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6) Mise en place des modules dans le boîtier
 
6) Mise en place des modules dans le boîtier

Revision as of 15:07, 24 September 2019

Tutorial de avatarLow-tech Lab | Categories : Energy

Introduction

LIEN VERS LA VIDEO TUTORIELLE : https://youtu.be/ANxmLCtGPGs


Cuando hayan talado el último árbol,

Contaminado el último río,

Y pescado el último pez,

Entonces comprenderán que el dinero no se come.

Proverbio amerindio


CONTEXTO:

El litio es un recurso natural cuyas reservas son cada vez más utilizadas en los coches eléctricos, los teléfonos y los ordenadores. Con el tiempo, este recurso se está agotando gradualmente. Su creciente uso en la fabricación de baterías se debe principalmente a la capacidad de almacenar más energía que el níquel y el cadmio. La sustitución de los aparatos eléctricos y electrónicos se está acelerando y se está convirtiendo en una fuente cada vez más importante de residuos (RAEE: Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos). Actualmente, Francia produce entre 14 y 24 kg de residuos electrónicos por habitante y año. Este porcentaje aumenta aproximadamente un 4% cada año. En 2009, solo un 32% de los jóvenes de entre 18 y 34 años reciclaron sus residuos electrónicos. Según Eco-systèmes , en este mismo año, se ahorraron, de enero a septiembre, un total de 113000 toneladas de CO2 gracias al reciclaje de 193000 toneladas de RAEE, una de las cuatro organizaciones del sector de los RAEE.

No obstante, estos residuos tienen un alto potencial de reciclaje. El litio, en particular, se puede encontrar y reutilizar en las células de las baterías de un ordenador. Cuando una batería de ordenador deja de funcionar, se debe a que una o varias células han fallado. No obstante, algunas de ellas siguen estando en buen estado y pueden reutilizarse.

A partir de estas células es posible crear una nueva batería, que puede utilizarse para alimentar un taladro eléctrico, cargar un dispositivo móvil, o incluso conectarse a un panel solar para hacer funcionar una lámpara. Además, conectando varias células, es posible formar baterías de almacenamiento para dispositivos de mayor tamaño.

Video overview

Materials

1- Una batería de ordenador

2- Un panel solar (ej: mini panel solar 5V-6V)

3- Un regulador de carga y descarga (ej: 4-8V 1A Módulo de carga Mini Li-ion USB Arduino)

4- Regulador de tensión: DC/DC booster MT3608 (componente eléctrico que transformará los 3,7 V de las baterías en 12 V).

5- Una lámpara LED (ej: 2 tiras de 5 LED SMD 5050).

6- Un interruptor (para cerrar el circuito y apagar la lámpara).

7- Una carcasa (de cartón, madera, impresa en 3D, etc.) con dos orificios para alojar el panel solar y el difusor de luz (también se prevé integrar un interruptor y una salida USB).

8- Un difusor (para difundir la luz emitida por los LED).

9- Cinta americana

Tools

Para extraer las células:

a. Guantes (para evitar cortarse con el plástico de la batería del ordenador o con las cintas de níquel que conectan las células).

b. Martillo

c. Buril

d. Batería externa (Power Bank Battery Case Box Charger Flashlight)

e. Cargador iMAX B6

f. 2 imanes de neodimio

g. Alicates de corte

Para fabricar la lámpara:

h. Soldador de estaño

i. Estaño

j. Pistola de silicona (y barras de silicona).

g. Alicates de corte.

Step 1 - Funcionamiento

Este tutorial muestra como recuperar células de un ordenador para fabricar una nueva batería. Esta batería, alimentada por un panel solar o por un puerto USB, le permitirá alumbrar una lámpara de LED.

El sistema funciona en torno a tres módulos:

  • el módulo de recepción de energía: el panel solar y su regulador de carga
  • el módulo de almacenamiento de energía: la batería
  • el módulo que produce energía: la lámpara LED y su regulador de tensión

Módulo de recepción de energía: panel solar y regulador de carga

El panel solar concentra la energía que proviene del sol y permite recuperarla y almacenarla en la batería. No obstante,hay que tener en cuenta que la cantidad de energía que recibe el panel es irregular en función de la hora, del tiempo que hace, ... por lo que es importante instalar un regulador de carga/descarga entre el panel y la batería. De este modo, este estará protegido de sufrir sobrecargas, entre otras cosas.

Módulo de almacenamiento de energía: la batería

Se compone de dos células de litio recuperadas de un ordenador usado. En pocas palabras, una batería es una caja que contiene varias pilas: cada una de ellas es una célula, una unidad que suministra energía al dispositivo mediante una reacción electroquímica.

