- Oblikovanje svetlobe Solar Garden
- Diagram svetlobne vrtne sončne vrte
- Konstrukcija sončne vrtne luči
- Nadaljnje izboljšave
Za tiste, ki se zelo zanimajo za vrtnarjenje, bi vrtna luč lahko občudovala lepoto svojih rastlin tudi ponoči. Te luči bodo običajno nameščene na vrtu, daleč od električnih vtičnic, ker ni dobro, da skozi vaše vrtne zemlje vodite žice, ki bodo večino časa mokre in naporne. Tu nastopijo vrtne luči na sončni pogon. Te luči bodo imele baterijo, ki se bo dnevno polnila prek sončne celice, ponoči pa bo energija iz baterije porabljena za napajanje luči in cikel se bo ponovil. V nekaterih prejšnjih člankih smo zgradili nekaj projektov, povezanih s sončno energijo, kot so polnilnik za mobilni telefon na sončno energijo in vezje sončnega pretvornika.
V tem projektu bomo zgradili preprosto in poceni sončno vrtno svetilko DIY. Sončna plošča bo litijevo baterijo polnila podnevi in ko bo postala nočna ura, bo baterija znova vklopila luči do dnevnega časa. Za razliko od drugih vezij ne bomo uporabljali mikrokrmilnika ali senzorja, ker je ideja projekta zmanjšati število komponent, da bi zmanjšali ceno in zahtevnost vezja. Ob tem pa začnimo graditi našo domačo sončno svetlobo !!
Oblikovanje svetlobe Solar Garden
Pred izbiro vrednosti komponent in vstopanjem v vezje je nujno izbrati obremenitev za naš projekt. Po obremenitvi se sklicujemo na vrsto vrtne luči, ki jo bomo uporabili v našem projektu. Ker napetost in tok luči določata, kako je mogoče oblikovati vezje.
LED-diode, ki jih uporabljamo pri tem projektu, so običajne kitajske LED-diode z delovno napetostjo 3,2 V in največ 4,5 V naprej napetosti. Če sta dve LED diodi priključeni zaporedno, bo napetost naprej 6,4V. LED diode, uporabljene v našem projektu, so prikazane spodaj.
Tako bo 7,4V litijeva baterija lahko zagotavljala najmanj 6,4V (popolnoma izpraznjena) do največ 8,4V (popolnoma napolnjena). Zato se v tem projektu za vir energije uporablja 7,4 V litijeva baterija, enako je prikazano spodaj. Če ste popolnoma novi pri litijevih baterijah, si oglejte članek Osnove litij-ionskih baterij, če želite bolje razumeti baterije.
Baterija, ki je izbrana za to aplikacijo, ima vgrajeno zaščitno vezje, ki bo akumulator zaščitilo pred prekomernim polnjenjem, globokim praznjenjem in pogoji, povezanimi s kratkim stikom. Če vaša baterija ne nudi teh funkcij, uporabite zunanji zaščitni modul, saj lahko litijeve baterije postanejo zelo nestabilne in lahko celo eksplodirajo, če z njimi ne ravnate pravilno.
Diagram svetlobne vrtne sončne vrte
Sončne svetlobe vrt vezje bo sestavljen iz dveh delov. Ena se polni, druga pa za nadzor LED. Celoten diagram vezja je razložen kot dva dela, prvi del je podan spodaj
N-kanalni MOSFET Q2, IRF540N se uporablja za nadzor nad polnjenjem. Potenciometer R1 se uporablja za nastavitev ravni napetosti akumulatorja z nadzorom napetosti vrat na N-kanalu MOSFET Q2. Schottkyjeva usmerniška dioda D1 je SR160, 1A 60V Schottkyjeva dioda, ki se uporablja za zaščito akumulatorja pred povratno polarnostjo in za blokiranje povratnega toka med praznjenjem. Izhodna Schottkyjeva dioda D2 se uporablja za izolacijo napetosti polnilnika z napetostjo akumulatorja.
