Lichterkette Batteriesparer - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

CR2032-Batterien sind großartig, aber sie halten nicht so lange, wie wir es gerne hätten, wenn wir LED-"Fairy Light"-Strings antreiben.

Mit der Weihnachtszeit hier beschloss ich, ein paar 20 Lichterketten so zu modifizieren, dass sie von einer USB-Powerbank ausgehen.

Ich habe online gesucht und festgestellt, dass nicht alle USB-Powerbanks mit einer so geringen Stromaufnahme eingeschaltet bleiben.

Durch Tests und mit ein paar Iterationen habe ich eine funktionierende Lösung gefunden, von der ich denke, dass andere sie ausprobieren möchten.

Neben einer typischen ununterbrochenen Laufzeit von 60 bis 80 Stunden zwischen den Ladevorgängen müssen weniger CR2032-Batterien gekauft und recycelt werden!

Bitte folgen Sie diesen Anweisungen oder springen Sie zum Ende, um die endgültige Version zu sehen…

Ich wollte das Beste zum Schluss aufheben!

Bob D.

Schritt 1: Sammeln der erforderlichen Teile

Es werden nur wenige Komponenten benötigt, die alle anstelle der beiden CR2032-Batterien in die Batteriebox passen.

1x 3, 350 mA - 4, 440 mA USB Powerbank (oder ähnlich) - von Walmart oder Amazon

1x 20 LED Lichterkette - viele Typen bei Amazon erhältlich

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

1x 2N2222A oder 2N4401 Transistor - Ich habe bestätigt, dass beide Typen gut funktionieren.

2x 1N914A oder 1N4148 Dioden - Ich habe bestätigt, dass beide Typen gut funktionieren.

1x 3, 300 Ohm 1/4 Watt Widerstand

1x 16 Ohm oder 2x 33 Ohm 1/4 Watt Widerstand - für Version 1 und 2

1x 10 Ohm 1/4 ODER (1/2 Watt bevorzugt) Widerstand - Version 3.

1x 270 Ohm 1/4 Watt Widerstand - Version 2

1x geretteter USB-A-Stecker und -Kabel - wir verwenden die roten + und schwarzen - Leitungen und isolieren die weißen und grünen Datenkabel.

Schritt 2: Erforderliche Werkzeuge

Lötstation und Löten.

Schneider, Abisolierzange, chirurgische Klemme, Präzisionsschraubendreher.

Schrumpfschlauch und Wärmequelle.

Heißklebepistole und Klebestift.

Digitales Messgerät oder zwei für Strom-, Spannungs- und Widerstandsprüfung.

Feilen rund und flach.

Schritt 3: Schematische Darstellung und Teilelayout - Version 1 und 2

Wie bei den meisten Dingen, die ich baue, denke ich immer daran, so viele Dinge wie möglich wiederzuverwenden. Ich genieße eine gute Suche bei Amazon und die Aufregung jedes Mal, wenn ein neues Paket ankommt … aber Teile zu verwenden, die ich zur Hand habe, ist ein großartiges Gefühl.

Dies war einer dieser Builds, also beschloss ich, eine grundlegende Konstantstrom-LED-Treiberschaltung zu verwenden, die ich kürzlich online kennengelernt hatte.

Die Schlüsselkomponente, die den an die LED-Leuchten gelieferten Strom bestimmt, ist der Emitterwiderstand. Um die Erklärung hier zu vereinfachen, werde ich feststellen, dass der Spannungsabfall am Emitterwiderstand dank der Dioden 1 und 2, die als Spannungsteiler mit der Basis verbunden sind, ziemlich konstant bei 0,5 VDC liegt.

In Version 1 und Version 2 experimentierte ich mit einem 15 mA bis 30 mA LED-Treiberstrom zum LED-String.

Die mathematische Berechnung für den erforderlichen Emitterwiderstand:

0,5 Volt / 0,015 Ampere = 33 Ohm

oder

0,5 Volt / 0,030 Ampere = 16 Ohm

In Version 2 besteht der Hauptunterschied darin, dass der 270-Ohm-Widerstand hinzugefügt wurde, um die Gesamtstromaufnahme der Schaltung auf etwas über 50 mA zu erhöhen, um zu verhindern, dass einige Batteriebänke nach etwa 30 Sekunden abschalten.

In Version 3… werde ich bis später warten, um über diese Modifikation zu sprechen.

Schritt 4: Demontage und Vorbereitung

Entfernen Sie die 4 Schrauben, die die Abdeckung zusammenhalten, legen Sie die Batterien beiseite und schon kann es losgehen.

