DIY saules gaismas projekti piedāvā ekonomisku un efektīvu veidu, kā nodrošināt māju ar enerģiju, izmantojot saules enerģiju. Tāpēc ir lietderīgi montēt ielu apgaismojuma sistēmu, kas izmanto saules enerģiju, lai uzlādētu akumulatoru dienas laikā, un pēc tam izmanto šo akumulatoru, lai naktī apgaismotu ielu. Un jūs varat izveidot savu!
Elektroniskā shēma vadīs šo sistēmu, automātiski ieslēdzot LED spuldzi naktī un izslēdzot dienas laikā. Mēs arī iekļausim akumulatora aizsardzības ķēdi, lai aizsargātu akumulatoru no pārmērīgas izlādes.
Ko sagaidīt
Šai sistēmai ir nepieciešamas 5 galvenās vienības:
- Saules panelis: Akumulatora uzlādei dienas laikā un kā gaismas sensoram.
- Akumulators: Strāvas un barošanas ķēdes un spuldzes uzglabāšanai.
- LED līdzstrāvas spuldze: Apgaismošanai tumsā
- Vadi: Savstarpējai savienošanai saskaņā ar shematisku diagrammu.
- Elektroniskā shēma: Lai automātiski vadītu/pārslēgtu LED spuldzi un aizsargātu akumulatoru no izlādes.
Saules enerģijas izmantošana akumulatora uzlādēšanai
Akumulatora uzlādei esam izmantojuši nelielu 10W (varat izvēlēties lielāku atbilstoši savam jaudas budžetam/prasībām) saules paneli. Tas var uzlādēt 12 V akumulatoru un nodrošināt 0,62 A īssavienojuma strāvu pie maksimālās spilgtuma. Tā fiziskais izmērs ir aptuveni 12 x 9 collas.
Mēs esam izmantojuši 12V līdzstrāvas akumulatoru ar 4Ah strāvas jaudu. Dienas laikā saules paneļi ģenerē strāvu, ko izmanto akumulatora uzlādēšanai. Akumulatora maksimālais atvērtās ķēdes spriegums var būt 13,7 V ar pilnu uzlādi, un tas ir jāuzlādē, kad akumulatora spriegums nokrītas līdz 11 VDC.
Lai uzlādētu akumulatoru, saules paneļa sarkanais vads (pozitīvā polaritāte) ir savienots ar pozitīvo spaili akumulatoru caur Zener diodi, kas ir pielodēta uz Veroboard, kur ir novietota arī elektroniskā shēma.
Zenera diode ir novietota tā, lai katods (+ spaile) būtu savienots ar saules bateriju un anods (- spaile) būtu savienots ar akumulatora pozitīvo spaili caur vadiem. Zenera diode nodrošina izolāciju starp saules paneli un akumulatoru, kas ir īpaši noderīgi tumsā, kad ķēde ņem saules paneļa spriegumu, lai ieslēgtu gaismu. Melns vads (negatīva polaritāte) ir tieši piestiprināts pie akumulatora negatīvā spailes.
Kad saules panelis tiek pakļauts saules gaismai, tas nodrošina strāvu akumulatora uzlādei, kuras daudzums ir atkarīgs no saules gaismas intensitātes. LED spuldze ņem strāvu no akumulatora. Elektroniskā shēma kontrolē spuldzi, izmantojot sensora datus (saules paneļa spriegumu). Savienojiet LED spuldzes pozitīvo spaili vai katodu ar akumulatora pozitīvo spaili, bet LED anodu savienojiet ar punktu C kā parādīts shēmās.
Elektroniskās shēmas veidošana
Elektroniskā shēma sastāv no divām daļām. Viens ir paredzēts, lai kontrolētu LED spuldzi, bet otrs ir paredzēts, lai kontrolētu un izvairītos no akumulatora iztukšošanās.
Automātiskās saules ielu gaismas shēmas
Zemāk esošajā attēlā ir parādītas visas shēmas šīs sistēmas savienošanai. Izveidojiet Veroboard elektronisko shēmu automātiskai pārslēgšanai un akumulatora iztukšošanas aizsardzībai.
Kas jums būs nepieciešams
Elektroniskajai shēmai būs nepieciešami šādi instrumenti un komponenti. Jūs varat tos iegūt tiešsaistes veikalos, piemēram Digikey, Pele vai Ali Express.
- 1 x ULN2003Darlingtona pāra tranzistori IC
- 1 x LM7809 9 V līdzstrāvas sprieguma regulators IC
- 2 x LM393 sprieguma salīdzināšanas IC
- 1 x Veroboard (ķēžu elementu savienošanai, izmantojot lodēšanu)
- Rezistori (omi) 1K, 10K, 36K, 53K, 100K, 280K (Vai līdzvērtīga šo vērtību paralēlā/sērijas kombinācija)
- Vadi
- Lodāmurs un lodēšanas stieple
- Digitālais multimetrs (sprieguma un strāvas mērīšanai)
- Skrūvju spailes Bloku savienotāji (vadu savienošanai ar saules paneli, akumulatoru un LED spuldzi)
- Zenera diode (starp saules paneļa sarkano vadu un akumulatora + spaili)
LED spuldzes vadība
Lai LED ieslēgtu tumsā un izslēgtu dienasgaismā, izmantojiet saules paneļa spriegumu kā sensoru ķēdes vadīšanai. Saules panelis un akumulators ir izolēti, izmantojot Zener diodi. Zenera diode dienasgaismā ir novirzīta uz priekšu, jo saules spriegums būs augstāks par akumulatora spriegumu lādēšanai. tas kļūst apgriezts tumsā, kad nav pieejama saules gaisma, lai apgaismotu saules paneli, lai nodrošinātu ievērojamu jaudu spriegums.
