Circuit automat de iluminat solar cu LED-uri de 40 de wați

Următorul articol discută despre construcția unui circuit interesant de iluminat stradal cu LED-uri de 40 de wați, care se va porni automat noaptea și se va opri în timpul zilei (proiectat de mine). În timpul zilei, bateria încorporată este încărcată printr-un panou solar, odată încărcată, aceeași baterie este utilizată pentru a alimenta lampa LED pe timp de noapte pentru iluminarea străzilor.

Astăzi, panourile solare și celulele fotovoltaice au devenit foarte populare și în viitorul apropiat ne-am putea vedea pe toți dintre noi folosindu-l într-un fel sau altul în viața noastră. O utilizare importantă a acestor dispozitive a fost în domeniul iluminatului stradal.

Circuitul care a fost discutat aici are cele mai multe specificații standard incluse în acesta, următoarele date îl explică mai elaborat:

Specificațiile lămpii cu LED-uri

• Tensiune: 12 volți (baterie 12V / 26AH)
• Consum curent: 3,2 Amperi @ 12 volți,
• Consum de energie: 39 de wați cu 39 de LED-uri de 1 wați
• Intensitatea luminii: aproximativ 2000 lm (lumeni)

Specificații încărcător / controler

• Intrare: 32 volți de la un panou solar specificat cu aproximativ 32 volți tensiune în circuit deschis și curent de scurtcircuit de 5 până la 7 Amperi.
• Ieșire: Max. 14,3 volți, curent limitat la 4,4 Amperi
• Baterie completă - Decuplați la 14,3 volți (setat de P2).
• Baterie descărcată - Deconectați la 11,04 volți (setat de P1).
• Bateria încărcată la o rată C / 5 cu tensiunea de plutire limitată la 13,4 volți după „bateria întreruptă complet”.
• Comutare automată zi / noapte cu senzor LDR (setat selectând R10 în mod corespunzător).

În această primă parte a articolului vom studia etapa încărcătorului / controlerului solar și circuitul corespunzător de întrerupere a supratensiunii / joase tensiuni, precum și secțiunea de întrerupere automată zi / noapte.

Proiectarea de mai sus poate fi mult simplificată prin eliminarea etapei IC 555 și prin conectarea tranzistorului de zi cu întrerupere a tranzistorului direct cu panoul solar pozitiv, așa cum se arată mai jos:

Lista de componente

• R1, R3, R4, R12 = 10k
• R5 = 240 OHMS
• P1, P2 = 10K presetate
• P3 = 10k pot sau preset
• R10 = 470K,
• R9 = 2M2
• R11 = 100K
• R8 = 10 OHMS 2 WATT
• T1 ---- T4 = BC547
• A1 / A2 = 1/2 IC324
• TOATE DIODE ZENER = 4,7 V, 1/2 WATT
• D1 - D3, D6 = 1N4007
• D4, D5 = 6 AM DIODE
• IC2 = IC555
• IC1 = LM338
• Relee = 12V, 400 OHMS, SPDT
• BATERIE = 12V, 26AH
• PANOU SOLAR = CIRCUIT DESCHIS 21V, 7AMP @ CIRCUIT SCURT.

Încărcător / controler solar, întrerupere mare / scăzută a bateriei și etape ale circuitului detectorului de lumină ambientală:

PRUDENȚĂ : Un controler de încărcare este obligatoriu pentru orice sistem de iluminat stradal. Puteți găsi alte modele pe internet fără această caracteristică, pur și simplu ignorați-le. Acestea pot fi periculoase pentru baterie!

Referindu-ne la schema circuitului de iluminat stradal de 40 de wați de mai sus, tensiunea panoului este reglată și stabilizată la 14,4 volți necesari de IC LM 338.

P3 este utilizat pentru setarea tensiunii de ieșire la exact 14,3 volți sau undeva aproape de acesta.

