Lampă solară de înaltă tehnologie cu baterii refolosite: 9 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Acest tutorial vă permite să realizați o lampă solară echipată cu un încărcător USB. Folosește celule de litiu care sunt refolosite de pe un laptop vechi sau deteriorat. Acest sistem, cu o zi de lumina soarelui, poate încărca complet un smartphone și poate avea 4 ore de lumină. Această tehnologie a fost documentată în timpul unei escale a expediției „Nomade des Mers” pe insula Luzong din partea de nord a Filipinelor. Asociația Liter of Light a instalat deja acest sistem de 6 ani în satele îndepărtate care nu au acces la electricitate. De asemenea, ei organizează instruire pentru săteni pentru a-i învăța cum să fixeze lampa solară (deja 500 000 de lămpi instalate).

Tutorialul original și multe altele pentru a construi tehnologii reduse sunt disponibile pe site-ul web al Laboratorului low-tech.

Litiul este o resursă naturală ale cărei stocuri sunt din ce în ce mai utilizate pentru mașini electrice, telefoane și computere. Această resursă se epuizează treptat în timp. Utilizarea sa crescută în fabricarea bateriilor se datorează în principal capacității sale de a stoca mai multă energie decât nichelul și cadmiul. Înlocuirea echipamentelor electrice și electronice se accelerează și devine o sursă din ce în ce mai importantă de deșeuri (DEEE: Deșeuri de echipamente electrice și electronice). În prezent, Franța produce între 14 și 24 kg de deșeuri electronice pe locuitor pe an. Această rată crește cu aproximativ 4% pe an. În 2009, doar 32% dintre tinerii francezi cu vârste cuprinse între 18 și 34 de ani și-au reciclat odată deșeurile electronice. În același an 2009, conform Eco-systèmes, din ianuarie până în septembrie 2009, 113 000 tone de CO2 au fost evitate prin reciclarea a 193 000 tone DEEE, una dintre cele patru organizații ecologice din sectorul DEEE.

Cu toate acestea, aceste deșeuri au un potențial ridicat de reciclare. În special, litiul este prezent în celulele bateriilor computerului. Când bateria unui computer nu funcționează, una sau mai multe celule sunt defecte, dar unele rămân în stare bună și pot fi refolosite. Din aceste celule este posibil să creați o baterie separată, care poate fi utilizată pentru alimentarea unui burghiu electric, reîncărcarea telefonului sau conectarea la un panou solar pentru a acționa o lampă. Prin combinarea mai multor celule este de asemenea posibil să se formeze baterii mai mari de stocare a dispozitivelor.

Pasul 1: Instrumente și consumabile

Provizii

• Baterie laptop folosită
• Panou solar 5V-6V / 1-3W Regulator de încărcare și descărcare (de exemplu: 4-8V 1A Mini Li-ion USB Arduino încărcător de baterie TP4056)
• Convertor de tensiune DC / DC Booster DC / DC MT3608 (componentă electrică care va transforma 3,7 V a bateriilor în 5 V)
• Lampă cu LED de mare putere (ex: butoane cu LED de 3W)
• Comutați (pentru a deschide circuitul și a tăia lumina)
• Bandă electrică
• Cutie

Instrumente

Pentru extragerea celulelor:

• Mănuși (pentru a evita tăierea cu plasticul bateriei computerului sau cu panglicile de nichel care conectează celulele)
• Ciocan
• Daltă
• Cleşte de tăiat

Pentru a construi lampa în sine:

• Pistol de lipit (și lipici)
• Pistol de încălzire sau torță mică
• Ferăstrău de lemn
• Șurubelniță

Pasul 2: Cum funcționează?

Acest tutorial arată cum să recuperați celulele computerului pentru a face o baterie nouă. Alimentat de un panou solar sau de un port USB, acesta vă va permite să aprindeți o lampă LED.

