Автоматическая 40-ваттная светодиодная схема уличного освещения на солнечной энергии

В следующей статье обсуждается конструкция интересной схемы автоматического светодиодного уличного освещения мощностью 40 Вт, которая автоматически включается ночью и выключается днем ​​(разработано мной). В дневное время встроенный аккумулятор заряжается через солнечную панель, после зарядки тот же аккумулятор используется для питания светодиодной лампы в ночное время для освещения улиц.

Сегодня солнечные панели и фотоэлементы стали очень популярными, и в ближайшем будущем мы, возможно, увидим, как каждый из нас использует их тем или иным образом в нашей жизни. Одно из важных применений этих устройств было в области уличного освещения.

Схема, которая обсуждалась здесь, имеет большинство стандартных спецификаций, включенных в нее, следующие данные объясняют это более подробно:

Технические характеристики светодиодной лампы

• Напряжение: 12 вольт (аккумулятор 12 В / 26 Ач)
• Потребление тока: 3,2 А при 12 В,
• Потребляемая мощность: 39 Вт на 39 узлов светодиодов мощностью 1 Вт
• Сила света: около 2000 лм (люмен)

Спецификация зарядного устройства / контроллера

• Вход: 32 В от солнечной панели с напряжением холостого хода около 32 В и током короткого замыкания от 5 до 7 А.
• Выход: Макс. 14,3 В, ток ограничен до 4,4 А
• Батарея полная - отключение при 14,3 В (устанавливается P2).
• Низкий заряд батареи - отключите при напряжении 11,04 вольт (устанавливается параметром P1).
• Батарея заряжается со скоростью C / 5 с плавающим напряжением, ограниченным до 13,4 В после «полного отключения батареи».
• Автоматическое переключение день / ночь с помощью датчика LDR (устанавливается соответствующим выбором R10).

В этой первой части статьи мы рассмотрим этап солнечного зарядного устройства / контроллера и соответствующую схему отключения при повышенном / низком напряжении, а также секцию автоматического отключения днем ​​/ ночью.

Вышеупомянутую конструкцию можно значительно упростить, исключив каскад IC 555 и подключив транзистор отключения дневного реле напрямую с плюсом солнечной панели, как показано ниже:

Список деталей

• R1, R3, R4, R12 = 10 тыс.
• R5 = 240 Ом
• P1, P2 = 10K предустановка
• P3 = 10k pot или пресет
• R10 = 470К,
• R9 = 2M2
• R11 = 100 тыс.
• R8 = 10 Ом 2 Вт
• T1----T4 = BC547
• A1 / A2 = 1/2 IC324
• ВСЕ СТАБИЛЬНЫЕ ДИОДЫ = 4,7 В, 1/2 Вт
• D1 - D3, D6 = 1N4007
• D4, D5 = 6А ДИОДЫ
• IC2 = IC555
• IC1 = LM338
• РЕЛЕ = 12В, 400 ОМ, SPDT
• АККУМУЛЯТОР = 12В, 26Ач
• СОЛНЕЧНАЯ ПАНЕЛЬ = ОТКРЫТЫЙ ЦЕПЬ 21 В, 7 А ПРИ КОРОТКОМ ЦЕПИ.

Этапы цепи солнечного зарядного устройства / контроллера, отключения высокого / низкого заряда батареи и детектора внешнего освещения:

ОСТОРОЖНОСТЬ : Контроллер заряда необходим для любой системы уличного освещения. Вы можете найти в Интернете другие дизайны без этой функции, просто игнорируйте их. Это может быть опасно для аккумулятора!

Ссылаясь на приведенную выше схему уличного освещения на 40 Вт, напряжение панели регулируется и стабилизируется до требуемых 14,4 В с помощью IC LM 338.

P3 используется для установки выходного напряжения ровно на 14,3 вольт или где-то рядом с ним.

R6 и R7 образуют компоненты ограничения тока и должны быть рассчитаны соответствующим образом, как описано в этой цепи регулятора напряжения солнечной панели .

Затем стабилизированное напряжение подается на регулятор напряжения / заряда и связанные с ним каскады.

Два операционных усилителя A1 и A2 подключены с помощью обратных конфигураций, что означает, что выходной сигнал A1 становится высоким при обнаружении заранее определенного значения перенапряжения, в то время как выходной сигнал A2 становится высоким при обнаружении заранее определенного порога низкого напряжения.

Вышеупомянутые пороги высокого и низкого напряжения соответственно устанавливаются предварительно заданными значениями P2 и P1.

Транзисторы T1 и T2 реагируют соответственно на вышеуказанные выходные сигналы операционных усилителей и активируют соответствующее реле для управления уровнями заряда подключенной батареи в соответствии с заданными параметрами.

Реле, подключенное к T1, специально контролирует предел перезарядки батареи.

