Kaip sukurti paprastą saulės energiją naudojančią automatinę sodo lemputę

Tiems, kurie labai domisi sodininkyste, sodo žibintas suteiktų galimybę grožėtis savo augalų grožiu net nakties metu. Šie žibintai paprastai bus dedami į sodą, toli nuo elektros lizdų, nes nėra gera mintis per savo sodo dirvą vesti laidus, kurie dažniausiai bus šlapi ir varginami. Čia į paveikslą patenka saulės energija varomi sodo žibintai. Šie žibintai turės bateriją, kuri dienos metu bus įkrauta per saulės kolektorių, o nakties metu akumuliatoriaus energija bus naudojama žibintams maitinti ir ciklas kartojasi. Kai kuriuose ankstesniuose straipsniuose mes sukūrėme keletą su saulės energija susijusių projektų, tokių kaip saulės energija valdomas mobiliojo telefono įkroviklis ir saulės keitiklio grandinė.

Šiame projekte mes sukursime paprastą ir pigų „ pasidaryk pats“ saulės sodo žibintą. Saulės skydelis dienos metu įkraus ličio bateriją, o kai taps naktis, baterija vėl įjungs šviesą iki dienos laiko. Skirtingai nuo kitų grandinių, nenaudosime mikrovaldiklio ar jutiklio, nes projekto idėja yra sumažinti komponentų skaičių, siekiant sumažinti grandinės kainą ir sudėtingumą. Tai sakant, pradėkime kurti savo naminę saulės šviesą !!

Saulės sodo šviesos dizainas

Prieš pasirenkant komponentų vertę ir patekus į grandinės schemą, būtina pasirinkti mūsų projekto apkrovą. Pagal apkrovą mes nurodome sodo šviesos tipą, kurį naudosime savo projekte. Nes šviesos įtampa ir srovės laipsnis sprendžia, kaip galima sukurti grandinę.

Šviesos diodai, kuriuos naudojame šiame projekte, yra įprasti kiniški šviesos diodai, kurių darbinė įtampa yra 3,2 V, o didžiausia - 4,5 V į priekį. Todėl, jei du šviesos diodai yra prijungti nuosekliai, priekinė įtampa bus 6,4 V. Mūsų projekte naudojami šviesos diodai parodyti žemiau.

Taigi 7,4 V ličio baterija galės užtikrinti mažiausiai 6,4 V (visiškai išsikrovusi) iki maksimalaus 8,4 V (visiškai įkrauta). Todėl šio projekto maitinimo šaltiniui naudojama 7,4 V ličio baterija, tas pats parodyta žemiau. Jei ličio baterijos yra jūsų naujienos, galite sužinoti šį straipsnį apie ličio jonų baterijų pagrindus, kad geriau suprastumėte apie baterijas.

Šioje programoje pasirinktoje baterijoje bus įmontuota apsaugos grandinė, kuri apsaugos akumuliatorių nuo perkrovos, gilaus išsikrovimo ir trumpojo jungimo sąlygų. Jei jūsų akumuliatorius nepateikia šių funkcijų, įsitikinkite, kad naudojate išorinį apsaugos modulį, nes ličio baterijos gali tapti labai nestabilios ir net sprogti, jei su jomis nebus tinkamai elgiamasi.

Saulės sodo šviesos grandinės schema

Saulės šviesos sodas grandinė susideda iš dviejų dalių. Vienas yra įkraunamas, o kitas - valdyti šviesos diodus. Visa grandinės schema paaiškinta kaip dvi dalys, pirmoji dalis pateikiama žemiau

N-kanalų MOSFET Q2, IRF540N naudojami krūvio valdymui. Potenciometras R1 naudojamas akumuliatoriaus įtampos lygiui nustatyti valdant vartų įtampą per N kanalą MOSFET Q2. „Schottky“ lygintuvo diodas D1 yra SR160, 1A 60 V „Schottky“ diodas, naudojamas apsaugoti akumuliatorių nuo atvirkštinio poliškumo, taip pat blokuoti atvirkštinį srautą iškrovimo sąlygomis. Išėjimo „Schottky“ diodas D2 naudojamas įkroviklio įtampai atskirti nuo akumuliatoriaus įtampos.

Kita grandinės dalis naudojama šviesos diodui įjungti tamsiomis sąlygomis. Tai daro kitas P kanalo MOSFET Q1, kuris yra IRF9540. MOSFET vartus valdo saulės įtampa. Taigi, kai saulės elementai sukuria įtampą, MOSFET lieka išjungtas, tačiau tamsoje ar naktį, elementai nesukuria įtampos ir MOSFET įjungiamas. Naudojant P kanalo MOSFET, visiškai pašalinama papildoma LDR ir lyginamoji grandinė.

