1,2V NiMH Solcellsladdad 3-LED ficklampa

Berätta om dina pågående projekt.
kentb
Inlägg: 8
Blev medlem: 2 november 2014, 11:50:00

1,2V NiMH Solcellsladdad 3-LED ficklampa

Inlägg av kentb »

Hej!

Jag är lite inblandat i ett projekt där vi tillsammans med vänner i Tanzania säljer små enkla solcellsprylar. Men vi fick tanken att vi skulle vilja prova på att bygga lite elektronik i Tanzania som sedan säljs. En ficklampa skulle vara ett litet första försök. Inte för att skulle bli billigare än att köpa färdiga från Kina, det finns massor att köpa redan, utan för att de gick att laga. De Kinesiska går sönder hela tiden och är högt integrerade, dvs måste kasseras. Så även om inköp är billigt så med deras låga inkomst så blir hemskt dyrt att köpa solcellsprylar som inom ett år går sönder. Dessutom skulle det kunna ge några jobb i Tanzania och lite stolthet att gjort eget.

Kanske en dum idé att tro kan tillverka eget, men vi vill göra ett litet försök och se vart det landar :)

Så konstruktionen måste vara enkel, stabil och billig i komponenter. Arbetstid är billig så är inget problem linda spolar och annat om blir billigare. Efter lite letande så hittade denna sidan

http://www.talkingelectronics.com/te_in ... index.html

På en testplatta så har jag testat "CIRCUIT A" och "LED TORCH CIRCUIT - 1". Jag använde en liten transformator från ett switchat nätaggregat och båda konstruktionerna fungerade. Men det lös svagt och jag uppmätte 1 mA (då pulserande så tog jag och satte 10 ohm i serie med elektrolytkondensator över så fick DC och så räknade strömmen).

Jag höll på en del med hobbyelektronik för mycket länge sedan så jag är hemskt rostig. Och jag är paniskt rädd för spolar, tyckte det var för svårt. Jag hade även i detta fallet helst använt någon form av spänningspump med elektrolytkondensatorer men jag tror det blir för mycket spänningsfall och då förluster i komponenterna. Så att använda en spole som i dessa konstruktionerna är nog det rätta.

Jag skulle vilja använda "LED TORCH CIRCUIT - 1" men med tre lysdioder i serie. Jag ansluter en 2-3 volt solcell via en diod direkt till det laddningsbara batteriet. Solcellen är klen med en inre resistans och batteriet "drar ned" spänningen till 1,2V så det borde fungera.

Så jag vore väldigt tacksam om kunde få lite råd och tips?
  • Jag är helt lost vad gäller spolen. Hittar inga alls med materialet F29, några tips vad för billig "standardtyp" jag kan använda och var jag kan köpa sådan? Vet inte hur stor jag behöver för att driva tre lysdioder men jag kan ju köpa lite olika storlekar och testa. Och tråden i spolen, vilken typ och var köper jag den?
  • Varför behövs en diod i serie med lysdioderna i den andra konstruktionen men inte den första?
  • Varför behövs en snabbare diod när tre lysdioder? Jag hittar inte den modellen, något förslag på annan med lågt spänningsfall?
  • Jag hänger inte riktigt med på resonemanget att BC338 duger i LED TORCH CIRCUIT 1 och 3 men inte i 2? Hittar inte heller 2SC3279, något förslag på billig ersättare som är lätt få tag i?
  • Är det sant att pulserande ström som i "CIRCUIT A" ger mer ljus med mindre effekt? Funderar på om inte skulle fungera att ansluta 100uF-kondensatorn över 39R-motståndet, borde fortfarande bli detsamma för basen på BC547, dvs samma funktion. Om fungerar, kan jag då ta bort dioden i serie med lysdioderna?
  • Har du tips på en liten billig omkopplare som löds på kretskort som du tror kan tåla lite mer krävande klimat? De mekaniska delarna brukar gå sönder först. Men inte kritiskt, då tanken är att om går sönder så kan bytas ut.
Bifogar några bilder. Ja ja, fulaste prototypen någonsin.... men efter att inte rört min låda med komponenter på många många år och blivit allmänt lat och ser illa, så är jag ändå rätt nöjd ;)

Tacksam för alla förslag och tips!

Gärna lite allmänna tips också, som typ var du brukar köpa om litet antal och var köper om lite mer. Om finns bra ställen inom eller utom Sverige med snabb leveranstid och rimlig frakt. Eller lite länkar till sidor jag borde läsa för att förstå mer om det jag tänker göra.

