Tee-se-itse-aurinkovaloprojektit tarjoavat taloudellisen ja tehokkaan tavan saada sähköä koteihin käyttämällä aurinkoenergiaa. Joten on järkevää koota katuvalojärjestelmä, joka käyttää aurinkoenergiaa akun lataamiseen päivällä ja käyttää tätä akkua valaisemaan katua yöllä. Ja voit tehdä oman!
Elektroninen piiri ohjaa tätä järjestelmää ja kytkee LED-lampun automaattisesti päälle yöksi ja sammuen päivällä. Lisäämme myös akun suojapiirin suojaamaan akkua ylipurkautumiselta.
Mitä odottaa
Tämä järjestelmä vaatii 5 pääyksikköä:
- Aurinkopaneeli: Akun lataamiseen päivällä ja valotunnistimena.
- Akku: Virran ja virtapiirin ja lampun varastointiin.
- LED DC-lamppu: Valaistukseen pimeällä
- Johdot: Yhteenliittämiseen kaavion mukaan.
- Elektroninen piiri: LED-lampun automaattiseen ohjaukseen/vaihtamiseen ja akun purkautumissuojaukseen.
Aurinkoenergian käyttö akun lataamiseen
Akun lataamiseen olemme käyttäneet pientä 10 W (voit valita isomman tehobudjetin/tarpeen mukaan) aurinkopaneelia. Se voi ladata 12 V akkua ja voi tarjota 0,62 A oikosulkuvirran huippuvalolla. Sen fyysinen koko on noin 12” x 9”.
Olemme käyttäneet 12 VDC akkua, jonka virtakapasiteetti on 4 Ah. Päivän aikana aurinkopaneelit tuottavat virtaa, jota käytetään akun lataamiseen. Akun avoin jännite voi olla enintään 13,7 V täydellä latauksella, ja se tulee ladata uudelleen, kun akun jännite laskee 11 VDC: iin.
Akun lataamiseksi aurinkopaneelin punainen johto (positiivinen napaisuus) kytketään positiiviseen napaan akun läpi Zener-diodin, joka on juotettu Veroboardiin, johon myös elektroninen piiri on sijoitettu.
Zener-diodi sijoitetaan siten, että katodi (+-napa) on kytketty aurinkopaneeliin ja anodi (-napa) on kytketty akun positiiviseen napaan johtojen kautta. Zener-diodi eristää aurinkopaneelin ja akun, mikä on erityisen hyödyllistä pimeässä, kun piiri ottaa aurinkopaneelin jännitteen kytkeäkseen valon päälle. Musta johto (negatiivinen napaisuus) on kiinnitetty suoraan akun negatiiviseen napaan.
Kun aurinkopaneeli altistetaan auringonvalolle, se antaa virtaa akun lataamiseen, jonka määrä riippuu auringonvalon voimakkuudesta. LED-lamppu ottaa virtaa akusta. Elektroninen piiri ohjaa polttimoa anturin datalla (aurinkopaneelin jännite). Liitä LED-lampun positiivinen napa tai katodi akun positiiviseen napaan, kun taas LED-anodi liitä pisteeseen C kuten kaavioissa näkyy.
Elektronisen piirin rakentaminen
Elektroniikkapiiri koostuu kahdesta osasta. Toinen on tarkoitettu ohjaamaan LED-lamppua, kun taas toinen on tarkoitettu ohjaamaan ja välttämään akun tyhjenemistä.
Automaattisen aurinkokatuvalon kaaviot
Alla olevassa kuvassa on kaikki kaaviot tämän järjestelmän liittämisestä yhteen. Tee Veroboardin elektroninen piiri automaattista kytkentää ja akun tyhjennyssuojaa varten.
Mitä tarvitset
Elektroniseen piiriin tarvitaan seuraavat työkalut ja komponentit. Niitä saa verkkokaupoista esim Digikey, Saalistaja tai Ali Express.
- 1 x ULN2003Darlington-paritransistorit IC
- 1 x LM7809 9 VDC jännitteensäädin IC
- 2 x LM393 jännitevertailija IC
- 1 x Veroboard (piirielementtien liittämiseen juottamalla)
- Vastukset (ohmeina) 1K, 10K, 36K, 53K, 100K, 280K (Tai vastaava näiden arvojen rinnakkais-/sarjayhdistelmä)
- Johdot
- Juotoskolvi ja juotoslanka
- Digitaalinen yleismittari (jännitteen ja virran mittaamiseen)
- Ruuviliitin Lohkon liittimet (johtimien liittämiseen aurinkopaneeliin, akkuun ja LED-lamppuun)
- Zener diodi (aurinkopaneelin punaisen johdon ja akun + navan välissä)
LED-lampun ohjaus
Jos haluat kytkeä LEDin päälle pimeällä ja sammuttaa sen päivänvalossa, käytä aurinkopaneelin jännitettä anturina ohjaamaan piiriä. Aurinkopaneeli ja akku on eristetty Zener-diodilla. Zener-diodi on biasoitu päivänvalossa, koska aurinkojännite tulee olemaan korkeampi kuin akun jännite latauksessa. se muuttuu käänteiseksi pimeässä, kun auringonvaloa ei ole saatavilla aurinkopaneelin valaisemiseen, mikä antaa merkittävän tehon Jännite.