Dabar antroje grandinės dalyje šviesos diodai yra prijungti lygiagrečiai. Du serijiniai šviesos diodai padidina įtampą į priekį dvigubai nei vienas šviesos diodas, tačiau srovė, tekanti per šviesos diodus, padalijama. 4 lygiagrečios jungtys yra sudarytos iš dviejų nuosekliai veikiančių šviesos diodų. Daugiau lygiagrečių šviesos diodų padidina srovę ir veikia atsarginę baterijos dalį.

Manoma, kad dabartinis srautas per kiekvieną seriją yra beveik 40mA. Todėl 4 lygiagrečios eilutės sunaudoja 160mA srovės. Šiam projektui parinkta baterija beveik 5-6 valandas efektyviai apšvies šviesos diodus, esant nominaliai įkrovos būsenai. Galima padidinti LED stygas pagal poreikius.

Saulės sodo šviesos konstrukcija

Norėdami sukurti grandinę, reikalingi šie komponentai:

1. Ličio baterija 7,4 V (mAH priklauso nuo atsarginio laiko) su įmontuota apsaugos grandine.
2. Šviesos diodai su 3,5 V priekine įtampa (taip pat taikoma kita įtampa, tačiau LED juostos konstrukcija bus kitokia)
3. IRF9540N - P kanalo „Mosfet“
4. IRF540N - N kanalo „Mosfet“
5. SR160 Schottky diodas 2 vnt
6. 680R rezistorius
7. 50k potenciometras
8. 4.7k rezistorius
9. Saulės kolektorius 15 - 18 V, esant didesnei nei 300 mA srovei, jei pasirinkta 3600 mAh baterija.
10. Vielos saulės kolektorių ir šviesos diodų prijungimui
11. Prijungimo laidai

Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodytas „IRF540N N-channel“ ir „IRF9540 P-Channel Mosfet“ pinoutas, kurį naudosime projektu.

Kai ant sodo lentos sukonstruota saulės sodo šviesos grandinė, mano išdėstymas atrodo taip žemiau

Mes naudojome saulės kolektorių su žemiau pateikta specifikacija.

Tai 10 W saulės kolektorius su 18 V išėjimu. Saulės skydelis dedamas į ryškią saulės šviesą piko metu. Valdomas potenciometras, kad D2 būtų 8,5 V įtampa. Taip yra dėl įkrovimo įtampos, nes ličio akumuliatoriaus įtampa, kai ji bus visiškai įkrauta, bus 8,4 V. Kai akumuliatorius pradeda krauti, nuosekliai su akumuliatoriumi prijungiamas stiprintuvo matuoklis, kad būtų galima patikrinti įkrovimo srovę. Norėdami maksimaliai įkrauti bateriją, taip pat galite improvizuoti naudodami saulės sekimo įrenginį, tačiau tai nepatenka į šio projekto taikymo sritį.

Kaip galite patikrinti iš toliau pateikto multimetro rodmenų, įkrovimo srovė yra beveik 300 mA. Šis pokytis priklausys nuo saulės būklės, jis padidės saulėtą dieną ir sumažės debesuotomis dienomis.

Naktį, kai saulės kolektorius negauna jokios spinduliuotės, iš skydelio nebus jokios išėjimo srovės, todėl baterija nustos įkrauti ir užsidegs šviesos diodų lemputės. Išsamų projekto darbą taip pat galima rasti žemiau esančiame vaizdo įraše, kur mes parodome, kaip šviesa įsijungia automatiškai, jei skydelis negauna radiacijos.

Tolesni patobulinimai

Grandinė yra pagrindinė ličio baterijos įkroviklio grandinė, skirta paprastam sodo apšvietimui susijusiam projektui. Taigi jame nekyla jokių saugos klausimų. Norint tinkamai įkrauti ir naudoti tinkamą saulės energijos įkrovimo metodą, naudojant MPPT (maksimalaus galios taško stebėjimo prietaisą) galima naudoti specialias tvarkyklės IC.

Kadangi tai lauko operacijų projektas, reikia naudoti tinkamą PCB kartu su uždara dėže. Korpusas turi būti pagamintas taip, kad grandinė liktų nepralaidi lietui. Norėdami modifikuoti šią grandinę arba aptarti tolesnius šio projekto aspektus, maloniai naudokitės aktyviu grandinės santraukos forumu.