製作鋰聚合物電池包充電器

前陣子在露天買了兩個 JST PH 2.0mm 接頭的鋰電池包 (因為 LOLIN D32 開發板的電池插槽是 PH 2.0mm 母座), 參考 : 

# 露天購買 2000 mAh 鋰聚合物電池包 x 2

但是要怎麼給電池包充電呢? 市面上並無現成的充電器可買, 只好自己動手製作了. 我在零件櫃翻出很久之前買的小型雙面洞洞板, 尺寸 3cm*7cm 中間鋸一半剛好可以用來製作兩個充電器 :

目前需要為兩種 LiPo 包的接頭製作充電器, 一是 LOLIN D32 開發板的 JST PH2 鋰電池插頭; 二是之前買的三架固定翼與一架四軸遙控飛機使用的扁平接頭 (我在長明街的大林電子有找到公插頭與母座). 

先量好充電模組 TP4060 在洞洞板上的位置, 插上 JST PH2 母座與針腳, 用快乾劑固定後就可以進行焊接, 最後將航模 LiPo 的扁平充電母座線頭也焊在 BAT 側就完成了 : 

插上航模電池包測量充電電流 :

改插 LOLIN D32 的 JST PH2 電池包測量 : 

TP4060 在充電時板上 LED 亮紅色, 充飽後亮藍色. 充電電流會隨著逐漸充飽而遞減.

菜園水利工程紀要 (一)

最近小舅較有空來整理我家菜園, 荒廢一年後菜園突然生氣蓬勃, 但用水問題也變得急迫起來, 說來真是汗顏, 我的菜園自動給水系統已規劃超過三年, 管線早就配好卻遲遲無法完成控制系統, 明明手裡一堆太陽能板卻擱在庫房, 只能眼睜睜看著旁邊水圳潔淨的灌溉用水日夜奔流而去.

傍晚放棄爬山巡了一下屋後環境, 覺得要做也不是很難, 革命會成功通常來自於一時的衝動. 

水圳取水口位置在圍牆轉角底下 :

 

中繼的小型儲水桶放在圍牆上轉角與芒果樹幹交叉處 (需要一個板子與支撐架來放小儲水桶), 測量高度約 100 cm (與肩膀同高), 我的 12V 小型抽水機揚程約 1.5m 足以抽水上去 :

小太陽能板預計鎖在在二樓浴室外牆的延伸平台上, 打算用 18650 鋰電池組儲能供電給控制器 (Pi Zero  W + Pico) :

控制器的動作如下 : 

• 當小儲水桶水位低於下限時啟動抽水, 高於上限時停止抽水.
• 幫浦空轉超過 1 分鐘停止抽水. 
• 可遠端設定夜間停止抽水.
• 正常使用鋰電池組供電, 低於保護電壓時直流 ATS 自動切換至市電. 

首要之務是要先組裝 18650 電池組並進行充放電測試.

太陽能物聯網信箱製作 (一) : 規劃設計

今年春節時在小舅家看到他自製的木作信箱 :

我就想有空自己也來做一個, 但我想用之前用來抽水澆韓國草的 20W 太陽能板當斜屋頂, 屋內分兩個房間, 前面當信箱, 後面當物聯網控制室, 放控制板 (ESP32-CAM/Raspberry Pi Zero W) 與蓄電池等, 除了控制門口草皮澆水外, 還對大門進出拍照與攝影. 

下午量了 20W 太陽能板尺寸, 外框長 40.6cm 寬 33.6cm; 內框長 37.2cm 寬 30cm; 開路電壓 21.24V, 短路電流 1.25A, 最大功率電壓 17.5V, 最大功率電流 1.14A. 

側面圖構想如下 :

屋體牆壁基本上是嵌入太陽能板的內框, 信箱的前面要開投信孔與活動式取信閘; 控制室面向馬路那側要刻上地址門牌 (夜間 LED 照亮), 靠曬穀場這側開一個維護門; 而太陽能板也是活動式的, 往上拉也可以進行控制室維護. 

太陽能物聯網控制箱 + 信箱製作 (一)

年初三小阿姨和山友去爬旗靈縱走晚上住小舅家, 我晚上從高雄回來後就去小舅家找她聊天. 在門口與她的山友哈拉時, 小舅頗自豪地介紹鎖在欄杆上的信箱, 說是過年前花了兩天自己用合板 DIY 釘的, 我一看覺得還不錯哩, 就用手機拍下來參考 : 

這讓我突然有了新點子, 想把過年期間重新拿出來搭配小水泵抽水灌溉大門口韓國草皮的 20W 太陽能板當屋頂, 設計一個物聯網控制箱, 除了兼具信箱功能外, 又能控制小水泵澆灌與門口出入感測功能, 我打算安裝在大門口圍牆上 : 

這塊 20W 太陽能板規格為開路電壓 21.24V, 短路電流 1.25A, 最大功率電壓 17.5V, 尺寸為長40.7cm 寬 33.6cm  :

此控制箱分成兩個房間, 前面是內裝紅外線感測器, 外有門牌的信箱 (附夜間照明小燈), 若有塞信件入內會遮斷紅外線而發出 Line 通知; 後方則是電池 + 控制器 + 樹莓派 + ESP32-CAM, 主要功能是 :

1. 韓國草澆水控制
2. 門口出入通知 (電子門鈴 + Line 訊息)
3. 門口照相攝影 (Line 訊息)
4. 門牌小燈照明控制
5. 來信通知 (Line 訊息)

上回特力屋買的松木抽牆板還有四, 五塊, 但可能需要油漆幾遍做好防水才行.  

