DIY päikesevalgusti projektid pakuvad säästlikku ja tõhusat viisi päikeseenergia abil kodude toiteks. Seega on mõttekas kokku panna tänavavalgustussüsteem, mis kasutab päevasel ajal aku laadimiseks päikeseenergiat ja seejärel kasutab seda akut öösel tänava valgustamiseks. Ja saate ise teha!
Seda süsteemi juhib elektrooniline ahel, lülitades LED-pirni öösel automaatselt sisse ja päeval välja. Samuti lisame aku kaitseahela, et kaitsta akut ülelaadimise eest.
Mida oodata
See süsteem nõuab 5 põhiseadet:
- Päikesepaneel: Aku laadimiseks päevasel ajal ja valgussensorina.
- Aku: Voolu ja toiteahela ja pirni salvestamiseks.
- LED DC pirn: Pimedal ajal valgustamiseks
- Juhtmed: Omavaheliseks ühendamiseks vastavalt skemaatilisele diagrammile.
- Elektrooniline ahel: LED-pirni automaatseks juhtimiseks/lülitamiseks ja aku tühjenemise kaitseks.
Päikeseenergia kasutamine aku laadimiseks
Aku laadimiseks oleme kasutanud väikest 10W (saate valida oma võimsuse eelarve/vajaduse järgi suurema) päikesepaneeli. See võib laadida 12 V akut ja pakkuda 0,62 A lühisvoolu tippheledusega. Selle füüsiline suurus on umbes 12" x 9".
Oleme kasutanud 12VDC akut vooluvõimsusega 4Ah. Päeva jooksul toodavad päikesepaneelid voolu, mida kasutatakse aku laadimiseks. Aku maksimaalne avatud vooluahela pinge täislaadimisel võib olla 13,7 V ja seda tuleks uuesti laadida, kui aku pinge langeb 11 V-ni.
Aku laadimiseks ühendatakse päikesepaneeli punane juhe (positiivne polaarsus) positiivse klemmiga aku läbi Zeneri dioodi, mis on joodetud Veroboardile, kuhu on paigutatud ka elektrooniline ahel.
Zeneri diood on paigutatud nii, et katood (+ klemm) on ühendatud päikesepaneeliga ja anood (-klemm) on ühendatud juhtmete kaudu aku positiivse klemmiga. Zeneri diood eraldab päikesepaneeli ja aku, mis on eriti kasulik pimedas, kui vooluahel võtab valguse sisselülitamiseks päikesepaneeli pinget. Must juhe (negatiivne polaarsus) kinnitatakse otse aku negatiivse klemmi külge.
Kui päikesepaneel on päikesevalguse käes, annab see aku laadimiseks voolu, mille hulk sõltub päikesevalguse intensiivsusest. LED pirn võtab akust voolu. Elektrooniline vooluahel juhib pirni anduri andmete (päikesepaneeli pinge) abil. Ühendage LED-pirni positiivne klemm või katood aku positiivse klemmiga, samal ajal ühendage LED-i anood punktiga C nagu on näidatud skeemidel.
Elektroonilise vooluringi ehitamine
Elektrooniline ahel koosneb kahest osast. Üks on mõeldud LED-pirni juhtimiseks, teine aga aku tühjenemise juhtimiseks ja vältimiseks.
Automaatse päikeseenergia tänavavalgustuse skeemid
Alloleval joonisel on näidatud kogu selle süsteemi ühendamise skeem. Looge Veroboardi elektrooniline lülitus automaatseks ümberlülitamiseks ja aku tühjenemise kaitseks.
Mida vajate
Elektroonilise vooluringi jaoks on vaja järgmisi tööriistu ja komponente. Saate neid osta sellistest veebipoodidest nagu Digikey, Mouser või Ali Express.
- 1 x ULN2003Darlingtoni paari transistorid IC
- 1 x LM7809 9 V alalisvoolu pingeregulaator IC
- 2 x LM393 pingevõrdluslüliti IC
- 1 x Veroboard (ahela elementide ühendamiseks jootmise teel)
- Takistid (oomides) 1K, 10K, 36K, 53K, 100K, 280K (Või samaväärne nende väärtuste paralleel-/seeria kombinatsioon)
- Juhtmed
- Jootekolb ja jootetraat
- Digitaalne multimeeter (pinge ja voolu mõõtmiseks)
- Kruviklemm Plokkühendused (juhtmete ühendamiseks päikesepaneeli, aku ja LED-pirniga)
- Zeneri diood (päikesepaneeli punase juhtme ja aku + klemmi vahel)
LED-pirni juhtimine
LED-i pimedas sisselülitamiseks ja päevavalguses väljalülitamiseks kasutage vooluahela juhtimiseks andurina päikesepaneeli pinget. Päikesepaneel ja aku isoleeritakse Zeneri dioodi abil. Zeneri diood on päevavalguses ettepoole kallutatud, kuna päikeseenergia pinge on laadimisel kõrgem kui aku pinge. see muutub pimedas vastupidiseks, kui päikesepaneeli ei valgustata, et anda märkimisväärne väljund Pinge.