Реле, подключенное к T3, отвечает за поддержание напряжения на светодиодной лампе. Пока напряжение батареи выше порога низкого напряжения и пока вокруг системы нет окружающего света, это реле держит лампу включенной, светодиодный модуль мгновенно выключается в случае, если оговоренные условия не выполняются.

Схема работы

IC1 вместе с соответствующими частями формирует схему светового детектора, его выходная мощность повышается при наличии окружающего света и наоборот.

Предположим, что сейчас дневное время, и частично разряженная батарея на 11,8 В подключена к соответствующим точкам, также предположим, что отключение высокого напряжения установлено на 14,4 В. При включении питания (от солнечной панели или внешнего источника постоянного тока) аккумулятор начинает заряжаться через замыкающие контакты реле.

С этого дня на выходе IC1 высокий уровень, который включает T3. Реле, подключенное к T3, удерживает напряжение батареи и препятствует его достижению светодиодным модулем, при этом лампа остается выключенной.

Как только аккумулятор полностью заряжен, на выходе A1 устанавливается высокий уровень, включая T1 и соответствующее реле.

Это отключает аккумулятор от зарядного напряжения.

Вышеупомянутая ситуация фиксируется с помощью напряжения обратной связи от замыкающих контактов вышеуказанного реле к базе T1.

Защелка сохраняется до тех пор, пока не будет достигнуто состояние низкого напряжения, когда T2 включится, заземляя смещение базы T1 и вернув верхнее реле в режим зарядки.

На этом мы завершаем наш контроллер высокого / низкого уровня заряда батареи и каскады датчика освещенности предлагаемой 40-ваттной автоматической схемы системы солнечного уличного освещения.

Следующее обсуждение объясняет процедуру создания схемы светодиодного модуля с ШИМ-управлением.

Схема, показанная ниже, представляет собой модуль светодиодной лампы, состоящий из 39 шт. Светодиоды высокой яркости 1 Вт / 350 мА. Весь массив состоит из 13 параллельных последовательных соединений, по 3 светодиода в каждой.

Как это устроено

Вышеупомянутое расположение светодиодов довольно стандартно по своей конфигурации и не имеет большого значения.

Фактически важной частью этой схемы является секция IC 555, которая настроена в своем типичном нестабильном режиме мультивибратора.

В этом режиме выходной контакт № 3 ИС генерирует определенные формы сигналов ШИМ, которые можно регулировать, соответствующим образом задав рабочий цикл ИС.

Рабочий цикл этой конфигурации регулируется установкой P1 в соответствии с предпочтениями.

Поскольку настройка P1 также определяет уровень освещенности светодиодов, ее следует выполнять осторожно, чтобы получить наиболее оптимальные результаты от светодиодов. P1 также становится регулятором яркости светодиодного модуля.

Включение конструкции PWM играет здесь ключевую роль, поскольку она резко снижает энергопотребление подключенных светодиодов.

Если бы светодиодный модуль был подключен непосредственно к батарее без каскада IC 555, светодиоды потребляли бы полностью заданные 36 Вт.

При работе драйвера ШИМ светодиодный модуль теперь потребляет только 1/3 мощности, то есть около 12 Вт, но извлекает максимальную заданную освещенность от светодиодов.

Это происходит потому, что из-за подаваемых импульсов ШИМ транзистор T1 остается включенным только в течение 1/3 нормального периода времени, переключая светодиоды на такой же более короткий промежуток времени, однако из-за постоянного зрения мы обнаруживаем, что светодиоды ВКЛ все время.

Высокая частота нестабильности делает освещение очень стабильным, и никакая вибрация не может быть обнаружена, даже когда наше зрение находится в движении.

Этот модуль интегрирован с ранее обсужденной платой солнечного контроллера.

Положительный и отрицательный полюс показанной схемы необходимо просто подключить к соответствующим точкам на плате солнечного контроллера.

На этом мы завершаем все объяснение предлагаемого проекта схемы автоматического солнечного светодиодного уличного фонаря мощностью 40 Вт.

Если у вас есть вопросы, вы можете выразить их в комментариях.

ОБНОВИТЬ: Вышеупомянутая теория наблюдения высокого освещения с меньшим потреблением из-за постоянного зрения неверна. К сожалению, этот ШИМ-контроллер работает только как регулятор яркости и не более того!

Принципиальная схема ШИМ-контроллера уличного фонаря

Список деталей

• R1 = 100 тыс.
• P1 = банк 100 тыс.
• C1 = 680 пФ
• C2 = 0,01 мкФ
• R2 = 4K7
• T1 = TIP122
• R3 ---- R14 = 10 Ом, 2 Вт
• Светодиоды = 1 Вт, 350 мА, холодный белый
• IC1 = IC555

В окончательном прототипе светодиоды были установлены на специальной печатной плате с радиатором на основе алюминия, это настоятельно рекомендуется, без которой срок службы светодиода снизился бы.

