Lumière solaire colorée pour pot de jardin : 9 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

La façon la plus simple de fabriquer une lampe de pot solaire est de démonter une de ces lampes de jardin solaires bon marché et de la fixer dans un bocal en verre. En tant qu'ingénieur, je voulais quelque chose de plus sophistiqué. Ces lumières blanches sont ennuyeuses, j'ai donc décidé de créer mon propre design basé sur un Arduino, des leds RVB et un capteur afin que la couleur puisse être modifiée en inclinant simplement la lumière.

La cellule solaire charge la batterie au lithium et sert également de capteur de lumière pour allumer automatiquement la lumière lorsqu'il fait noir. J'ai apporté un grand soin à la conception pour réduire la consommation électrique lorsque la lumière est éteinte et que toute l'énergie récoltée peut être utilisée pour éclairer votre jardin. Plus de détails sur le processus de conception peuvent être trouvés sur mon blog: BashtelorOfScience.

Étape 1: Pièces

Vous aurez besoin de ces composants:

• 1x bocal en verre (je les reçois chez IKEA)
• 1x PCB SolarGardenJarLight
• 1x contrôleur de charge TP4054 (IC1)
• 2x résistance, 1M, 0805 (R4, R6)
• 2x résistance, 10M, 0805 (R3, R5)
• 3x résistance, 10k, 0805 (R1, R2, R7)
• 4x condensateur, 1uF, 0805 (C1, C2, C3, C4)
• 1x LED, 0805, verte (LED1)
• 1x MOSFET AO3401, canal P, SOT23 (Q1)
• 1x bande LED WS2812 découpée en 3 LED (100 LED par mètre)
• 1x module accéléromètre ADXL345
• 1x batterie au lithium, 500mAh, pas plus grande que 40x40mm
• 1x panneau solaire, 5V ou 5.5V, 45x45mm ou 60x60mm

• 1x Arduino Pro Mini (ATmega328P ou ATmega168P, version 5V/16MHz)

Tous les composants sont disponibles sur aliexpress par divers fournisseurs. J'ai rendu le PCB disponible sur dirtyPCBs: il peut être commandé en noir ou en blanc (vous obtiendrez 10 PCB). Le prix par lanterne lors de la commande de pièces pour 10 pièces est d'environ 12$.

Étape 2: préparer l'Arduino pour une faible consommation

L'Arduino Pro Mini consomme beaucoup de courant de repos car il a une LED d'alimentation qui est toujours allumée et le régulateur de tension est également une bête gourmande en énergie si nous parlons de faible courant de l'ordre de micro ampères. Vous devez supprimer ces deux composants. Il existe plusieurs versions de clones Arduino. Sur la photo ci-dessus, j'ai marqué la LED et le régulateur de tension dans les versions les plus courantes.

Pour retirer les composants, utilisez un fer à souder et mettez beaucoup de soudure sur les composants et chauffez-les bien. Si nécessaire, nettoyez ensuite les pastilles avec une mèche à souder. Il est également possible de retirer les composants par force brute avec une pince coupante ou un couteau. Faites juste attention à ne pas endommager le PCB.

C'est aussi le bon moment pour télécharger le croquis. J'utilise la version 1.8.4 de l'IDE Arduino, mais cela devrait également fonctionner dans les versions ultérieures ou antérieures. L'Arduino Pro Mini n'a pas d'USB à bord, vous devez donc utiliser un convertisseur USB vers UART externe. Obtenez-en un auprès de votre fournisseur Arduino préféré ou vous pouvez les trouver pour moins de 2 $ sur aliexpress. Il existe différents tutoriels en ligne sur la façon de programmer le Pro Mini. Sachez que les clones Arduno n'utilisent pas toujours le même ordre de broches, vérifiez donc votre câblage avant de le brancher. Assurez-vous également d'avoir la bonne carte (Arduino Pro Mini) et le bon processeur sélectionné dans le menu Arduino IDE Tools (ATmega328P ou ATmega168P, 5V, 16MHz).

