Penghemat Baterai Cahaya Peri: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Baterai CR2032 sangat bagus, tetapi tidak bertahan selama yang kami inginkan saat mengemudikan string "Fairy Light" LED.

Dengan Musim Liburan di sini, saya memutuskan untuk memodifikasi beberapa 20 string cahaya untuk menjalankan bank daya USB.

Saya mencari secara online dan menemukan bahwa tidak semua bank daya USB akan tetap menyala dengan penarikan arus yang begitu kecil.

Melalui pengujian dan dengan beberapa iterasi, saya menemukan solusi kerja yang menurut saya mungkin ingin dicoba oleh orang lain.

Selain waktu berjalan terus menerus yang khas antara 60 hingga 80 jam di antara pengisian daya, lebih sedikit baterai CR2032 yang perlu dibeli dan didaur ulang!

Pastikan untuk mengikuti ini, atau lewati sampai akhir untuk melihat versi finalnya…

Saya ingin menyimpan yang terbaik untuk yang terakhir!

Bob D.

Langkah 1: Mengumpulkan Bagian yang Diperlukan

Hanya beberapa komponen yang diperlukan, dan semuanya akan muat menggantikan dua baterai CR2032 di dalam kotak baterai.

1x 3, 350 mA - 4, 440 mA USB power bank (atau yang serupa) - dari Walmart atau Amazon

1x 20 tali lampu LED - banyak jenis tersedia di Amazon

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

1x 2N2222A atau 2N4401 transistor - Saya memastikan kedua jenis bekerja dengan baik.

2x 1N914A atau 1N4148 dioda - Saya memastikan kedua jenis bekerja dengan baik.

1x3, 300 ohm 1/4 watt resistor

1x 16 ohm atau 2x 33 ohm resistor 1/4 watt - untuk Versi 1 dan 2

1x 10 ohm 1/4 ATAU (1/2 watt lebih disukai) resistor - Versi 3.

1x 270 ohm 1/4 watt resistor - versi 2

1x konektor dan kabel USB A yang diselamatkan - kami akan menggunakan kabel Merah + dan Hitam -, dan mengisolasi kabel data putih dan hijau.

Langkah 2: Alat yang Diperlukan

Stasiun solder dan solder.

Pemotong, penari telanjang kawat, penjepit bedah, obeng presisi.

Heat shrink tubing dan sumber panas.

Pistol lem panas dan tongkat lem.

Meter digital atau dua untuk pengujian arus, tegangan dan resistansi.

File bulat dan datar.

Langkah 3: Diagram Skema dan Tata Letak Bagian - Versi 1 dan 2

Seperti kebanyakan hal yang saya buat, saya selalu memikirkan cara untuk menggunakan kembali sebanyak mungkin barang. Saya menikmati pencarian yang bagus di Amazon, dan kegembiraan setiap kali paket baru tiba…tetapi menggunakan suku cadang yang saya miliki adalah perasaan yang luar biasa.

Ini adalah salah satu dari build tersebut, jadi saya memutuskan untuk menggunakan rangkaian driver LED arus konstan dasar yang baru-baru ini saya pelajari secara online.

Komponen kunci yang menentukan arus yang dikirim ke lampu LED adalah resistor emitor. Untuk menyederhanakan penjelasan di sini, saya akan menyatakan bahwa penurunan tegangan pada resistor emitor cukup konstan pada 0,5 vdc berkat dioda 1 dan 2 yang terhubung ke basis sebagai pembagi tegangan.

Pada Versi 1 dan Versi 2, saya bereksperimen dengan arus drive LED 15 mA hingga 30 mA ke string LED.

Perhitungan matematika untuk resistor resistor emitor yang diperlukan:

0,5 volt / 0,015 amp = 33 ohm

atau

0,5 volt / 0,030 amp = 16 ohm

Dalam Versi 2 perbedaan utama adalah resistor 270 ohm ditambahkan untuk meningkatkan total penarikan arus rangkaian menjadi lebih dari 50 mA untuk menjaga beberapa bank baterai agar tidak mati setelah sekitar 30 detik.

Di Versi 3…Saya akan menunggu sampai nanti untuk membicarakan modifikasi ini.

Langkah 4: Pembongkaran dan Persiapan

Lepaskan 4 sekrup yang menahan penutup, sisihkan baterai dan mari kita mulai.