R6 și R7 formează componentele de limitare curente și trebuie calculate corespunzător, așa cum sa discutat în acest circuit regulator de tensiune al panoului solar .

Tensiunea stabilizată este apoi aplicată controlului tensiunii / încărcării și etapelor asociate.

Două opampuri A1 și A2 sunt conectate cu configurații de conversie, ceea ce înseamnă că ieșirea lui A1 devine ridicată atunci când este detectată o valoare de supratensiune predeterminată, în timp ce ieșirea lui A2 crește la detectarea unui prag de tensiune scăzut predeterminat.

Pragurile de înaltă și joasă tensiune de mai sus sunt setate în mod corespunzător de presetările P2 și respectiv P1.

Tranzistoarele T1 și T2 răspund în consecință la ieșirile de mai sus din opamps și activează releul respectiv pentru controlul nivelurilor de încărcare ale bateriei conectate în raport cu parametrii dați.

Releul conectat la T1 controlează în mod specific limita de supraîncărcare a bateriei.

Releul conectat la T3 este responsabil pentru menținerea tensiunii la stadiul lămpii cu LED-uri. Atâta timp cât tensiunea bateriei este peste pragul de tensiune scăzută și atât timp cât nu există lumină ambientală în jurul sistemului, acest releu menține lampa aprinsă, modulul LED este oprit instantaneu în cazul în care condițiile stipulate nu sunt îndeplinite.

Funcționarea circuitului

IC1 împreună cu părțile asociate formează circuitul detectorului de lumină, ieșirea sa crește în prezența luminii ambientale și invers.

Să presupunem că este ziua și o baterie parțial descărcată la 11,8V este conectată la punctele relevante, presupunând, de asemenea, că tensiunea de înaltă tensiune este setată la 14,4V. La pornirea comutatorului (fie de la panoul solar sau de la o sursă de curent continuu extern), bateria începe să se încarce prin contactele N / C ale releului.

De când este ziua, ieșirea IC1 este mare, ceea ce activează T3. Releul conectat la T3 reține tensiunea bateriei și o împiedică să ajungă la modulul LED, iar lampa rămâne stinsă.

Odată ce bateria se încarcă complet, ieșirea A1 devine mare pornind T1 și releul asociat.

Aceasta deconectează bateria de la tensiunea de încărcare.

Situația de mai sus se blochează cu ajutorul tensiunii de feedback de la contactele N / O ale releului de mai sus la baza T1.

Zăvorul persistă până când starea de joasă tensiune este atinsă, când T2 pornește, împământând baza T1 de polarizare și readucând releul superior în modul de încărcare.

Astfel se încheie controlerul nostru de încărcare / descărcare a bateriei și etapele senzorului de lumină ale circuitului automat de iluminare stradală solară de 40 de wați propus.

Următoarea discuție explică procedura de realizare a circuitului modulului LED controlat de PWM.

Circuitul prezentat mai jos reprezintă modulul cu lampă LED format din 39 de numere. LED-uri de putere mare de 1 watt / 350 mA. Întreaga gamă este realizată prin conectarea a 13 numere de conexiuni din serie în paralel, formate din 3 LED-uri din fiecare serie.

Cum functioneaza

Aranjamentul de mai sus al LED-urilor este destul de standard în configurația sa și nu pune prea multă importanță.

Partea crucială a acestui circuit este secțiunea IC 555, care este configurată în modul său tipic multivibrator astabil.

În acest mod pinul de ieșire # 3 al IC generează forme de undă PWM definite care pot fi ajustate prin setarea corespunzătoare a ciclului de funcționare al IC.

Ciclul de funcționare al acestei configurații este ajustat prin setarea P1 conform preferințelor.

Deoarece setarea P1 decide, de asemenea, nivelul de iluminare al LED-urilor, ar trebui să se facă cu atenție pentru a produce cele mai optime rezultate de la LED-uri. P1 devine, de asemenea, controlul de estompare al modulului LED.

