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巡天追日,DIY一个LED太阳能小路灯,点亮家乡的黑夜

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ID:14610 发表于 2020-9-1 15:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
这贴也在其他BBS刚发过:
 
多年前拜读一位爱尝鲜的网友大作“善用资源,DIY家用太阳能发电站”,读完心里久久不能平静说实在的心里还是佩服这位网友的勇气,可能发电的设备成本可能20年都收不回来;从此,也要利用自己的所学所用来完成一个低碳的作品,小功率LED太阳能路灯,也许有人说在某宝买一个不就行了,没有为什么,不服就像平头哥那样,一不合就干;
   小时候经常听到大人说:作木匠的家里没有凳子坐,杀猪的屠夫家里没有肉吃,作竹匠的家里没有箩筐用...证实我们老祖勤简节约,也是我们中华传统美德;老家在农村,一到过年大家就像燕子归巢一样,全国各地归来;用电的设备就多了,小小的变压器抗不住,电网电压就低了,有时候电磁炉都启动不了;屋前屋后也没有路灯,只有几盏年久失修的蜡烛光的U型萤光灯路灯在主路;如果装一个20WLED球泡作路灯在屋前屋后,家里的爸妈也不会一直让它亮着,节约用电;一寸光阴一寸金,阳光不就是永恒免费的资源;
所以决定作几台小功率的LED太阳能小路灯,用个十年八年没有问题的;
设计基本参数:
1:太阳能电池板5V4A20W+磷酸铁电池3.2V25AH;
2:晚上天黑亮灯8小时自动关闭;
3:红外遥控(可调全功率与半功率时间)+红光指示灯;
4:60PCS2835的0.2W灯,12W左右,前(2-5)小时全功率9.6W运行,后(6-3)小时半功率(7.5W左右运行);
5:用单片机MCU ADC+MOS方式低成本方式控制,(简单的恒流,比现在市场加电阻+MOS开关的方式好多了);
6:材料成本控制在200左右(可能超 太阳能板与电池近100了,打样铝基板300+钢网68+杂七杂八的辅料);

8-16日意外得到心中满意的灯体,喜;
1.jpg


2.png


3.png

4.png

水滴状光学透镜,一来用来配光曲线,二来用来灯板的防水;
1.jpg

时间来到8-20号:
由于这款灯是220V60W的灯板,严重不适用于太阳能低压3.2V大电流4A方式,所以要重新画板打样;
2.png


时间来到8-22号:
买的回来了在某宝买二个规格的3.2V20AH 3.2V25AH +运费95没有了;
尺寸:27*70*150mm

3.jpg


5.jpg

6.jpg


为什么不选用26650单节多并的电池组;

  这种电池就是分容要一致,不然有“1核工作7核围观”场面,这种电池许多小厂也能生产,而以单节大容量一般都是大厂给汽车厂动力电池淘下来的二等品,分容一致性也好,循环寿命也长2K多次(7-8年的使用寿命),价格也是贵。如果出于成本考虑一般都是用这个电池组(现在太阳能LED路灯95%都是这种,更次也有用铅酸电池的(循环次数只有5-6百次而以2年不到,太阳能灯就灭了);
现在也讲一下为什么选用3.2V磷酸铁锂电池;
1:首先它可以在-20-60度温度下工作,南方天气不会少-20度,所以不用考虑温度对电池容量下降问题;
2:循环寿命2000-2500次后容量下降30%,所以用十年八年没有问题,减少更换电池次数;LED的寿命用个20年到30年都没有问题;太阳能电池的寿命也是15-25年;电池的寿命是最短的;
3:磷酸铁锂电池的充电可以超过几倍的自身电压都不会爆炸,安全考虑; 这也是为什么BYD电车没有其它品牌汽车自燃的多的原因
4:现在LED电压都是2.8-3.0V十年前都是3.2-3.8V,也就是我们常说的VF值;而电池电压2.6-3.3V;MOS管的内阻电压可以几十毫伏;设定电池电压3.2V-LED的VF值2.9V=0.3V(MOS管+系统线路的电压50毫伏);效率=(3.2-0.3)/3.2=0.9;最少效率也是90%之上,电池持续放电,电压会持续下降,当电池电压在3.05-3.1V之间,系统最低压降可以是0.12V效率是最高的时候(3.05-0.12)/3.05=0.96;这个是目前3.2V低压大电流的比较不差的效率;所以IC升降压方式不能比拟的(同步整流除外,一个肖特基二极管的压降都是0.35V左右);三元锂电的电压3.2-4.2V,所以也就不合适;
5:不需要电池保护板,避免大电流充电时误动作而虚充满情况;由于MCU直接接管充电,放电电压;MCU可以在2.2V正常工作;
红外遥控开关:
  就用现成的遥控器,自定义一下按键的用途(重新丝印不可能了);
灯总亮的时间为8H,模式键+(2H-5H)为全亮度的时间,相对应的为半功率的时间(6H-3H),遥控距离6-8米;开与关就不述了;

