللوحة على القماش (باستخدام الغراء القوي على سبيل المثال).
4. بالنسبة لقاعدة المصباح ، كرر نفس العملية على الطرف الآخر من البلاستيك.
5. ضع اللوح الصغير في داخل المغلف وثبته على اللوحة الأكبر ، مع وجود 4 ألسنة بلاستيكية بين اللوحين.
6. لضمان إحكام سد USB ، يمكنك تدبيس قطعة صغيرة من أنبوب داخلي للدراجة.

لا تتردد في نشر أي أسئلة أو تحسينات قد تخطر ببالك. ولا تنس مشاركة المصباح الخاص بك بمجرد الانتهاء من ذلك ، مع #solarlamp #lowtechlab!