Wir müssen die Laschen biegen, um mehr Platz für die Komponenten zu schaffen. Für diese Aufgabe eignen sich eine Spitzzange oder eine chirurgische Klemme.

Als nächstes müssen wir die Verbindungsstange entfernen, die die beiden Batterien verbunden hat. Ich habe die Plastiknoppen getrimmt und die Stange abgenommen, da sie nicht mehr benötigt wird.

Erhitzen Sie die Lötstation und entfernen Sie die Schalter- und LED-Drähte an den im Bild angegebenen Stellen.

Ich habe festgestellt, dass die Anode + Leitung einen weißen Streifen für zukünftige Referenzen hat, und lege die LED-Leuchten vorerst beiseite. Wir müssen sie später wieder anbringen und sicherstellen, dass sie richtig angeschlossen sind.

Ich habe auch den Schalter und die Verbindungsleiste zu meiner Teilebox hinzugefügt … man weiß nie, wann sie für ein anderes Projekt nützlich sein können!

Schritt 5: Befüllen des Batteriekastens - Siehe Version 1 oder Version 2 Schema

So habe ich die Komponenten zusammengebaut:

Zur Erinnerung: das Kathodennegativ (-) ist das Ende der Diode mit dem schwarzen Band.

- Verbinden Sie D1 und D2 in Reihe und löten Sie (ich habe auch ein kleines Stück klaren Schrumpfschlauch hinzugefügt).

- das Anodenkabel von D1 und das Basiskabel von T1 so nah wie möglich anklemmen, um noch eine Lötverbindung zu ermöglichen, und verlöten.

-mit der flachen Seite von T1 nach unten, die Kathode von D2 so positionieren, dass sie an die negative USB-Schiene gelötet werden kann (wo wir die Lasche gebogen haben).

-Kathodenleitung auf Größe trimmen und löten.

- Suchen Sie den/die erforderlichen Emitterwiderstand(e) von 16 Ohm oder 2x 32 Ohm und löten Sie zwischen dem T1-Emitterkabel und der negativen USB-Schienenlasche.

-Ich habe dem 3K3-Widerstand ein kleines Stück klaren Schrumpfschlauch hinzugefügt und ihn dann zwischen die T1-Basis / D1-Anodenverbindung und die USB + -Schienenlasche gesteckt. Dann anlöten.

-für Version 2 - montieren und löten Sie den 270 Ohm Widerstand zwischen den USB + und den USB - Schienen.

-Es ist jetzt an der Zeit, das USB-Kabel zu trocknen und die Klebepistole anzuschließen.

-Sie müssen ein wenig abschneiden und feilen, damit das USB-Kabel in die Batteriebox (wo sich ursprünglich der Schalter befand) einführt … hier haben Sie Geduld.

-mit den roten und schwarzen Kabeln verlötet sie an Ort und Stelle.

-Jetzt ist es an der Zeit, das USB-Kabel an die Unterseite des Batteriekastens zu kleben. Halten Sie den Draht fest, während der Kleber aushärtet. Fügen Sie ein paar Tropfen Kleber hinzu, um die grünen und weißen Datenkabel aus dem Weg zu halten, während Sie gerade dabei sind.

-Ich wollte, dass die LED-Kette in einer geraden Linie gegenüber dem USB-Kabeleinführungspunkt hervorsteht. Dies bedeutete, dass ich den Batteriekasten erneut schneiden und feilen musste, um den Draht an Ort und Stelle zu passen.

-trocken Sie die gestreifte Anode + LED-Leitung und löten Sie sie an die USB + Schiene.

- Trocknen Sie die Kathode - LED-Leitung an die T1-Kollektorleitung. Löten Sie und fügen Sie ein Stück Schrumpfschlauch hinzu, um die Verbindung zu isolieren.

-Inspizieren Sie alle Verbindungen, und wenn alles gut aussieht, ist es an der Zeit, es an die Powerbank anzuschließen.

Schritt 6: Testen von Version 1 und Modifikation von Version 2

Version 1-Tests:

Ich habe eine Hype HW-440-ASST Powerbank verwendet, die konstant funktionierte (nicht heruntergefahren wurde), während die Kette von 20 LEDs mit Strom versorgt wurde.

Hinweis: Die berechnete Laufzeit (voll geladen) beträgt 4.400 mAh / 30 mA = 145 Stunden

Ich habe dann Version 1 mit der ONN ONA18W102C Powerbank getestet, die sich nach 30 Sekunden automatisch abschaltet.

