Automatický 40W LED solární pouliční světelný obvod

Následující článek pojednává o konstrukci zajímavého 40W automatického obvodu pouličního osvětlení LED, který se automaticky zapne v noci a vypne se během dne (podle mého návrhu). Během dne se vestavěná baterie nabíjí prostřednictvím solárního panelu a po nabití se stejná baterie používá k napájení LED lampy v noci pro osvětlení ulic.

Dnes se solární panely a fotovoltaické články staly velmi populární a v blízké budoucnosti bychom možná viděli, že by to každý z nás v životě nějakým způsobem využil. Jedno důležité použití těchto zařízení bylo v oblasti pouličního osvětlení.

Obvod, o kterém zde byla řeč, má většinu standardních specifikací zahrnutých, následující data to komplikovaněji vysvětlují:

Specifikace LED lampy

• Napětí: 12 voltů (baterie 12V / 26AH)
• Aktuální spotřeba: 3,2 A při 12 voltech,
• Spotřeba energie: 39 wattů na 39nos 1 W LED
• Intenzita světla: přibližně kolem 2000 lm (lumenů)

Specifikace nabíječky / ovladače

• Vstup: 32 voltů ze solárního panelu specifikovaného s napětím otevřeného obvodu přibližně 32 voltů a zkratovým proudem 5 až 7 ampérů.
• Výstup: Max. 14,3 voltů, proud omezen na 4,4 A.
• Baterie je plná - VYPNUTO při 14,3 voltu (nastaveno P2).
• Slabá baterie - VYPNUTO při 11,04 voltu (nastaveno P1).
• Baterie je nabitá rychlostí C / 5 s plovoucím napětím omezeným na 13,4 voltů po „úplném vypnutí baterie“.
• Automatické přepínání den / noc se senzorem LDR (nastaveno příslušným výběrem R10).

V této první části článku se budeme zabývat fází solární nabíječky / regulátoru a příslušným odpojovacím obvodem nad / nízkým napětím a také automatickým odpojovacím úsekem den / noc.

Výše uvedený návrh lze výrazně zjednodušit odstraněním stupně IC 555 a připojením tranzistoru denního vypnutí relé přímo k pozitivnímu solárnímu panelu, jak je znázorněno níže:

Seznam dílů

• R1, R3, R4, R12 = 10k
• R5 = 240 OHMS
• P1, P2 = 10K předvolba
• P3 = 10k pot nebo preset
• R10 = 470K,
• R9 = 2M2
• R11 = 100 tis
• R8 = 10 OHMS 2 WATT
• T1 ---- T4 = BC547
• A1 / A2 = 1/2 IC324
• VŠECHNY ZENEROVÉ DIODY = 4,7 V, 1/2 WATTU
• D1 - D3, D6 = 1N4007
• D4, D5 = 6amp diódy
• IC2 = IC555
• IC1 = LM338
• RELÉ = 12V, 400 OHMS, SPDT
• BATERIE = 12V, 26AH
• SOLÁRNÍ PANEL = 21V OTEVŘENÝ OKRUH, 7AMP @ KRÁTKÝ OKRUH.

Fáze solární nabíječky / regulátoru, odpojení vysoké / nízké baterie a fáze obvodu detektoru okolního světla:

POZOR : Regulátor nabíjení je nutností pro každý systém pouličního osvětlení. Bez této funkce můžete na internetu najít jiné vzory, jednoduše je ignorujte. Ty mohou být pro baterii nebezpečné!

S odkazem na 40 wattové schéma pouličního osvětlení výše je napětí panelu regulováno a stabilizováno na požadovaných 14,4 voltů pomocí IC LM 338.

P3 se používá k nastavení výstupního napětí přesně na 14,3 voltů nebo někde poblíž něj.

R6 a R7 tvoří složky omezující proud a musí být vypočítány odpovídajícím způsobem, jak je uvedeno v tomto obvodu regulátoru napětí solárního panelu .

Stabilizované napětí je dále přivedeno na řízení napětí / náboje a přidružené stupně.

Dva operační zesilovače A1 a A2 jsou zapojeny v obrácených konfiguracích, což znamená, že výstup AI se zvýší, když je detekována předem stanovená hodnota přepětí, zatímco výstup A2 jde vysoko při detekci předem stanovené prahové hodnoty nízkého napětí.

Výše uvedené prahové hodnoty vysokého a nízkého napětí jsou příslušně nastaveny přednastavenými hodnotami P2 a P1.

Tranzistory T1 a T2 odpovídajícím způsobem reagují na výše uvedené výstupy z operačních zesilovačů a aktivují příslušné relé pro řízení úrovní nabití připojené baterie s ohledem na dané parametry.

Relé připojené k T1 konkrétně řídí limit přebití baterie.

Relé připojené k T3 je zodpovědné za udržování napětí na stupni LED lampy. Pokud je napětí baterie nad prahovou hodnotou nízkého napětí a pokud kolem systému není přítomno okolní světlo, toto relé udržuje rozsvícenou lampu, LED modul se okamžitě vypne, pokud nejsou splněny stanovené podmínky.

