מעגל תאורת רחוב סולארית 40 ואט אוטומטי

המאמר הבא דן בבניית מעגל אור LED רחוב אוטומטי מעניין 40 וואט, שידלק באופן אוטומטי בלילה ויכבה במהלך היום (שתוכנן על ידי). בשעות היום הסוללה המובנית נטענת באמצעות פאנל סולארי, לאחר טעינה פעם אותה סוללה משמשת להפעלת מנורת הלילה בלילה לצורך תאורת הרחובות.

כיום פאנלים סולאריים ותאי PV הפכו לפופולאריים מאוד ובעתיד הקרוב היינו רואים את כולם מאיתנו משתמשים בו בדרך זו או אחרת בחיינו. שימוש חשוב אחד במכשירים אלה היה בתחום תאורת הרחוב.

המעגל עליו דובר כאן כולל את רוב המפרטים הסטנדרטיים הכלולים בו, הנתונים הבאים מסבירים אותו ביתר פירוט:

מפרט מנורת LED

• מתח: 12 וולט (סוללה 12V / 26AH)
• צריכת זרם: 3.2 אמפר @ 12 וולט,
• צריכת חשמל: 39 וואט על ידי 39 נוריות של נוריות 1 ואט
• עוצמת אור: בערך 2000 ל'מ (לומן)

מפרט מטען / בקר

• קלט: 32 וולט מפאנל סולארי המוגדר עם מתח של 32 וולט במעגל פתוח וזרם קצר של 5 עד 7 אמפר.
• תפוקה: מקס. 14.3 וולט, זרם מוגבל ל -4.4 אמפר
• סוללה מלאה - כבה ב 14.3 וולט (מוגדר על ידי P2).
• סוללה חלשה - כבה ב 11.04 וולט (מוגדר על ידי P1).
• סוללה טעונה בקצב C / 5 עם מתח צף מוגבל ל 13.4 וולט לאחר 'כיבוי מלא של הסוללה'.
• מיתוג אוטומטי של יום / לילה עם חיישן LDR (מוגדר על ידי בחירה מתאימה של R10).

בחלק ראשון זה של המאמר נלמד את שלב המטען / בקר השמש ואת מעגל הניתוק המתאם מעל / נמוך המתאים, וכן את קטע הניתוק האוטומטי ליום / לילה.

ניתן לפשט את העיצוב שלעיל על ידי ביטול שלב IC 555 ועל ידי חיבור הטרנזיסטור המנותק של היום באופן ישיר עם הפאנל הסולארי חיובי, כמוצג להלן:

רשימת חלקים

• R1, R3, R4, R12 = 10k
• R5 = 240 OHMS
• P1, P2 = 10K קבוע מראש
• P3 = סיר 10k או קבוע מראש
• R10 = 470K,
• R9 = 2M2
• R11 = 100K
• R8 = 10 OHMS 2 WATT
• T1 ---- T4 = BC547
• A1 / A2 = 1/2 IC324
• כל הדיודות של ZENER = 4.7V, 1/2 WATT
• D1 - D3, D6 = 1N4007
• D4, D5 = 6AMP DIODES
• IC2 = IC555
• IC1 = LM338
• ממסרים = 12V, 400 OHMS, SPDT
• סוללה = 12V, 26AH
• לוח סולארי = 21V מעגל פתוח, 7AMP @ מעגל קצר.

מטען / בקר שמש, סוללות גבוהות / נמוכות מנותקות ושלבי מעגל גלאי אור הסביבה:

זְהִירוּת : בקר טעינה הוא חובה לכל מערכת תאורת רחוב. ייתכן שתמצא עיצובים אחרים באינטרנט ללא תכונה זו, פשוט התעלם מהם. אלה עלולים להיות מסוכנים לסוללה!

בהתייחס לדיאגרמת מעגל תאורת הרחוב 40 וואט לעיל, מתח הפאנל מווסת ומתייצב ל 14.4 וולט הנדרש על ידי IC LM 338.

P3 משמש לקביעת מתח המוצא ל 14.3 וולט בדיוק או איפשהו בקרבתו.

R6 ו- R7 מהווים את המרכיבים המגבילים הנוכחיים ויש לחשב אותם כראוי כפי שפורט במעגל ויסות המתח של הפאנל הסולארי .

המתח המיוצב מוחל בשלב הבא על בקרת המתח / המטען ושלבים נלווים.