1.jpg

这是一块6V5A30W的太阳能电池65*65CM,是单晶还是多晶我就不认识了。这块是作一个样板朋友里拿的.我们现在要作的是5V4A20W;小一点好装);30W这块也可以用的,控制板可以接收5-12V的太阳能电池(电池3.2V,为什么5-12V不会烧了电池;太阳能电池有一点类似恒流源,电流最大输出会把电压拉低,相当于恒流对电池充电,但是最好还是选用5-6V之间的太阳能电池,这样效率更高.如果太阳能电池线与灯头的距离很长可以适当买高点的电压的电池,电流但最好在0.2C电池容量左右,25Ah也就是5A,多数情况下5A电流峰值很少,一天当中太阳能电池满功率电流时间也就大晴天中午才有,但是不建议用12V太阳能电池使用,理由就是有一半的太阳能功率都浪费了,还有就是控制板元件损坏了,限压失效了,电池就有危险了)。
2.png

时间来到8-29号:
等了好久终于等到了今天,一个星期了,灯板与控制板终于回来了,3百大洋没了;

0.jpg

  高兴还不到一刻,就发问题了,图纸有选项误点了,板子少一个穿线孔,作为屌丝完美主义者不能接收啊,还能怎么搞,发回PCB厂重新加工一下;
1.jpg

时间来到8-31号了:
连续收到到二个快递,钢网与返工好的板子都回来了;
锡膏钢网:
2.jpg

屌丝主义的板子:
3.jpg

下面要作就是有时间去SMT车间,人肉刷锡膏,人肉SMT贴片

时间来到8-31 22点了:
经过几个小时人肉贴片元件,好几百个元件,头好晕啊!!!


单个灯板;
1.jpg

控制板

2.jpg

焊接线,灯板与控制板连接好:
3.jpg


鸡动人心的时刻来了!下载好程式亮灯的时刻来了;
相机自动调光了,实际光强刺眼

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先用调压电源测试一下,随意选择几个电压值测试恒流效果;
5.jpg


7.jpg


8.jpg


9.jpg










设定3.0A电流电压从3.0-3.6V可以稳定2.95-3.08A 之间,效果不错!!!不错!!!不错!!!
程式基本上达到恒流效果不错了,控制板有一个电调电阻设置电流可以从2.0-4.8A之间调节恒流,如果装二个25AH电池就可以把电流调到4.5A 15W左右,光强更亮,灯板是30W9A电流,所以调大调小都不会损坏灯板,就是电池放电时间短而以;



接上电池充电测试:
充电正常,灯板上的红光LED指示一闪一闪表示正在充电,常亮就是没有太阳能电池;
没有充电LED指示常亮:
02.jpg

充电状态,LED指示灯一亮一灭循环:


1.jpg



01.jpg

     由于现在我住的房子没有阳光直射,测试不了太阳能电池与灯板测试,有机会再上一些户外装机图片;
前前后后花16天左右时间来制作这个产品,每一天都更新一点内容,发贴累!!!!希望能给感兴趣网友启示,LC低碳生活从我作起!!!

