Lågteknologisk sollampa med återanvända batterier: 9 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Denna handledning låter dig göra en sollampa utrustad med en USB -laddare. Den använder litiumceller som återanvänds från en gammal eller skadad bärbar dator. Detta system, med en dag med solljus, kan ladda en smartphone fullt ut och ha 4 timmars ljus. Denna teknik har dokumenterats under en mellanlandning av expeditionen "Nomade des Mers" på ön Luzong i norra delen av Filippinerna. Föreningen Liter of Light har redan installerat detta system sedan 6 år i avlägsna byar som inte har tillgång till el. De organiserar också utbildning för byborna för att lära dem hur man fixar sollampan (redan 500 000 lampor installerade).

Den ursprungliga självstudien och många andra för att bygga lågteknologi finns på Low-tech Labs webbplats.

Litium är en naturresurs vars lager allt oftare används för elbilar, telefoner och datorer. Denna resurs tappas gradvis över tiden. Dess ökade användning inom batteritillverkning beror främst på dess förmåga att lagra mer energi än nickel och kadmium. Bytet av elektrisk och elektronisk utrustning accelererar och det blir en allt viktigare avfallskälla (DEEE: Avfall elektrisk och elektronisk utrustning). Frankrike producerar för närvarande 14–24 kg elektroniskt avfall per invånare och år. Denna takt ökar med cirka 4% per år. År 2009 har endast 32% av unga fransmän mellan 18 och 34 år en gång återvunnit sitt elektroniska avfall. Samma år 2009, enligt Eco-systèmes, undvek 113 000 ton CO2 från januari till september 2009 genom återvinning av 193 000 ton DEEE, en av de fyra miljöorganisationerna i DEEE-sektorn.

Detta avfall har dock en hög återvinningspotential. I synnerhet litium som finns i cellerna i datorbatterier. När ett datorbatteri går sönder är en eller flera celler defekta, men vissa förblir i gott skick och kan återanvändas. Från dessa celler är det möjligt att skapa ett separat batteri, som kan användas för att driva en elektrisk borrmaskin, ladda din telefon eller anslutas till en solpanel för att driva en lampa. Genom att kombinera flera celler är det också möjligt att bilda större enhetslagringsbatterier.

Steg 1: Verktyg och tillbehör

Tillbehör

• Begagnat laptopbatteri
• Solpanel 5V-6V / 1-3W Laddnings- och urladdningsregulator (ex: 4-8V 1A Mini Li-ion USB Arduino batteriladdare TP4056)
• DC/DC spänningsomvandlare DC/DC booster MT3608 (elektrisk komponent som omvandlar 3,7 V batterierna till 5 V)
• Högeffekts LED -lampa (ex: LED -boutons 3W)
• Brytare (för att öppna kretsen och stänga av ljuset)
• Eltejp
• Låda

Verktyg

För extraktion av celler:

• Handskar (för att undvika skärning med datorbatteriets plast eller med nickelband som förbinder cellerna)
• Hammare
• Mejsel
• Skärtång

För att bygga själva lampan:

• Limpistol (och limpinnar)
• Värmepistol eller liten fackla
• Träsåg
• Skruvmejsel

Steg 2: Hur fungerar det?

Denna handledning visar hur du återställer dataceller för att skapa ett nytt batteri. Drivs av en solpanel, eller av en USB -port, kan du tända en LED -lampa.

Systemet fungerar runt tre moduler:

• energimottagningsmodulen: solpanelen och dess laddningsregulator
• energilagringsmodulen: batteriet
• modulen som ger tillbaka energin: LED -lampan och dess spänningsregulator

Energimottagande modul: Fotovoltaisk panel och laddningsregulator

Solcellspanelen koncentrerar solens energi. Det gör det möjligt att återställa sin energi för att lagra den i batteriet. Men var försiktig, mängden energi som tas emot av panelen är oregelbunden beroende på tid på dygnet, vädret … det är viktigt att installera en laddnings-/urladdningsregulator mellan panelen och batteriet. Detta kommer bland annat att skyddas mot överbelastning.

Energilagringsmodul: batteriet

Den består av två litiumceller som återvinns från en dator. För att uttrycka det i ett nötskal är ett batteri lite som en låda som innehåller flera batterier: var och en av dem är en cell, en enhet som levererar ström till enheten genom elektrokemisk reaktion.

Cellerna som finns i datorer är litiumceller. De har alla samma kapacitet att lagra energi, men deras förmåga att göra det är olika för varje. För att bilda ett batteri från celler är det viktigt att de alla har samma förmåga att leverera energi. Det är därför nödvändigt att mäta kapaciteten hos varje cell för att komponera homogena batterier.

