Направи си сам проектите за слънчева светлина предлагат икономичен и ефективен начин за захранване на домовете с помощта на енергия от слънцето. Така че има смисъл да се сглоби система за улично осветление, която използва слънчева енергия за зареждане на батерия през деня и след това използва тази батерия, за да освети улицата през нощта. И можете да направите своя собствена!
Електронна схема ще управлява тази система, като автоматично включва LED крушката през нощта и изключва през деня. Ние също така ще включим верига за защита на батерията, за да предпазим батерията от прекомерно разреждане.
Какво да очаквам
Тази система изисква 5 основни единици:
- Слънчев панел: За зареждане на батерията през деня и като светлинен сензор.
- Батерия: За съхраняване на ток и захранваща верига и крушка.
- LED DC крушка: За осветление на тъмно
- Проводници: За взаимно свързване според принципната схема.
- Електронна схема: За автоматично управление/превключване на LED крушката и за защита от разреждане на батерията.
Използване на слънчева енергия за зареждане на батерия
За зареждане на батерията сме използвали малък слънчев панел с мощност 10 W (можете да изберете по-голям според вашия бюджет/изисквания за мощност). Може да зарежда 12V батерия и може да осигури 0,62A ток на късо съединение при пикова осветеност. Физическият му размер е около 12” x 9”.
Използвахме 12VDC батерия с 4Ah токов капацитет. През деня слънчевите панели генерират ток, който се използва за зареждане на батерията. Батерията може да има максимално напрежение на отворена верига от 13,7 V при пълно зареждане и трябва да се презареди, когато напрежението на батерията падне до 11 VDC.
За да заредите батерията, червеният проводник на соларния панел (положителен поляритет) се свързва към положителния извод на батерията чрез ценеров диод, който е запоен на Veroboard, където е поставена и електронната схема.
Ценеровият диод е поставен така, че катодът (+ клема) е свързан към слънчевия панел, а анодът (- клема) е свързан към положителния извод на батерията чрез проводници. Ценеровият диод осигурява изолация между слънчевия панел и батерията, което е особено полезно на тъмно, когато веригата приема напрежение на слънчевия панел за включване на светлината. Черният проводник (отрицателна полярност) е директно свързан към отрицателния извод на батерията.
Когато слънчевият панел е изложен на слънчева светлина, той осигурява ток за зареждане на батерията, чието количество зависи от интензитета на слънчевата светлина. LED крушка взема ток от батерията. Електронна схема управлява крушката, използвайки данни от сензор (напрежение на слънчев панел). Свържете положителния извод или катода на LED крушката към положителния извод на батерията, докато свържете анода на LED с точка ° С както е показано на схемите.
Изграждане на електронната верига
Електронната схема се състои от две части. Единият е предназначен да контролира LED крушката, докато другият е предназначен да контролира и избягва изтощаването на батерията.
Схеми на автоматично слънчево улично осветление
Фигурата по-долу показва цялата схема за свързване на тази система. Направете електронната схема за автоматично превключване и защита от изтощаване на батерията на Veroboard.
Какво ще Ви е необходимо
За електронната схема ще са необходими следните инструменти и компоненти. Можете да ги получите от онлайн магазини като Digikey, Mouser или Али експрес.
- 1 x ULN2003Двойка транзистори Дарлингтън IC
- 1 x LM7809 9 VDC стабилизатор на напрежение IC
- 2 x LM393 IC за сравнение на напрежението
- 1 x Veroboard (за свързване на елементи на верига чрез запояване)
- Резистори (в ома) 1K, 10K, 36K, 53K, 100K, 280K (Или еквивалентна паралелна/серийна комбинация от тези стойности)
- Проводници
- Поялник и тел за запояване
- Цифров мултицет (за измерване на напрежение и ток)
- Винтова клема Блокови съединители (за свързване на кабели към соларен панел, батерия и LED крушка)
- Ценеров диод (между червения проводник на слънчевия панел и батерия + клема)
Управление на LED крушка
За да включите светодиода на тъмно и да го изключите на дневна светлина, използвайте напрежението на слънчевия панел като сензор за насочване на веригата. Слънчевият панел и батерията са изолирани с помощта на ценеров диод. Ценеровият диод е предубеден при дневна светлина, тъй като слънчевото напрежение ще бъде по-високо от напрежението на батерията за зареждане, докато той получава обратно предубеждение на тъмно, когато няма налична слънчева светлина за осветяване на слънчевия панел, за да даде значителна мощност волтаж.