Tässä piirissä aurinkopaneelin jännitettä verrataan akun jännitteeseen vertailijan avulla. Kun se on suurempi (päivänvalossa), se antaa signaalin valon sammuttamisesta. Kun se on pienempi, se antaa merkkivalon sytyttämisestä. LED-lamppua ohjataan tällä logiikalla ja ULN2003 Darlington-paritransistoreilla. ULN2003 saa tulon vertailijan lähdöstä. Jos se saa signaalin "Päälle" ULN2003:n tulonastoihin (1-7) (eli vertailijan lähtönastasta 1), se sallii kollektorivirran kulkea C: n (nastat 10-16) läpi valon sytyttämiseksi.
Tämän piirin tekemiseksi Yhdistä kaikki Veroboardin piirielementit juottamalla. Schmitt-liipaisu (positiivinen palaute vertailijassa) on toteutettu LM393-vertailijassa häiriöiden välttämiseksi.
Ylipurkauksen estäminen
Jos sää on pilvinen tai sumuinen, on mahdollista, että akku ei lataudu päivällä, mikä johtaa liialliseen akun purkautumiseen useana peräkkäisenä yönä. Tämä voi johtaa akun purkautumiseen pisteeseen, jossa akun kemiallinen tasapaino häiriintyy, mikä tekee siitä hyödyttömän jatkokäytössä.
Akun suojaamiseksi ylipurkaukselta toinen LM393 IC: tä käyttävä vertailupiiri on esitetty kaavioissa, joka vertaa akun jännitettä vakaaseen referenssiin. Referenssijännitteenä käytetään LM7809-jännitesäädintä, joka ottaa akkujännitteen (eli 11-14 VDC) tulona ja antaa tasaisen 9 V: n.
Varmistaaksesi, että akku ei ylitä syväpurkaustasoa eli ~11 V, käytä vertailulaitetta Schmitt-laukaisimena. Kun akun jännite putoaa alle 11 voltin, Schmitt-liipaisu antaa matalan logiikan, mikä puolestaan poistaa kytkentäpiirin käytöstä. Kytkentäpiirin aktivoimiseksi uudelleen akku on ladattava täyteen 13,2 V: iin.
Voit valita itse valitsemasi jännitteet (sen sijaan, että akun varaustaso on 11 V ja ladattu akku 13,2 V) valitsemalla sopiva vastusten yhdistelmä (vaikka se on syvällisempi kuin mitä aiomme sukeltaa tällä hetkellä). Akun suojapiiriä varten kytke piirielementit Vero-kortille juottamalla.
Kun olet tehnyt sekä automaattisen kytkennän että akun tyhjennyssuojapiirit Veroboardissa, liitä lopuksi nämä piirit, aurinkopaneeli, lamppu ja akku kaavion mukaisesti.
Testaa aurinkokatuvalojärjestelmääsi
Testaaksesi tämän järjestelmän suorituskykyä, aseta aurinkopaneeli auringonvaloon. Näet, että LED-lamppu on "Pois päältä", kun aurinkopaneeli altistuu auringonvalolle. Mittaa jännite digitaalisella yleismittarilla aurinkopaneelin lähdössä ja akun navoissa. Tulet huomaamaan, että aurinkopaneelin jännite on korkeampi kuin akun jännite. Tarkista nyt, latautuuko akku auringonpaisteessa, käytä digitaalista yleismittaria akkuun tulevan virran mittaamiseen.
Peitä seuraavassa vaiheessa aurinkopaneeli paksulla materiaalilla estääksesi auringonvalon, niin näet, että LED-lamppu syttyy. Mittaa aurinkopaneelin jännite; huomaat, että aurinkopaneeli tarjoaa erittäin alhaisen jännitteen, joka ei riitä akun lataamiseen. Mittaa sitten virta akusta LED-lamppuun; huomaat, että lamppu ottaa virtaa akusta tuottaakseen valoa.
Tässä lyhyt videoesittely tästä testistä:
Valaise yö aurinkovalolla
Tämä DIY-projekti antaa sinulle konseptin rakentaa minielektroniikkakokonaisuus automatisoidun aurinkoenergialla toimivan katuvalon suunnitteluun käyttämällä luonnollista ja uusiutuvaa aurinkoenergiaa. Resurssien maksimaaliseen käyttöön; Valitse oikeat tiedot aurinkopaneelille, akulle ja polttimolle varmistaaksesi, että aurinkopaneeli lataa akkua tarpeeksi pitääkseen lampun päällä koko yön.