Modul som ger energi: LED -lampan, 5V USB -porten och dess spänningsomvandlare

Vårt batteri försörjer oss med 3,7V ström och LED -lamporna som vi använde fungerar med samma spänning. Dessutom ger USB -portarna en spänning på 5V. Vi måste därför transformera cellenergin från 3,7V till 5V: med hjälp av en spänningsomvandlare som kallas DC/DC booster

Steg 3: Tillverkningssteg

Här är olika steg som krävs för att bygga lampan:

1. Ta bort cellerna från datorbatteriet
2. Mät cellernas spänning
3. Förverkligande av de tre modulerna (solpanel + laddningsregulator batteri LED -lampa + laddningsregulator)
4. Länka de tre modulerna
5. Att bygga en låda
6. Integrering av moduler i lådan

Steg 4: Ta bort cellerna från datorbatteriet

För den här delen föreslår vi att du tittar på följande handledning: Återvinning av batterier.

1. Ta på dig handskar för att skydda dina händer
2. Sätt i batteriet och öppna det med en hammare och en mejsel
3. Isolera varje cell genom att ta bort alla andra delar (som visas på bilden).

Steg 5: Mät cellernas spänning och terapaciteten

Mät spänning:

Vi börjar med att mäta spänningen i varje cell för att kontrollera om de fungerar korrekt. Alla celler som har en spänning lägre än 3V kommer inte att kunna användas i detta projekt och bör återvinnas.

Mät varje cell med en multimeter i DC -läge och kontrollera den som är användbar för projektet.

Var försiktig: Om datorbatteriet verkar ha vätska på utsidan, öppna inte lådan, litium är skadligt vid höga doser.

Mät kapacitet:

För att mäta cellens kapacitet måste vi ladda den maximalt och sedan ladda ur den. Dessa celler är litiumbaserade och behöver ett specifikt laddnings- och urladdningssystem. Vanligtvis är den maximala laddningen 4, 2 V och minsta är 3V. Att gå över dessa gränser kommer att skada cellen.

1. Använd en PowerBank: den låter dig ladda många celler samtidigt med en USB -port.
2. Ladda cellerna och vänta tills laddningen är klar (allt ljus ska lysa), det kommer att ske om cirka 24 timmar. (bild)

3. Cellerna laddas maximalt (4, 2V), nu måste vi ladda ur dem. Du bör använda en Imax B6: ett verktyg som gör det möjligt att ladda ur cellerna och kontrollera deras kapacitet. Så här använder du verktyget:

   1. spänningen: den kommer att fråga dig vilken typ av celler du vill kontrollera, du bör välja litium. Det kommer automatiskt att reglera urladdningen vid minst 3V.
   2. intensiteten: ställ in på 1A för att få en snabb och säker urladdning. I detta tillstånd bör urladdningen ta mellan 1 timme och 1 timme och en halv.
   3. Anslut magneten till krokodilklämmorna, anslut sedan till cellen, magneten hjälper till att låta strömmen passera genom Imax B6 till cellerna. (bild)
   4. Släpp ut cellerna tills de är helt tomma.
   5. Notera kapaciteten på cellen. Ju högre desto bättre.
   6. Sortera dina celler efter kapacitet: 1800 mA.

Anmärkning: Det är viktigt att göra homogena batterier med celler som har liknande kapacitet

Steg 6: Förverkligande av de tre olika modulerna

Modul 1: Solpanel och laddningsregulator

• Använd en svart och en röd tråd, använd en tång för att randa trådarna.
• Löd den röda tråden på den positiva sidan av panelen och den svarta på den negativa sidan.
• Laddningsregulatorn har 2 ingångar: IN- och IN+ (som anges på komponenten): Svetsa den röda ledningen (positiv) med IN+ -ingången på laddningsregulatorn och den svarta ledningen (negativ) med IN-ingången (bild 5).

Modul 2: Batteri

Sätt in litiumcellen i batterihållaren

Modul 3: LED / USB -omvandlare

Spänningsomvandlaren DC / DC har två ingångar och två utgångar: Ingångar: VIN + och VIN - / utgångar: OUT + och OUT -. Lysdioden har två ingångstrådar: en positiv och en negativ.

• Ta två ledningar (rött och svart).
• Svetsa den röda tråden med VIN+ -ingången på spänningsomvandlaren och den svarta ledningen med VIN-ingången.
• Varning: Ledningens polaritet indikeras inte på lysdioden. För att identifiera det, använd en ohmmeter. Tråden är positiv när den visar ett nollvärde. När den visar ett högre värde är tråden negativ.
• Svets LED-positiva ledningen till spänningsomvandlarens OUT+ -utgång och den negativa LED-ledningen till OUT-utgången. (bild)

Steg 7: Anslutning av de tre modulerna

Laddningsregulatorn har 2 ingångar: IN- och IN+ (som anges på komponenten).

