Проекты солнечного освещения своими руками предлагают экономичный и эффективный способ питания домов с использованием энергии солнца. Поэтому имеет смысл собрать систему уличного освещения, которая использует солнечную энергию для зарядки батареи в течение дня, а затем использует эту батарею для освещения улицы ночью. И вы можете сделать свой собственный!
Электронная схема будет управлять этой системой, автоматически включая светодиодную лампочку ночью и выключая ее днем. Мы также включим схему защиты аккумулятора, чтобы защитить аккумулятор от чрезмерного разряда.
Что ожидать
Эта система требует 5 основных блоков:
- Солнечная панель: Для зарядки аккумулятора в дневное время и в качестве датчика освещенности.
- Батарея: Для хранения тока и цепи питания и лампы.
- Светодиодная лампа постоянного тока: Для освещения в темноте
- Провода: Для соединения согласно принципиальной схеме.
- Электронная схема: Для автоматического управления/переключения светодиодной лампы и защиты от разрядки аккумулятора.
Использование солнечной энергии для зарядки аккумулятора
Для зарядки аккумулятора мы использовали небольшую солнечную панель мощностью 10 Вт (вы можете выбрать большую в соответствии с вашим бюджетом/требованиями по мощности). Он может заряжать аккумулятор 12 В и обеспечивать ток короткого замыкания 0,62 А при пиковой яркости. Его физический размер составляет около 12 x 9 дюймов.
Мы использовали батарею 12 В постоянного тока с емкостью 4 Ач. В течение дня солнечные панели вырабатывают ток, который используется для зарядки аккумулятора. Батарея может иметь максимальное напряжение холостого хода 13,7 В при полной зарядке и должна быть перезаряжена, когда напряжение батареи падает до 11 В постоянного тока.
Для зарядки аккумулятора красный провод солнечной панели (положительная полярность) подключается к положительной клемме. батареи через стабилитрон, припаянный к плате Veroboard, где также размещена электронная схема.
Зенеровский диод размещается таким образом, что катод (клемма +) подключен к солнечной панели, а анод (клемма -) подключен к положительной клемме батареи через провода. Диод Зенера обеспечивает изоляцию между солнечной панелью и батареей, что особенно полезно в темноте, когда цепь использует напряжение солнечной панели для включения света. Черный провод (отрицательная полярность) подключается непосредственно к отрицательной клемме аккумулятора.
Когда солнечная панель подвергается воздействию солнечного света, она обеспечивает ток для зарядки аккумулятора, величина которого зависит от интенсивности солнечного света. Светодиодная лампа берет ток от аккумулятора. Электронная схема управляет лампой, используя данные датчиков (напряжение солнечной панели). Подключите положительную клемму или катод светодиодной лампы к положительной клемме батареи, а анод светодиода соедините с точкой. С как показано на схемах.
Создание электронной схемы
Электронная схема состоит из двух частей. Один предназначен для управления светодиодной лампочкой, а другой — для контроля и предотвращения разрядки аккумулятора.
Схема автоматического солнечного уличного фонаря
На рисунке ниже показаны все схемы соединения этой системы вместе. Электронную схему автоматического включения и защиты от разрядки батареи сделать на Veroboard.
Что вам понадобится
Для электронной схемы потребуются следующие инструменты и компоненты. Вы можете получить их в интернет-магазинах, таких как Дигикей, Маузер или Али Экспресс.
- 1 х ULN2003Пара транзисторов Дарлингтона IC
- 1 x стабилизатор напряжения LM7809 9 В постоянного тока IC
- 2 x LM393 Компаратор напряжения IC
- 1 х Veroboard (для соединения элементов схемы пайкой)
- Резисторы (в Омах) 1К, 10К, 36К, 53К, 100К, 280К (Или эквивалентная параллельная/последовательная комбинация этих значений)
- Провода
- Паяльник и паяльная проволока
- Цифровой мультиметр (для измерения напряжения и тока)
- Винтовые клеммы Блочные соединители (для подключения проводов к солнечной панели, аккумулятору и светодиодной лампочке)
- Стабилитрон (между красным проводом солнечной панели и аккумулятором + клемма)
Управление светодиодной лампой
Чтобы включить светодиод в темноте и выключить его при дневном свете, используйте напряжение солнечной панели в качестве датчика для направления цепи. Солнечная панель и батарея изолированы с помощью стабилитрона. Зенеровский диод смещен в прямом направлении при дневном свете, так как солнечное напряжение будет выше, чем напряжение батареи для зарядки, в то время как он смещается в обратном направлении в темноте, когда солнечный свет не освещает солнечную панель, что дает значительный выходной сигнал Напряжение.