Kita perlu membengkokkan tab untuk menciptakan lebih banyak ruang untuk komponen. Tang hidung jarum atau penjepit bedah berfungsi untuk tugas ini.

Selanjutnya kita perlu melepas batang penghubung yang menghubungkan kedua baterai. Saya memotong nubs plastik, dan melepas bilah karena tidak lagi diperlukan.

Panaskan stasiun solder, dan lepaskan sakelar dan kabel LED pada titik-titik yang disebutkan dalam gambar.

Saya perhatikan bahwa anoda + timah memiliki garis putih untuk referensi di masa mendatang, dan singkirkan lampu LED untuk saat ini. Kita perlu memasangnya kembali nanti, dan memastikan mereka terhubung dengan benar.

Saya juga menambahkan sakelar dan bilah penghubung ke kotak suku cadang saya… Anda tidak pernah tahu kapan mereka mungkin berguna untuk proyek lain!

Langkah 5: Mengisi Kotak Baterai - Lihat Skema Versi 1 atau Versi 2

Berikut adalah cara saya merakit komponen:

Pengingat: katoda negatif (-) adalah ujung dioda dengan pita hitam.

-gabungkan D1 dan D2 secara seri dan solder (saya menambahkan sepotong kecil heat shrink juga).

- klip ujung anoda D1 dan ujung dasar T1 sedekat mungkin untuk tetap memungkinkan sambungan solder, dan solder mereka.

-dengan sisi datar T1 menghadap ke bawah, posisikan katoda D2 sehingga dapat disolder ke rel USB negatif (tempat kami membengkokkan tab).

-potong ujung katoda sesuai ukuran, dan solder.

-cari resistor emitor 16 ohm atau 2x 32 ohm yang diperlukan, dan solder antara kabel emitor T1 dan tab rel USB negatif.

-Saya menambahkan sepotong kecil heat shrink bening ke resistor 3K3, dan kemudian memasangnya di antara sambungan anoda T1 Base / D1 dan tab USB + rail. Kemudian solder di tempatnya.

-untuk Versi 2 - pasang dan solder di tempat resistor 270 ohm antara USB + dan USB - rel.

-Sekarang saatnya mengeringkan kabel USB, dan pasang lem.

-Anda harus memotong dan mengarsipkan sedikit agar kabel USB dapat masuk ke kotak baterai (tempat sakelar awalnya berada)…bersabarlah di sini.

-dengan kabel merah dan hitam dirutekan, solder pada tempatnya.

-sekarang saatnya lem panas melelehkan kabel USB ke dasar kotak baterai. Pegang kawat di tempatnya sementara lem mengeras. Tambahkan beberapa tetes lem untuk menahan kabel data hijau dan putih saat Anda menggunakannya.

-Saya ingin tali LED menonjol dalam garis lurus di seberang titik masuk kabel USB. Ini berarti saya harus memotong lagi dan mengarsipkan kotak baterai agar sesuai dengan kabel di tempatnya.

-keringkan anoda bergaris + kabel LED dan solder ke rel USB +.

-keringkan Katoda - kabel LED ke kabel kolektor T1. Solder, dan tambahkan sepotong heat shrink untuk mengisolasi sambungan.

-Periksa semua koneksi, dan jika semua terlihat bagus sekarang saatnya untuk menghubungkannya ke power bank.

Langkah 6: Pengujian Versi 1 dan Modifikasi Versi 2

Versi 1 Pengujian:

Saya menggunakan bank daya Hype HW-440-ASST yang bekerja secara konsisten (tidak mati) saat menyalakan rangkaian 20 LED.

Catatan: Waktu pengoperasian yang dihitung (terisi penuh) adalah 4, 400 mAh / 30 mA = 145 jam

Saya kemudian menguji Versi 1 dengan bank daya ONN ONA18W102C, yang akan mati secara otomatis setelah 30 detik.

Pembuatan dan Pengujian Versi 2:

Saya kemudian mengumpulkan sirkuit Versi 1 yang sama pada papan tempat memotong roti, dan menambahkan resistor 270 ohm tambahan ke rel USB + dan USB. Ini meningkatkan total penarikan arus sirkuit menjadi 50 mA. ONN ONA18W102C kemudian akan tetap menyala secara konsisten. Ini menjadi Versi 2 yang akan bekerja untuk sebagian besar bank daya USB.