Sistemul funcționează în jurul a trei module:

• modulul de recepție a energiei: panoul solar și controlerul său de încărcare
• modulul de stocare a energiei: bateria
• modulul care redă energia: lampa LED și regulatorul său de tensiune

Modul de recepție a energiei: panou fotovoltaic și controler de încărcare

Panoul fotovoltaic concentrează energia soarelui. Permite recuperarea energiei pentru a o stoca în baterie. Aveți grijă însă, cantitatea de energie primită de panou este neregulată în funcție de ora din zi, de vreme … este important să instalați un regulator de încărcare / descărcare între panou și baterie. Acest lucru va fi protejat împotriva suprasolicitării, printre altele.

Modul de stocare a energiei: bateria

Este compus din două celule de litiu recuperate de pe un computer. Pentru ao pune pe scurt, o baterie este un pic ca o cutie care conține mai multe baterii: fiecare dintre ele este o celulă, o unitate care furnizează energie dispozitivului prin reacție electrochimică.

Celulele găsite în computere sunt celule cu litiu. Toți au aceeași capacitate de stocare a energiei, dar capacitatea lor de a o produce este diferită pentru fiecare. Pentru a forma o baterie din celule este important ca toate să aibă aceeași capacitate de a furniza energie. Prin urmare, este necesar să se măsoare capacitatea fiecărei celule de a compune baterii omogene.

Modul care redă energia: lampa LED, portul USB de 5V și convertorul său de tensiune

Bateria noastră ne furnizează o putere de 3,7 V, iar lămpile cu LED pe care le-am folosit funcționează la aceeași tensiune. În plus, porturile USB asigură o tensiune de 5V. Prin urmare, trebuie să transformăm energia celulei de la 3,7 V la 5 V: folosind un convertor de tensiune numit rapel DC / DC

Pasul 3: Etape de fabricație

Iată diferiți pași necesari pentru a construi lampa:

1. Scoaterea celulelor din bateria computerului
2. Măsurați tensiunea celulelor
3. Realizarea celor 3 module (panou solar + lumină LED baterie regulator încărcare + regulator încărcare)
4. Legarea celor 3 module
5. Construind o cutie
6. Integrarea modulelor în cutie

Pasul 4: Scoaterea celulelor din bateria computerului

Pentru această parte vă sugerăm să urmăriți următorul tutorial: Reciclarea bateriilor.

1. Puneți mănuși pentru a vă proteja mâinile
2. Puneți bateria și deschideți-o cu un ciocan și o dalta
3. Izolați fiecare celulă îndepărtând toate celelalte părți (așa cum se arată pe fotografie).

Pasul 5: Măsurați tensiunea celulelor și capacitatea termică

Măsurați tensiunea:

Începem prin măsurarea tensiunii fiecărei celule pentru a verifica dacă acestea funcționează corect. Toate celulele care au o tensiune mai mică de 3V nu vor putea fi utilizate în acest proiect și ar trebui reciclate.

Folosind un multimetru, în modul DC, măsurați fiecare celulă și verificați-o pe cea care poate fi utilizată pentru proiect.

Fiți atenți: dacă bateria computerului pare să aibă lichid la exterior, nu deschideți cutia, litiul este dăunător în doze mari.

Capacitatea de măsurare:

Pentru a măsura capacitatea unei celule, trebuie să o încărcăm la maxim și apoi să o descărcăm. Aceste celule au la bază litiu și au nevoie de un sistem specific de încărcare și descărcare, de obicei încărcarea maximă este de 4, 2 V, iar cea minimă este de 3V. Depășirea acestor limite va deteriora celula.

