Économiseur de batterie Fairy Light : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Les piles CR2032 sont excellentes, mais elles ne durent pas aussi longtemps que nous le souhaiterions lors de la conduite de chaînes LED "Fairy Light".

Avec la saison des vacances ici, j'ai décidé de modifier quelques 20 guirlandes lumineuses pour fonctionner à partir d'une banque d'alimentation USB.

J'ai cherché en ligne et j'ai découvert que toutes les banques d'alimentation USB ne resteraient pas sous tension avec une si petite consommation de courant.

Grâce à des tests et à quelques itérations, j'ai trouvé une solution de travail que je pense que d'autres voudront peut-être essayer.

Outre un temps de fonctionnement continu typique de 60 à 80 heures entre les charges, moins de piles CR2032 devront être achetées et recyclées !

Assurez-vous de suivre ceci jusqu'au bout, ou passez à la fin pour voir la version finale…

Je voulais garder le meilleur pour la fin !

Bob D.

Étape 1: Rassembler les pièces requises

Seuls quelques composants sont nécessaires et ils s'adapteront tous à la place des deux piles CR2032 dans le boîtier de piles.

1x batterie externe USB 3, 350 mA - 4, 440 mA (ou similaire) - de Walmart ou Amazon

1x 20 guirlandes lumineuses LED - de nombreux types disponibles sur Amazon

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

1x transistor 2N2222A ou 2N4401 - J'ai confirmé que les deux types fonctionnent bien.

2x diodes 1N914A ou 1N4148 - J'ai confirmé que les deux types fonctionnent bien.

1x résistance de 3 300 ohms 1/4 watt

1x résistance 16 ohm ou 2x 33 ohm 1/4 watt - pour les versions 1 et 2

1x 10 ohm 1/4 OU (1/2 watt de préférence) résistance - Version 3.

1x résistance 270 ohm 1/4 watt - version 2

1x connecteur et câble USB A récupérés - nous utiliserons les fils rouge + et noir - et isolerons les fils de données blanc et vert.

Étape 2: Outils requis

Station de soudure et soudure.

Pince coupante, pince à dénuder, pince chirurgicale, tournevis de précision.

Gaine thermorétractable et source de chaleur.

Pistolet à colle chaude et bâton de colle.

Compteur numérique ou deux pour les tests de courant, de tension et de résistance.

Limes rondes et plates.

Étape 3: Schéma de principe et disposition des pièces - Version 1 et 2

Comme la plupart des choses que je construis, je réfléchis toujours à des moyens de réutiliser autant de choses que possible. J'apprécie une bonne recherche sur Amazon et l'excitation à chaque fois qu'un nouveau colis arrive… mais utiliser des pièces que j'ai sous la main est un sentiment formidable.

C'était l'une de ces versions, j'ai donc décidé d'utiliser un circuit de commande de LED à courant constant de base que j'avais récemment découvert en ligne.

Le composant clé qui détermine le courant délivré aux lumières LED est la résistance de l'émetteur. Pour simplifier l'explication ici, je vais préciser que la chute de tension aux bornes de la résistance de l'émetteur est assez constante à 0,5 vdc grâce aux diodes 1 et 2 connectées à la base en tant que diviseur de tension.

Dans les versions 1 et 2, j'ai expérimenté un courant d'entraînement de LED de 15 mA à 30 mA sur la chaîne de LED.

Le calcul mathématique pour la résistance de la résistance d'émetteur requis:

0,5 volts / 0,015 ampères = 33 ohms

ou

0,5 volts / 0,030 ampères = 16 ohms

Dans la version 2, la principale différence est la résistance de 270 ohms ajoutée pour augmenter la consommation totale de courant du circuit à un peu plus de 50 mA pour empêcher certains groupes de batteries de s'arrêter après environ 30 secondes.

Dans la version 3… j'attendrai plus tard pour parler de cette modification.

Étape 4: Démontage et préparation

Retirez les 4 vis qui maintiennent le couvercle ensemble, mettez les piles de côté et commençons.

