Fairy Light Battery Saver: 8 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

CR2032 -batterier er flotte, men de varer ikke så lenge vi skulle ønske når vi kjører LED "Fairy Light" -strenger.

Med høytiden her bestemte jeg meg for å endre noen få 20 lysstrenger for å løpe ut av en USB -strømbank.

Jeg søkte på nettet og fant ut at ikke alle USB -strømbanker forblir slått på med en så liten strømtrekk.

Gjennom testing og med noen få iterasjoner fant jeg en fungerende løsning som jeg tror andre kanskje vil prøve.

I tillegg til en typisk kontinuerlig driftstid på 60 til 80 timer mellom ladningene, må færre CR2032 -batterier kjøpes og resirkuleres!

Sørg for å følge dette gjennom, eller gå til slutten for å se den endelige versjonen …

Jeg ville spare det beste til sist!

Bob D.

Trinn 1: Samle de nødvendige delene

Bare noen få komponenter kreves, og de passer alle i stedet for de to CR2032 -batteriene i batteriboksen.

1x 3, 350 mA - 4, 440 mA USB strømbank (eller lignende) - fra Walmart eller Amazon

1x 20 LED lysstreng - mange typer tilgjengelig på Amazon

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

1x 2N2222A eller 2N4401 transistor - jeg bekreftet at begge typene fungerer godt.

2x 1N914A eller 1N4148 dioder - jeg bekreftet at begge typene fungerer godt.

1x 3, 300 ohm 1/4 watt motstand

1x 16 ohm eller 2x 33 ohm 1/4 watt motstand - for versjon 1 og 2

1x 10 ohm 1/4 OR (1/2 watt foretrukket) motstand - versjon 3.

1x 270 ohm 1/4 watt motstand - versjon 2

1x reddet USB A -kontakt og kabel - vi bruker røde + og svarte ledninger, og isolerer de hvite og grønne datakablene.

Trinn 2: Nødvendig verktøy

Loddestasjon og loddetinn.

Kuttere, wire stripper, kirurgisk klemme, presisjonsskrutrekkere.

Krympeslange og varmekilde.

Varm limpistol og limpinne.

Digital måler eller to for strøm-, spennings- og motstandstesting.

Filer runde og flate.

Trinn 3: Skjematisk diagram og deloppsett - versjon 1 og 2

Som de fleste tingene jeg bygger, tenker jeg alltid på måter å gjenbruke så mange ting jeg kan. Jeg liker et godt søk på Amazon, og spenningen når en ny pakke kommer … men å bruke deler jeg har for hånden er en god følelse.

Dette var en av disse konstruksjonene, så jeg bestemte meg for å bruke en grunnleggende konstant strøm LED -driverkrets jeg nylig hadde lært om online.

Nøkkelkomponenten som bestemmer strømmen som leveres til LED -lysene er emittermotstanden. For å forenkle forklaringen her, skal jeg konstatere at spenningsfallet over emittermotstanden er ganske konstant ved 0,5 vdc takket være dioder 1 og 2 koblet til basen som en spenningsdeler.

I versjon 1 og versjon 2 eksperimenterte jeg med en 15 mA til 30 mA LED -strøm for LED -strengen.

Matematikkberegningen for emittermotstanden kreves:

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

eller

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

I versjon 2 er hovedforskjellen 270 ohm motstanden som er lagt til for å øke den totale kretsstrømmen til litt over 50 mA for å hindre at noen batteribanker slår seg av etter omtrent 30 sekunder.

I versjon 3 … Jeg venter til senere med å snakke om denne endringen.

Trinn 4: Demontering og klargjøring

Fjern de 4 skruene som holder dekslet sammen, sett batteriene til side og la oss komme i gang.

Vi må bøye fanene for å skape mer plass til komponentene. Nåletang eller en kirurgisk klemme fungerer for denne oppgaven.

Deretter må vi fjerne tilkoblingsstangen som koblet de to batteriene. Jeg trimmet plastnubber og spratt stangen av, da den ikke lenger er nødvendig.

Varm opp loddestasjonen, og fjern bryteren og LED -ledningene på punktene som er angitt på bildet.

Jeg bemerket at anoden + ledningen har en hvit stripe for fremtidig referanse, og satte LED -lysene til side for nå. Vi må koble dem til igjen senere og sørge for at de er riktig tilkoblet.

Jeg har også lagt bryteren og tilkoblingsstangen til delerboksen min … du vet aldri når de kan være nyttige for et annet prosjekt!

Trinn 5: Fylle ut batteriboksen - Se skjematisk versjon 1 eller versjon 2

Slik monterte jeg komponentene:

Påminnelse: katodens negative (-) er enden av dioden med det svarte båndet.

-bli D1 og D2 i serie og loddetinn (jeg la til et lite stykke klart varmekrymp også).

-klipp anodeledningen til D1 og basisledningen til T1 så nært som mulig for fortsatt å tillate loddetilkobling, og lodde dem.

-med T1 flat side med forsiden ned, plasser katoden til D2 slik at den kan loddes til den negative USB -skinnen (der vi bøyde tappen).

-klipp katodeledningen til størrelse og loddetinn.

- Finn den eller de 16 ohm eller 2x 32 ohm emittermotstandene som kreves, og lodd mellom T1 -emitterledningen og den negative USB -skinnefliken.

-Jeg la til et lite stykke klart varmekrymping til 3K3 -motstanden, og passet det deretter mellom T1 Base / D1 -anodeforbindelsen og USB + -skinnfliken. Deretter loddes på plass.