Includerea designului PWM aici joacă rolul cheie, deoarece reduce drastic consumul de energie al LED-urilor conectate.

Dacă modulul LED ar fi conectat direct la baterie fără etapa IC 555, LED-urile ar fi consumat 36 de wați.

Cu driverul PWM în funcțiune, modulul LED consumă acum aproximativ o treime de energie, adică aproximativ 12 wați, dar extrage iluminarea maximă specificată din LED-uri.

Acest lucru se întâmplă deoarece, datorită impulsurilor PWM alimentate, tranzistorul T1 rămâne aprins doar pentru 1/3 din perioada normală de timp, comutând LED-urile pentru aceeași perioadă de timp mai scurtă, totuși, datorită persistenței vederii, găsim LED-urile care sunt PORNIT tot timpul.

Frecvența ridicată a stabilei face ca iluminarea să fie foarte stabilă și nici o vibrație nu poate fi detectată chiar și în timp ce viziunea noastră este în mișcare.

Acest modul este integrat cu placa controlerului solar discutată anterior.

Pozitivul și negativul circuitului prezentat trebuie să fie pur și simplu conectate la punctele relevante de pe placa controlerului solar.

Aceasta concluzionează întreaga explicație a proiectului propus de circuit de lampă stradală cu LED-uri solare automate de 40 de wați.

Dacă aveți întrebări, le puteți exprima prin comentariile dvs.

ACTUALIZAȚI: Teoria de mai sus de a vedea o iluminare ridicată cu un consum mai mic datorită persistenței vederii este incorectă. Deci, din păcate, acest controler PWM funcționează doar ca un controler de luminozitate și nimic mai mult!

Diagrama circuitului pentru controlerul PWM cu iluminare stradală

Lista de componente

• R1 = 100K
• P1 = 100K pot
• C1 = 680pF
• C2 = 0,01uF
• R2 = 4K7
• T1 = TIP122
• R3 ---- R14 = 10 Ohmi, 2 wați
• LED-uri = 1 watt, 350 mA, alb rece
• IC1 = IC555

În prototipul final, LED-urile au fost montate pe PCB de tip radiator special pe bază de aluminiu, este foarte recomandat, fără de care durata de viață a LED-ului s-ar deteriora.

Imagini prototip

Prototip de iluminat stradal prin inovații swagatam

Cel mai simplu circuit de lumină stradală

Dacă sunteți nou-venit și căutați un sistem automat automat de iluminat public, atunci poate că următorul design vă va satisface nevoia.

Acest cel mai simplu circuit automat de iluminat public poate fi asamblat rapid de către începători și instalat pentru a obține rezultatele dorite.

Construit în jurul unui concept activat cu lumină, circuitul poate fi utilizat pentru pornirea și oprirea automată a unei lămpi de drum sau a unui grup de lămpi ca răspuns la diferitele niveluri de lumină ambientală.

unitate electrică odată construit poate fi folosit pentru oprirea unei lămpi când se face zorii și pentru aprinderea ei când se face amurgul.

Cum functioneaza

Circuitul poate fi folosit ca automat zi de noapte lumină acționată sistemul de control sau un comutator simplu activat cu lumină. Să încercăm să înțelegem funcționarea acestui circuit util și cum este atât de simplu de construit:

Referindu-ne la schema circuitului, putem vedea o configurație foarte simplă constând din doar câteva tranzistori și un releu, care formează partea de control de bază a circuitului.

Desigur, nu putem uita de LDR, care este componenta principală de detectare a circuitului. Tranzistoarele sunt aranjate practic astfel încât ambele se completează reciproc, ceea ce înseamnă că atunci când tranzistorul din partea stângă conduce, tranzistorul din partea dreaptă se oprește și invers.

