홍수는 방글라데시에서 가장 흔하고 파괴적인 자연재해 중 하나입니다. 매년 몬순 폭우, 강 범람, 돌발 홍수, 사이클론으로 인해 국토의 넓은 지역이 홍수 피해를 입습니다. 심각한 홍수가 발생하면 많은 가정이 전기를 사용할 수 없게 되며, 일부 지역에서는 며칠 동안 전력 공급이 중단될 수 있습니다. 침수된 집, 임시 대피소, 학교 또는 대피 센터에 머무는 사람들에게 간단한 조명과 휴대전화를 충전할 방법은 매우 중요할 수 있습니다.
FloodAid 는 이러한 상황을 위해 특별히 설계된 간단하고 저렴한 태양광 비상 조명이자 보조 배터리입니다. 이 시스템은 태양광 패널로 햇빛의 에너지를 모아 충전식 배터리에 저장합니다. 저장된 에너지는 비상 조명을 켜고 휴대전화와 같은 소형 전자기기를 충전하는 데 사용할 수 있습니다.
이 프로젝트의 목적은 가정용 태양광 시스템이나 상업용 발전소를 대체하는 것이 아닙니다. 대신 전력망을 사용할 수 없을 때 유용한 작고 휴대 가능하며 저렴한 비상 전원으로 설계되었습니다. 홍수 발생 시 비상 조명은 밤에 안전하게 이동하고, 음식을 준비하며, 어린이나 노인을 돌보고, 임시 대피소 안에 머무르는 등의 기본 활동에 필요한 빛을 제공할 수 있습니다. 보조 배터리 기능은 사람들이 통신을 위해 휴대전화를 계속 작동시키고, 긴급 정보를 받고, 가족에게 연락하거나, 도움을 요청하는 데도 유용합니다.
재난 중 전기 사용은 단순한 편의의 문제가 아니기 때문에 이 프로젝트를 만들기로 했습니다. 전력망이 끊기면 조명과 휴대전화 충전은 사람들의 의사소통 능력, 안전한 이동, 긴급 상황 대응에 직접적인 영향을 줄 수 있습니다. 많은 홍수 피해 지역사회가 예비 전력을 제한적으로 이용할 수 있는 방글라데시에서, 소형 태양광 기기는 낮 동안 무료로 이용할 수 있는 자원을 사용해 실용적인 에너지원이 될 수 있습니다.
이 프로젝트의 또 다른 중요한 목표는 접근성입니다. 비상 장비가 항상 복잡하거나 비쌀 필요는 없습니다. 쉽게 구할 수 있는 전자 부품과 비교적 간단한 회로를 사용함으로써, 유용한 재난 구호 장치를 저렴하게 제작할 수 있음을 보여 줍니다. 또한 사용 가능한 부품, 배터리 용량, 태양광 패널 크기 및 특정 지역사회의 요구 사항에 맞춰 설계를 변경하거나 확장할 수 있습니다.
무엇보다 FloodAid는 간단한 아이디어를 바탕으로 합니다. 전력망을 사용할 수 없을 때에도 햇빛은 생명줄이 될 수 있다는 것입니다. 저장된 소량의 태양 에너지만으로도 밤에 빛을 제공하고, 가장 필요한 순간에 통신 기기를 계속 작동시킬 수 있습니다.
따라서 이 프로젝트는 전자공학 프로젝트인 동시에, 방글라데시에서 독립형 재생 에너지를 실용적인 재난 대비 및 인도주의적 용도에 활용할 수 있는 방법을 보여 주려는 시도입니다.
핵심 부품:
도구 및 액세서리:
고지: 제공된 제품 링크 중 일부는 제휴 링크입니다. 이 링크를 통해 구매하시면 결제 금액에는 영향을 주지 않으면서 제가 소액의 수수료를 받을 수 있습니다. 여러분의 지원은 향후 제작과 문서 작성에 도움이 됩니다.