Étape 3: Souder les composants SMD

Utilisez l'image de mise en page ci-dessus pour placer tous les composants au bon endroit. Les désignateurs de composants se trouvent dans la liste des pièces à l'étape 1.

Si vous avez besoin du schéma ou de la mise en page, vous pouvez télécharger les fichiers de conception de l'aigle ici.

Certains composants sont assez petits et peuvent être difficiles à souder pour un débutant. J'utilise une seringue avec une petite buse pour mettre de la pâte à souder sur les plaquettes, puis refusionner les composants à l'aide de ma plaque à souder home brew, mais bien sûr, vous pouvez également le faire à l'aide d'un fer à souder et d'un fil à souder de 0,8 mm (ou plus fin).

Après avoir soudé tous les composants, utilisez une loupe pour inspecter votre travail et vérifier les courts-circuits, en particulier sur le contrôleur de charge.

Étape 4: souder l'Arduino

Pour communiquer avec l'accéléromètre avec le protocole de communication I2C, nous devons connecter les broches A4 et A5 de l'arduino au PCB. Ces broches sont généralement à côté du processeur (voir photo à l'étape 2) mais sur certains clones, elles sont au bord et pas toujours au même endroit non plus. La conception du PCB fonctionne avec toutes les versions différentes: pour la version standard avec les broches à côté du processeur, ajoutez le pinheader comme indiqué ci-dessus.

Pour les autres versions, vous pouvez utiliser un morceau de fil pour connecter les broches A4 et A5 aux pastilles du PCB. Coupez les fils à longueur après soudure.

Certains arduinos sont livrés avec les en-têtes de broches soudés, d'autres sans. J'ai trouvé qu'il était plus facile de souder d'abord les en-têtes au circuit imprimé léger du pot de jardin, puis d'ajouter l'Arduino. Assurez-vous simplement que les en-têtes sont soudés directement ou vous aurez du mal à insérer les broches dans les plaquettes.

Étape 5: Finition du PCB

Lors de la soudure du module accéléromètre ADXL345, il est important qu'il soit parallèle au PCB. La meilleure façon de s'en assurer est de placer le module directement sur le PCB et d'insérer l'embase à broches par le bas comme indiqué sur les photos. Ajoutez de la soudure par le haut et après avoir coupé l'en-tête du côté inférieur, ajoutez également de la soudure à cet endroit.

Coupez toutes les broches sur la face inférieure avec un cutter latéral, puis placez du ruban adhésif sur toutes les broches pour éviter que les broches acérées ne s'enfoncent dans la batterie et ne se court-circuitent.

La dernière étape consiste à ajouter la bande LED. Assurez-vous que la polarité des pastilles est correcte et faites attention au sens des broches de données: faites correspondre les flèches de la bande LED avec les flèches du PCB.

Étape 6: Panneau solaire et batterie

Utilisez des câbles d'environ 5 cm de long pour connecter le panneau solaire aux deux plots marqués « solaire » et faites attention aux symboles plus et moins.

La dernière chose à souder est la batterie. Soyez très prudent ici: les batteries au lithium ont beaucoup de puissance et peuvent faire partir votre PCB en fumée si vous court-circuitez accidentellement certaines traces. Si ce n'est déjà fait, mettez du ruban adhésif sur le fil positif de la batterie pour éviter les courts-circuits accidentels. Soudez d'abord le câble négatif noir car il est plus difficile à souder. Retirez le ruban de protection du fil rouge et soudez-le. Vous verrez la LED sur la carte Arduino clignoter brièvement lorsque vous connectez la batterie.