Tranzistorul din partea stângă T1 este amenajat ca comparator de tensiune folosind o rețea rezistivă. Rezistorul din brațul superior este LDR, iar rezistorul brațului inferior este presetarea care este utilizată pentru a seta valorile sau nivelurile de prag. T2 este aranjat ca un invertor și inversează răspunsul primit de la T1.

Cum funcționează LDR

Inițial, presupunând că nivelul de lumină este mai mic, LDR susține o rezistență ridicată nivel, care nu permite suficient curent să ajungă la baza tranzistorului T1.

Acest lucru permite nivelului potențial la colector să satureze T2 și, în consecință, releul rămâne activat în această stare.

Când nivelul de lumină crește și devine suficient de mare pe LDR, nivelul său de rezistență scade, acest lucru permite să treacă mai mult curent care ajunge în cele din urmă la baza T1.

Cum răspunde tranzistorul la LDR

Tranzistorul T1 conduce, trăgând potențialul colectorului la sol. Aceasta inhibă conducerea tranzistorului T2, oprind releul de încărcare al colectorului și lampa conectată.

Detalii despre sursa de alimentare

Sursa de alimentare este un standard transformator , pod, rețea de condensatoare, care furnizează o curat DC la circuitul pentru executarea acțiunilor propuse.

Întregul circuit poate fi construit pe o bucată mică de placă vero și întregul ansamblu, împreună cu sursa de alimentare, poate fi găzduit într-o cutie de plastic robustă.

Cum este poziționat LDR

LDR-ul trebuie plasat în afara cutiei, ceea ce înseamnă că suprafața sa de detectare ar trebui expusă spre zona ambiantă de unde trebuie percepută nivelul de lumină.

Trebuie avut grijă ca lumina lămpilor să nu ajungă în niciun fel la LDR, ceea ce poate duce la comutare falsă și oscilații.

Lista de componente

• R1, R2, R3 = 2K2,
• VR1 = 10K presetate,
• C1 = 100uF / 25V,
• C2 = 10uF / 25V,
• D1 ---- D6 = 1N4007
• T1, T2 = BC547,
• Releu = 12 volți, 400 Ohm, SPDT,
• LDR = orice tip cu rezistență de la 10K la 47K la lumina ambiantă.
• Transformator = 0-12V, 200mA

Design PCB

Utilizarea opamp IC 741

Circuitul de lămpi de stradă activat automat întunecat explicat mai sus poate fi realizat și cu ajutorul unui opamp , așa cum se arată mai jos:

Descriere de lucru

Aici IC 741 este conceput ca un comparator, în care pinul său 3 care nu se inversează este conectat la o presetare sau pot de 10k pentru a crea o referință de declanșare la acest pinout.

Pinul 2, care este intrarea inversă a IC-ului, este configurat cu o rețea de divizare potențială realizată de un rezistor sau LDR dependent de lumină și un rezistor de 100K.

Presetarea 10K este inițial reglată astfel încât atunci când lumina ambientală de pe LDR atinge pragul dorit de întuneric, pinul # 6 se ridică. Acest lucru se face cu o anumită abilitate și răbdare, deplasând încet presetarea până când pinul 6 se ridică, ceea ce se identifică prin pornirea releului conectat și iluminarea LED-ului roșu.

Acest lucru trebuie făcut prin crearea unui nivel de lumină al pragului de întuneric artificial pe LDR în interiorul unei camere închise și prin utilizarea luminii slabe în acest scop.

Odată ce presetarea este setată, aceasta poate fi sigilată cu un anumit adeziv epoxidic, astfel încât ajustarea să rămână fixă ​​și neschimbată.

După aceasta, circuitul poate fi închis într-o cutie adecvată cu un adaptor de 12V pentru alimentarea circuitului, iar contactele releului sunt conectate la lampa de drum dorită.

Trebuie avut grijă ca iluminarea lămpii să nu ajungă niciodată la LDR, altfel poate duce la o oscilație continuă sau pâlpâire a lămpii imediat ce este declanșată la crepuscul.