프로젝트를 작고 휴대하기 편리하며 야외 비상 상황에 적합하게 만들기 위해, 다음을 위한 맞춤형 3D 프린팅 인클로저를 설계했습니다: FloodAid. 인클로저는 다음을 사용해 설계했습니다: Tinkercad. 이를 통해 전자 부품의 치수에 맞춰 하우징을 신속하게 제작하고 수정할 수 있었습니다.
인클로저는 두 개의 주요 부품으로 구성됩니다. 하부는 주요 전자 장치 하우징입니다. 이 안에는 LED 조명 패널, 충전식 배터리, 태양광 충전 모듈, 보조배터리 충전 회로가 들어갑니다. 배선과 조립에 충분한 공간을 확보하면서 전체 설계를 컴팩트하게 유지할 수 있도록 부품을 인클로저 내부에 배치했습니다.
인클로저의 상부는 태양광 패널을 장착하도록 특별히 설계했습니다. 태양광 패널을 별도의 상부에 배치하면 전자 부품을 메인 하우징 내부에서 보호하면서 패널을 햇빛 방향으로 더 쉽게 배치할 수 있습니다.
두 부분은 4개의 M3 나사를 사용해 기계적으로 결합됩니다. 나사식 조립 방식은 견고한 연결을 제공하는 동시에 유지보수, 배터리 교체, 문제 해결 또는 향후 개조를 위해 인클로저를 쉽게 열 수 있게 해줍니다. 또한 두 부분을 영구적으로 접착할 필요가 없습니다.
인클로저는 휴대성과 비상 상황에서의 실용적인 사용을 고려해 설계했습니다. 최종 3D 프린팅 구조는 주요 부품을 정리해 배치하고 전자 장치를 우발적인 접촉으로부터 보호하며, 부품을 노출된 기판에 장착하는 것보다 프로젝트를 더 작고 완성도 있게 보이게 합니다.
모듈식 2부 설계 덕분에 인클로저를 쉽게 수정할 수도 있습니다. 향후 다른 태양광 패널, 배터리, LED 패널 또는 충전 회로를 사용하게 되더라도 전체 인클로저를 다시 설계할 필요 없이 Tinkercad에서 3D 모델의 해당 부분만 조정하면 됩니다.
다음 단계는 인클로저 부품을 3D 프린팅하는 것입니다. PETG는 강도, 내구성 및 환경 조건에 대한 저항성이 우수해 장기간 사용할 수 있는 비상 장치에 적합하므로, 주황색 PETG 필라멘트와 Creality Ender 3 Pro를 사용했습니다.
인클로저는 3D 프린팅을 고려해 Tinkercad에서 설계했습니다. 하부 전자 장치 하우징과 상부 태양광 패널 홀더 모두 서포트 재료 없이 출력할 수 있습니다. 따라서 출력 과정이 간단해지고 출력 시간과 필라멘트 낭비를 모두 줄일 수 있습니다.
출력하기 전에 두 STL 파일이 프린트 베드에 올바른 방향으로 배치되어 있는지, 나사 구멍과 부품용 개구부가 막혀 있지 않은지 확인하세요. 출력 후에는 가장자리와 장착 구멍에 남은 작은 결함이나 여분의 재료를 제거하세요. 특히 4개의 M3 나사 구멍을 확인해 나사가 제대로 통과하는지 점검해야 합니다.
두 부품을 모두 출력하고 정리하면 전자 부품을 설치하고 전체 인클로저를 조립할 준비가 완료됩니다.
비상 상황에서 장치를 더 쉽게 휴대할 수 있도록 인클로저 하부에 SS(스테인리스강) 손잡이를 부착했습니다. 손잡이는 2개의 M4 나사로 고정해 장치를 운반할 때 견고하고 편리한 그립을 제공합니다.
두 인클로저 부품을 조립하기 위해 해당 나사 구멍에 4개의 황동 열압입 나사산 인서트를 설치했습니다. 이 인서트는 M3 나사용으로 내구성 있는 내부 나사산을 제공하며, 3D 프린팅 플라스틱을 손상시키지 않고 인클로저를 반복해서 열고 닫을 수 있게 해줍니다. 이는 유지보수, 배터리 교체, 문제 해결 및 향후 개조에 특히 유용합니다.