שני אופמים A1 ו- A2 מחוברים עם תצורות הפוכות, כלומר הפלט של A1 הופך גבוה כאשר מתגלה ערך מתח מוגדר מראש, ואילו הפלט של A2 עולה גבוה בזיהוי סף מתח נמוך שנקבע מראש.

ספי המתח הגבוהים והנמוכים לעיל נקבעים כראוי על ידי P2 ו- P1 המוגדרים מראש בהתאמה.

הטרנזיסטורים T1 ו- T2 מגיבים בהתאם לפלטים הנ'ל מהמנורות ומפעילים את הממסר המתאים לבקרת רמות הטעינה של הסוללה המחוברת ביחס לפרמטרים הנתונים.

הממסר המחובר ל- T1 שולט באופן ספציפי בגבול טעינת היתר של הסוללה.

הממסר המחובר ל- T3 אחראי להחזקת המתח לבמת מנורת LED. כל עוד מתח הסוללה נמצא מעל סף המתח הנמוך וכל עוד לא קיים אור סביבתי סביב המערכת, ממסר זה שומר על הדלקת המנורה, מודול ה- LED נכבה באופן מיידי במקרה שהתנאים שנקבעו לא יתמלאו.

מבצע מעגל

IC1 יחד עם החלקים המשויכים יוצרים את מעגל גלאי האור, תפוקתו הולכת גבוהה בנוכחות אור הסביבה ולהיפך.

נניח שמדובר בשעות היום וסוללה פרוקה חלקית ב -11.8 וולט מחוברת לנקודות הרלוונטיות, נניח גם שהמתח הגבוה המנותק יוגדר על 14.4 וולט. כאשר מתג ההפעלה מופעל (מהלוח הסולארי או ממקור DC חיצוני), הסוללה מתחילה להיטען דרך אנשי הקשר N / C של הממסר.

מכיוון שזה יום, התפוקה של IC1 גבוהה, שמפעילה את T3. הממסר המחובר ל- T3 מחזיק את מתח הסוללה ומונע ממנו להגיע למודול ה- LED והמנורה נשארת כבויה.

ברגע שהסוללה נטענת במלואה, תפוקת A1 עוברת גבוה ומפעילה את T1 ואת הממסר הנלווה.

זה מנתק את הסוללה ממתח הטעינה.

המצב הנ'ל נעול על ידו בעזרת מתח המשוב ממגעי ה- N / O של הממסר הנ'ל לבסיס T1.

התפס נמשך עד שמגיעים למתח המתח הנמוך, כאשר T2 מתחלף, הארקה את הטיית הבסיס של T1 והפיכת הממסר העליון למצב טעינה.

זה מסכם את הבקר הגבוה / נמוך של הסוללה ושלבי חיישני האור במעגל מערכת הרחוב הסולארית האוטומטי המוצע 40 וואט.

הדיון הבא מסביר את הליך ההכנה של מעגל מודול LED מבוקר PWM.

המעגל המוצג להלן מייצג את מודול מנורת LED המורכב מ- 39 מס '. נוריות צריכת חשמל בהירות גבוהות של 1 וואט / 350 mA. כל המערך נעשה על ידי חיבור 13 חיבורי סדרות במקביל, המורכב משלושה נוריות בכל סדרה.

איך זה עובד

סידור הנורות הנ'ל הוא די סטנדרטי בתצורתו ואינו מתמקד בחשיבות רבה.

החלק המכריע בפועל במעגל זה הוא קטע IC 555, אשר מוגדר במצב המולטיברטור הייחודי האופייני לו.

במצב זה סיכת הפלט מס '3 של ה- IC מייצרת צורות גל PWM מוגדרות אשר ניתנות לכוונון על ידי הגדרת מחזור החובה של ה- IC כראוי.

מחזור החובה של תצורה זו מותאם על ידי הגדרת P1 לפי העדפתם.

מכיוון שההגדרה של P1 מחליטה גם על רמת התאורה של נוריות ה- LED, יש לעשות זאת בקפידה כדי לייצר את התוצאות האופטימליות ביותר מ- LED. P1 הופך גם לבקרת העמעום של מודול ה- LED.

הכללת עיצוב ה- PWM כאן ממלאת את תפקיד המפתח מכיוון שהוא מפחית באופן דרסטי את צריכת החשמל של נוריות ה- LED המחוברות.