[Ursäkta bilderna är upp-och-ned, är en iPhone-grej att orienteringen är en markering i meta-data, men vissa program som då detta forum ser inte den utan visar den som pixlarna ligger]

kent
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Lennart Aspenryd
Tidigare Lasp
Inlägg: 12607
Blev medlem: 1 juli 2011, 19:09:09
Ort: Helsingborg

Re: 1,2V NiMH Solcellsladdad 3-LED ficklampa

Inlägg av Lennart Aspenryd »

Jag säger bara :
Good Luck, ett behjärtansvärt projekt.. Hjälp till självhjälp är absolut bästa steget.
Och eftersom det stora mörkret kommer på befallning och solen är stark är just detta mycket bra.

Hoppas på uppföljning med bilder från tillverkning.. Made by proud heart is better then Made in China!

Så vill jag se plastlådan utbytt mot ett bamburör ;-)
Användarvisningsbild
netrunner
Inlägg: 5510
Blev medlem: 4 februari 2005, 12:26:05
Ort: 127.0.0.1

Re: 1,2V NiMH Solcellsladdad 3-LED ficklampa

Inlägg av netrunner »

Om kretsen är rätt designad så kommer den inte att gå sönder. Batteriet kommer att dö av hög ålder men det är ju lätt att byta. Bygger man detta med hög kvalité och bra funktionalitet så kan dom troligen exporteras dyrt och sälja som "välgörenhet" "som även går att använda på riktigt".

Kretsen som du vill ha ska innehålla 3 ganska avancerade funktioner:

- "mjölka" solcellen.
- ladda NiMh-batteri "Delta-V"?
- driva lysdiod effektivt, effektreglering?

Du har valt att fuska på alla 3 områden, något som kommer att fungera, men kan göras mycket bättre.

Ett par funderingar:

- Det är ju bättre att använda mosfet istället för bipolära transistorer och således är intressant att ha en spänning som normalt ligger i alla fall över 5V. Dvs 4st NiMh celler i serie.

- Det är ju smart om den kan ladda en mobiltelefon också när den redan har batteri och solcell.

- Den enklaste mikrodator kan troligen:
1. hantera "Maximum power point tracking" för solcellen.
2. sköta Delta-V för baterierna.
3. driva lysdioder med valbar styrka

http://en.wikipedia.org/wiki/Maximum_po ... t_tracking
http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel%E2% ... ing_method
http://wiki.openpicus.com/index.php/PWM:_dim_a_Led

Höljet ska vara av trä och inte plast.
kentb
Inlägg: 8
Blev medlem: 2 november 2014, 11:50:00

Re: 1,2V NiMH Solcellsladdad 3-LED ficklampa

Inlägg av kentb »

Lasp, tack! :)

netrunner, jo är inne på det du skriver. Om en lampa med lite större solcell som också ska kunna ladda en mobil (som är en "killer app" därnere) så är nog lättare med en liten processor än att göra en lösning med olika aktiva och passiva komponenter. Och om kan programmeras när inkopplad så om vill förbättra produkten så kan redan sålda lampor omprogrammeras. Dvs i linje med att ska skilja sig från Kinesiska genom att få ypperlig "support".

Av/på-knappen är det första som slutar fungera om mekaniskt, eftersom besvärligt klimat och hårdhänt hantering. Med en processor så kanske kunde få till en icke-mekanisk omkopplare, en liten spole etsat på kretskortet där generera ett litet kraftfällt som när sätter fingret mot störs och det detekteras. Till och med dektetera hur länge håller ned knappen och på så sätt reglera ljustyrkan tills "lagom" ljus för vad behövs just då.

Men just nu så doppar tårna i vattnet med den enklaste möjliga produkten, så "lagom fusk" är vad jag är ute efter. Min tanke var att eftersom är så liten solcell så ger liten ström så skulle inte vara någon risk för överladdning eller överhettning. Men jag kan ha fel, och värmen från solen påverkar ju också. :/

Den dyraste komponenten är det laddningsbara batteriet så att ha tre celler för just denna lilla lampan skulle göra den för dyr tyvärr.

Mosfet fanns knappt när jag höll på med elektronik sist, vilka fördelar skulle de ha i denna typen av applikation?

Japp, även om trä inte är så lättillgängligt där som här så är det nog det bästa. Har experimenterat med att smälta PET (de har massor av sådant skräp) men till skillnad från en video jag såg där PET smälter så fint så smälte inte min PET alls när värmde i en ugn :(

Jag har en idé att använda (betsat) trä för sidorna i lådan och solcellen som ena "locket" och plast eller aluminium som andra skruvbara locket. I princip ta en rektangulär träbit, borra ut ett innanmäte, limma solcellen som lock på ovansidan och skruva på ett lock på undersidan. Knepiga är att få in kretskortet när lysdioder och av/på-knapp ska sticka ut, jag grubblar på detta. Ska visa bilder sedan när gjort en prototyp av lådan.

