„Pasidaryk pats“ saulės šviesos projektai yra ekonomiškas ir efektyvus būdas maitinti namus naudojant saulės energiją. Taigi prasminga surinkti gatvių apšvietimo sistemą, kuri naudoja saulės energiją, kad įkrautų bateriją dienos metu, o tada naudotų šią bateriją gatvei apšviesti naktį. Ir jūs galite padaryti savo!
Šią sistemą valdys elektroninė grandinė, automatiškai įjungdama LED lemputę naktį ir išjungdama dieną. Taip pat įtrauksime akumuliatoriaus apsaugos grandinę, kad apsaugotume akumuliatorių nuo per didelio išsikrovimo.
Ko tikėtis
Šiai sistemai reikalingi 5 pagrindiniai įrenginiai:
- Saulės skydas: Akumuliatoriaus įkrovimui dienos metu ir kaip šviesos jutiklis.
- Baterija: Srovei ir maitinimo grandinei bei lemputei saugoti.
- LED DC lemputė: Apšvietimui tamsoje
- Laidai: Sujungimui pagal schemą.
- Elektroninė grandinė: Automatiškai valdyti/perjungti LED lemputę ir apsaugoti nuo akumuliatoriaus išsikrovimo.
Saulės energijos naudojimas akumuliatoriui įkrauti
Akumuliatoriui įkrauti naudojome nedidelę 10W (galite rinktis ir didesnę pagal savo galios biudžetą/reikalavimus) saulės bateriją. Jis gali įkrauti 12 V bateriją ir gali užtikrinti 0,62 A trumpojo jungimo srovę esant didžiausiam šviesumui. Jo fizinis dydis yra apie 12 "x 9".
Naudojome 12VDC akumuliatorių, kurio srovės talpa 4Ah. Dienos metu saulės baterijos generuoja srovę, kuri naudojama akumuliatoriui įkrauti. Akumuliatoriaus maksimali atviros grandinės įtampa gali būti 13,7 V, kai pilnai įkrauta, ir ją reikia įkrauti, kai akumuliatoriaus įtampa nukrenta iki 11 VDC.
Norėdami įkrauti akumuliatorių, raudonas saulės kolektorių laidas (teigiamas poliškumas) yra prijungtas prie teigiamo gnybto baterijos per Zener diodą, kuris yra lituojamas ant Veroboard, kur taip pat yra elektroninė grandinė.
Zenerio diodas dedamas taip, kad katodas (+ gnybtas) būtų prijungtas prie saulės baterijos, o anodas (- gnybtas) laidais būtų prijungtas prie teigiamo akumuliatoriaus gnybto. Zener diodas užtikrina izoliaciją tarp saulės baterijos ir akumuliatoriaus, o tai ypač naudinga tamsoje, kai grandinė naudoja saulės baterijos įtampą, kad įjungtų šviesą. Juodas laidas (neigiamas poliškumas) yra tiesiogiai pritvirtintas prie neigiamo akumuliatoriaus gnybto.
Kai saulės kolektorė yra veikiama saulės spindulių, ji suteikia srovę akumuliatoriui įkrauti, kurios kiekis priklauso nuo saulės šviesos intensyvumo. LED lemputė ima srovę iš akumuliatoriaus. Elektroninė grandinė valdo lemputę naudodama jutiklio duomenis (saulės baterijos įtampą). Prijunkite teigiamą LED lemputės gnybtą arba katodą prie teigiamo akumuliatoriaus gnybto, o LED anodą prijunkite su tašku C kaip parodyta schemose.
Elektroninės grandinės kūrimas
Elektroninė grandinė susideda iš dviejų dalių. Viena skirta valdyti LED lemputę, o kita – valdyti ir išvengti akumuliatoriaus išsikrovimo.
Automatinio saulės gatvių apšvietimo schemos
Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytos visos šios sistemos sujungimo schemos. Sukurkite elektroninę grandinę automatiniam perjungimui ir akumuliatoriaus nutekėjimo apsaugai „Veroboard“.
Ko Jums prireiks
Elektroninei grandinei reikės šių įrankių ir komponentų. Jų galite įsigyti internetinėse parduotuvėse, pvz Digikey, Mouseris arba Ali Express.
- 1 x ULN2003Darlingtono poros tranzistorių IC
- 1 x LM7809 9 VDC įtampos reguliatorius IC
- 2 x LM393 įtampos lyginamoji IC
- 1 x Veroboard (schemos elementų prijungimui litavimo būdu)
- Rezistoriai (omais) 1K, 10K, 36K, 53K, 100K, 280K (Ar lygiavertis lygiagretus / serijinis šių reikšmių derinys)
- Laidai
- Lituoklis ir litavimo viela
- Skaitmeninis multimetras (įtampos ir srovės matavimui)
- Sraigtinis gnybtas Blokų jungtys (skirta prijungti laidus prie saulės baterijos, akumuliatoriaus ir LED lemputės)
- Zenerio diodas (tarp raudono saulės baterijos laido ir akumuliatoriaus + gnybto)
LED lemputės valdymas
Norėdami įjungti šviesos diodą tamsoje ir išjungti dienos šviesoje, naudokite saulės baterijos įtampą kaip jutiklį, kuris nukreiptų grandinę. Saulės baterija ir baterija izoliuoti naudojant Zener diodą. Zenerio diodas dienos šviesoje yra pakreiptas į priekį, nes saulės įtampa bus didesnė už įkrovimo akumuliatoriaus įtampą. tamsoje, kai nėra saulės šviesos, kuri apšviestų saulės kolektorių, kad būtų užtikrinta didelė galia Įtampa.