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ID:328014 发表于 2020-9-1 17:48 | 显示全部楼层
好东东 楼主能补一下图片吗?
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ID:14610 发表于 2020-9-1 19:48 | 显示全部楼层
51hei团团 发表于 2020-9-1 17:48
好东东 楼主能补一下图片吗?

上传图片好慢的。你要还要哪里图片?灯体过几天回来,再组装一下
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ID:14610 发表于 2020-9-1 20:08 | 显示全部楼层
补几张高清的图
20200831_123247.jpg

20200831_183228.jpg


20200831_215525.jpg


20200831_215530.jpg


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ID:14610 发表于 2020-9-1 21:19 | 显示全部楼层
来一个简单的测试视频https://www.iqiyi.com/v_2epw32fecz4.html
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ID:157975 发表于 2020-9-1 23:29 | 显示全部楼层
是个狠人,赞,不像乡里娃
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ID:402344 发表于 2020-9-2 14:07 | 显示全部楼层
666,全村最靓的仔。
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ID:14610 发表于 2020-9-2 17:34 | 显示全部楼层
来几张裸板太阳能充电照 01.jpg

02.jpg


04.jpg


03.jpg

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ID:14610 发表于 2020-9-4 12:50 | 显示全部楼层
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ID:816944 发表于 2020-9-5 17:30 | 显示全部楼层
厉害了,学习,低碳环保
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ID:767459 发表于 2020-9-10 09:29 | 显示全部楼层
这个真的好利害啊。从设计到制作都是一流水准。就是佩服这样的能人。
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ID:612392 发表于 2020-9-11 14:35 | 显示全部楼层
想问一下楼主,LED直接接到磷酸铁锂电池上,不会烧掉吗?这样流程过LED的电流是多大呢?
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ID:73435 发表于 2020-9-11 14:43 | 显示全部楼层
仰望大佬
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ID:14610 发表于 2020-9-11 18:05 | 显示全部楼层
cjjdemon 发表于 2020-9-11 14:35
想问一下楼主,LED直接接到磷酸铁锂电池上,不会烧掉吗?这样流程过LED的电流是多大呢?

LED 的VF值才2.9V 磷酸铁电池3.3V 必烧只是时间问题,我这个可是程序恒流驱动
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ID:14610 发表于 2020-9-11 18:10 | 显示全部楼层
你没有看我用调压电源3.0-3.6V测试的电流吗?基本上是3A左右,有10-20mA波动,这才是技术要点所在。现在LED路灯基本用电阻限流,所以我才弃用,不然开这个贴也没有意义了。
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ID:629841 发表于 2020-9-11 18:35 | 显示全部楼层
楼主可以提供个源码参考下
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ID:14610 发表于 2020-9-11 20:43 | 显示全部楼层
shuisheng88 发表于 2020-9-11 18:35
楼主可以提供个源码参考下

现在就不发源码了,已经有人看上商用了。
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ID:399179 发表于 2020-9-11 20:50 来自手机 | 显示全部楼层
楼主真牛人也!可惜没机会看源码了!
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ID:612392 发表于 2020-9-12 09:32 | 显示全部楼层
freshuman 发表于 2020-9-11 18:10
你没有看我用调压电源3.0-3.6V测试的电流吗?基本上是3A左右,有10-20mA波动,这才是技术要点所在。现在LED ...

看你实物板子的照片,是用两个三极管实现恒流吗?
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ID:612392 发表于 2020-9-12 09:32 | 显示全部楼层
freshuman 发表于 2020-9-11 18:10
你没有看我用调压电源3.0-3.6V测试的电流吗?基本上是3A左右,有10-20mA波动,这才是技术要点所在。现在LED ...

看到是用MOS+ADC的方式了,抱歉,看起来是PWM?
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ID:14610 发表于 2020-9-12 10:16 | 显示全部楼层
cjjdemon 发表于 2020-9-12 09:32
看到是用MOS+ADC的方式了,抱歉,看起来是PWM?