-for versjon 2 - monter og lodd på plass 270 ohm motstanden mellom USB + og USB - skinnene.

-Det er nå på tide å tørke til USB -kabelen og koble til limpistolen.

-du må snippe og file litt for å slippe USB -kabelen inn i batteriboksen (der bryteren opprinnelig befant seg) … vær tålmodig her.

-med de røde og svarte ledningene ført, lodd dem på plass.

-nå er det på tide å smelte USB -kabelen til bunnen av batteriboksen. Hold ledningen på plass mens limet stivner. Legg til noen dråper lim for å holde de grønne og hvite datakablene ute av veien mens du er i gang.

-Jeg ville at LED -strengen skulle stikke ut i en rett linje overfor USB -kabelens inngangspunkt. Dette betydde at jeg måtte kutte igjen og arkivere batteriboksen for å passe til ledningen.

-Tørk den stripete Anode + LED -ledningen og loddetinnet på USB + -skinnen.

-Tørk katoden - LED -ledningen til T1 -samlerkabelen. Lodde, og tilsett et stykke varmekrymping for å isolere tilkoblingen.

-Inspekter alle tilkoblinger, og hvis alt ser bra ut, er det på tide å koble det til strømbanken.

Trinn 6: Testing av versjon 1 og versjon 2

Testing av versjon 1:

Jeg brukte en Hype HW-440-ASST kraftbank som fungerte konsekvent (slo ikke av) mens jeg drev strengen på 20 lysdioder.

Merk: Den beregnede kjøretiden (fulladet) vil være 4, 400 mAh / 30 mA = 145 timer

Jeg testet deretter versjon 1 med ONN ONA18W102C powerbank, som ville slå seg av automatisk etter 30 sekunder.

Versjon 2 Opprettelse og testing:

Deretter satte jeg sammen den samme versjon 1 -kretsen på et brødbrett, og la den ekstra 270 ohm motstanden til USB + og USB - skinnene. Dette økte den totale strømstrømmen til 50 mA. ONN ONA18W102C vil da forbli slått på konsekvent. Dette ble versjon 2 som vil fungere for de fleste USB -strømbanker.

Den beregnede kjøretiden (fulladet) for ONN ONA18W102C kraftbank ville være 3, 350 mAh / 50 mA = 69 timer. Dette vil levere full lysstyrke i løpet av denne tiden.

Originale batterier og tanker:

CR2032 -batteriene er vurdert til 3 vdc med en kapasitet på 240 mAh, og stedet skryter av at de vil vare 72 timer ved kontinuerlig bruk. Den interne motstanden til CR2032 -batteriet begrenser strømmen til Fairy Lights, og det er derfor det ikke er noen begrensende motstand i den opprinnelige designen. Imidlertid indikerer alle nettstedene jeg ser på at CR2032 ikke liker å lade ut med en så høy (30 mA) hastighet.

Jeg kan ikke bekrefte sikkert på dette tidspunktet, men jeg husker at lysene så merkbart svakere ut etter 3 kveld (av 4 timers varighet). Det er ingen måte at du får "magi" ut av disse batteriene. Jeg bekreftet gjennom testing at lysene ser veldig kjedelige ut når batteriene treffer 2,5 vdc per celle.

Jeg må gjøre noen virkelige tester og oppdatere dette innlegget på et senere tidspunkt, men jeg tror at 3, 350 mAh @ 5 vdc kraftbanker burde fullstendig overgå 240 mAh @ 6 vdc (2 batterier i serie) CR2032.

Dessuten var målet her en lengre kjøretid, og til slutt ble færre CR2032 -batterier "brukt" og resirkulert.

Går lenger:

Du gjettet det … Versjon 3 er unnfanget, så fortsett å lese!

Trinn 7: Fairy Light: Versjon 3 med to tråder LED -lys

Versjon 3 bruker tilleggsstrømmen som ble ledet (bortkastet) til 270 ohm motstanden i versjon 2.

Siden vi var målrettet mot 50 mA som det totale strømuttaket for å holde den gjennomsnittlige strømbanken slått på, kan vi gjøre en forbedring. Jeg gjorde en test der jeg drev en lysstreng med 15 mA, og en andre lysstreng med 30 mA og spurte kona mi om hun kunne merke forskjellen. Hun så frem og tilbake flere ganger, og indikerte at hun egentlig ikke kunne se og skille.

Dette eksperimentet bekreftet at en bedre løsning ville være å drive to (2) Fairy light -strenger parallelt, og drive dem med 50 mA strøm. Du kan se i den vedlagte skjematikken for versjon 3 at alt som var nødvendig var å endre emittermotstanden R2 til 10 ohm og koble til en andre lysstreng parallelt.

For å beregne effekten gjennom R2 med Ohms lov:

P = E x I

E = 0,5 volt (over R2)

I = 50 mA (gjennom R2)

0,5 x 50 = 0,025 watt

Vi kan trygt bruke en 10 ohm 1/4 watt (250 mW) motstand for denne applikasjonen.

Bilde 2 viser at testkretsen trekker 50 mA som beregnet.

Jeg la til noen bilder av byggeprosessen for å vise kabelføring.

Versjon 3 fullført og testet på benken min.

Trinn 8: Versjon 2 og versjon 3 - sluttproduktet

Her er versjon 2 og versjon 3 i drift på benken min.

Avsluttende notat:

Dette var en morsom konstruksjon, med belysning som jeg kan bruke til alle sesonger gjennom året.

Det beste er at jeg ikke trenger å bestille og vente på erstatningsbatterier CR2032 lenger!

Takk for at du følger med, og Happy Building!

Bob D