Buntes Solar-Gartenglas-Licht - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Der einfachste Weg, ein Solarglaslicht herzustellen, besteht darin, eine dieser billigen Solargartenlampen zu zerlegen und in einem Glasgefäß zu befestigen. Als Ingenieur wollte ich etwas Anspruchsvolleres. Diese weißen Lichter sind langweilig, also habe ich beschlossen, mein eigenes Design basierend auf einem Arduino, RGB-LEDs und einem Sensor zu entwickeln, damit die Farbe durch einfaches Neigen des Lichts geändert werden kann.

Die Solarzelle lädt den Lithium-Akku auf und dient gleichzeitig als Lichtsensor, um das Licht bei Dunkelheit automatisch einzuschalten. Ich habe bei der Gestaltung sehr darauf geachtet, den Stromverbrauch zu reduzieren, wenn das Licht ausgeschaltet ist und die gesamte gewonnene Energie verwendet werden kann, um Ihren Garten zu beleuchten. Weitere Details zum Designprozess finden Sie auf meinem Blog: BashtelorOfScience.

Schritt 1: Teile

Sie benötigen diese Komponenten:

• 1x Glas (bekomme ich bei IKEA)
• 1x SolarGardenJarLight PCB
• 1x TP4054 Laderegler (IC1)
• 2x Widerstand, 1M, 0805 (R4, R6)
• 2x Widerstand, 10M, 0805 (R3, R5)
• 3x Widerstand, 10k, 0805 (R1, R2, R7)
• 4x Kondensator, 1uF, 0805 (C1, C2, C3, C4)
• 1x LED, 0805, Grün (LED1)
• 1x AO3401 MOSFET, P-Kanal, SOT23 (Q1)
• 1x WS2812 LED-Streifen auf 3 LEDs geschnitten (100 LEDs pro Meter)
• 1x ADXL345 Beschleunigungssensormodul
• 1x Lithiumbatterie, 500mAh, nicht größer als 40x40mm
• 1x Solarpanel, 5V oder 5,5V, 45x45mm oder 60x60mm

• 1x Arduino Pro Mini (ATmega328P oder ATmega168P, 5V/16MHz-Version)

Alle Komponenten sind auf aliexpress von verschiedenen Anbietern erhältlich. Ich habe die Platine auf dirtyPCBs zur Verfügung gestellt: sie kann in schwarz oder in weiß bestellt werden (Sie erhalten 10 Platinen). Der Preis pro Laterne bei der Bestellung von Teilen für 10 Stück beträgt etwa 12 $.

Schritt 2: Vorbereiten des Arduino für Low Power

Der Arduino Pro Mini zieht viel Ruhestrom, weil er eine Power-LED hat, die immer leuchtet, und der Spannungsregler ist auch ein stromhungriges Biest, wenn es sich um einen geringen Strom in der Größenordnung von Mikroampere handelt. Sie müssen diese beiden Komponenten entfernen. Es gibt mehrere Versionen von Arduino-Klonen. Auf dem Foto oben habe ich die LED und den Spannungsregler in den gängigsten Versionen markiert.

Verwenden Sie zum Entfernen der Komponenten einen Lötkolben und geben Sie viel Lot auf die Komponenten und erhitzen Sie sie gut. Reinigen Sie die Pads anschließend ggf. mit Lötdocht. Es ist auch möglich, die Bauteile roh mit einem Seitenschneider oder einem Messer zu entfernen. Passen Sie nur auf, dass Sie die Platine nicht beschädigen.

Jetzt ist auch ein guter Zeitpunkt, um die Skizze hochzuladen. Ich verwende Version 1.8.4 der Arduino IDE, sollte aber auch in späteren oder älteren Versionen funktionieren. Der Arduino Pro Mini hat keinen USB an Bord, daher müssen Sie einen externen USB-zu-UART-Konverter verwenden. Holen Sie sich eines von Ihrem bevorzugten Arduino-Lieferanten oder Sie können sie für weniger als 2 $ bei aliexpress finden. Online gibt es verschiedene Tutorials zur Programmierung des Pro Mini. Beachten Sie, dass die Arduno-Klone nicht immer die gleiche Pin-Reihenfolge verwenden. Überprüfen Sie daher Ihre Verkabelung, bevor Sie sie anschließen. Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie das richtige Board (Arduino Pro Mini) und den richtigen Prozessor im Arduino IDE Tools-Menü (ATmega328P oder.) ausgewählt haben ATmega168P, 5V, 16MHz).

