Декоративная подсветка из "светодиодных факелов"
30.01.2023
Как-то от нечего делать я купил несколько декоративных светодиодных светильников. Я сразу понимал, что чуда никакого они в мой мир не привнесут, но решил всё-таки поэкспериментировать. И не могу сказать, чтобы я сильно прогадал…
Покупал здесь, но ценник был 2603 руб. В целом 650 рублей за штуку мне показалось разумной тратой при том что плохих отзывов на эти "факелы" почти нигде не было.
Сейчас можно покопаться и найти места дешевле. Ищется по ключевому слову 96led. Ну или что-то похожее. На Ozon они тоже, кстати, вовсю продаются. И отзывов хороших много. Но дешевле 1200 руб. за штуку не найти.
Не буду расписывать их геометрические характеристики – они все есть в описании товара. То, что приехало – не сильно расходилось с заявленным. Хотя я и не перемерял, но было похоже.
Меня интересовало другое.
Я заранее был готов к тому, что этот прекрасный светильник не сможет нормально работать в климате Петербурга. И я не ошибся. Может быть в редкий летний солнечный день он и сможет как-то зарядиться и показать себя во всей красе, но в обычный пасмурный зимний день его дневного заряда хватает на 15-30 минут. Потом его декоративные свойства полностью меркнут.
А моя идея была попытаться его как-то несложно модернизировать до такого состояния, чтобы он могу меня радовать долгими тёмными вечерами. И, забегая вперёд, могу сказать, что у меня получилось.
Какую-то часть у меня сразу растащили домашние, которым было очень нужно поставить эти светильники куда-то в своё место, а какое-то количество мне осталось на эксперименты.
Светильник… Да, я заранее извиняюсь за использование этого термина. Это никакой не светильник. Это чисто декоративная штука, которая не даёт никакого освещения вообще. Рекламным фотографиям верить не стоит. Но она достаточно любопытно мерцает, создавая некое ощущение горящего огня. И ею можно подчеркнуть какие-то места в саду. Светится в целом для декоративной штуки достаточно ярко.
При разбирании светильника выяснилось, что его ядром является аккумулятор 18650. Из чего можно было сделать вывод о напряжении от которого он работает – 2.7-4.2VDC. Ну для начала неплохо.
Попытка подключить его через лабораторный блок питания показала, что он действительно готов жить во всём этом диапазоне напряжений. Но на 2.7V выглядит уже достаточно тусклым. При повышении напряжения выше 3.1V яркость вроде бы не менялась. Но это было на столе в рабочем кабинете, так что могу и соврать. Больше удивил потребляемый светильником ток – лабораторник просто отказался его показывать. То есть он его, конечно, показывал, но это был ноль. Я не знаю с чем это связано. Или с какой-то особенностью работы контроллера светильника или с тем, что реальное его энергопотребление совсем мизерное. Для себя я остановился на втором варианте.
Теперь нужно было решить другую задачу. Нужно было построить какую-то адекватную схему питания цепочки светильников так, чтобы не было никаких потерь напряжения на длинной трассе, да и вообще решить из чего эту трассу проще всего строить.
Мой выбор остановился на кабеле П-274 (тонкая полевка). По-своему - интересный вариант. Он изначально задумывался под то, что его связисты будут бросать в/на грунт. Наверное его оплётка должна к этому неплохо относиться. Плюс его цена на avito выглядела достаточно гуманно. Хотя, вообще-то история с кабелем к самому светильнику относится мало…
Дальше нужно было как-то обеспечить стабильность питания. Если представить, что длина линии будет 100 метров, то заводское заявленное сопротивление П-274 будет 7 ом. Есть вероятность, что светильники к концу трассы будут гореть уже менее ярко, чем в начале. Не могу посчитать насколько, поскольку потребляемый ток я так и не выяснил. Но скорее всего потери какие-то будут. Так что прямое питание было не вариантом.
Мне вспомнилось о том, что существует DC-DC преобразователи. Наверное, это их звёздный час! Я мог бы подать 12V или 24V на магистральную трассу, а уже внутри светильника делать нужные мне 3.3V. Мне нужно было что-то достаточно миниатюрное, поскольку места внутри светильника немного.
Вначале я хотел попробовать вот такой, благо у меня их было какое-то количество в запасе. Но мне показалось, что переменные резисторы могут не пережить уличного использования. Да и при обратной упаковке их в светильник можно немного сбить настройки. Это было неправильно.
Выбор пал на HW-613. Он крайне миниатюрен, а напряжение задаётся выбором фиксированного резистора. В целом – именно то, что нужно!
Но тут пришла неожиданная беда… Оказалось, что почти у всех DC-DC преобразователей (включая выбранный мной) отсутствует защита от неправильной полярности питания. И возможно, что в обычной схеме этим можно было бы пренебречь, используя цветные провода, но в моём варианте это было невозможно. Основная проблема в том, что провод П-274 не имеет маркировки жил. То есть у него две абсолютно одинаковые, неразличимые жилы.
