Fairy Light Battery Saver: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:36

CR2032 -batterier är bra, men de håller inte så länge som vi skulle vilja när vi kör LED "Fairy Light" -strängar.

Med semesterperioden här bestämde jag mig för att ändra några 20 ljussträngar för att sluta med en USB -powerbank.

Jag sökte på nätet och fann att inte alla USB -strömbanker kommer att förbli påslagen med en så liten strömdragning.

Genom testning och med några iterationer hittade jag en fungerande lösning som jag tror att andra kanske vill prova.

Förutom en typisk kontinuerlig körtid på 60 till 80 timmar mellan laddningarna, måste färre CR2032 -batterier köpas och återvinnas!

Var noga med att följa detta igenom, eller hoppa till slutet för att se den slutliga versionen …

Jag ville spara det bästa till sist!

Bob D.

Steg 1: Samla de nödvändiga delarna

Endast ett fåtal komponenter krävs, och de passar alla istället för de två CR2032 -batterierna i batterilådan.

1x 3, 350 mA - 4, 440 mA USB powerbank (eller liknande) - från Walmart eller Amazon

1x 20 LED -ljussträngar - många typer tillgängliga på Amazon

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

1x 2N2222A eller 2N4401 transistor - jag bekräftade att båda typerna fungerar bra.

2x 1N914A eller 1N4148 dioder - jag bekräftade att båda typerna fungerar bra.

1x 3, 300 ohm 1/4 watt motstånd

1x 16 ohm eller 2x 33 ohm 1/4 watt motstånd - för version 1 och 2

1x 10 ohm 1/4 OR (1/2 watt föredraget) motstånd - Version 3.

1x 270 ohm 1/4 watt motstånd - version 2

1x bärgad USB A -kontakt och kabel - vi kommer att använda de röda + och svarta ledarna och isolera de vita och gröna datakablarna.

Steg 2: Verktyg krävs

Lödstation och lödning.

Fräsar, trådavlägsnare, kirurgisk klämma, precisionsskruvmejslar.

Krympslang och värmekälla.

Het limpistol och limpinne.

Digital mätare eller två för ström-, spännings- och motståndstestning.

Filer runda och platta.

Steg 3: Schematisk diagram och dellayout - version 1 och 2

Som de flesta saker jag bygger, tänker jag alltid på sätt att återanvända så många saker som jag kan. Jag tycker om en bra sökning på Amazon, och spänningen när som helst ett nytt paket kommer … men att använda delar som jag har till hands är en bra känsla.

Detta var en av dessa versioner, så jag bestämde mig för att använda en grundläggande konstant ström -LED -drivkrets som jag nyligen hade lärt mig om online.

Nyckelkomponenten som bestämmer strömmen som levereras till LED -lamporna är emittermotståndet. För att förenkla förklaringen här kommer jag att konstatera att spänningsfallet över emittermotståndet är ganska konstant vid 0,5 vdc tack vare dioder 1 och 2 anslutna till basen som en spänningsdelare.

I version 1 och version 2 experimenterade jag med en 15 mA till 30 mA LED -drivström till LED -strängen.

Matematikberäkningen för emittermotståndets motstånd krävs:

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

eller

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

I version 2 är den största skillnaden det 270 ohm motståndet som läggs till för att öka den totala kretsströmmen till drygt 50 mA för att hålla några batteribanker från att stängas av efter cirka 30 sekunder.

I version 3 … Jag väntar till senare med att prata om denna ändring.

Steg 4: Demontering och förberedelse

Ta bort de fyra skruvarna som håller ihop locket, ställ batterierna åt sidan och låt oss komma igång.

Vi måste böja flikarna för att skapa mer utrymme för komponenterna. Nåltång eller en kirurgisk klämma fungerar för denna uppgift.

Därefter måste vi ta bort anslutningsstången som förenade de två batterierna. Jag trimmade plastknopparna och drog av baren eftersom det inte längre behövs.

Värm upp lödstationen och ta bort strömbrytaren och LED -ledningarna vid de punkter som anges på bilden.

Jag noterade att anoden + ledningen har en vit rand för framtida referens och lade LED -lamporna åt sidan för tillfället. Vi måste ansluta dem igen senare och se till att de är korrekt anslutna.

Jag lade också till omkopplaren och anslutningsstången i min reservdel … du vet aldrig när de kan vara användbara för ett annat projekt!

Steg 5: Befolkning av batterilådan - Se schematisk version 1 eller version 2

Så här monterade jag komponenterna:

Påminnelse: katodnegativ (-) är slutet på dioden med det svarta bandet.

-förenas med D1 och D2 i serie och lödning (jag har också lagt till en liten bit klar värmekrympning).

-kläm anodledningen på D1 och basledningen på T1 så nära som möjligt för att fortfarande tillåta en lödanslutning och löd dem.

-med T1 platt sida nedåt, placera katoden på D2 så att den kan lödas till den negativa USB -skenan (där vi böjde fliken).

-trimma katodledningen till storlek och lödning.

-lokalisera det eller de 16 ohm eller 2x 32 ohm emittermotstånd som krävs och löd mellan T1 -emitterkabeln och den negativa USB -skenfliken.

-Jag lade till en liten bit av klar värmekrympning till 3K3 -motståndet och passade sedan in den mellan T1 -basen / D1 -anodförbindelsen och USB + -skenans flik. Löd sedan på plats.