好站 : 用 Arduino 製作信號產生器

二哥這學期轉到電機系後做電子實習挺認真, 有時先在家連好電路再帶去學校, 這樣比較節省時間, 甚至想說前一晚先測試看看電路是否可動作, 但可惜家裡沒有信號產生器. 

我在 Youtube 看到下面這部影片, 介紹如何利用 Arduino 製作正弦波信號產生器 : 

# How to Generate Sine Wave using Arduino??

 

Arduino UNO 有 6 個類比輸出入腳 (A0~A5) 可用來輸出正弦波信號, 加上可變電阻與運算放大器可以將信號放大, 14 個 DIO 數位輸出入腳 (D0~D13) 則可用來輸出方波信號, 有空找好零件來製作一個唄. 

參考 :

# Arduino Waveform Generator

購買 638Z 滾珠軸承

因為想要自製一個風速計, 我目前手上有一顆內徑 0.8cm, 外徑 2.8cm 的滾珠軸承可用, 但將來還要做風向計, 所以今天趁著還沒安裝在作品上, 下班後帶著這顆軸承到國民黨黨部旁的滾珠軸承專門店去問, 原來其規格編號為 638Z, 一顆 50 元, 先買兩顆備用.

以後只要跟老闆說 638 他就知道哪一款了.

2020-08-18 補充 :

今天在露天找到這個 638ZZ 型號, 一顆才 25 元, 但與 638Z 不同, 內徑較大 :

# 《冠軍軸承》軸承 培林 638ZZ 8*28*9 軸承鋼 中國製 A級廠 $25

原來 Z 表示單面鐵蓋, ZZ 表示雙面鐵蓋; V 則是塑膠蓋.

另外一賣家是日本進口軸承 (但圖片卻是殘體中文?), 也才 27 元 :

# 【重磅超质感】日本進口微型軸承633 634 635 636 637 638 639 ZZ DDU $27

還有一家賣 50 元 :

# 全新 JOG50,90(二型程) 傳動外蓋用軸承8*28*9~638zz TPI TAIWAN(雙面鐵蓋) $50

製作風速計 (一) : 觀摩與規劃

在完成太陽能板安裝之後, 接下來想試試看風力發電, 但在之前我想先完成風速計與風向計製作, 參考下面這篇於 2018 年紀錄的文章, 主要是從中正高工同學的實驗得到啟發 :

# 好站 : 如何製作風向計與風速計

一般風速計作法是使用小型直流馬達, 利用風速越快發出的電壓越高的原理, 透過代數換算將電壓轉成風速. 但這種做法有個問題, 就是馬達轉速與電壓關係可能不是絕對線性的, 在低速與高速時呈非線性關係而出現較大誤差. 比較好的做法是使用紅外線與編碼盤, 透過偵測紅外線穿過編碼盤孔洞的頻率以 Arduino 等微控器計算風速, 例如下面影片所展示的做法 :

# Diy Anemometer Part I
# Diy Anemometer Part II
# diy anemometer Part III

我將影片中關鍵的做法截圖如下 :

此圖為在滾珠軸承 (培林) 外殼上鎖上一個電路板, 上面焊上紅外線發射 LED 與接收器, 鎖在葉片轉軸上的圓盤正好位於紅外線發射器與接收器之間, 當圓盤邊緣的孔洞經過紅外線模組時, 原本被阻斷的紅外線會透通, 計算透通的頻率即可得到風速 (需要校正) :

此為編碼盤特寫, 其實只是在盤的邊緣鑽個洞讓紅外線能穿過去而已 :

此為 Pull-up 的紅外線發射與接收器電路圖, 當紅外線被阻斷時輸出 high, 穿透時為 low :

下圖為機構設計, 可見作者是用一個金屬圓箍固定滾珠軸承, 同時將紅外線電路板鎖在上面 :

作者使用金屬片當葉片比較穩固 (但起始風速可能也較大), 我上周使用布丁盒, 冰棒的木片, 牛奶蓋子等要回收的東西做了一個輕量級的 :

但後來發現這個做法太輕太脆弱了 (其實對完美主義的我而言是太醜), 所以我決定改用木作, 而且布丁盒我覺得太醜 (完美主義), 所以我特地去全聯找尋適合的容器, 發現質立希臘式優格的盒子較大且平滑, 所以就買了四盒, 然後在小漢五金找到了合用的木片, 可作為葉片支架與固定片 :

不過圖中原先打算用來固定滾珠軸承的 PVC 管最後決定放棄, 改用全木作, 因為其開口內徑比軸承稍小, 我在上元買了可套在電鑽上的小砂輪磨了一個早上只去掉薄薄一層內皮, 還不如用木作鑽孔快.

其它參考 :

# Arduino練習：紅外線傳送與接收
# 【Arduino教學】實作14- 紅外線遙控LED(使用arduino nano)
# https://github.com/z3t0/Arduino-IRremote
# DIY Anemometer using optocoupler sensor
# Homemade Arduino Wind-speed Sensor