В этой схеме напряжение солнечной панели сравнивается с напряжением батареи с помощью компаратора. Когда он больше (в дневное время), он дает сигнал на выключение света. Когда он меньше, это сигнализирует о включении света. Светодиодная лампа управляется по этой логике и с помощью пары транзисторов Дарлингтона ULN2003. ULN2003 получает вход с выхода компаратора. Если он получает сигнал «Вкл» на входных контактах (1-7) ULN2003 (т. е. с выходного контакта 1 компаратора), он позволяет току коллектора проходить через C (контакты 10-16) для включения света.
Чтобы сделать эту схему, соединить все элементы схемы на Veroboard с помощью пайки. Триггер Шмитта (положительная обратная связь на компараторе) реализован на компараторе LM393, чтобы избежать сбоев.
Предотвращение чрезмерного разряда
Если погода пасмурная или туманная, батарея может не заряжаться в течение дня, что приводит к чрезмерной разрядке батареи в течение нескольких ночей подряд. Это может привести к разрядке батареи до точки, при которой нарушается химический баланс батареи, что делает ее непригодной для дальнейшего использования.
Для защиты батареи от переразряда на схеме показана еще одна схема компаратора, использующая микросхему LM393, которая сравнивает напряжение батареи со стабильным опорным напряжением. В качестве опорного напряжения используется стабилизатор напряжения LM7809, который принимает напряжение батареи (т. е. от 11 до 14 В постоянного тока) в качестве входного сигнала и выдает постоянное значение 9 В.
Чтобы убедиться, что батарея не выходит за уровень глубокого разряда, то есть ~ 11 В, используйте компаратор в качестве триггера Шмитта. Когда напряжение батареи упадет ниже 11 вольт, триггер Шмитта выдаст низкий логический уровень, который, в свою очередь, отключит схему переключения. Для повторного включения схемы включения требуется полная зарядка аккумулятора до 13,2В.
Вы можете выбрать собственный выбор напряжения (вместо 11 В для низкого уровня заряда батареи и 13,2 В для уровня заряженной батареи) выбрав подходящую комбинацию резисторов (хотя это более подробно, чем мы собираемся сейчас углубляться). Для схемы защиты аккумулятора соедините элементы схемы на плате Vero пайкой.
После создания на Veroboard цепей автоматического переключения и защиты от разрядки аккумулятора, наконец, подключите эти цепи, солнечную панель, лампочку и аккумулятор в соответствии со схемой.
Тестирование вашей солнечной системы уличного освещения
Для проверки работоспособности этой системы поместите солнечную панель под солнечный свет. Вы увидите, что светодиодная лампа «выключена» при воздействии на солнечную панель солнечного света. Измерьте напряжение с помощью цифрового мультиметра на выходе солнечной панели и клеммах аккумулятора. Вы обнаружите, что напряжение солнечной панели выше, чем напряжение батареи. Теперь, чтобы проверить, заряжается ли батарея под солнечным светом, используйте цифровой мультиметр для измерения тока, протекающего в аккумуляторе.
На следующем шаге накройте солнечную панель толстым материалом, чтобы блокировать солнечный свет, и вы увидите, что светодиодная лампа загорается. Измерьте напряжение на солнечной панели; вы заметите, что солнечная панель обеспечивает очень низкое напряжение, недостаточное для зарядки аккумулятора. Затем измерьте ток от батареи до светодиодной лампы; вы обнаружите, что лампочка берет ток от батареи, чтобы производить свет.
Вот короткая видео-демонстрация этого тестирования:
Осветите ночь солнечным светом
Этот проект «сделай сам» дает вам концепцию создания мини-электронной сборки для проектирования автоматизированного уличного освещения на солнечной энергии с использованием естественной и возобновляемой солнечной энергии. Для максимального использования ресурсов; выберите правильные характеристики для солнечной панели, аккумулятора и лампы, чтобы убедиться, что солнечная панель заряжает аккумулятор достаточно, чтобы лампочка оставалась включенной в течение всей ночи.