Version 2 Erstellung und Test:

Ich habe dann die gleiche Schaltung der Version 1 auf einem Steckbrett zusammengebaut und den zusätzlichen 270-Ohm-Widerstand zu den USB + und USB - Schienen hinzugefügt. Dies erhöhte die Gesamtstromaufnahme der Schaltung auf 50 mA. Der ONN ONA18W102C würde dann konstant eingeschaltet bleiben. Dies wurde Version 2, die für die meisten USB-Powerbanks funktioniert.

Die berechnete Laufzeit (voll geladen) für die ONN ONA18W102C Powerbank beträgt 3.350 mAh / 50 mA = 69 Stunden. Dies wird während dieser gesamten Zeit bei voller Helligkeit liefern.

Originalbatteriewerte und Gedanken:

Die CR2032-Batterien haben eine Nennleistung von 3 VDC mit einer Kapazität von 240 mAh und die Website rühmt sich, dass sie bei Dauerbetrieb 72 Stunden halten. Der Innenwiderstand der CR2032-Batterie begrenzt den Strom zu den Lichterketten, deshalb gibt es im Originaldesign keinen Begrenzungswiderstand. Alle Seiten, die ich mir ansehe, zeigen jedoch, dass der CR2032 nicht gerne mit einer so hohen Rate (30 mA) entladen wird.

Ich kann es an dieser Stelle nicht mit Sicherheit bestätigen, aber ich erinnere mich, dass die Lichter nach 3 Abenden (von 4 Stunden Dauer) merklich dunkler aussahen. Es gibt keine Möglichkeit, dass Sie aus diesen Batterien "Magie" bekommen. Ich habe durch Tests bestätigt, dass die Lichter sehr matt aussehen, wenn die Batterien 2,5 VDC pro Zelle erreichen.

Ich werde einige reale Tests durchführen und diesen Beitrag zu einem späteren Zeitpunkt aktualisieren müssen, aber ich denke, dass die 3 350 mAh @ 5 VDC Powerbanks die 240 mAh @ 6 VDC (2 Batterien in Reihe) CR2032 völlig übertreffen sollten.

Außerdem war das Ziel hier eine längere Laufzeit und letztendlich weniger CR2032-Batterien, die "verbraucht" und recycelt werden.

Weiter gehen:

Sie haben es erraten… Version 3 ist konzipiert, also lesen Sie weiter!

Schritt 7: Lichterkette: Version 3 mit zwei Strängen von LED-Lichtern

Version 3 verwendet den zusätzlichen Strom, der in Version 2 in den 270-Ohm-Widerstand umgeleitet (verschwendet) wurde.

Da wir 50 mA als Gesamtstromaufnahme anstrebten, um die durchschnittliche Powerbank eingeschaltet zu halten, können wir eine Verbesserung erzielen. Ich habe einen Test gemacht, bei dem ich eine Lichterkette mit 15 mA und eine zweite Lichterkette mit 30 mA versorgte und meine Frau fragte, ob sie den Unterschied bemerken könnte. Sie schaute mehrmals hin und her und gab an, dass sie nicht wirklich sehen und unterscheiden konnte.

Dieses Experiment bestätigte, dass eine bessere Lösung darin besteht, zwei (2) Lichterketten parallel zu betreiben und sie mit 50 mA Strom zu betreiben. Im beigefügten Schaltplan der Version 3 ist zu sehen, dass lediglich der Emitterwiderstand R2 auf 10 Ohm geändert und eine 2. Lichterkette parallel geschaltet werden musste.

Um die Leistung durch R2 mit dem Ohmschen Gesetz zu berechnen:

P = E x I

E = 0,5 Volt (über R2)

I = 50 mA (über R2)

0,5 x 50 = 0,025 Watt

Wir können für diese Anwendung sicher einen 10 Ohm 1/4 Watt (250 mW) Widerstand verwenden.

Bild 2 zeigt, dass die Testschaltung wie berechnet 50 mA zieht.

Ich habe ein paar Bilder des Bauprozesses hinzugefügt, um die Kabelführung zu zeigen.

Version 3 abgeschlossen und auf meinem Prüfstand getestet.

Schritt 8: Version 2 und Version 3 - das Endprodukt

Hier ist Version 2 und Version 3 in Betrieb auf meiner Werkbank.

Schlussbemerkung:

Dies war ein lustiger Build, mit Beleuchtung, die ich das ganze Jahr über für jede Jahreszeit verwenden kann.

Das Beste daran ist, dass ich keine CR2032-Ersatzbatterien mehr bestellen und warten muss!

Vielen Dank fürs Mitmachen und Happy Building!

Bob D