Šajā shēmā saules paneļa spriegums tiek salīdzināts ar akumulatora spriegumu, izmantojot komparatoru. Ja tas ir lielāks (dienasgaismas laikā), tas dod signālu gaismas izslēgšanai. Kad tas ir mazāks, tas dod signālu ieslēgt gaismu. LED spuldze tiek vadīta, izmantojot šo loģiku un ar ULN2003 Darlington pāra tranzistoru palīdzību. ULN2003 saņem ievadi no salīdzinājuma izejas. Ja tas saņem signālu par “Ieslēgts” pie ULN2003 ieejas tapām (1.–7.), tas ļauj kolektora strāvai iziet cauri C (kontaktiem 10–16), lai ieslēgtu gaismu.
Lai izveidotu šo ķēdi, savienojiet visus Veroboard ķēdes elementus, izmantojot lodēšanu. Lai izvairītos no kļūmēm, LM393 komparatorā ir ieviests Šmita sprūda (pozitīva atgriezeniskā saite pie salīdzinājuma).
Pārmērīgas izlādes novēršana
Ja laiks ir apmācies vai miglains, iespējams, ka akumulators dienas laikā var neuzlādēties, izraisot pārmērīgu akumulatora izlādi vairākas naktis pēc kārtas. Tas var izraisīt akumulatora izlādi līdz vietai, kur tiek izjaukts akumulatora ķīmiskais līdzsvars, padarot to nederīgu turpmākai lietošanai.
Lai aizsargātu akumulatoru no pārmērīgas izlādes, shēmās ir parādīta cita salīdzinājuma ķēde, kas izmanto LM393 IC, kas salīdzina akumulatora spriegumu ar stabilu atsauci. Atsauces spriegumam tiek izmantots LM7809 sprieguma regulators, kas ņem akumulatora spriegumu (t.i., 11 līdz 14 VDC) kā ieeju un izvada nemainīgu 9 V.
Lai pārliecinātos, ka akumulators nepārsniedz dziļās izlādes līmeni, t.i., ~11 V, izmantojiet salīdzināšanas ierīci kā Schmitt sprūda. Kad akumulatora spriegums nokrītas zem 11 voltiem, Schmitt sprūda izvadīs zemu loģikas līmeni, kas savukārt atspējos komutācijas ķēdi. Lai atkal aktivizētu komutācijas ķēdi, ir nepieciešams pilnībā uzlādēt akumulatoru līdz 13,2 V.
Jūs varat izvēlēties spriegumu (nevis 11 V zemam akumulatora līmenim un 13,2 V uzlādētam akumulatora līmenim) izvēloties piemērotu rezistoru kombināciju (lai gan tas ir padziļināts, nekā mēs šobrīd ienirsīsim). Akumulatora aizsardzības ķēdei savienojiet ķēdes elementus uz Vero plates ar lodēšanu.
Pēc gan automātiskās pārslēgšanas, gan akumulatora iztukšošanas aizsardzības ķēžu izveides Veroboard, beidzot pievienojiet šīs ķēdes, saules paneli, spuldzi un akumulatoru, kā norādīts shematiskajā diagrammā.
Saules ielu apgaismojuma sistēmas pārbaude
Lai pārbaudītu šīs sistēmas veiktspēju, novietojiet saules paneli zem saules gaismas. Jūs redzēsiet, ka LED spuldze ir “Izslēgta”, kad saules panelis tiek pakļauts saules gaismai. Izmēriet spriegumu, izmantojot digitālo multimetru pie saules paneļa izejas un akumulatora spailēm. Jūs uzzināsiet, ka saules paneļa spriegums ir augstāks par akumulatora spriegumu. Tagad, lai pārbaudītu, vai akumulators tiek uzlādēts saules gaismā, izmantojiet digitālo multimetru, lai izmērītu strāvu, kas ieplūst akumulatorā.
Nākamajā solī pārklājiet saules paneli ar biezu materiālu, lai bloķētu saules gaismu, un jūs redzēsiet, ka LED spuldze ieslēdzas. Izmēriet spriegumu pie saules paneļa; Jūs ievērosiet, ka saules panelis nodrošina ļoti zemu spriegumu, kas nav pietiekams akumulatora uzlādēšanai. Pēc tam izmēra strāvu no akumulatora līdz LED spuldzei; jūs atradīsiet, ka spuldze ņem strāvu no akumulatora, lai radītu gaismu.
Šeit ir īss šīs pārbaudes video demonstrējums:
Izgaismojiet nakti ar saules gaismu
Šis DIY projekts sniedz jums koncepciju, kā izveidot mini elektronisku komplektu, lai projektētu automatizētu ar saules enerģiju darbināmu ielu apgaismojumu, izmantojot dabisku un atjaunojamu saules enerģiju. Maksimālai resursu izmantošanai; izvēlieties pareizās saules paneļa, akumulatora un spuldzes specifikācijas, lai nodrošinātu, ka saules panelis uzlādē akumulatoru pietiekami, lai spuldze paliktu ieslēgta visu nakti.