Образцы изображений

Прототип уличного фонаря от Swagatam Innovations

Простейшая схема уличного освещения

Если вы новичок и ищете простую автоматическую систему уличного освещения, возможно, следующий дизайн удовлетворит ваши потребности.

Новичок может быстро собрать эту простейшую схему автоматического уличного освещения и установить ее для достижения желаемых результатов.

Эта схема, построенная на основе концепции активации света, может использоваться для автоматического включения и выключения дорожного фонаря или группы ламп в ответ на изменяющиеся уровни внешней освещенности.

В электрический блок Однажды построенная, может использоваться для выключения лампы, когда рассветает, и включения ее, когда наступают сумерки.

Как это устроено

Схема может использоваться как автомат дневное ночное освещение система управления или простой выключатель с подсветкой. Давайте попробуем понять, как работает эта полезная схема и как ее так просто построить:

Обращаясь к принципиальной схеме, мы можем увидеть очень простую конфигурацию, состоящую всего из пары транзисторов и реле, которое составляет основную управляющую часть схемы.

Конечно, мы не можем забыть о LDR, который является основным чувствительным элементом схемы. Транзисторы в основном устроены так, что они оба дополняют друг друга противоположно, то есть, когда левый транзистор проводит, правый транзистор выключается и наоборот.

Левый транзистор T1 выполнен в виде компаратор напряжения с использованием резистивной сети. Резистор на верхнем плече - это LDR, а резистор на нижнем плече - это предустановка, которая используется для установки пороговых значений или уровней. T2 выполнен как инвертор и инвертирует ответ, полученный от T1.

Как работает LDR

Первоначально, предполагая, что уровень освещенности меньше, LDR выдерживает высокое сопротивление уровень на нем, что не позволяет току достичь базы транзистора T1.

Это позволяет уровню потенциала на коллекторе достичь насыщения T2, и, следовательно, реле остается включенным в этом состоянии.

Когда уровень освещенности увеличивается и становится достаточно большим на LDR, его уровень сопротивления падает, это позволяет большему току проходить через него, который в конечном итоге достигает базы T1.

Как транзистор реагирует на LDR

Транзистор T1 проводит, подтягивая потенциал коллектора к земле. Это препятствует прохождению транзистора T2, отключая его реле нагрузки коллектора и подключенную лампу.

Детали источника питания

Блок питания стандартный трансформатор , мост, конденсаторная сеть, которая питает чистый DC к схеме выполнения предложенных действий.

Вся схема может быть построена на небольшом куске веро-платы, и вся сборка вместе с источником питания может быть помещена в прочную небольшую пластиковую коробку.

Как расположен LDR

LDR должен быть размещен вне коробки, то есть его чувствительная поверхность должна быть открыта в сторону окружающей области, откуда требуется измерять уровень освещенности.

Следует следить за тем, чтобы свет от ламп никоим образом не достигал LDR, что может привести к ложным переключениям и колебаниям.

Список деталей

• R1, R2, R3 = 2K2,
• VR1 = 10K предустановка,
• C1 = 100 мкФ / 25 В,
• C2 = 10 мкФ / 25 В,
• D1 ---- D6 = 1N4007
• Т1, Т2 = BC547,
• Реле = 12 В, 400 Ом, SPDT,
• LDR = любой тип с сопротивлением от 10 кОм до 47 кОм при окружающем освещении.
• Трансформатор = 0-12 В, 200 мА

Дизайн печатной платы

Использование операционного усилителя IC 741

Вышеупомянутая схема уличного фонаря с автоматической активацией темноты также может быть выполнена с использованием операционный усилитель , как показано ниже:

Описание работы

Здесь IC 741 выполнен в виде компаратора, в котором его неинвертирующий контактный # 3 соединен с 10k пресета или горшок для создания запускающего ссылку на эту распиновка.

Контакт № 2, который является инвертирующим входом ИС, сконфигурирован с цепью делителя потенциала, образованной светозависимым резистором или LDR и резистором 100 кОм.

Предварительная установка 10K изначально настраивается таким образом, что, когда окружающий свет на LDR достигает желаемого порога темноты, вывод №6 становится высоким. Это делается с некоторым умением и терпением, медленно перемещая предустановку до тех пор, пока на контакте № 6 не появится высокий логический уровень, что определяется включением подключенного реле и включением красного светодиода.

Это должно быть сделано путем создания искусственного темного порогового уровня освещенности на LDR внутри закрытого помещения и использования для этой цели тусклого света.

После того, как предустановка установлена, ее можно заклеить эпоксидным клеем, чтобы регулировка оставалась неизменной.

После этого схему можно заключить в подходящую коробку с адаптером на 12 В для питания схемы, а контакты реле подключить к нужному дорожному фонарю.

Необходимо следить за тем, чтобы освещение лампы никогда не доходило до LDR, в противном случае это может привести к непрерывным колебаниям или мерцанию лампы, как только она сработает в сумерках.