Nous devons plier les languettes afin de créer plus d'espace pour les composants. Une pince à bec effilé ou une pince chirurgicale fonctionnent pour cette tâche.

Ensuite, nous devons retirer la barre de connexion qui relie les deux batteries. J'ai coupé les picots en plastique et fait sauter la barre car elle n'est plus nécessaire.

Chauffez la station de soudage et retirez l'interrupteur et les fils LED aux points notés sur l'image.

J'ai noté que l'anode + le fil ont une bande blanche pour référence future, et j'ai mis les lumières LED de côté pour le moment. Nous devrons les rattacher plus tard et nous assurer qu'ils sont correctement connectés.

J'ai également ajouté l'interrupteur et la barre de connexion à ma boîte de pièces… on ne sait jamais quand ils pourront être utiles pour un autre projet !

Étape 5: Remplissage du boîtier de batterie - Reportez-vous au schéma de la version 1 ou de la version 2

Voici comment j'ai assemblé les composants:

Rappel: la cathode négative (-) est l'extrémité de la diode avec la bande noire.

-joindre D1 et D2 en série et souder (j'ai également ajouté un petit morceau de thermorétractable transparent).

-clipsez le fil d'anode de D1 et le fil de base de T1 le plus près possible pour toujours permettre une connexion par soudure, et soudez-les.

-avec le côté plat du T1 vers le bas, positionnez la cathode du D2 de sorte qu'elle puisse être soudée au rail USB négatif (où nous avons plié la languette).

-couper le fil cathodique à la bonne taille et souder.

-localisez la ou les résistances d'émetteur de 16 ohms ou 2x 32 ohms requises et soudez entre le fil d'émetteur T1 et la languette de rail USB - négative.

-J'ai ajouté un petit morceau de thermorétractable transparent à la résistance 3K3, puis l'ai placé entre la jonction d'anode T1 Base / D1 et la languette USB + rail. Puis soudez en place.

-pour la version 2 - monter et souder en place la résistance de 270 ohms entre les rails USB + et USB -.

-il est maintenant temps de sécher le câble USB et de brancher le pistolet à colle.

-vous devrez couper et limer un peu pour permettre au câble USB d'entrer dans le boîtier de la batterie (où se trouvait à l'origine le commutateur)… soyez patient ici.

-avec les fils rouge et noir acheminés, soudez-les en place.

-Il est maintenant temps de coller à chaud le câble USB à la base du boîtier de la batterie. Maintenez le fil en place pendant que la colle durcit. Ajoutez quelques gouttes de colle pour maintenir les fils de données vert et blanc à l'écart pendant que vous y êtes.

-Je voulais que la chaîne LED dépasse en ligne droite en face du point d'entrée du câble USB. Cela signifiait que je devais à nouveau couper et limer le boîtier de la batterie pour mettre le fil en place.

-Fixez à sec le fil rayé Anode + LED et soudez sur le rail USB +.

-Fixer à sec le fil Cathode - LED sur le fil collecteur T1. Soudez et ajoutez un morceau de thermorétractable pour isoler la connexion.

-Inspectez toutes les connexions, et si tout semble bon, il est temps de le connecter à la banque d'alimentation.

Étape 6: Test de la version 1 et modification de la version 2

Tests de la version 1:

J'ai utilisé une banque d'alimentation Hype HW-440-ASST qui a fonctionné de manière cohérente (ne s'est pas éteinte) tout en alimentant la chaîne de 20 LED.

Remarque: la durée de fonctionnement calculée (entièrement chargée) serait de 4 400 mAh / 30 mA = 145 heures

J'ai ensuite testé la version 1 avec la banque d'alimentation ONN ONA18W102C, qui s'éteindrait automatiquement après 30 secondes.

