Lampe(s) LED alimentée par batterie avec charge solaire : 11 étapes (avec photos)

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

Ma femme enseigne aux gens comment faire du savon, la plupart de ses cours avaient lieu le soir et ici, en hiver, il fait noir vers 16h30, certains de ses étudiants avaient du mal à trouver notre maison. Nous avions un panneau devant, mais même avec un réverbère juste là, le panneau était difficile à voir. Faire passer l'électricité à l'endroit où se trouve le panneau aurait posé beaucoup de problèmes. Pendant ce temps, j'ai regardé un tas de vidéos YouTube sur la façon de fabriquer un lampadaire à l'aide d'une LED, d'un panneau solaire et d'une batterie. Bien que cela ait fonctionné, cela ne remplissait pas toutes les exigences que je souhaitais pour le rétroéclairage de son panneau. Fondamentalement, le circuit devait faire ce qui suit

• Chargez la batterie pendant la journée avec un panneau solaire
• Allumez automatiquement la nuit
• Elle devait pouvoir l'éteindre une fois le cours terminé, mais elle se rallume la nuit suivante
• Nous devions pouvoir l'éteindre pour les week-ends, les jours fériés et les vacances sans qu'il se rallume.

Sur ces images, vous pouvez simplement voir les guirlandes LED derrière le panneau pour l'allumer, il faut en fait peut-être 3 autres rangées, je n'ai tout simplement pas eu le temps de les installer. Le dos de l'enseigne montre l'interrupteur à bascule, l'interrupteur à bouton-poussoir et une LED pour montrer que l'enseigne est allumée au cas où elle serait oubliée et laissée allumée, nous pouvons la voir depuis la fenêtre de notre salon et aller éteindre les lumières. Il y a en fait un morceau de plexiglas qui glisse sur les boutons et la LED pour les protéger de la pluie.

Fournitures:

Équipement

• Fer à souder
• Planche à pain
• Fils de cavalier de planche à pain de tailles assorties

les pièces

• Batterie 18650 (x1) Amazon.ca/Banggood/AliExpress
• Panneau solaire 5V 500mAh (x2) Amazon.ca
• Résistance 220 ohms (x1) Amazon.ca/Banggood/AliExpress
• Résistance 10k (x2) voir ci-dessus pour les liens d'achat
• Relais de verrouillage bistable à bobine 5 V Amazon.ca / AliExpress
• Connecteurs JST Amazon.ca/Banggood/AliExpress
• Interrupteur à bascule momentané 2 broches Amazon.ca/Banggood/AliExpress
• Interrupteur à bascule 2 broches Amazon.ca/Banggood/AliExpress
• LED 5V [simple ou chaîne]
• Fil 22awg pour bandes LED Amazon.ca/Banggood/AliExpress
• 1N5819 Diode de redressement de barrière Schottky (x1) Amazon.ca/Banggood/AliExpress
• Transistor S9012 PNP (x1) Amazon.ca/Banggood/AliExpress
• Transistor BC547 NPN (x1) Amazon.ca/Banggood/AliExpress
• Connecteurs mâles à broche cassable de 2,54 mm Amazon.ca / Banggood
• Un TP4056 5V 1A Micro USB 18650 charge de batterie au lithium + Module de chargeur de carte de circuit de protection Amazon.ca/Banggood/ AliExpress
• Broches PCB rondes femelles droites de 2,54 mm Amazon.ca/Banggood/AliExpress

Pièces en option

• Connecteurs de terminaux (alternatifs aux connecteurs JST) Amazon.ca/Banggood/AliExpress
• prototype de circuit imprimé Amazon.ca/Banggood/AliExpress

Les batteries 18650 sont les moins chères sur AliExpress mais faites vraiment attention aux frais de port, certaines sont horriblement élevées. Banggood semble être au milieu de la route, les batteries sont plus chères mais l'expédition est raisonnable. Sur Amazon, la livraison est gratuite mais le coût de la batterie est vraiment élevé. La meilleure façon d'obtenir ces batteries est une batterie d'ordinateur portable destinée au recyclage, vous pouvez obtenir jusqu'à 6 cellules individuelles, dont au moins 1 sera toujours bonne. Faites juste très attention à démonter le pack, évitez de les court-circuiter.

Étape 1: souder les broches au module TP4056

Ici, pour faciliter l'identification des broches positives et négatives, j'ai utilisé du rouge et du noir. Cassez 2 broches noires et 2 broches rouges et laissez-les connectées par le plastique, celles-ci sont soudées aux 2 trous de broche pour le B+/Out+ et B-/Out-. Vous aurez également besoin d'une seule broche de chaque couleur pour vous connecter à l'alimentation.