Šioje grandinėje saulės baterijos įtampa lyginama su akumuliatoriaus įtampa naudojant lyginamąjį prietaisą. Kai jis didesnis (dienos metu), duoda signalą išjungti šviesą. Kai jis mažesnis, signalizuoja įjungti šviesą. LED lemputė valdoma naudojant šią logiką ir ULN2003 Darlington poros tranzistorius. ULN2003 gauna įvestį iš lyginamojo išvesties. Jei ULN2003 įvesties kaiščiuose (1–7) jis gauna „Įjungimo“ signalą (t. y. iš lyginamojo išvesties 1 kaiščio), jis leidžia kolektoriaus srovei praeiti per C (10–16 kontaktus), kad įjungtų šviesą.
Norėdami sukurti šią grandinę, sujunkite visus Veroboard grandinės elementus litavimo būdu. Schmitt trigeris (teigiamas grįžtamasis ryšys lyginamajame įrenginyje) įdiegtas LM393 lyginamajame įrenginyje, kad būtų išvengta trikdžių.
Per didelio iškrovimo prevencija
Jei oras debesuotas arba rūkas, gali būti, kad dienos metu baterija gali neįsikrauti, o tai lems pernelyg didelį akumuliatoriaus išsikrovimą kelias naktis iš eilės. Dėl to akumuliatorius gali išsikrauti iki taško, kai sutrinka akumuliatoriaus cheminė pusiausvyra, todėl ji bus nenaudinga tolesniam naudojimui.
Siekiant apsaugoti akumuliatorių nuo per didelio iškrovimo, schemose parodyta kita lyginamoji grandinė, naudojanti LM393 IC, kuri lygina akumuliatoriaus įtampą su stabilia atskaita. Etaloninei įtampai naudojamas LM7809 įtampos reguliatorius, kuris kaip įvestį paima akumuliatoriaus įtampą (t. y. nuo 11 iki 14 VDC) ir išveda pastovią 9 V įtampą.
Norėdami įsitikinti, kad akumuliatorius neviršija gilaus išsikrovimo lygio, t. y. ~11 V, naudokite lyginamąjį įtaisą kaip Schmitt paleidiklį. Kai akumuliatoriaus įtampa nukrenta žemiau 11 voltų, Schmitt trigeris išveda žemą logiką, o tai savo ruožtu išjungs perjungimo grandinę. Norint vėl įjungti perjungimo grandinę, reikia visiškai įkrauti akumuliatorių iki 13,2 V.
Galite patys pasirinkti įtampą (vietoj 11 V, kai akumuliatoriaus įkrovos lygis žemas, ir 13,2 V, kai akumuliatoriaus lygis įkrautas) pasirenkant atitinkamą rezistorių derinį (nors tai yra nuodugniau, nei kol kas pasinersime). Akumuliatoriaus apsaugos grandinei prijunkite grandinės elementus prie Vero plokštės litavimo būdu.
Sukūrę „Veroboard“ automatinio perjungimo ir akumuliatoriaus nutekėjimo apsaugos grandines, galiausiai prijunkite šias grandines, saulės bateriją, lemputę ir akumuliatorių, kaip nurodyta schemoje.
Saulės gatvių apšvietimo sistemos išbandymas
Norėdami patikrinti šios sistemos veikimą, padėkite saulės kolektorių saulės šviesoje. Pamatysite, kad LED lemputė yra „Išjungta“, kai saulės kolektorių veikia saulės šviesa. Išmatuokite įtampą naudodami skaitmeninį multimetrą prie saulės baterijos išvesties ir akumuliatoriaus gnybtų. Sužinosite, kad saulės baterijos įtampa yra didesnė nei akumuliatoriaus įtampa. Dabar norėdami patikrinti, ar akumuliatorius kraunamas saulės šviesoje, naudokite skaitmeninį multimetrą, kad išmatuotų į akumuliatorių tekančią srovę.
Kitame žingsnyje uždenkite saulės kolektorių stora medžiaga, kad apsaugotumėte nuo saulės spindulių, ir pamatysite, kad LED lemputė įsijungs. Išmatuokite įtampą saulės kolektoriuje; pastebėsite, kad saulės baterija tiekia labai žemą įtampą, kurios nepakanka akumuliatoriui įkrauti. Tada išmatuokite srovę nuo akumuliatoriaus iki LED lemputės; pamatysite, kad lemputė ima srovę iš akumuliatoriaus, kad gamintų šviesą.
Štai trumpas šio bandymo demonstracinis vaizdo įrašas:
Apšvieskite naktį saulės šviesa
Šis „pasidaryk pats“ projektas suteikia jums koncepciją, kaip sukurti mini elektroninį mazgą, skirtą suprojektuoti automatizuotą saulės energija varomą gatvių apšvietimą naudojant natūralią ir atsinaujinančią saulės energiją. Maksimaliam išteklių panaudojimui; pasirinkite tinkamas saulės baterijos, akumuliatoriaus ir lemputės specifikacijas, kad užtikrintumėte, jog saulės kolektorius pakankamai įkraus bateriją, kad lemputė liktų įjungta visą naktį.