Création et test de la version 2:

J'ai ensuite assemblé le même circuit de la version 1 sur une planche à pain et ajouté la résistance supplémentaire de 270 ohms aux rails USB + et USB -. Cela a augmenté l'appel de courant total du circuit à 50 mA. L'ONN ONA18W102C resterait alors constamment sous tension. C'est devenu la version 2 qui fonctionnera pour la plupart des banques d'alimentation USB.

Le temps de fonctionnement calculé (entièrement chargé) pour la banque d'alimentation ONN ONA18W102C serait de 3, 350 mAh / 50 mA = 69 heures. Cela fournira à pleine luminosité pendant tout ce temps.

Notes et réflexions de la batterie d'origine:

Les batteries CR2032 sont évaluées à 3 vdc avec une capacité de 240 mAh, et le site se vante qu'elles dureront 72 heures avec une utilisation continue. La résistance interne de la pile CR2032 limite le courant vers les guirlandes lumineuses, et c'est pourquoi il n'y a pas de résistance de limitation dans la conception d'origine. Cependant, tous les sites que je regarde indiquent que le CR2032 n'aime pas se décharger à un taux aussi élevé (30 mA environ).

Je ne peux pas confirmer avec certitude à ce stade, mais je me souviens que les lumières semblaient sensiblement plus faibles après 3 soirées (d'une durée de 4 heures). Il n'y a aucun moyen que vous obteniez de la "magie" avec ces batteries. J'ai confirmé en testant que les lumières avaient l'air très ternes lorsque les batteries atteignaient 2,5 Vdc par cellule.

Je devrai faire des tests réels et mettre à jour ce post à une date ultérieure, mais je pense que les batteries externes de 3 350 mAh @ 5 vdc devraient totalement surpasser les 240 mAh @ 6 vdc (2 batteries en série) CR2032.

En outre, l'objectif ici était une durée de fonctionnement plus longue et, finalement, moins de piles CR2032 « utilisées » et recyclées.

Aller plus loin:

Vous l'avez deviné… La version 3 est conçue, alors continuez à lire !

Étape 7: Fairy Light: Version 3 avec deux brins de lumières LED

La version 3 utilise le courant supplémentaire qui était détourné (gaspillé) dans la résistance de 270 ohms de la version 2.

Étant donné que nous visions 50 mA comme consommation de courant totale pour maintenir la batterie externe moyenne sous tension, nous pouvons apporter une amélioration. J'ai fait un test où j'ai alimenté une guirlande lumineuse de 15 mA et une deuxième guirlande lumineuse de 30 mA et j'ai demandé à ma femme si elle pouvait remarquer la différence. Elle a regardé plusieurs fois d'avant en arrière et a indiqué qu'elle ne pouvait pas vraiment voir et faire la différence.

Cette expérience a confirmé qu'une meilleure solution serait d'alimenter deux (2) guirlandes lumineuses Fairy en parallèle et de les alimenter avec 50 mA de courant. Vous pouvez voir dans le schéma ci-joint pour la version 3, qu'il suffisait de changer la résistance de l'émetteur R2 à 10 ohms et de connecter une 2ème guirlande lumineuse en parallèle.

Pour calculer la puissance à travers R2 avec la loi d'Ohm:

P = E x I

E = 0,5 volts (sur R2)

I = 50 mA (à travers R2)

0,5 x 50 = 0,025 watt

Nous pouvons utiliser en toute sécurité une résistance de 10 ohms 1/4 watt (250 mW) pour cette application.

L'image 2 montre que le circuit de test consomme 50 mA tel que calculé.

J'ai ajouté quelques images du processus de construction pour montrer le cheminement des câbles.

Version 3 terminée et testée sur mon banc.

Étape 8: Version 2 et Version 3 - le produit final

Voici la version 2 et la version 3 en fonctionnement sur mon banc.

Remarque de clôture:

C'était une construction amusante, avec un éclairage que je peux utiliser pour n'importe quelle saison tout au long de l'année.

La meilleure partie étant que je n'ai plus à commander et à attendre les piles de remplacement CR2032 !

Merci d'avoir suivi, et bonne construction !

Bob D