В тази схема напрежението на слънчевия панел се сравнява с напрежението на батерията с помощта на компаратор. Когато е по-голям (през деня) дава сигнал за изключване на светлината. Когато е по-малко, дава сигнал за включване на лампата. LED крушката се управлява с помощта на тази логика и с помощта на двойка транзистори ULN2003 Darlington. ULN2003 получава вход от изхода на компаратора. Ако получи сигнал за „Включено“ на входни щифтове (1-7) на ULN2003 (т.е. от изходен щифт 1 на компаратора), той позволява на колекторния ток да премине през C (щифтове 10-16), за да включи светлината.
За да направите тази верига, свържете всички елементи на веригата на Veroboard чрез запояване. Задействането на Schmitt (положителна обратна връзка при компаратора) е внедрено в компаратора LM393, за да се избегнат проблеми.
Предотвратяване на прекомерно разреждане
Ако времето е облачно или мъгливо, е възможно батерията да не се зареди през деня, което да доведе до прекомерно разреждане на батерията за няколко последователни нощи. Това може да доведе до разреждане на батерията до точка, в която химическият баланс на батерията се нарушава, което я прави безполезна за по-нататъшна употреба.
За да се предпази батерията от прекомерно разреждане, в схемата е показана друга схема за сравнение, използваща LM393 IC, която сравнява напрежението на батерията със стабилна референтна стойност. За референтно напрежение се използва регулатор на напрежение LM7809, който приема напрежението на батерията (т.е. 11 до 14 VDC) като вход и извежда постоянно 9V.
За да сте сигурни, че батерията няма да надхвърли нивото на дълбоко разреждане, т.е. ~11V, използвайте компаратора като тригер на Шмит. Когато напрежението на батерията падне под 11 волта, тригерът на Schmitt ще изведе ниско логическо ниво, което на свой ред ще деактивира превключващата верига. За да активирате превключващата верига отново, е необходимо пълно зареждане на батерията до 13,2 V.
Можете да изберете собствено напрежение (вместо 11 V за ниско ниво на батерията и 13,2 V за ниво на заредена батерия) като изберете подходящата комбинация от резистори (въпреки че това е по-задълбочено, отколкото ще се потопим в момента). За веригата за защита на батерията свържете елементите на веригата на платката Vero чрез запояване.
След като направите веригите за автоматично превключване и защитата от изтощаване на батерията на Veroboard, накрая свържете тези вериги, соларния панел, крушката и батерията според схематичната диаграма.
Тестване на вашата слънчева система за улично осветление
За да тествате ефективността на тази система, поставете соларния панел на слънчева светлина. Ще видите, че LED крушката е „Изключена“ при излагане на слънчевия панел на слънчева светлина. Измерете напрежението с помощта на цифров мултицет на изхода на соларния панел и клемите на батерията. Ще разберете, че напрежението на соларния панел е по-високо от напрежението на батерията. Сега, за да проверите дали батерията се зарежда под слънчева светлина, използвайте цифровия мултиметър, за да измерите тока, протичащ в батерията.
В следващата стъпка покрийте слънчевия панел с дебел материал, за да блокирате слънчевата светлина и ще видите, че LED крушката се включва. Измерете напрежението на соларния панел; ще забележите, че соларният панел осигурява много ниско напрежение, недостатъчно за зареждане на батерията. След това измерете тока от батерията към LED крушката; ще откриете, че крушката взема ток от батерията, за да произведе светлина.
Ето кратка видео демонстрация на това тестване:
Осветете нощта със слънчева светлина
Този проект „Направи си сам“ ви дава концепция за изграждане на мини електронен модул за проектиране на автоматизирано улично осветление, захранвано от слънчева енергия, използвайки естествена и възобновяема слънчева енергия. За максимално оползотворяване на ресурсите; изберете правилните спецификации за соларен панел, батерия и крушка, за да сте сигурни, че слънчевият панел зарежда батерията достатъчно, за да държи крушката включена през цялата нощ.