1. Utilizați un PowerBank: vă va permite să încărcați mai multe celule simultan cu un port USB.
2. Încărcați celulele și așteptați până când încărcarea este completă (toată lumina ar trebui să fie aprinsă), se va face în aproximativ 24 de ore. (imagine)

3. Celulele vor fi încărcate la maximum (4, 2V), acum trebuie să le descărcăm. Ar trebui să utilizați un Imax B6: un instrument care permite descărcarea celulelor și verificarea capacității acestora. Cum se folosește instrumentul:

   1. tensiunea: vă va întreba ce tip de celule doriți să verificați, ar trebui să o alegeți pe cea cu litiu. Acesta va regla automat descărcarea la minimum 3V.
   2. intensitatea: setată la 1A pentru a avea o descărcare rapidă și sigură. În această stare, descărcarea ar trebui să dureze între 1 oră și 1 oră și jumătate.
   3. Conectați magnetul la clemele de crocodil, apoi conectați-vă la celulă, magnetul ajută la trecerea curentului prin Imax B6 la celule. (imagine)
   4. Descărcați celulele până când acestea sunt complet goale.
   5. Rețineți capacitatea pe celulă. Cu cât este mai mare, cu atât mai bine.
   6. Sortează-ți celulele după capacitate: 1800 mA.

Observație: Este important să faceți baterii omogene, cu celule care au o capacitate similară

Pasul 6: Realizarea celor 3 module diferite

Modulul 1: Panou solar și regulator de încărcare

• Folosiți un fir negru și unul roșu, folosiți un clește pentru a curăța firele.
• Lipiți firul roșu pe partea pozitivă a panoului și negrul pe partea negativă.
• Regulatorul de încărcare are 2 intrări: IN- și IN + (care sunt indicate pe componentă): Sudați firul roșu (pozitiv) cu intrarea IN + a regulatorului de încărcare și firul negru (negativ) cu intrarea IN (imaginea 5).

Modulul 2: Baterie

Introduceți celula de litiu în suportul bateriei

Modulul 3: convertor LED / USB

Convertorul de tensiune DC / DC are două intrări și două ieșiri: Intrări: VIN + și VIN - / Ieșiri: OUT + și OUT -. LED-ul are două fire de intrare: unul pozitiv și unul negativ.

• Luați două fire (roșu și negru).
• Sudați firul roșu cu intrarea VIN + a convertorului de tensiune și firul negru cu intrarea VIN.
• Atenție: polaritatea firului nu este indicată pe LED. Pentru a-l identifica, utilizați un ohmmetru. Firul este pozitiv atunci când afișează o valoare nulă. Când afișează o valoare mai mare, firul este negativ.
• Sudați firul pozitiv LED la ieșirea OUT + a convertorului de tensiune și firul negativ LED la ieșirea OUT. (imagine)

Pasul 7: Conexiunea celor 3 module

Regulatorul de încărcare are 2 intrări: IN- și IN + (care sunt indicate pe componentă).

1. Sudați firul roșu al panoului solar (pozitiv) la intrarea IN + a regulatorului de încărcare și firul negru (negativ) la intrarea IN.
2. Regulatorul de încărcare are 2 intrări: B- și B + (care sunt indicate pe componentă). Sudați firul roșu al suportului bateriei (pozitiv) la intrarea B + a regulatorului de încărcare și firul negru (negativ) la intrarea B.
3. Sudați firul roșu (pozitiv) al modulului convertor USB / LED la ieșirea OUT + a regulatorului de încărcare. Sudați firul negru (negativ) la ieșirea OUT. Observație: Circuitul electric este acum închis și lumina se aprinde.
4. Tăiați firul pozitiv care conectează regulatorul la convertor pentru a deschide circuitul și sudați comutatorul în serie. Acesta va fi folosit pentru a deschide și închide circuitul.

Pasul 8: Construirea carcasei - Versiunea 1

Versiunea 1: Tupperware

Acest design provine din Open Green Energy, nu ezitați să consultați tutorialul original. Îl împărtășim pentru că pare foarte interesant. Cu toate acestea, carcasa va fi adaptată circuitului nostru, în special pentru ieșirea USB. Vom propune în curând propriul nostru model inspirat din acest design.

Pasul 9: Construirea carcasei - Versiunea 2

Versiunea 2: Flacon termoformat de dimensiuni mari

Acest model permite circuitelor să fie complet impermeabile, dar necesită material specific:

• O cutie de apă de 5L
• Plăci de placaj (sau lemn brut) cu grosimea de 1 și 2cm
• O clemă, lungime minimă 80cm, lățime între 3 și 5 cm

Construirea celor două baze: Acestea sunt cele două capete ale lampii, partea superioară găzduiește panoul solar pe o parte și circuitul electric pe cealaltă. Capătul inferior este folosit pentru a închide lampa și a o sigila impermeabil.

