Project pixel led Hol, Lithium BMS solar.

[teun-v]

Ik probeer een project te beginnen maar ik kom er niet uit wat ik moet kiezen. Ik hoop dat jullie mij hier een handje mee kunnen helpen.

Wat is de bedoeling
Ikea heeft een hele mooie bijzet tafel (?) met de naam Hol. Dit is een kist/bak die in de grote variant 220 ‘gaten’ in het boven blad heeft zitten. De kist/bak is gemaakt van teak hout.

Deze kist/bak wil ik in het boven blad voorzien van pixel led’s door de pixel’s in te gieten in expoy. Uiteraard moet er dan nog een controller gemonteerd worden en dat alles voorzien worden van een beetje stroom. De bedoeling is om het geheel te laten werken op zonen energy. De Zonencellen worden ook in het bovenblad ingegoten middels expoy.

Welke ingredienten
- 1 Ikea Hol tafel
- Epoxy
- 5 tot 10 18650 lithium batterijen van ca 3000 mAh
- BMS
- 6 tot ? zonne cellen
- 150 tot 220 pixel led’s
- Een controler voor de pixel leds (Zelf gemaakt of off the shelf, ben Ik nog niet over uit)

Het doel
Het project is geslaagd als het bovenblad voorzien is van de pixel led’s en deze gedurende 6 tot 8 uur op een lading kunnen functioneren en de batterijen gedurende een dag vanaf 1 april tot 31 oktober geladen kunnen worden op een half bewolkte dag (of dit mogelijk is, is een vraagteken).

Mijn probleem
Er vanuitgaande dat iedere pixel led maximaal 30 mA gebruikt en er 150 stuks in het project gaan, betekend dat het piek vermogen die de oplossing moet kunnen leveren 4500 mA + ca 500 mA voor de controller maakt een totaal van 5000 mA moet kunnen leveren.

Uiteraard mogen we er vanuit gaan dat deze niet 100% maar ca op 60% zal draaien om de benodigde accu capacity te bepalen. Als we dat doen komen we op ca. 3000 mA gebruik. Dit zou naar mijn idee tot minimaal 6 18650 batterijen van 3000 mAh moeten lijden. Ik kan mij ook goed voorstellen dat het er 8 of zelfs 10 worden, bedenkende dat het beter is voor de levensduur van de batterijen om deze niet voor de volle 100% te gebruiken.

Voor 10 batterijen van 3000 mAh moeten we ook maar de stroom zien te vinden en dat zal waarschijnlijk met de beperkte ruimte in het boven blad van de tafel ook lastig worden, laat ik daarom het minimale op 6 en maximale op 8 cellen houden.

Na aardig wat uurtjes rond neuzen op google en vooral aliexpress, kan ik niet echter niet beslissen wat een goede BMS is voor mijn doel. Dat geld ook voor de zonnecellen. Mijn vraag is dan ook of jullie mij kunnen helpen bij de keuze van het BMS in combinatie van de cellen. Voor de cellen is er uiteraard niet veel ruimte beschikbaar.

Voor elke tip die mij helt mijn doel te realiseren ben ik erg dankbaar.

[SuperKris]

Voor mijn gevoel ga je het niet redden met die zonnecellen. Zeker niet als je die wil ingieten. Bestel eerst eens zonnecellen en experimenter daar mee. Ik ben bang dat je veel meer energie weg nodig hebt. Klinkt wel als een leuk project verder!

[SA007]

Leds ingieten is geen heel goed idee, je hebt best kans dat de oplomiddelen de leds beschadigen, daarnaast kunnen leds kapot gaan natuurlijk.

Qua vermogen, je kan beter alles in watt rekenen, een ledpixel is meestal 5 of 12V, en dan zijn de mA's niet vergelijkbaar met een accu van 3.7V.

Een voorbeeld, een WS2812 is max 60mA op 5V of 0.3W, met 220 pixels zit je dan op 66 watt.
Dat op 60% draaien voor 6 uur is 237.6Wh.
Een 18650 van 2000mAh is 3.7*2 = 7.4Wh, dus zit je op 32 18650's voor accuopslag.

Qua zonnepanelen kan je denk ik het beste naar beneden schalen van een zonnepaneel installatie.
Een kWp aan zonnepanelen levert een 4,5kWh aan energie op, dat naar beneden schalen voor de leds zit je op 53W aan zonnepanelen, maar dat is als ze buiten richting de zon liggen, hoeveel zon komt op de plek waar je je Hol wil zetten kan ik niet beoordelen. Maar een factor 5-10 minder zit je snel aan...

[AlexanderB]

De volgende consideratie is of je wel 60W aan ledlicht wil, want dat is echt lomp veel voor een beetje sfeerverlichting.

[teun-v]

Het klinkt toch wel alsof ik een onmogelijk project bedacht heb. Het zouden er toch al geen 220 pixel’s worden omdat er dan geen plaats is voor de zonnecellen. Voor 53 watt aan zonnecellen is ook geen plaats, dat zou eerder 18 watt zijn. Nu zou dat nog kunnen als de tafel niet elke dag gebruikt wordt maar wel kan laden.

Bij 88 pixel led’s, 4 volledig rijen lijkt dan alles meer haalbaar te zijn met een totaal van 26,4 watt. Daarvoor zouden dan 12 cellen genoeg moeten zijn.

Inderdaad is 60 watt aan led licht wat overdreven daarom zat ik al aan een 60% maximaal te denken maar misschien is dat zelfs nog hoog genomen. Als er pixel led’s van 0,1 watt zouden bestaan is mij dat zelfs nog liever.