인서트를 설치한 후 두 인클로저 부분을 정렬하고 4개의 M3 나사로 고정했습니다. 그 결과 견고하면서도 쉽게 분리할 수 있는 조립체가 완성되어, 유지보수가 필요할 때 언제든 전자 부품에 접근할 수 있습니다.
다음 단계는 모든 전자 부품을 배터리 및 충전 시스템에 연결하는 것입니다. 2개의 18650 Li-ion 배터리를 수납하기 위해 2셀 PCB 친화형 18650 배터리 홀더를 사용했습니다. 두 배터리는 병렬로 연결해 배터리 전압을 약 3.7 V로 유지하면서 사용 가능한 용량을 늘립니다.
먼저 배터리 홀더 출력을 시스템의 주 전원 연결부에 연결했습니다. 10 W COB LED 패널은 ON/OFF 스위치를 통해 배터리에 연결하여 비상등을 쉽게 켜고 끌 수 있도록 했습니다.
다음으로 점퍼 와이어를 사용해 보조배터리 충전 회로를 배터리 단자에 직접 연결했습니다. 이를 통해 회로가 배터리에서 전원을 공급받아 휴대전화나 기타 소형 기기를 충전할 수 있는 USB 출력을 제공합니다.
마지막으로 태양광 패널과 배터리 사이에 태양광 충전 모듈을 연결했습니다. 모듈의 배터리(BAT+/BAT−) 단자는 배터리에 연결하고, 태양광 패널(SOLAR+/SOLAR−) 입력 단자는 태양광 패널에 연결했습니다. 이를 통해 낮 동안 태양광 패널이 배터리를 충전할 수 있습니다.
시스템에 전원을 공급하기 전에 모든 연결의 양극과 음극 극성을 주의 깊게 확인하세요. 또한 2개의 18650 셀이 병렬 작동에 적합하고, 병렬로 연결하기 전에 전압이 약간의 차이 없이 거의 동일한지 확인하세요.
이 단계에서는 모든 전자 부품을 3D 프린팅 인클로저의 지정된 위치에 설치했습니다. 2셀 18650 배터리 홀더, 10 W COB LED 패널, 보조배터리 충전 회로 및 태양광 충전 모듈을 각각의 장착 위치에 배치했습니다.
운송 또는 사용 중 부품이 움직이거나 느슨해지지 않도록 나사를 사용해 부품을 고정했습니다. 또한 배선을 정돈하고 서로 다른 회로 간의 간섭을 방지하기 위해 부품을 신중하게 배치했습니다. 장착 위치는 인클로저에 설계되어 있어 설치가 간단하고 전체 장치를 컴팩트하고 깔끔하게 유지할 수 있었습니다.
모든 부품을 장착한 후, 최종 배선 및 조립을 진행하기 전에 스위치, 충전 포트 및 기타 사용자가 접근하는 부품이 인클로저의 해당 개구부와 올바르게 정렬되어 있는지 확인했습니다.
이 단계는 최종 조립 단계입니다. 인클로저 내부에 모든 전자 부품을 설치하고 고정한 후, 3D 프린팅 인클로저의 상단 부분에 태양광 패널을 배치하고 장착 구멍에 맞췄습니다.
그런 다음 상단 부분을 M3 나사 4개를 사용해 메인 인클로저에 부착했습니다. 두 부품이 단단히 결합되도록 나사를 조였지만, 향후 유지보수를 위해 인클로저를 쉽게 열 수 있도록 했습니다.
마지막으로 모든 연결부, 스위치 및 충전 포트를 점검하여 모든 것이 올바르게 배치되고 정상적으로 작동하는지 확인했습니다. FloodAid 태양광 비상 조명 및 보조 배터리가 이제 완성되어 사용할 준비가 되었으며, 일반 전기를 사용할 수 없을 때 비상 조명과 모바일 충전을 제공합니다.
원문: https://www.instructables.com/FloodAid-a-Solar-Powered-Emergency-Light-Power-Ban/
https://www.instructables.com/FloodAid-a-Solar-Powered-Emergency-Light…