1. Decupați 2 plăci de 15 / 13cm și 2 plăci de 11 / 13cm.
2. Suprapuneți fiecare scândură pe una mai mare, acordând atenție plasării acesteia în centrul exact al scândurii mari. Fiecare pereche de plăci va fi înșurubată ulterior.

Observație: Pentru impermeabilitate, este mai bine să lacuiți plăcile în prealabil.

Construirea matriței:

1. În clemă, tăiați 4 porții de aproximativ 20cm.
2. Așezați-le în fiecare colț al uneia dintre scândurile deja tăiate (11 / 13cm) și înșurubați fiecare porțiune cu scândură.
3. Așezați cealaltă placă mică la celălalt capăt al celor patru porțiuni și înșurubați-le în același mod. Rezultatul este un cuboid de dimensiunile 11/13/20, care va fi utilizat pentru termoformarea sticlei de plastic.

Termoformarea plicului lămpii:

1. Tăiați fundul sticlei de 5L și introduceți-l în interiorul matriței pe verticală (partea de 20 cm a matriței trebuie să fie paralelă cu partea sticlei).
2. Încălziți încet cu un stripper termic pe fiecare parte a cuboidului. Decapantul trebuie să fie la aproximativ 10 cm distanță de sticlă. Dacă nu aveți un decapant termic, este posibil să utilizați orice alt tip de sursă de flacără (cum ar fi un încălzitor gaz de exemplu).
3. Odată ce sticla obține aceeași formă decât matrița, continuați să încălziți pentru a șterge modelele sticlei și pentru a întinde plasticul în mod corespunzător. Aveți grijă să nu încălziți pentru a se apropia de plastic sau prea mult timp în același loc, altfel se vor forma bule pe suprafața plasticului.
4. Lăsând sticla formată pe matriță, tăiați curat la nivel cu matrița partea superioară a sticlei și tăiați din nou sticla cu aproximativ 17cm mai jos.
5. După tăiere, deșurubați clemele de pe fiecare parte a matriței pentru a separa matrița de plastic.
6. La fiecare capăt al sticlei formate, pliați lamele de 1 cm lățime la 90 ° spre interior. Fiecare filă trebuie să fie înclinată pe ambele părți (cum ar fi în fotografie). Filele vor aluneca între cele două plăci (cea mare și cea mică) de fiecare parte a sticlei, pentru a îmbunătăți etanșarea lămpii. Pentru a plia cu ușurință filele, trasați o linie subțire cu tăietorul din interiorul sticlei și împăturiți-o cu mâna.

Fixarea panoului solar:

1. Așezați panoul pe placa mai mare, marcați poziția ieșirilor + și - ale panoului și găuriți o gaură de 5 mm în ambele plăci. (Dacă o componentă este deja în acest loc, gaura ar trebui mutată).
2. Puneți firele de la controlerul de încărcare în aceste găuri și sudați-le la ieșirile corespunzătoare de pe panoul solar.
3. Pentru a atașa panoul, idealul este să folosiți un strat subțire de țesătură lipit pe tablă și să lipiți panoul pe țesătură (folosind adeziv puternic, de exemplu).
4. Pentru baza lămpii, repetați aceeași operație la celălalt capăt al plasticului.
5. Așezați placa mică pe interiorul plicului și înșurubați-o pe placa mai mare, cu cele 4 file de plastic între cele două plăci.
6. Pentru a asigura etanșarea mufei USB, puteți capsa o mică bucată de innnertube pentru bicicletă.

Nu ezitați să postați orice întrebări sau îmbunătățiri la care vă puteți gândi. Și nu uitați să vă împărtășiți lampa odată ce ați făcut-o, cu #solarlamp #lowtechlab!