אם מודול ה- LED היה מחובר ישירות לסוללה ללא שלב IC 555, נוריות הנוריות היו צורכות את כל 36 הוואט שצוינו.

כאשר מנהל ההתקן PWM פועל, מודול ה- LED גוזל כעת כח 1/3 בלבד, כלומר בסביבות 12 וואט, אך מחלץ את התאורה המקסימלית שצוינה מהנוריות.

זה קורה מכיוון שעקב פעימות ה- PWM שהוזנו הטרנזיסטור T1 נשאר דולק רק למשך 1/3 מתקופת הזמן הרגילה, כשהוא מחליף את נוריות הנוריות למשך פרק זמן קצר יותר, אולם עקב התמדה בראייה, אנו מוצאים שהנוריות פועל כל הזמן.

התדירות הגבוהה של האסטבל הופכת את התאורה ליציבה מאוד ולא ניתן לזהות רעידות גם בזמן שהראייה שלנו בתנועה.

מודול זה משולב בלוח בקר השמש עליו דנו בעבר.

את החיובי והשלילי של המעגל המוצג צריך לחבר פשוט לנקודות הרלוונטיות מעל לוח הבקר הסולארי.

זה מסכם את כל ההסבר לפרויקט המעגל המוביל של מנורת רחוב סולארית 40 וואט אוטומטית.

אם יש לך שאלות, אתה יכול להביע אותן באמצעות הערותיך.

עדכון: התיאוריה שלעיל לראות תאורה גבוהה עם צריכה נמוכה יותר עקב התמדה בראייה אינה נכונה. אז למרבה הצער בקר PWM זה עובד רק כבקר בהירות ותו לא!

דיאגרמת מעגל לבקר LED PWM לאור הרחוב

רשימת חלקים

• R1 = 100K
• P1 = 100K סיר
• C1 = 680pF
• C2 = 0.01uF
• R2 = 4K7
• T1 = TIP122
• R3 ---- R14 = 10 אוהם, 2 ואט
• נוריות LED = 1 וואט, 350 mA, לבן קר
• IC1 = IC555

באב הטיפוס הסופי נוריות הנוריות הותקנו על גבי גוף קירור מיוחד מבוסס גוף קירור, מומלץ מאוד, ובלעדיו חיי ה- LED יתדרדרו.

תמונות אב טיפוס

אב טיפוס לאור רחוב על ידי חידושים של swagatam

מעגל תאורת הרחוב הפשוטה ביותר

אם אתם חדשים ומתחפשים מערכת תאורת רחוב אוטומטית פשוטה, אולי העיצוב הבא ימלא את הצורך שלכם.

את המעגל האוטומטי הפשוט ביותר הזה ניתן להרכיב במהירות על ידי המתחילים ולהתקין אותו להשגת התוצאות המיועדות.

המעגל, שנבנה סביב תפיסה המופעלת באמצעות אור, יכול לשמש להפעלה אוטומטית וכיבוי של מנורת דרכים או קבוצת מנורות בתגובה לרמות האור הסביבתיות המשתנות.

ה יחידת חשמל לאחר בנייתו ניתן להשתמש בכיבוי מנורה עם שחר של השחר והפעלתו עם רדת החשכה.

איך זה עובד

המעגל יכול לשמש אוטומטית אור בלילה המופעל ביום מערכת בקר או מתג פשוט שהופעל באמצעות אור. בואו ננסה להבין את תפקודו של מעגל שימושי זה וכיצד הוא כל כך פשוט לבנות:

בהתייחס לדיאגרמת המעגל אנו יכולים לראות תצורה פשוטה מאוד המורכבת מכמה טרנזיסטורים בלבד וממסר, המהווה את חלק הבקרה הבסיסי של המעגל.

כמובן שאנחנו לא יכולים לשכוח את ה- LDR שהוא המרכיב החישתי העיקרי במעגל. הטרנזיסטורים מסודרים ביסודם כך ששניהם משלימים זה את זה בניגוד, כלומר כאשר הטרנזיסטור בצד שמאל מוליך, הטרנזיסטור בצד ימין נכבה וההיפך.

הטרנזיסטור T1 בצד שמאל מותקן כ- משווה מתח באמצעות רשת התנגדות. הנגד בזרוע העליונה הוא LDR ונגד הזרוע התחתונה הוא הגדרה המוגדרת מראש המשמשת לקביעת ערכי הסף או הרמות. T2 מסודר כמהפך, והופך את התגובה שהתקבלה מ- T1.