1. Svets solpanelens röda ledning (positiv) till IN+ ingången på laddningsregulatorn och den svarta ledningen (negativ) till IN-ingången.
2. Laddningsregulatorn har 2 ingångar: B- och B+ (som anges på komponenten). Svetsa den röda ledningen på batterihållaren (positiv) till laddningsregulatorns B+ -ingång och den svarta ledningen (negativ) till B-ingången.
3. Svets den röda ledningen (positiv) på USB/LED -omvandlarmodulen till utgången OUT+ på laddningsregulatorn. Svetsa den svarta ledningen (negativ) till OUT-utgången. Anmärkning: Den elektriska kretsen är nu stängd och lampan tänds.
4. Klipp av den positiva ledningen som ansluter regulatorn till omvandlaren för att öppna kretsen och svetsa omkopplaren i serie. Den kommer att användas för att öppna och stänga kretsen.

Steg 8: Bygga fallet - Version 1

Version 1: Tupperware

Denna design kommer från Open Green Energy, tveka inte att konsultera den ursprungliga handledningen. Vi delar det eftersom det verkar riktigt intressant. Emellertid ska fodralet anpassas till vår krets, särskilt för USB -utgången. Vi kommer snart att föreslå vår egen modell inspirerad av denna design.

Steg 9: Bygga fallet - Version 2

Version 2: Storformad termoformad flaska

Denna modell gör att kretsarna kan vara helt vattentäta, men kräver specifik material:

• En 5L vattenburk
• Plywoodskivor (eller rått trä) mellan 1 och 2 cm tjocka
• En kloss, minsta längd 80cm, bredd mellan 3 och 5 cm

Bygga de två baserna: Det här är lampans två ändar, den övre är värd för solpanelen på ena sidan och den elektriska kretsen på den andra. Den nedre änden används för att stänga lampan och täta den ogenomträngligt.

1. Klipp ut 2 brädor på 15/13cm och 2 brädor på 11/13cm.
2. Lägg över varje liten bräda på en större, var uppmärksam på att placera den i den exakta mitten av den stora brädan. Varje par brädor skruvas senare.

Anmärkning: För vattentäthet är det bättre att lacka brädorna i förväg.

Bygga formen:

1. Skär ut 4 portioner på cirka 20 cm i skon.
2. Placera dem i varje hörn på en av de redan skurna små brädorna (11/13cm) och skruva varje klossdel med brädan.
3. Placera den andra lilla brädan i andra änden av de fyra delarna och skruva fast dem på samma sätt. Resultatet är en kuboid av dimensioner 11/13/20, som kommer att användas för att termoforma plastflaskan.

Termoformning av lampan envelopp:

1. Klipp ut botten av 5L -flaskan och sätt in i formen vertikalt (formen på 20 cm ska vara parallell med flaskans sida).
2. Värm långsamt med en termisk strippare på varje sida av kuboiden. Avlägsnaren ska vara cirka 10 cm långt från flaskan. Om du inte har en termisk strippare är det möjligt att använda någon annan typ av flamkälla (till exempel en gasvärmare till exempel).
3. När flaskan har fått samma form som formen, fortsätt att värma för att radera flaskmönstren och sträcka ut plasten ordentligt. Var försiktig så att du inte värmer för nära plasten eller för länge på samma plats, annars bildas bubblor vid plastytan.
4. Lämna den formade flaskan på formen, skär rent i nivå med formen den övre delen av flaskan och skär igen flaskan cirka 17 cm nedan.
5. När skärningen är klar, skruva loss klossarna på varje sida av formen för att separera formen från plasten.
6. I varje ände av den formade flaskan, vik 1 cm breda flikar 90 ° mot insidan. Varje flik ska vara fasad på båda sidor (som visas på bilden). Flikarna glider mellan de två brädorna (den stora och den lilla) på varje sida av flaskan för att förbättra lampans tätning. För att enkelt vika flikarna, spåra en tunn linje med fräs på insidan av flaskan och vik den med handen.

Fixering av solpanelen:

1. Placera panelen på det större brädet, markera positionen för + och - utgångarna på panelen och borra ett hål på 5 mm i båda brädorna. (Om någon komponent redan finns på denna plats, bör hålet flyttas).
2. Sätt kablarna från laddningskontrollen i dessa hål och svetsa dem till motsvarande utgångar på solpanelen.
3. För att fästa panelen är det ideala att använda ett tunt lager tyg som klistras på brädet och att limma panelen på tyget (med hjälp av starkt lim till exempel).
4. För lampfoten, upprepa samma operation i den andra änden av plasten.
5. Placera det lilla brädet på insidan av kuvertet och skruva fast det på det större brädet, med de fyra plastflikarna mellan de två brädorna.
6. För att säkerställa att USB -kontakten tätas kan du häfta en liten bit cykelrör.

Tveka inte att ställa några frågor eller förbättringar du kan tänka dig. Och glöm inte att dela din lampa när du har gjort det, med #solarlamp #lowtechlab!