Obvodový provoz

IC1 spolu s přidruženými částmi tvoří obvod detektoru světla, jeho výstup jde vysoký za přítomnosti okolního světla a naopak.

Předpokládejme, že je denní čas a k příslušným bodům je připojena částečně vybitá baterie na 11,8 V, předpokládejme také, že odpojení vysokého napětí bude nastaveno na 14,4 V. Po zapnutí napájení (buď ze solárního panelu nebo z externího zdroje stejnosměrného proudu) se baterie začne nabíjet prostřednictvím rozpínacích kontaktů relé.

Protože je den, výstup IC1 je vysoký, což zapíná T3. Relé připojené k T3 udržuje napětí baterie a brání mu v dosažení LED modulu a lampa zůstane vypnutá.

Jakmile je baterie plně nabitá, výstup A1 jde vysoko zapnutím T1 a přidruženého relé.

Tím se odpojí baterie od nabíjecího napětí.

Výše uvedená situace se zablokuje pomocí zpětnovazebního napětí z rozpínacích kontaktů výše uvedeného relé na základnu T1.

Západka přetrvává, dokud není dosaženo stavu nízkého napětí, když se T2 zapne, uzemní předpětí základny T1 a vrátí horní relé do režimu nabíjení.

Tím končí náš regulátor vysoké / nízké baterie a fáze světelného senzoru navrhovaného 40 wattového automatického solárního systému pouličního osvětlení.

Následující diskuse vysvětluje postup výroby obvodu modulu LED řízeného PWM.

Níže zobrazený obvod představuje modul LED lampy sestávající z 39 nosů. 1 watt / 350 mA LED s vysokým jasem. Celé pole je vytvořeno paralelním připojením 13 sériových připojení, skládajících se ze 3 LED v každé sérii.

Jak to funguje

Výše uvedené uspořádání LED je ve své konfiguraci docela standardní a nezajímá příliš velký význam.

Skutečnou rozhodující součástí tohoto obvodu je sekce IC 555, která je konfigurována v typickém režimu astabilního multivibrátoru.

V tomto režimu výstupní pin # 3 IC generuje určité PWM vlnové formy, které lze upravit vhodným nastavením pracovního cyklu IC.

Pracovní cyklus této konfigurace je upraven nastavením P1 podle preferencí jedniček.

Vzhledem k tomu, že nastavení P1 také rozhoduje o úrovni osvětlení LED diod, mělo by být provedeno opatrně, aby se dosáhlo co nejoptimálnějších výsledků z LED diod. P1 se také stává řízením stmívání modulu LED.

Zahrnutí designu PWM zde hraje klíčovou roli, protože drasticky snižuje spotřebu energie připojených LED.

Pokud by byl modul LED připojen přímo k baterii bez stupně IC 555, diody LED by spotřebovaly celých specifikovaných 36 wattů.

S provozovaným ovladačem PWM nyní modul LED spotřebovává pouze asi 1/3 energie, což je přibližně 12 wattů, přesto extrahuje maximální specifikované osvětlení z diod LED.

Stává se to proto, že díky napájeným pulzům PWM zůstává tranzistor T1 ZAPNUTÝ pouze 1/3 normálního časového období, přepínání LED na stejnou kratší dobu, avšak kvůli přetrvávajícímu vidění zjistíme, že LED jsou Po celou dobu zapnuto.

Díky vysoké frekvenci astabilního je osvětlení velmi stabilní a nelze detekovat žádné vibrace, i když je naše vidění v pohybu.

Tento modul je integrován s dříve diskutovanou deskou solárního regulátoru.

Kladné a záporné části zobrazeného obvodu musí být jednoduše připojeny k příslušným bodům na desce solárního regulátoru.

Tím se uzavírá celé vysvětlení navrhovaného 40kW automatického solárního LED pouličního obvodu.

Máte-li jakékoli dotazy, můžete je vyjádřit prostřednictvím svých komentářů.

AKTUALIZACE: Výše uvedená teorie vidění vysokého osvětlení s nižší spotřebou v důsledku přetrvávání zraku je nesprávná. Bohužel tento PWM ovladač funguje pouze jako regulátor jasu a nic víc!

Schéma zapojení pro řadič PWM pro pouliční osvětlení

Seznam dílů

• R1 = 100 tis
• P1 = 100K hrnec
• C1 = 680pF
• C2 = 0,01 uF
• R2 = 4K7
• T1 = TIP122
• R3 ---- R14 = 10 ohmů, 2 watt
• LED = 1 watt, 350 mA, studená bílá
• IC1 = IC555

V konečném prototypu byly LED diody namontovány na speciální desku plošných spojů s hliníkovým chladičem, což se důrazně doporučuje, bez nichž by se životnost LED zhoršila.

Prototypové obrázky

Prototyp pouličního osvětlení od inovací společnosti Swagatam

Nejjednodušší okruh pouličního osvětlení

Pokud jste nováčkem a hledáte jednoduchý automatický systém pouličního osvětlení, pak možná následující design splní vaše potřeby.