Selles vooluringis võrreldakse päikesepaneeli pinget aku pingega, kasutades komparaatorit. Kui see on suurem (päevavalguses), annab see signaali valguse väljalülitamiseks. Kui see on väiksem, annab see signaali sisse lülitada. LED pirni juhitakse seda loogikat kasutades ja ULN2003 Darlingtoni paaritransistoride abil. ULN2003 saab sisendi võrdlusseadme väljundist. Kui see saab signaali "Sees" ULN2003 sisendviigudele (1–7) (st võrdlusseadme väljundkontaktilt 1), laseb see valguse sisselülitamiseks kollektorivoolu läbida C (kontaktid 10–16).
Selle vooluringi tegemiseks ühendage kõik Veroboardi vooluringi elemendid jootmise teel. Schmitti päästik (positiivne tagasiside võrdlusseadmes) on LM393 komparaatoris rakendatud, et vältida tõrkeid.
Ülelaadimise vältimine
Kui ilm on pilves või udune, ei pruugi aku päeva jooksul laadida, mis põhjustab aku liigset tühjenemist mitmel järjestikusel ööl. See võib põhjustada aku tühjenemise punktini, kus aku keemiline tasakaal häirub, muutes selle edasiseks kasutamiseks kasutuks.
Aku kaitsmiseks liigse tühjenemise eest on skeemidel näidatud teine võrdlusahel, mis kasutab LM393 IC-d, mis võrdleb aku pinget stabiilse referentsiga. Võrdluspinge jaoks kasutatakse pingeregulaatorit LM7809, mis võtab sisendiks aku pinge (st 11 kuni 14 VDC) ja väljastab konstantse 9 V.
Veendumaks, et aku ei ületa sügavat tühjenemise taset, st ~11 V, kasutage võrdlusseadet Schmitti päästikuna. Kui aku pinge langeb alla 11 volti, annab Schmitti päästik loogika madalaks, mis omakorda blokeerib lülitusahela. Lülitusahela uuesti lubamiseks on vaja aku täielikult laadida 13,2 V-ni.
Saate ise valida pinged (11 V aku madala taseme ja 13,2 V asemel laetud aku taseme jaoks) valides sobiva takistite kombinatsiooni (kuigi see on põhjalikum, kui me praegu sukeldume). Aku kaitseahela jaoks ühendage Vero plaadi vooluringi elemendid jootmise teel.
Pärast nii automaatse lülituse kui ka aku tühjendamise kaitseahelate tegemist Veroboardis ühendage lõpuks need ahelad, päikesepaneel, pirn ja aku vastavalt skemaatilisele diagrammile.
Päikese tänavavalgustussüsteemi testimine
Selle süsteemi toimivuse testimiseks asetage päikesepaneel päikesevalguse kätte. Kui päikesepaneelil on päikesevalgus, näete, et LED-pirn on välja lülitatud. Mõõtke pinget digitaalse multimeetriga päikesepaneeli väljundi ja aku klemmide juures. Saate teada, et päikesepaneeli pinge on kõrgem kui aku pinge. Nüüd, et kontrollida, kas aku laeb päikesevalguse käes, kasutage akusse voolava voolu mõõtmiseks digitaalset multimeetrit.
Järgmises etapis katke päikesepaneel paksu materjaliga, et varjata päikesevalgust ja näete, et LED-pirn lülitub sisse. Mõõtke pinget päikesepaneelil; märkate, et päikesepaneel annab väga madalat pinget, millest aku laadimiseks ei piisa. Seejärel mõõtke voolu akust LED-pirni; leiate, et pirn võtab valguse tekitamiseks akust voolu.
Siin on selle testimise lühike videoesitlus:
Valgustage öö päikesevalgusega
See isetegemise projekt annab teile kontseptsiooni minielektroonilise koostu ehitamiseks, et kujundada automaatne päikeseenergial töötav tänavavalgustus, kasutades looduslikku ja taastuvat päikeseenergiat. Ressursside maksimaalseks kasutamiseks; valige päikesepaneeli, aku ja pirni jaoks õiged spetsifikatsioonid, et päikesepaneel saaks akut piisavalt laetud, et pirn öö läbi põleks.