建议你去了解可调电源的工作方式就会明白的,把MOS当成可变的电阻就完事了。
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ID:612392 发表于 2020-9-12 10:31 | 显示全部楼层
freshuman 发表于 2020-9-12 10:16
建议你去了解可调电源的工作方式就会明白的,把MOS当成可变的电阻就完事了。

大神,可以共享一下硬件的原理图吗?
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ID:14610 发表于 2020-10-31 16:01 | 显示全部楼层
更新一下成品图片:电池放壳内:

01.jpg
充电电流:
02.jpg
放电电流
03.jpg
三件套:

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06.jpg

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08.jpg

09.jpg

11.jpg








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ID:350104 发表于 2020-11-2 21:41 | 显示全部楼层
向楼主学习  很实在的帖子!
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ID:826735 发表于 2020-11-5 22:49 | 显示全部楼层
学习了,很不错。谢谢楼主分享。
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ID:14610 发表于 2020-12-11 11:39 | 显示全部楼层
01.jpg
02.jpg


下面那个蓝色是费的FR4双面板,用来隔离电池与控制板的热量,夏天充电时控制板热量比较大;

刚开始觉得太阳能路灯没有什么技术难度,当你真正作的时候,实际问题远远比你想法复杂;
下面谈一下作这个产品的心得:
1:是恒流,不是电阻限流那种;
2:充电保护电压,低压保护电压(不用基准IC,能作每一个产品保护3.53-3.56V都是不容易,低压保护电压2.6-2.7V);
3:为什么不用电压保护板,主要是晴天充电时,电流大容易让保护板误动作,如果是6A充电,本来电池电压是3.4V一下子就跑到3.6V之上,虚充了;
4:由于灯是全密封的,所以IC不能死机跑飞了(6-8年不间断工作,难免不死机情况),不然就是一死灯了,增加手动与自动复位功能;
让我想起德国一家祖传作订书钉,四代都是单一作这个产品;所以一件作得好,不是没有道理。为了作这个灯花了几个月的时间
当然有时间就去修正那种;
PS:+内容
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ID:848824 发表于 2020-12-14 12:38 | 显示全部楼层
成本钱比买成品油贵多了吧
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ID:14610 发表于 2020-12-15 15:24 | 显示全部楼层
zhangleixbyl 发表于 2020-12-14 12:38
成本钱比买成品油贵多了吧

上批量打样肯定比批量货要贵一点;
最终装机效果:
01.png


02.png


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ID:336378 发表于 2020-12-25 08:04 | 显示全部楼层
   除了电子物料外的所有配件都是在τ 宝可以买到的吗??
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ID:14610 发表于 2020-12-29 22:44 | 显示全部楼层
cba_cba 发表于 2020-12-25 08:04
除了电子物料外的所有配件都是在τ 宝可以买到的吗??

买不到。我为了收集这些物料花了三个月时间
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ID:798201 发表于 2021-1-19 15:30 | 显示全部楼层
又是一位牛逼人物,还差什么吗?
我提供数码管
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ID:879299 发表于 2021-1-20 22:16 来自手机 | 显示全部楼层
人才呀!
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ID:675767 发表于 2021-2-5 23:24 来自手机 | 显示全部楼层
楼主牛逼啊
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ID:14610 发表于 2021-2-19 13:42 | 显示全部楼层
装在老家效果真心不错,基本满意;
02.jpg
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ID:378915 发表于 2021-4-14 15:49 | 显示全部楼层
楼主附件贴出来学习下吧
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ID:731755 发表于 2021-5-15 22:35 | 显示全部楼层
楼主牛人,虽然买一个花不了这么多钱,但是没有了其中的乐趣,楼主加油
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ID:918402 发表于 2021-5-17 23:31 | 显示全部楼层
怕元件买不到的不用担心,至少电路板上的不用担心,貌似有打板和贴片插件一站式搞定的公司,比如 嘉立创,还有一些别的,具体你们可以百度,话说楼主,原理图可以放出来么
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ID:800679 发表于 2021-5-21 14:16 | 显示全部楼层
有线路吗?
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ID:398758 发表于 2021-6-17 13:58 | 显示全部楼层
这款恒流调节是用线性调节方式还是PWM调节方式
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ID:975282 发表于 2021-11-5 15:11 来自手机 | 显示全部楼层
为家乡做贡献,节能环保
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