Schritt 3: Löten der SMD-Komponenten

Verwenden Sie das obige Layoutbild, um alle Komponenten an der richtigen Stelle zu platzieren. Die Komponentenbezeichnungen befinden sich in der Stückliste in Schritt 1.

Wenn Sie den Schaltplan oder das Layout benötigen, können Sie die Eagle-Design-Dateien hier herunterladen.

Einige der Komponenten sind ziemlich klein und können für einen Neuling schwer zu löten sein. Ich benutze eine Spritze mit einer kleinen Düse, um Lötpaste auf die Pads zu geben und dann die Komponenten mit meiner selbstgebrühten Lötplatte zu reflow-löten, aber natürlich können Sie dies auch mit einem Lötkolben und 0,8 mm (oder dünnerem) Lötdraht tun.

Verwenden Sie nach dem Löten aller Komponenten eine Lupe, um Ihre Arbeit zu inspizieren und auf Kurzschlüsse insbesondere am Laderegler zu prüfen.

Schritt 4: Löten Sie das Arduino

Um mit dem Beschleunigungsmesser mit dem I2C-Kommunikationsprotokoll zu kommunizieren, müssen wir die Pins A4 und A5 des Arduino mit der Platine verbinden. Diese Pins befinden sich normalerweise neben dem Prozessor (siehe Foto in Schritt 2), aber bei einigen Klonen befinden sie sich am Rand und auch nicht immer an der gleichen Stelle. Das PCB-Design funktioniert mit allen verschiedenen Versionen: Für die Standardversion mit den Pins neben dem Prozessor fügen Sie den Pinheader wie oben gezeigt hinzu.

Für die anderen Versionen können Sie ein Stück Draht verwenden, um die A4- und A5-Pins mit den Pads auf der Platine zu verbinden. Schneiden Sie die Drähte nach dem Löten auf Länge.

Einige Arduinos werden mit verlöteten Stiftleisten geliefert, andere ohne. Ich fand es am einfachsten, die Header zuerst an die Lichtleiterplatte des Gartenglases zu löten und dann das Arduino hinzuzufügen. Stellen Sie nur sicher, dass die Header gerade eingelötet sind, oder es wird Ihnen schwer fallen, die Pins in die Pads zu stecken.

Schritt 5: Fertigstellen der Platine

Beim Löten des Beschleunigungssensormoduls ADXL345 ist es wichtig, dass es parallel zur Platine liegt. Dies erreichen Sie am besten, indem Sie das Modul direkt auf die Platine legen und die Stiftleiste von unten wie auf den Fotos gezeigt einstecken. Fügen Sie Lot von oben hinzu und fügen Sie nach dem Schneiden des Headers auf der Unterseite auch dort Lot hinzu.

Schneiden Sie alle Stifte auf der Unterseite mit einem Seitenschneider ab und kleben Sie dann etwas Tesafilm auf alle Stifte, um zu verhindern, dass die scharfen Stifte in die Batterie einlaufen und kurzgeschlossen werden.

Der letzte Schritt besteht darin, den LED-Streifen hinzuzufügen. Achten Sie auf die richtige Polarität der Pads und achten Sie auf die Richtung der Datenpins: Passen Sie die Pfeile auf dem LED-Streifen an die Pfeile auf der Platine an.

Schritt 6: Solarpanel und Batterie

Schließen Sie das Solarpanel mit ca. 5cm langen Kabeln an die beiden mit „Solar“gekennzeichneten Pads an und achten Sie auf die Plus- und Minussymbole.

Das letzte, was gelötet werden muss, ist die Batterie. Seien Sie hier besonders vorsichtig: Lithiumbatterien haben viel Leistung und können Ihre Leiterplatte in Rauch aufgehen lassen, wenn Sie versehentlich einige Spuren kurzschließen. Falls noch nicht vorhanden, kleben Sie etwas Klebeband auf das Pluskabel der Batterie, um versehentliche Kurzschlüsse zu vermeiden. Löten Sie zuerst das schwarze Minuskabel, da es schwieriger zu löten ist. Entfernen Sie das Schutzband vom roten Kabel und verlöten Sie es. Sie sehen die LED auf der Arduino-Platine kurz aufblinken, wenn Sie die Batterie anschließen.