Las células que encontramos en los ordenadores son de litio. Todas ellas tienen misma capacidad de almacenar energía, pero su capacidad para hacerlo es diferente en cada una. Para fabricar una batería a partir de células es importante que todas ellas tengan la misma capacidad de suministrar energía, por lo tanto, es necesario medir la capacidad de cada una para componer baterías homogéneas.

Módulo que produce energía: la lámpara LED y su regulador de tensión

La batería nos suministra energía de 3,7 V y las lámparas LED que tenemos funcionan a 12 V. Por lo tanto, necesitamos convertir la energía de la célula de 3,7 V a 12 V usando un regulador de voltaje llamado convertidor Boost.

Un pequeño tornillo en este módulo nos permite regular el voltaje. Puede ajustarse a 12 V o a otro si el LED tiene un voltaje diferente.



Step 2 - Etapas de fabricación:

1) Extracción de las células de la batería del ordenador

2) Medición de la capacidad de las células

3) Montaje de los 3 módulos:

  • panel solar + regulador de carga
  • batería
  • regulador de tensión + lámpara de LED

4) Conexión de los 3 módulos:

  • el panel solar y su regulador
  • la batería
  • la lámpara y su regulador de tensión

5) Fabricación de la caracasa

6) Mise en place des modules dans le boîtier

Step 3 - Extraction des cellules de la batterie d’ordinateur

1) Enfiler des gants pour protéger les mains.

2) Fixer la batterie sur un étau afin qu’elle ne bouge plus, et avec l’aide d’un marteau et d'un burin l'ouvrir. (image 1)

3) Isoler chaque cellule : décortiquer les cellules à l’aide d’une pince coupante, afin d'enlever tous les autres composants. (image 2)

4) A l’aide d’un voltmètre (voir réglages sur le schéma ci-contre), mesurer la tension des cellules pour repérer celles qui sont réutilisables.

Remarque : Toutes celles inférieures à 1 volt ne sont pas récupérables.

Attention : Si des cellules ont coulé (visible à l’extérieur de la batterie d’ordinateur), ne pas les démonter, à forte dose le lithium est dangereux pour la santé.


Step 4 - Mesure de la capacité des cellules

Pour mesurer la capacité d'une cellule il faut la charger au maximum puis la décharger. Nos cellules sont constituées de lithium, or le lithium a besoin d’être chargé et déchargé correctement, la charge maximale étant de 4,2 V et la charge minimale de 3 V. Dépasser ces seuils endommagerait les cellules.

1) Se munir d’une Power Bank : un dispositif qui permet de charger plusieurs cellules en même temps via un port USB.

2) Charger les cellules et attendre que la charge soit complète (tous les voyants seront allumés), compter environ 24h. (image 3)

Les cellules sont toutes chargées au maximum (4,2 V), il faut désormais les décharger.

3) Se munir d'un Imax B6 : un dispositif permettant de décharger les cellules une par une et de calculer la capacité qu'elle à rendre l'énergie.

4) Régler le dispositif :

• le voltage : il vous est demandé quel type de piles vous voulez charger, choisir des cellules lithium. Le voltage va alors être réglé automatiquement à 3V (la décharge n’ira pas en dessous de 3V).

• l’ampérage : régler à 1A pour que la décharge soit assez rapide et sécurisée. Dans ces conditions comptez à peu près 1h à 1h30 pour la décharge.

5) Connecter les aimants au néodyme aux pinces crocodiles, puis les connecter aux cellules, les aimants servent à faire passer le courant entre l'Imax B6 et les cellules. (image 4)

7) Décharger la cellule jusqu’à ce que la décharge soit complète.

8) Noter la capacité sur la cellule. Plus la capacité de la cellule à rendre de l’énergie est importante mieux c’est.

9) Trier vos cellules: <1000 mA, entre 1000 et 1300, 1300 et 1500 et >1800 mA.

Remarque : Il est important de réaliser des batteries homogènes avec des cellules ayant à peu près la même capacité.


Step 5 - Réalisation des chacun des 3 modules

Module 1 : Panneau solaire et régulateur de charge

1) Se munir de deux fils, un rouge et un noir, les dénuder à l'aide d'une pince coupante.

2) Souder le fil rouge sur le pôle positif du panneau solaire et le fil noir sur son pôle négatif.