Tento nejjednodušší automatický okruh pouličního osvětlení může nováček rychle sestavit a nainstalovat pro dosažení zamýšlených výsledků.

Tento obvod, který je postaven na konceptu aktivovaného světlem, lze použít k automatickému zapnutí a vypnutí světel vozovky nebo skupiny světel v reakci na měnící se úrovně okolního světla.

The elektrická jednotka Jakmile je postaven, lze jej použít k vypnutí lampy, když svítá, a zapnutí, když se setmí.

Jak to funguje

Obvod lze použít jako automatický denní noční světlo řídicí systém nebo jednoduchý spínač aktivovaný světlem. Pokusme se pochopit fungování tohoto užitečného obvodu a jak je tak jednoduché jej postavit:

S odkazem na schéma zapojení vidíme velmi jednoduchou konfiguraci skládající se pouze z několika tranzistorů a relé, které tvoří základní řídicí část obvodu.

Samozřejmě nemůžeme zapomenout na LDR, která je hlavní snímací složkou obvodu. Tranzistory jsou v zásadě uspořádány tak, že se oba navzájem protichůdně doplňují, což znamená, že když levý tranzistor vede, pravý tranzistor se vypíná a naopak.

Levý tranzistor T1 je upraven jako a komparátor napětí pomocí odporové sítě. Rezistor na horním rameni je LDR a rezistor na dolním rameni je předvolba, která se používá k nastavení prahových hodnot nebo úrovní. T2 je uspořádán jako invertor a invertuje odpověď přijatou z T1.

Jak funguje LDR

Zpočátku, za předpokladu, že úroveň světla je menší, LDR udržuje vysokou odolnost úroveň přes to, což neumožňuje dostatek proudu k dosažení základny tranzistoru T1.

To umožňuje, aby úroveň potenciálu na kolektoru byla nasycena T2, a následně relé zůstane aktivováno v tomto stavu.

Když se úroveň světla zvýší a na LDR se dostatečně zvětší, úroveň odporu poklesne, což jí umožní procházet větším proudem, který nakonec dosáhne základny T1.

Jak tranzistor reaguje na LDR

Tranzistor T1 vede a táhne svůj kolektorový potenciál na zem. To inhibuje vedení tranzistoru T2 a vypíná jeho relé zatížení kolektoru a připojenou lampu.

Podrobnosti o napájení

Napájení je standardní transformátor , most, síť kondenzátorů, která dodává a vyčistit DC do obvodu pro provedení navrhovaných akcí.

Celý obvod lze postavit na malém kousku desky vero a celá sestava spolu s napájecím zdrojem může být umístěna uvnitř robustní malé plastové krabičky.

Jak je umístěn LDR

LDR musí být umístěn mimo krabici, což znamená, že jeho snímací plocha by měla být vystavena směrem k okolní oblasti, odkud je vyžadováno snímání úrovně světla.

Je třeba dbát na to, aby světlo z lamp v žádném případě nedosahovalo LDR, což může mít za následek nesprávné spínání a oscilace.

Seznam dílů

• R1, R2, R3 = 2K2,
• VR1 = 10K předvolba,
• C1 = 100uF / 25V,
• C2 = 10uF / 25V,
• D1 ---- D6 = 1N4007
• T1, T2 = BC547,
• Relé = 12 V, 400 Ohm, SPDT,
• LDR = jakýkoli typ s odporem 10 K až 47 K při okolním světle.
• Transformátor = 0-12V, 200mA

Design PCB

Pomocí operační zesilovač IC 741

Výše vysvětlený obvod pouliční lampy s automatickým ovládáním tmy lze také provést pomocí operační zesilovač , Jak je ukázáno níže:

Pracovní popis

Zde je IC 741 navržen jako komparátor, kde jeho neinvertující pin # 3 je připojen k 10k presetu nebo banku pro vytvoření spouštěcí reference v tomto pinoutu.

Pin # 2, který je invertujícím vstupem IC, je konfigurován se sítí děliče potenciálů vytvořenou rezistorem závislým na světle nebo LDR a 100K rezistorem.

Předvolba 10K je zpočátku upravena tak, že když okolní světlo na LDR dosáhne požadované prahové hodnoty temnoty, kolík # 6 jde vysoko. To se provádí s určitou dovedností a trpělivostí pomalým pohybem předvolby, dokud se pin # 6 nedostane vysoko, což je identifikováno zapnutím připojeného relé a rozsvícením červené LED.

To je třeba provést vytvořením prahové úrovně umělé tmy na LDR uvnitř uzavřené místnosti a použitím tlumeného světla pro tento účel.

Jakmile je předvolba nastavena, může být utěsněna nějakým epoxidovým lepidlem, takže nastavení zůstane pevné a beze změny.

Poté může být obvod uzavřen ve vhodné krabici s 12V adaptérem pro napájení obvodu a kontakty relé zapojeny požadovanou silniční lampou.

Je třeba dbát na to, aby osvětlení lampy nikdy nedosáhlo LDR, jinak by mohlo dojít k trvalým oscilacím nebo blikání lampy, jakmile se rozsvítí za soumraku.