Wenn Sie die Skizze bereits auf den Arduino hochgeladen haben, können Sie jetzt das Licht einschalten, indem Sie mit einem Fingernagel wiederholt auf die Platine tippen. Wenn es nicht funktioniert, müssen Sie mit dem Debuggen mit einem Multimeter beginnen. Überprüfen Sie zuerst die Spannung der Batterie. Wenn kein Strom vorhanden ist, befindet es sich möglicherweise im Schutzmodus. Leuchten Sie etwas helles Licht auf das Solarpanel, um die Batterie aus diesem Modus zu lösen. Wenn dies nicht hilft und immer noch kein Strom vorhanden ist, klemmen Sie die Batterie ab und überprüfen Sie Ihre Platine mit Hilfe des Schaltplans auf Kurzschlüsse oder Unterbrechungen, bis Sie den Fehler gefunden haben.

Schritt 7: Beenden Sie das Licht

Nach erfolgreichem Testen der Schaltung befestigen Sie den Akku mit Klebstoff oder doppelseitigem Klebeband an der Unterseite der Platine. Verwenden Sie keinen Klebstoff auf Wasserbasis wie Weißleim, da dieser bis zum Trocknen leitfähig ist. Am besten ist Silikon.

Befestigen Sie das Solarpanel oben auf der Batterie auch mit Klebstoff oder doppelseitigem Klebeband, um ein schönes kleines Elektronik-Sandwich zu bilden. Verstauen Sie die Kabel und fixieren Sie sie mit etwas mehr Kleber und lassen Sie alles trocknen. Testen Sie, ob es noch funktioniert, bevor Sie es in das Glas montieren.

Schritt 8: Montieren Sie das Glas

Holen Sie sich Ihr Glas und stellen Sie sicher, dass das Solarpanel in den Deckel passt. Sie können grundsätzlich jedes beliebige Glas verwenden, solange es oben transparent und wasserdicht ist.

Der bevorzugte Klebstoff ist Silikon, da er den hohen und niedrigen Außentemperaturen problemlos standhält. Je transparenter, desto besser, aber das leicht milchige funktioniert gut, nur kein weißes oder graues Silikon. Sie können auch Epoxid verwenden, aber es kann unter thermischer Belastung reißen.

Geben Sie etwas Silikon auf das Glas und drücken Sie dann das Licht auf den Kleber, wobei das Solarpanel natürlich zum Glas zeigt. Stellen Sie sicher, dass es von außen gut aussieht, entfernen Sie, reinigen Sie es, wenn Sie es durcheinander gebracht haben, und lassen Sie es dann trocknen.

Stellen Sie das Glas an einen sonnigen Ort. Es dauert 2-3 Tage Sonnenlicht, um den Akku vollständig aufzuladen, und noch länger, wenn er im Schatten steht. Wenn das Licht rot blinkt, bedeutet dies, dass der Akku leer ist und mehr Licht zum Aufladen benötigt wird. Wenn Sie das Licht für längere Zeit (d. h. mehrere Wochen) an einem dunklen Ort aufstellen, kann die Batterie leer werden und muss ersetzt werden. Stellen Sie also sicher, dass es genügend Licht bekommt und es jahrelang funktioniert.

Schritt 9: Benutzerhandbuch

Auf

Das Licht schaltet sich im Morgengrauen automatisch ein, wenn es mehrere Minuten lang schwache Lichtverhältnisse erkennt und der Akku genügend Energie gespeichert hat. Um das Licht manuell einzuschalten, tippen Sie einfach einige Male auf die Oberseite oder schütteln Sie das Glas kräftig.

aus

Beim manuellen Einschalten schaltet sich das Licht nach ca. drei Stunden automatisch aus. Beim automatischen Einschalten läuft er, bis der Akku etwa halb leer ist (man kann ihn also noch manuell wieder einschalten). Um es sofort auszuschalten, drehen Sie es auf den Kopf.

Farbe ändern

Um die Farbe zu ändern, kippen Sie einfach das Licht. Es hat drei Modi des Farbwechsels:

1. Helligkeit ändern
2. Ändern Sie die Farbe
3. Farbsättigung ändern

Tippen Sie einmal auf den Deckel, um zwischen diesen Modi zu wechseln. Je mehr Sie neigen, desto schneller ändert es sich.

Kerzenmodus

Um zwischen Dauerlicht und flackerndem Kerzenmodus zu wechseln, tippen Sie einfach doppelt auf den Deckel. Sättigung und Helligkeit werden beim Umschalten vom Kerzen- in den Dauermodus auf die Standardwerte (maximal) zurückgesetzt.