Le régulateur de charge possède 2 entrées : IN - et IN + (qui sont indiquées sur le composant)

3) Souder le fil rouge (positif) au pôle IN + du régulateur de charge et le fil noir (négatif) au pôle IN -. (image 5)

Module 2 : Batterie

1) Scotcher les deux cellules ensemble pour faciliter la soudure.

2) Se munir de 2 fils un rouge et un noir, dénuder les bout sur quelques centimètres.

3) Souder en parallèle les deux cellules : le fil noir aux pôles négatif de chaque cellules et le fil rouge sur le pôle positif de chaque cellule. (image 6)

Attention : Isoler les soudures pour éviter les courts circuits, avec du ruban adhésif par exemple.

Module 3 : Régulateur de tension et LED

Le régulateur de tension possède deux entrées et deux sorties :

Entrées : VIN + et VIN - / Sorties : OUT + et OUT -

1) Se munir de deux fils (rouge et noir).

2) Souder le fil rouge avec l'entrée VIN + du régulateur de tension et le fil noir avec l'entrée VIN -.

La LED possède deux fils d'entrée, un fil positif et un fil négatif.

Attention : La polarité des fils n'est pas indiquée sur la LED. Afin de la connaître munissez vous d'un ohmmètre. Lorsqu'il indique une valeur nulle c'est que le fil est positif. Lorsqu'il indique une valeur élevée c'est qu'il s'agit du fil négatif.

3) Souder le fil positif de la LED à la sortie OUT + du régulateur de tension et le fil négatif à la sortie OUT -. (image 7)


Step 6 - Liaison des 3 modules

1) Relier les câbles négatifs de la batterie et du convertisseur ensemble, en torsadant les fils.

2) Souder l’ensemble sur le pôle négatif du régulateur.

3) Faire la même chose avec les câbles positifs du convertisseur et de la batterie, puis souder l’ensemble sur le pôle positif du régulateur de charge. (image 8)

Remarque :' Le circuit est alors fermé et la lumière s’allume.

4) Couper le fil positif qui relie le régulateur au convertisseur pour ouvrir le circuit, on y ajoutera plus tard l’interrupteur qui permettra d’ouvrir et de fermer le circuit.



Step 7 - Construction du boîtier

1) Se munir d'une boîte de la taille de votre panneau solaire et d'une profondeur d'environ 5 cm.

2) Ne garder que les côtés de la boîte, enlever le fond et le couvercle.

3) Faire un trou sur un des côtés de la boîte afin d'y insérer un interrupteur. (image 9)

4) Faire un second trou légèrement au dessus de l'emplacement du panneau solaire afin d'y insérer la sortie USB du régulateur de charge.



Step 8 - Mise en place des modules dans le boîtier

1) Mettre le panneau solaire dans la boîte en premier (la face photovoltaïque en extérieur).

2) Ajouter l’interrupteur dans l’endroit prévu à cet effet.

3) Souder les deux bouts de câbles positifs du condensateur que vous avez coupé sur l’interrupteur. (image 10)

4) Coller le régulateur de charge au boitier avec un pistolet à colle, la face USB dirigée vers l'ouverture prévu à cet effet.

5) Coller la batterie sur le panneau solaire, coller la LED sur la batterie, puis le condensateur sur une des faces intérieure du boitier.

6) Rentrer tous les fils et ajouter le diffuseur de lumière en dernier.

Tous les éléments sont installés dans le boitier. (image 11)

7) Allumer l'interrupteur pour voir si tout fonctionne.


Step 9 - Utilisation

Rechargez votre batterie en journée en mettant le dispositif au soleil. Allumer la lampe en soirée.

Contexte d'utilisation

Exemple : Au Sénégal, pour faire ses devoir le soir, au Maroc pour laisser son magasin allumé aussi longtemps que celui du voisin qui, lui, a de l'électricité, dans le désert, en transhumance...

Step 10 - Conseils/Remarques

  • Vous pouvez raccourcir les câbles si besoin (afin de faire rentrer le module électrique dans sa boîte) en les coupant avec une pince coupante.
  • Il n’est pas nécessaire d’avoir un panneau solaire, le régulateur de charge USB permet de recharger les cellules. Il faut alors conserver le fond de votre boîte.

Notes and references

Solution technique par Patrice Lelgouarch.

Téléchargez la notice de fabrication ici : http://lowtechlab.org/wp-content/uploads/2017/02/LE-LAB-Re%CC%81cuperation-de-batteries-4.pdf

Retrouvez la vidéo tutorielle ici : https://youtu.be/ANxmLCtGPGs

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L’équipe du Low-Tech Lab vous invite également à consulter sa Biblilowtech.

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