Donc, le moyen le plus simple de le faire est de placer l'une des broches, la partie la plus longue de la jambe après la pièce en plastique dans la planche à pain, placez le trou d'alimentation négatif du module de charge sur la broche, voyez où les autres broches ont besoin être sur la planche à pain et placez-les aux endroits appropriés de sorte que toutes les broches soient sur la planche à pain et qu'elles reposent dans les trous du module de charge. Maintenant, avec les broches fermement maintenues en place sur la planche à pain et le module de charge posé dessus, vous pouvez souder toutes les broches en place.

Étape 2: Souder les fils aux panneaux solaires

Si vous voulez faire comme moi et connecter les 2 panneaux en parallèle afin de conserver la même tension mais des ampères plus élevés, puis soudez les fils sur les plots positifs et négatifs d'un panneau et soudez le positif de ce panneau au positif du second panneau, faites de même avec le fil négatif. Puis souder les fils avec un connecteur JST au positif/négatif d'un des panneaux

Si vous utilisez un connecteur JST, placez la pièce avec les broches sur la planche à pain comme illustré, assurez-vous que le positif des panneaux solaires est connecté au rail positif de la planche à pain.

Étape 3: Préparation de la batterie

Fixez un autre connecteur JST à votre support de batterie, placez la pièce avec les broches à l'extrémité opposée de la planche à pain mais toujours sur les rails d'alimentation. Comme pour les panneaux solaires, assurez-vous que le positif et le négatif sont sur les bons rails de la planche à pain.

Étape 4: connexion du module de charge

Placez le module de charge, avec les broches soudées, sur la carte mais ne l'enfoncez pas dans la carte car nous devrons toujours placer des fils en dessous. Laissez deux trous de broche à partir du rail d'alimentation supérieur, voir la 2ème photo.

Placez un cavalier du rail négatif au 1er trou au-dessus de la broche d'alimentation négative

Placez la diode Schottky, 1N5819, du rail positif connecté à la broche d'alimentation positive, la bande argentée doit être la plus proche de la broche d'alimentation car c'est la direction dans laquelle vous voulez que le courant circule, si elle fait face à l'autre alors aucune alimentation ne passera dans le module de charge. La diode Schottky a été choisie pour ses « caractéristiques mécaniques à faible perte de puissance/haute efficacité », qui correspondent à environ la moitié d'une diode normale. La diode est ajoutée pour empêcher le retour de tension inverse la nuit dans les panneaux solaires, ce qui est ensuite gaspillé.

Étape 5: connexion du chargeur à la batterie

Ici, nous connectons simplement la batterie au module de charge, vous pouvez également voir pourquoi vous ne voulez pas encore enfoncer le module de charge dans la maquette.

C'est donc juste B+ sur le module au rail positif côté batterie et B- au rail négatif côté batterie

Étape 6: Configuration du premier commutateur à transistor

Ajoutons maintenant le transistor PNP S9012

Ce transistor agira comme un interrupteur, si les panneaux solaires produisent de l'énergie (c'est-à-dire qu'il fait jour), aucune énergie ne pourra circuler à travers le transistor, éteignant efficacement les lumières et permettant à la batterie de se charger.

Connectez 1 fil de connexion court de la broche d'alimentation sur le module de charge à un endroit vide sur la planche à pain [image 1]

connectez une résistance de 10k [image 2] à ce cavalier

connectez la Base du transistor à la résistance [image 3]

connectez le Collector du transistor à la broche Out+ du module de charge [image 4]

connectez l'émetteur du transistor au rail positif inférieur de la planche à pain [image 5]

Étape 7: étendre simplement le sol

Connectez la sortie au rail d'alimentation négatif inférieur.

Voilà le module de charge terminé et le premier commutateur à transistor terminé.

Il ne vous reste plus qu'à insérer complètement le module de charge dans la planche à pain.

Si tout ce que vous vouliez était une LED alimentée par batterie qui s'allume la nuit, s'éteint pendant la journée et une batterie qui se charge pendant la journée, alors c'est tout ce dont vous avez besoin. Il vous suffit de souder les composants sur un circuit imprimé en vous assurant de garder les mêmes traces que le câblage et c'est tout. La LED serait connectée au positif de l'émetteur du transistor et au négatif de la sortie

Pour ajouter un bouton-poussoir et un interrupteur à bascule, suivez le reste des étapes.

Étape 8: Le 2ème commutateur à transistor

C'est donc l'interrupteur qui déclenche le relais pour permettre aux LED de s'allumer la nuit.

connectez un cavalier du rail positif du côté du panneau solaire, pas du côté de la batterie et certainement pas après la diode. Pour une raison quelconque, je n'ai pas encore compris que le circuit ne fonctionnera PAS si la connexion à la base du transistor est effectuée après la diode. Fil orange dans l'image 1, venant du positif à la colonne 37 sur la maquette.

connectez une résistance de 10k à l'extrémité du cavalier que vous venez de placer [image 2]

placez la Base du transistor pour qu'il se connecte à la résistance

connectez le collecteur du transistor au rail positif de la batterie.

