Bộ vỏ treo cho Solar Node - Sử dụng với thiết bị LoRa Meshtastic và Meshcore

Tổng quan:

Bộ vỏ này được thiết kế để treo các nút (node) hoặc bộ lặp (repeater) LoRa dùng năng lượng mặt trời ngoài trời lên các vị trí cao như cây cối, giúp người dùng đặt thiết bị ở vị trí cao hơn trong khu đất của mình mà không cần phải leo trèo lên mái nhà hay cột cao.

Phần thân có các khe để lắp 3 tấm pin năng lượng mặt trời. Phần đế có lỗ để lắp anten chuẩn N-type. Hai mảnh được kết nối bằng ba ốc cấy nhiệt (heat-set inserts) M3 và ốc vít đầu lục giác. Cả hai mảnh đều có rãnh để lắp ron cao su (gasket), nhằm ngăn nước xâm nhập. Các tấm pin mặt trời được cố định và làm kín bằng keo silicone.

Có hai phiên bản thân vỏ – phiên bản mặc định có góc nghiêng thoải hơn, nhằm mục đích khớp với góc chiếu của mặt trời theo vĩ độ nơi mình sống, nhưng làm cho kích thước tổng thể lớn hơn. Phiên bản thứ hai gọn gàng hơn nhờ góc nghiêng của tấm pin dốc hơn.

Đây là dự án thử nghiệm đang trong quá trình hoàn thiện. Các điểm cần lưu ý/nghiên cứu thêm bao gồm:

• Liệu 3 tấm pin mặt trời này có đủ để duy trì pin luôn đầy? Các thử nghiệm ban đầu với linh kiện để bên ngoài cho thấy vào những ngày trời nắng đến có mây nhẹ, pin không gặp vấn đề gì và luôn giữ ở mức trên 90% với ba tấm pin song song. Mình sẽ tiếp tục theo dõi khi đặt trong vỏ. Khi mang vào trong nhà không tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, thiết bị vẫn hoạt động được hơn một tuần và chỉ giảm xuống mức 40% pin.
• Keo silicone và ron cao su có đủ để chống ẩm không? Các cân nhắc trong tương lai bao gồm việc thêm lỗ ở đế để lắp van thông hơi. Có thể lắp cảm biến độ ẩm SHT40 hoặc tương đương trên bo mạch để theo dõi môi trường bên trong sau này. Hiện tại đang chạy meshcore, việc tách riêng repeater và cảm biến khiến việc này hơi phiền phức hơn một chút.
• Tính năng treo có đủ chắc chắn khi gặp gió lớn không? Hướng in lớp (layer orientation) là một mối quan tâm, nhưng mình đã cố gắng giảm thiểu bằng cách tăng số lượng tường bao (perimeters).

Danh sách linh kiện:

• Ron cao su (Gasket): Đường kính ngoài: 3.05in, Đường kính trong: 2.36in, Độ dày: 0.21in https://www.amazon.com/dp/B09JBDYBJR
• Anten: Đầu nối N-Type đực https://www.amazon.com/dp/B0F7HCPPHF
• Dây cáp (Pigtail): IPEX sang N-Type cái https://www.amazon.com/dp/B0DPMD3226
• Bo mạch: Heltec T114 (bất kỳ bo mạch nào tương thích với Meshtastic hoặc Meshcore đều dùng được. Khuyên dùng các bo mạch nRF52840 cho các node năng lượng mặt trời vì tiêu thụ điện thấp hơn nhiều so với ESP32).
• Tấm pin năng lượng mặt trời: 5V, 200mA, 1W x3. Kích thước 110mm x 60mm x 2.5mm: https://www.amazon.com/dp/B0BML3PR4Z
• Pin: Adafruit 3.7V 1200mAh LiPo. https://www.adafruit.com/product/258
• Ốc cấy nhiệt (M3 Heat-Set Inserts): Đường kính ngoài 5.5mm, chiều cao 5mm https://www.amazon.com/dp/B0DSKRS5MN
• Ốc vít M3 đầu lục giác: chiều dài 12mm.
• Keo silicone: có thể mua ở bất kỳ cửa hàng điện nước nào.
• Ba Diode: để ngăn dòng chảy ngược giữa các tấm pin khi một tấm bị che khuất. Khuyên dùng diode Germanium cho độ sụt áp thấp. https://www.aliexpress.us/item/3256811448114008.html
• Tùy chọn - Đầu nối JST, Bo mạch sạc LiPo (nếu bo mạch không có sẵn tính năng sạc).

Gợi ý in ấn:

Các nguyên mẫu ban đầu được in bằng PLA và phủ sơn lót, sơn xịt trong/ngoài trời và lớp phủ mờ để bảo vệ. PETG hoặc ASA sẽ là lựa chọn tốt hơn nếu bạn có khả năng in.

Nếu STL khi mở ra bị quá nhỏ, hãy phóng to lên 2540%. Chiều cao thân nên là 4.129 inch, đế là 0.7 inch.

• Chiều cao lớp (Layer Height): 0.2mm.
• Hỗ trợ (Supports): Không cần.
• Tường bao (Perimeters): 4, Lớp trên/dưới: 4-5 để đảm bảo kín nước.
• Độ lấp đầy (Infill): 15%.

Hướng dẫn lắp ráp:

1. In phần thân và đế. Xử lý bề mặt để chống chịu thời tiết.
2. Lắp các ốc cấy nhiệt.
3. Hàn diode nối tiếp vào dây dương của mỗi tấm pin mặt trời.
4. Đấu nối 3 tấm pin song song.
5. Cố định tấm pin vào vỏ bằng keo silicone, chú ý điền đầy keo để làm kín.
6. Lắp đầu nối N-type vào đế, kết nối cáp IPEX với bo mạch LoRa.
7. Kết nối pin và tấm pin vào bo mạch (đảm bảo đã lắp anten trước khi cấp nguồn).
8. Đặt các linh kiện vào trong, cẩn thận với dây cáp IPEX.
9. Đậy nắp đế và vặn ốc theo hình ngôi sao để ron cao su ép đều.
10. Treo node lên bằng phương pháp PCT.