И это касается обеих сторон… То есть если по саду лежит длинный провод, к которому нужно подключиться, то мы не можем простым способом идентифицировать плюс и минус. Но тут ещё можно как-то выкрутиться мультиметром. Но ведь в моей фантазии из самого светильника тоже выходит две жилы П-274. И определить какая из них является плюсом и минусом уже гораздо сложнее.
И можно было бы их подписать заранее, но не понятно в каком месте их подписывать. Если подписать на концах провода, то при укорачивании его до нужного размера эта метка будет отрезана. А если подписать прямо у выхода из светильника, то не понятно как прослеживать эту жилу до конца кабеля – он же витой?
Короче это какой-то идеологический тупик и даже если найти решение, то любая ошибка монтажника будет подразумевать необходимость замены DC-DC преобразователя на новый. Так делать явно не стоит.
Думаю, что меня спасёт диод. Я не сильно разбираюсь в радиоэлектронике, но скорее всего диод предназначен именно для этого! На диоде у нас будет какая-то потеря напряжения, но она не имеет значения, поскольку всё равно в магистрали у нас будет 24VDC, а DC-DC преобразователю для того, чтобы у него на выходе было 3.3VDC более чем достаточно будет получить на входе 5VDC. И диод полностью снимает все проблемы переполюсовки.
Успел почитать ещё про диоды Шоттки, но смысла для этого светильника особого не нашёл.
Приступим.
Выставляем нужное нам напряжение на выходе.
Подпаиваем обрезки многожильной витой пары к контактам преобразователя.
Получается как-то так.
Не шедевр, конечно, но работать будет. Не забываем убрать диод в термоусадку.
Теперь светильник. Дня начала он выглядит так. Откручиваем саморезы, которые крепят его половины между собой. Откручиваем их не до конца!!! Иначе они вывалятся и будет потом сложно попасть обратно. Просто немного выкручиваем и части свободно разделяются. Ещё один саморез стоит в ножке. Его тоже выкручиваем.
Теперь вынимаем из светильника сам плафон и выкручиваем несколько саморезов, которые держат белую его часть. Она просто снимется.
Находим аккумулятор.
Начинаем его отключение.
Теперь у нас есть почти новый прекрасный аккумулятор.
Да, его ёмкость всего 830mAh, но в хозяйстве пригодится.
А вот так – лучше не делать! На этом этапе отключаем солнечную панель, но здесь лучше отрезать чёрный провод, а не серый. Но об этом чуть ниже.
Скотчлоками соединяем выход DC-DC преобразователя с входом светильника. Здесь будьте внимательны! Плюс подаём на красный провод светильника (там где раньше был плюс аккумулятора), а минус подаём на чёрный провод, который пришёл от солнечной панели.
На плате светильника он имеет обозначение "S-".
Собираемся подключать кусок полёвки, который будет выходить наружу светильника.
Гильзы, термоусадка. Всё собралось.
Должно в итоге получиться как-то так. Здесь относительно хорошо видны все провода и подключения.
Заталкиваем это счастье внутрь плафона.
Собираем всё это обратно.
Проверяем, что нигде не накосячили.
Небольшое лирическое отступление… Для начала я конечно же подал питание на контакты B+ и B-, к которым раньше был подключен аккумулятор. Логика была простая – если солнечная панель отрезана, то светильник всегда будет включаться сразу, поскольку будет думать, что на улице темно. Но оказалось, что всё сложнее.
В светильник встроен ещё и некий контроллер заряда аккумулятора, который не даёт разряжать аккумулятор ниже определённого напряжения. Неожиданно для столь бюджетного решения, но крайне мило с их стороны. И казалось бы, что этот контроллер помешать мне никак не мог – аккумулятора у нас нет, а на входе всегда 3.3V. Но что-то пошло не так. В момент подачи питания, вероятно, не сразу приходит идеальные 3.3V и этот контроллер иногда успевает уйти в защиту. В оригинальной логике работы светильника эта защита, видимо, снимается после того, как солнечная батарея начинает давать уверенное напряжение в систему. А после переделки - этого уже не произойдёт. И в итоге получилось, что светильники в 20% случаев не включаются при подаче питания. Крайне нелогично для такого количества потраченного времени.
Поэтому, чтобы обойти контроллер заряда аккумулятора – внешние питание подаётся на B+ и S-. В этом случае всё работает ровно так, как нужно.
Но на то, чтобы найти это, казалось бы простое, решение - у меня ушло прилично времени.
И вот оно!
Тестовый пуск! Всё прекрасно.
Ну, может, не шедевр как красиво, но уверен, что если увеличить количество светильников и расставить их немного по-другому, то будет гораздо симпатичнее. Особенно в тёмную летнюю ночь.
В целом – рекомендую.