Si vous avez déjà téléchargé le croquis sur l'Arduino, vous pouvez maintenant allumer la lumière en tapotant à plusieurs reprises sur le PCB avec un ongle. Si cela ne fonctionne pas, vous devez commencer le débogage à l'aide d'un multimètre. Vérifiez d'abord la tension de la batterie. S'il n'y a pas d'alimentation, il est peut-être en mode protection. Faites briller une lumière vive sur le panneau solaire pour sortir la batterie de ce mode. Si cela ne vous aide pas et qu'il n'y a toujours pas d'alimentation, débranchez la batterie et vérifiez votre PCB pour les courts-circuits ou les circuits ouverts à l'aide du schéma jusqu'à ce que vous trouviez l'erreur.

Étape 7: Terminer la lumière

Après avoir testé avec succès le circuit, fixez la batterie sur la face inférieure du PCB à l'aide de colle ou de ruban adhésif double face. N'utilisez pas de colle à base d'eau comme la colle blanche car elle est conductrice jusqu'à ce qu'elle sèche. La meilleure chose à utiliser est le silicone.

Fixez le panneau solaire au-dessus de la batterie en utilisant également de la colle ou du ruban adhésif double face formant un joli petit sandwich électronique. Rangez les câbles et fixez-les avec un peu plus de colle et laissez le tout sécher. Testez s'il fonctionne toujours avant de le monter dans le bocal.

Étape 8: Assemblez le pot

Procurez-vous votre bocal en verre et assurez-vous que le panneau solaire s'insère dans le couvercle. Vous pouvez en principe utiliser n'importe quel pot que vous aimez tant qu'il est transparent au sommet et étanche à l'eau.

L'adhésif préféré est le silicone car il peut facilement résister aux hautes et basses températures extérieures. Plus il est transparent, mieux c'est, mais le plus légèrement laiteux fonctionne bien, mais n'obtenez pas de silicone blanc ou gris. Vous pouvez également utiliser de l'époxy mais il peut se fissurer sous contrainte thermique.

Mettez un peu de silicone sur le verre puis appuyez la lumière sur la colle avec le panneau solaire face au verre bien sûr. Assurez-vous qu'il a l'air bien de l'extérieur, retirez-le, nettoyez, répétez si vous l'avez gâché, puis laissez-le sécher.

Placez le pot dans un endroit ensoleillé. Il faut 2-3 jours d'ensoleillement pour charger complètement la batterie et encore plus si elle est placée à l'ombre. Si le voyant commence à clignoter en rouge, cela signifie que la batterie est épuisée et qu'elle a besoin de plus de lumière pour se recharger. Si vous mettez la lumière dans un endroit sombre pendant une longue période (c'est-à-dire plusieurs semaines), la batterie peut mourir et elle doit être remplacée, alors assurez-vous qu'elle reçoit suffisamment de lumière et qu'elle fonctionnera pendant des années.

Étape 9: Manuel d'utilisation

Au

La lumière s'allume automatiquement à l'aube si elle détecte des conditions de faible luminosité pendant plusieurs minutes et que la batterie a suffisamment d'énergie stockée. Pour allumer manuellement la lumière, il suffit de taper plusieurs fois sur le dessus ou de secouer vigoureusement le pot.

Désactivé

La lumière s'éteint automatiquement après environ trois heures lorsqu'elle est allumée manuellement. Lorsqu'il s'allume automatiquement, il fonctionne jusqu'à ce que la batterie soit à moitié vide (vous pouvez donc toujours le rallumer manuellement). Pour l'éteindre immédiatement, retournez-le.

Changer de couleur

Pour changer la couleur, inclinez simplement la lumière. Il dispose de trois modes de changement de couleur:

1. Modifier la luminosité
2. Changer la couleur
3. Changer la saturation des couleurs

Appuyez une fois sur le couvercle pour basculer entre ces modes. Plus vous inclinez, plus vite cela change.

Mode bougie

Pour basculer entre le mode lumière fixe et le mode bougie vacillante, appuyez simplement deux fois sur le couvercle. La saturation et la luminosité sont réinitialisées aux niveaux par défaut (maximum) lors du passage du mode bougie au mode stable.