איך LDR עובד

בתחילה, בהנחה שרמת האור נמוכה יותר, ה- LDR מקיים עמידות גבוהה מפלס לרוחבו, מה שלא מאפשר מספיק זרם להגיע לבסיס הטרנזיסטור T1.

זה מאפשר לרמת הפוטנציאל בקולט להרוות את T2 וכתוצאה מכך הממסר נשאר פעיל במצב זה.

כאשר מפלס האור עולה והופך לגדול מספיק ב- LDR, רמת ההתנגדות שלו יורדת, זה מאפשר לעבור יותר זרם בו שבסופו של דבר מגיע לבסיס T1.

איך הטרנזיסטור מגיב ל- LDR

הטרנזיסטור T1 מוליך, מושך את פוטנציאל האספן שלו לקרקע. זה מעכב את ההולכה של הטרנזיסטור T2, מכבה את ממסר עומס הקולט שלו ואת המנורה המחוברת.

פרטי ספק הכוח

ספק הכוח הוא תקן שַׁנַאי , גשר, רשת קבלים, המספקת נקי DC למעגל לביצוע הפעולות המוצעות.

המעגל כולו יכול להיות בנוי על פיסת לוח ורו קטנה, וכל המכלול יחד עם ספק הכוח עשויים להיות ממוקמים בתוך קופסת פלסטיק קטנה וחסונה.

כיצד ה- LDR ממוקם

יש להציב את ה- LDR מחוץ לקופסה, כלומר יש לחשוף את משטח החישה שלו אל אזור הסביבה ממנו נדרש לחוש את רמת האור.

יש לשים לב שאור המנורות לא יגיע בשום צורה ל- LDR, מה שעלול לגרום למיתוג כוזב ולתנודות.

רשימת חלקים

• R1, R2, R3 = 2K2,
• VR1 = 10K מוגדר מראש,
• C1 = 100uF / 25V,
• C2 = 10uF / 25V,
• D1 ---- D6 = 1N4007
• T1, T2 = BC547,
• ממסר = 12 וולט, 400 אוהם, SPDT,
• LDR = כל סוג עם עמידות של 10K עד 47K באור הסביבה.
• שנאי = 0-12V, 200mA

עיצוב PCB

באמצעות opamp IC 741

המעגל האוטומטי המופעל על ידי חושך המופעל לעיל יכול להתבצע גם באמצעות אופמפ , כפי שמוצג מטה:

תיאור עבודה

כאן ה- IC 741 מתוכנן כמשווה, שבו הסיכה הלא-הפוכה מספר 3 שלו מחוברת להגדרה מוגדרת מראש או סיר 10k ליצירת התייחסות מפעילה בתצוגה זו.

סיכה מס '2 שהיא הקלט ההפוך של ה- IC מוגדרת עם רשת חלוקה פוטנציאלית המיוצרת על ידי נגן תלוי אור או LDR ונגד 100K.

ההגדרה הקבועה מראש של 10K מותאמת בתחילה כך שכאשר האור הסביבתי ב- LDR מגיע לסף החושך הרצוי, הסיכה מס '6 גבוהה. זה נעשה במיומנות ובסבלנות על ידי הזזת ההגדרה המוגדרת מראש לאט עד שסיכה 6 פשוט הולכת לגובה, דבר שזוהה על ידי הפעלת הממסר המחובר ותאורת הנורית האדומה.

יש לעשות זאת על ידי יצירת רמת סף חושך מלאכותית על ה- LDR בתוך חדר סגור ועל ידי שימוש באור עמום לצורך העניין.

לאחר הגדרת ההגדרה המוקדמת, הוא עשוי להיות אטום עם דבק אפוקסי כלשהו, ​​כך שההתאמה תישאר קבועה ללא שינוי.

לאחר מכן המעגל עשוי להיות סגור בתוך קופסה מתאימה עם מתאם 12 וולט להפעלת המעגל, ומגעי הממסר מחוברים עם מנורת הדרך הרצויה.

יש לשים לב לכך שתאורת המנורה לעולם לא תגיע ל- LDR, אחרת היא עלולה להוביל לתנודות רציפות או להבהוב של המנורה ברגע שהיא מופעלת עם דמדומים.