-för version 2 - montera och löd på plats 270 ohm motståndet mellan USB + och USB - skenorna.

-Det är nu dags att torka in USB -kabeln och sätt i limpistolen.

-du måste klippa och fila lite för att släppa in USB -kabeln i batterilådan (där strömbrytaren ursprungligen fanns) … ha tålamod här.

-med de röda och svarta ledningarna dras, löd dem på plats.

-Nu är det dags att smälta fast USB -kabeln till basen av batterilådan. Håll tråden på plats medan limmet stelnar. Lägg till några droppar lim för att hålla de gröna och vita datakablarna ur vägen medan du håller på.

-Jag ville att LED -strängen skulle sticka ut i en rak linje mittemot USB -kabelns ingångspunkt. Detta innebar att jag var tvungen att igen klippa och fila batterilådan för att passa tråden på plats.

-torr montera den randiga Anoden + LED -kabeln och lödet på USB + -skenan.

-torr montera katoden - LED -ledningen till T1 -kollektorledningen. Löd och lägg till en värmekrympbit för att isolera anslutningen.

-Inspektera alla anslutningar, och om allt ser bra ut är det dags att ansluta det till powerbanken.

Steg 6: Testning av version 1 och modifiering av version 2

Version 1 -testning:

Jag använde en Hype HW-440-ASST powerbank som fungerade konsekvent (stängde inte av) medan jag drev strängen med 20 lysdioder.

Obs: Den beräknade körtiden (fulladdad) skulle vara 4, 400 mAh / 30 mA = 145 timmar

Jag testade sedan version 1 med ONN ONA18W102C powerbank, som skulle stängas av automatiskt efter 30 sekunder.

Version 2 skapande och testning:

Jag satte sedan ihop samma version 1 -krets på en brödbräda och lade till ytterligare 270 ohm motstånd till USB + och USB -skenorna. Detta ökade den totala kretsströmdragningen till 50 mA. ONN ONA18W102C skulle då förbli påslagen konsekvent. Detta blev version 2 som fungerar för de flesta USB -kraftbanker.

Den beräknade körtiden (fulladdad) för ONN ONA18W102C powerbank skulle vara 3, 350 mAh / 50 mA = 69 timmar. Detta kommer att leverera med full ljusstyrka under hela tiden.

Ursprungliga batterier och tankar:

CR2032 -batterierna är klassade till 3 vdc med en kapacitet på 240 mAh, och sajten skryter med att de kommer att hålla i 72 timmar vid kontinuerlig användning. Det interna motståndet i CR2032 -batteriet begränsar strömmen till Fairy Lights, och det är därför det inte finns något begränsningsmotstånd i den ursprungliga designen. Alla webbplatser som jag tittar på tyder dock på att CR2032 inte gillar att ladda ut med en så hög (30 mA) hastighet.

Jag kan inte bekräfta säkert just nu, men jag minns att lamporna såg märkbart svagare ut efter 3 kvällar (med 4 timmars varaktighet). Det finns inget sätt att du får "magi" ur dessa batterier. Jag bekräftade genom testning att lamporna ser väldigt tråkiga ut när batterierna når 2,5 vdc per cell.

Jag måste göra några verkliga tester och uppdatera det här inlägget vid ett senare tillfälle, men jag tror att 3, 350 mAh @ 5 vdc kraftbanker borde överstiga 240 mAh @ 6 vdc (2 batterier i serie) CR2032.

Dessutom var målet här en längre körtid och i slutändan färre CR2032 -batterier som "förbrukas" och återvinns.

På väg längre:

Du gissade det … Version 3 är tänkt, så fortsätt läsa!

Steg 7: Fairy Light: Version 3 med två strängar LED -lampor

Version 3 använder den extra ström som leddes (bortkastad) till 270 ohm motståndet i version 2.

Eftersom vi var inriktade på 50 mA som den totala strömdragningen för att hålla den genomsnittliga kraftbanken påslagen kan vi göra en förbättring. Jag gjorde ett test där jag drev en ljussträng med 15 mA och en andra ljussträng med 30 mA och frågade min fru om hon kunde märka skillnaden. Hon tittade fram och tillbaka flera gånger och indikerade att hon inte riktigt kunde se och skilja.

Detta experiment bekräftade att en bättre lösning skulle vara att driva två (2) Fairy light -strängar parallellt och driva dem med 50 mA ström. Du kan se i den bifogade schemat för version 3 att allt som krävdes var att ändra emittermotståndet R2 till 10 ohm och ansluta en andra ljussträng parallellt.

För att beräkna effekten genom R2 med Ohms lag:

P = E x I

E = 0,5 volt (över R2)

I = 50 mA (till och med R2)

0,5 x 50 = 0,025 watt

Vi kan säkert använda ett 10 ohm 1/4 watt (250 mW) motstånd för denna applikation.

Bild 2 visar testkretsen drar 50 mA som beräknat.

Jag lade till några bilder av byggprocessen för att visa kabeldragningen.

Version 3 klar och testad på min bänk.

Steg 8: Version 2 och version 3 - den slutliga produkten

Här är version 2 och version 3 i drift på min bänk.

Avslutande anteckning:

Detta var en rolig byggnad, med belysning som jag kan använda för vilken säsong som helst under året.

Det bästa är att jag inte behöver beställa och vänta på CR2032 -ersättningsbatterier längre!

Tack för att du följer med, och Happy Building!

Bob D