Waktu pengoperasian yang dihitung (terisi penuh) untuk bank daya ONN ONA18W102C adalah 3, 350 mAh / 50 mA = 69 jam. Ini akan memberikan kecerahan penuh selama ini.

Peringkat dan pemikiran baterai asli:

Baterai CR2032 dinilai pada 3 vdc dengan kapasitas 240 mAh, dan situs ini membanggakan bahwa mereka akan bertahan 72 jam dengan penggunaan terus menerus. Resistansi internal baterai CR2032 membatasi arus ke Lampu Peri, dan itulah sebabnya tidak ada resistor pembatas dalam desain aslinya. Namun, semua situs yang saya lihat menunjukkan bahwa CR2032 tidak suka melepaskan pada tingkat yang begitu tinggi (30 atau lebih mA).

Saya tidak dapat memastikan dengan pasti pada saat ini, tetapi saya ingat lampu tampak lebih redup setelah 3 malam (durasi 4 jam). Tidak mungkin Anda mendapatkan "keajaiban" dari baterai ini. Saya mengkonfirmasi melalui pengujian bahwa lampu terlihat sangat kusam ketika baterai mencapai 2,5 vdc per sel.

Saya harus melakukan beberapa pengujian kehidupan nyata dan memperbarui posting ini di kemudian hari, tetapi saya pikir bank daya 3, 350 mAh @ 5 vdc harus benar-benar mengungguli 240 mAh @ 6 vdc (2 baterai secara seri) CR2032.

Selain itu, tujuannya di sini adalah waktu pengoperasian yang lebih lama, dan pada akhirnya lebih sedikit baterai CR2032 yang "dikeluarkan" dan didaur ulang.

Melangkah Lebih Jauh:

Anda dapat menebaknya…Versi 3 telah dibuat, jadi teruslah membaca!

Langkah 7: Cahaya Peri: Versi 3 Dengan Dua Helai Lampu LED

Versi 3 menggunakan arus tambahan yang dialihkan (terbuang) ke resistor 270 ohm di Versi 2.

Karena kami menargetkan 50 mA sebagai total penarikan arus untuk menjaga agar bank daya rata-rata tetap menyala, kami dapat melakukan peningkatan. Saya melakukan tes di mana saya memberi daya pada senar ringan dengan 15 mA, dan senar ringan kedua dengan 30 mA dan bertanya kepada istri saya apakah dia dapat melihat perbedaannya. Dia melihat bolak-balik beberapa kali, dan menunjukkan bahwa dia tidak bisa benar-benar melihat dan membedakan.

Eksperimen ini mengkonfirmasi bahwa solusi yang lebih baik adalah dengan memberi daya pada dua (2) string cahaya peri secara paralel, dan menggerakkannya dengan arus 50 mA. Anda dapat melihat dalam skema terlampir untuk Versi 3, bahwa yang diperlukan hanyalah mengubah resistor emitor R2 menjadi 10 ohm, dan menghubungkan string cahaya ke-2 secara paralel.

Untuk menghitung daya melalui R2 dengan Hukum Ohm:

P = E x I

E = 0,5 volt (melintasi R2)

I = 50 mA (melalui R2)

0,5 x 50 = 0,025 watt

Kita dapat menggunakan resistor 10 ohm 1/4 watt (250 mW) dengan aman untuk aplikasi ini.

Gambar 2 menunjukkan rangkaian uji menarik 50 mA seperti yang dihitung.

Saya menambahkan beberapa gambar dari proses pembuatan untuk menunjukkan perutean kabel.

Versi 3 selesai dan pengujian di bangku saya.

Langkah 8: Versi 2 dan Versi 3 - Produk Akhir

Inilah Versi 2 dan Versi 3 yang beroperasi di bangku saya.

Catatan penutup:

Ini adalah bangunan yang menyenangkan, dengan pencahayaan yang dapat saya gunakan untuk musim apa pun sepanjang tahun.

Bagian terbaiknya adalah saya tidak perlu memesan dan menunggu baterai pengganti CR2032 lagi!

Terima kasih telah mengikuti, dan Selamat Membangun!

Bob D