Nous allons connecter l'émetteur du transistor dans la prochaine partie

Étape 9: Ajout du relais

Il s'agit donc d'un relais bidirectionnel, bipolaire et verrouillable. La partie de verrouillage est ce qui en fait un relais parfait pour ce projet, "La plupart des relais nécessitent une petite tension continue pour rester allumés. Un relais de verrouillage est différent. Il utilise une impulsion pour déplacer l'interrupteur, puis reste en position, réduisant légèrement l'électricité Puissance requise." Ce que j'ai fait ici et ce que je recommande c'est de marquer les côtés du relais pour indiquer où se trouvent les broches car une fois placées sur la carte on ne les voit plus.

plaçons d'abord les connecteurs pour le relais, en raison de ses petites broches, vous aurez du mal à garder le relais dans la planche à pain, donc l'utilisation des broches d'en-tête rondes sécables femelles fonctionne très bien [image 2]. Vous aurez besoin de 8 broches par côté. J'ai essayé une prise IC mais c'était en fait pire que la maquette pour tenir le relais.

connectez l'émetteur du transistor BC547 à la broche 2 sur le côté le plus proche de la borne de la batterie. Le relais peut être connecté avec le positif d'un côté ou de l'autre, donc de quel côté se trouve le positif n'a pas vraiment d'importance, cela simplifie juste les choses pour le moment.

connectez les broches 1 et 2 de l'autre côté du relais au rail négatif [image 2, les 2 fils bleus]

tout en restant du côté où nous venons de connecter les fils négatifs, connectez la 3ème broche au rail positif inférieur

connectez un fil de liaison à la 1ère broche du côté opposé des fils négatifs, laissez-le lâche pour l'instant

la 4ème broche du relais peut être laissée non connectée ou à des fins de test, vous pouvez connecter une résistance et une LED au rail négatif. Celui-ci n'est allumé que lorsque vous souhaitez éteindre la lumière principale.

Étape 10: Ajout des boutons d'arrêt temporaire et à long terme

J'ai utilisé une deuxième planche à pain plus petite pour cette partie pour essayer d'éliminer une partie de l'encombrement des fils, je ne suis pas sûr que cela fonctionne mais quand même.

placez un bouton momentané à cheval sur le centre de la planche à pain quelque part où vous avez de l'espace.

connectez le fil de la 1ère broche du relais à l'une des broches de votre bouton. Dans mon cas, la broche en haut à gauche (fil rouge)

du rail d'alimentation positif de la batterie, connectez un fil au bouton. Dans mon cas, la broche en bas à droite. Oui, la broche à laquelle vous vous connectez a une importance sur ce bouton. (fil orange)

placez une résistance de 220 ohms du rail d'alimentation positif à toute colonne inutilisée

placez une LED, ce sera la LED ou la bande LED que vous souhaitez alimenter, connectez l'anode (jambe longue) à la résistance

connectez la cathode LED (jambe plus courte) au rail négatif inférieur de la planche à pain principale (fil violet)

connectez 2 fils à votre bouton de verrouillage ou à bascule

connectez l'un des fils du bouton de verrouillage à la 5ème broche du relais

connectez l'autre fil du bouton de verrouillage au rail positif dans lequel se trouve la dernière résistance que vous venez de placer

Image 1: les panneaux solaires fonctionnent et la batterie est en charge, toutes les lumières sont éteintes

Image 2: les panneaux solaires ne produisent plus d'électricité donc la LED est alimentée par la batterie

Image 3: appuyez sur le bouton momentané, le relais est déclenché, le courant ne passe plus à la LED et les lumières sont éteintes pour la nuit, quand il fait jour et que les cellules solaires produisent à nouveau de l'énergie et le relais sera déclenché à nouveau sur le "on" " positionner à nouveau.

Image 4: le bouton de verrouillage a été enfoncé et aucune LED n'est alimentée jusqu'à ce que ce bouton soit à nouveau enfoncé.

Étape 11: Schéma EasyEDA et diagramme PCB

L'image 1 est le schéma de câblage

La carte que vous voyez ici est la carte de prototypage PCB, j'ai utilisé des fils dans la mesure du possible pour établir les connexions de trace car la soudure de chaque trou à celui d'à côté est un processus long et ardu. J'ai inclus les traces du circuit imprimé sous forme de PDF, l'une est une vue de haut en bas et l'autre, comme vous pouvez le voir, inversée comme si vous la regardiez depuis le bas.