De tafel ziet wel veel licht maar de omstandigheden zijn natuurlijk niet ideaal. Denk aan een kopje koffie die er op komt te staan en natuurlijk een bloemstuk die voor schaduw kan zorgen. Ook als het hoog zomer is zullen wij en dus ook de tafel de schaduw op zoeken.

Het ingieten van de pixel led’s is misschien niet handig immers alles kan stuk, al kan daar nog wel iets bedacht worden met een stukje buis of slang. Ik zou wel verwachten dat led’s weinig last zouden hebben van de chemische samenstelling van vloeibare epoxy, immers het wordt wel vaker gebruikt voor verschillende doeleinden in electronics.

Genoeg stof tot nadenken, eens proberen of ik met een meer complete materiaal lijst kan komen.

[teun-v]

Ik ben inmiddels al weer een stukje verder gekomen met het idee. Met mijn fantastische paint skills ben ik tot volgende ontwerp gekomen:



De kleurtjes van de "Pixels" hebben geen betekenis. Het kan nog wel zijn dat ik de gele pixels niet in het bovenblad stop maar aan de onderkant zodat de vloer ook verlicht wordt. De papiertjes stellen de zonnecellen voor en is op maat. Het geheel zou dan de volgende specificaties moeten hebben mits ik geen fout in de berekening heb gemaakt:

	Aantal	Watt	W/h	Uren	Totaal Watt
Zonnecellen	62	0.375	23.25	8	186
Pixels	76	0.2	15.2	6	91.2

De accu die ik ga gebruiken bestaat uit 12 cellen van 2500 mAh. Het geheel gaat op 12 volt werken dus ook de pixels. Als ik het goed berekend heb zou er in de accu een totale capaciteit van 111 Watt moeten zijn. Ik hoop dat de overcapaciteit van de zonnepanelen voldoende is om de accu volledig op te kunnen laden in 8 uur.

Ik overweeg nog een paar usb poorten toe te voegen aan het project zodat de tafel ook gebruikt kan worden om een mobiel of tablet op te kunnen laden.

Voor nu zijn de pixels en en zonnecellen onderweg, zodra die binnen zijn een update over het geheel.

[Tadango]

Ik vermoed dat die zonne cellen dat als maximaal vermogen hebben, en op een bewolkte dag blijft daar een fractie van over. Ben benieuwd hoe het in de praktijk werkt.

[teun-v]

Tijd voor een kleine update, tot mijn grote verbazing is mijn bestelling uit china gisteren al gearriveerd, maar een week wachten.



Nu kan ik dan echt beginnen. De komende periode is het de bedoeling om alle cellen te gaan voorzien van tapdraden en daarna door te meten of de cellen correct functioneren en te bepalen wat de opbrengst is in verschillende situaties.

Daarna moet er net zoveel stukjes plexiglas op maat gemaakt worden en de plekken voor de cellen in het bovenblad gefreesd worden. De bedoeling is om tot het volgende resultaat te komen:

[teun-v]

Inmiddels zijn de eerste zonnecellen voorzien van de tap draden. Nog steeds meer dan de helft gegaan.







En zijn de eerste “gaten” gevreesd in de Ikea Hol tafel. Het neemt nog wel aardig wat tijd in beslag. De “gaten” moeten nog op maat gevreesd worden. Toch ben ik blij met de voortgang.



Hopelijk volgende week de zonnecellen ingieten.

Een paar van de cellen heb ik deels door kunnen meten, maar weet nog niet helemaal wat de opbrengst per cel is. Zodra ik dat weet laat ik dat hier natuurlijk weten. Voor alsnog vind ik 0,5 volt per cel meevallen. Dat biedt zeker perspectief, hoeveel amper onder verschillende omstandigheden moet ik nog vaststellen.

Het patroon van de cellen links en rechts van het midden gaat er iets anders uitzien. De cellen worden liggend geplaatst. Op deze manier passen er 6 cellen meer in de tafel. Twee series van 17 volt moeten het gaan doen, idealiter is dat 18 volt.

Wordt vervolgd.

[ Voor 13% gewijzigd door teun-v op 15-05-2021 09:16 ]

[teun-v]

We zijn alweer een weekje verder dus tijd voor een update. Helaas heeft het weer niet echt meegewerkt en neemt het nog aardig tijd om de ruimte voor de zonnecellen uit te vrezen waardoor ik nog niet zover ben om de cellen in te gaan gieten.



Ondertussen heb ik wel met een paar cellen kunnen vaststellen wat ongeveer de opbrengst is op de plek waar de tafel komt te staan. Op een zonnige dag moet het aardig lukken om ca 50% van de accu (111 watt) te laden. Op een druilerige dag als die van vandaag is dat met minder dan 7% bijna verwaarloosbaar.

Met deze metingen kunnen we vaststellen dat het doel wat ik gezet heb niet haalbaar is. Toch denk ik dat de tafel wel bruikbaar is, bij mooie zonnige dagen zijn er 2 a 3 dagen nodig om hem volledig op te laden wat goed is voor 6 uur aan licht.

Wordt vervolgd.

[Sine]

Let op met solarcellen in epoxy, epoxy krimpt bij uitharden, en dat kan zomaar eens genoeg zijn om een cel te breken.

Vraag me niet hoe ik dit weet ...

[Damic]

@Sine low shrinkage epoxy dan maar

[teun-v]

Dankjewel voor de waarschuwing, Ik heb nog niet een heel goed idee om er voor te zorgen het ingieten goed gaat. De cellen zijn inderdaad erg fragiel. Ik hoop wel dat door de cellen met siliconenkit op een stukje acrylglas te plakken en er voor te zorgen dat er dan een klein randje om de cellen zit. Word experimenteren dus.