Tack för feedback!!! :)
xxargs
Inlägg: 10189
Blev medlem: 23 september 2006, 14:28:27
Ort: Södertälje

Re: 1,2V NiMH Solcellsladdad 3-LED ficklampa

Inlägg av xxargs »

Att behovet finns kan jag mycket väl tänka mig då det är i stort sett svart 12 timmar om dygnet året om (lätt att glömma bort det i norden och långa ljusa sommarnätter) och utanför större städer väldigt sparsamt med belysning nattetid.

Är det tänkt att importera solcellerna och batterierna från kina eller att man tar och renoverar befintliga trasiga kinalampor - dvs sno inkromet, reparera upp det när det går och stoppa in i ny kapsling.

skall man ha ambition att ladda en nalle så räcker inte en enkel AA-NiMh cell, knappt ens 4 fulladdade dito med en effektiv step-up konverter.

sedan är frågan vilken ambition på lampan, skall den bara synas (och räcker lagom för att hitta en nyckehål i kolsvart mörker) eller skall det vara belysning för läxläsning så är det helt olika behov av ström - Ikea hade en sådan lampa med solcell i en löstagbar batterikasset med solcell och 3 utbytbara NiMh-celler och lamphuvudet var med 1 Watt LED men saknade möjligheten att justera ljusstyrka samt hade ett designfel att den sakta laddade ut batteriet om den inte solades var dag.

I det fallet skulle jag vilja ha möjlighet till variabel ljusnivå (med tillräckligt hög frekvens att det inte upplevs blinka) så att man inte behöver dra på ljusare än nödvändigt då en sådan sak kan spara mycket batterier och öka lystiden avsevärt.

Att göra omkopplare som inte slits eller med delar som kan tappas bort (tex en lite magnet som placeras på rätt ställe för att tända upp) är klart en utmaning. kvalitetsomkopplare för många manövreringa kostar betydligt mera än en NiMh-batteri - så antingen gör man omkopplare där man själv kan öppna upp och putsa upp kontaktytorna eller byta slitna delar eller så gör man något med tungelement och magnet.

skall man kunna justera styrkan så blir det ännu knepigare och börja kräva lite intelligentare chip än enkla transistorer då man kanske måste snabbt pulsa med omkopplaren för att välja ett av kanske 4 ljusnivåer etc. (vilket många ficklampor använder sig av idag för olika ljusnivåer)

att kunna justera ljusnivån ser jag som mycket viktig faktor för att få lång lystid på ett batteri.

Att återanvända PET-plast kräver en ganska högkvalikativ processning med rensing och rengöring från dryck och matrester mm. vilket kräver stora investeringar i en stor mekanisk och kemianläggnig och hög kunnandenivå - ser man på PET-återvinning i tex. Sverige så är det ganska mycket som skall göras innan man får PET-granulat av livsmedelsklass som kan smältas och blåsas till nya flaskor.

Skulle nog titta på annan typ av kapsling och det bästa är om man kunde göra av något som kan tillverkas lokalt och då ligger nog trä/bambu eller liknande närmast tillhands.
Användarvisningsbild
netrunner
Inlägg: 5510
Blev medlem: 4 februari 2005, 12:26:05
Ort: 127.0.0.1

Re: 1,2V NiMH Solcellsladdad 3-LED ficklampa

Inlägg av netrunner »

Nja, med 4st AA batterier, typ 1600mAh (49kr IKEA troligen billigare om man köpa många direkt från kina) så bör det gå att ladda en vanlig mobil utan problem. Normalt har en icke-smart-telefon kanske 3,7V och 900mAh.

Grejen är denna: Med tanke på hur svag solcellen är och hur lite energi som du kan lagra så har du inte råd med några förluster alls. Att driva en lysdiod och sen tappa 40% i en dålig driver håller inte. Det är värt att "jobba runt" detta.

Fördelen är att mikrodatorn kan sköta dom 3 olika arbetsuppgifterna samtidigt och således spara kostnaderna.

Men ingen ting av detta är direkt lätt, dock bör det gå att hitta exempel där någon tidigare har skrivit kod för:

- "laddning av NiMh med Delta-V"
- "Maximum power point tracking"
- "effektiv drivning av lysdiod"

Det kan också vara intressant om det går att fälla fram två speglar/plåtar för att öka solenergin.

Det kan också vara intressant om det går att få den att följa solen, tex genom att stå på en yta och kunna vrida sig. Då får du nästan dubbelt så mycket laddning.

Befintlig plast kan återvinnas i en 3D skrivare.

Inget av detta är speciellt lätt eller enkelt. Det kräver ganska mycket.

En "Tactile Push Switch" kostar kanske 10öre och med något som skyddar mot vatten/smuts över så bör den hålla bra, många 1000 tryckningar.
Skriv svar