Drugi del vezja se uporablja za vklop LED v temnih pogojih. To naredi drugi P-Channel MOSFET Q1, ki je IRF9540. Vrata MOSFET krmili sončna napetost. Torej, kadar sončne celice proizvajajo napetost, ostane MOSFET izklopljen, toda v temi ali ponoči celice ne proizvajajo napetosti in MOSFET se vklopi. Z uporabo P-Channel MOSFET-a se popolnoma izloči dodatni LDR in primerjalno vezje.
Zdaj so za drugi del vezja LED diode povezane v zaporedno vzporednem stanju. Dve LED zaporedno povečata napetost naprej na dvojno kot ena LED, vendar se tok, ki teče skozi LED, razdeli. 4 vzporedne povezave so narejene z dvema serijsko LED diodama. Več vzporednih LED povečuje tok in vpliva na varnostno kopijo baterije.
Ocenjuje se, da je tok toka skozi vsako serijo skoraj 40mA. Zato 4 vzporedni nizi porabijo 160 mA toka. Baterija, izbrana za ta projekt, bo učinkovito svetila LED skoraj 5-6 ur pri nominalnem stanju napolnjenosti. LED žice lahko povečate po potrebi.
Konstrukcija sončne vrtne luči
Za izdelavo vezja so potrebne naslednje komponente -
- Litijeva baterija 7,4 V (mAH je odvisna od časa varnostnega kopiranja) z vgrajenim zaščitnim vezjem.
- LED s prednapetostjo 3,5 V (velja tudi druga napetost, vendar bo konstrukcija LED trakov drugačna)
- IRF9540N - P-kanal Mosfet
- IRF540N - N-kanal Mosfet
- SR160 Schottky dioda 2 kos
- 680R upor
- 50k potenciometer
- 4.7k upor
- Solarna plošča 15 - 18V z več kot 300mA trenutne moči, če je izbrana baterija 3600mAH.
- Žice za povezovanje sončne plošče in LED
- Priključne žice
Spodnja slika prikazuje pinout IRF540N N-kanala in IRF9540 P-Channel Mosfet, ki ga bomo uporabljali.
Ko je svetlobni tokokrog Solar Garden postavljen na plošči, je moja postavitev videti spodaj
Uporabili smo sončno ploščo s spodnjo specifikacijo.
To je 10W sončna plošča z 18V izhodom. Sončna plošča je postavljena na močni sončni svetlobi ob največjih sončnih pogojih. Potenciometer je krmiljen tako, da ima 8,5 V preko D2. To je posledica polnilne napetosti, saj bo napetost litijeve baterije, ko je popolnoma napolnjena, 8,4 V. Ko se baterija začne polniti, je ojačevalnik serijsko povezan z baterijo, da preveri polnilni tok. Projekt lahko tudi improvizirate s pomočjo solarnega sledilnika, da maksimalno napolnite baterijo, vendar to ne spada v okvir tega projekta.
Kot lahko preverite na spodnjem odčitku multimetra, je polnilni tok skoraj 300mA. Ta sprememba bo odvisna od sončnega stanja, v sončnem dnevu se bo povečala, v oblačnih dneh pa se bo zmanjšala.
Ponoči, ko sončna plošča ne prejme sevanja, iz nje ne bo izhodnega toka, zato se bo baterija prenehala polniti in LED lučke se bodo prižgale. Popolno delovanje projekta lahko najdete tudi v spodnjem videoposnetku, kjer prikazujemo, kako se svetloba samodejno vklopi, če plošča ne seva.
Nadaljnje izboljšave
Vezje je osnovno vezje litijevega akumulatorja za preprost projekt, povezan z vrtno lučjo. Zato ne vsebuje nobenih varnostnih vprašanj. Za pravilno polnjenje in uporabo ustrezne metode sončnega naboja z uporabo MPPT (Maximum Power Point Tracker) lahko uporabimo namenske IC-je gonilnikov.
Ker gre za projekt delovanja na prostem, je treba uporabiti ustrezen PCB skupaj s priloženo škatlo. Ohišje mora biti narejeno tako, da vezje v dežju ostane nepremočljivo. Če želite spremeniti to vezje ali razpravljati o nadaljnjih vidikih tega projekta, prosimo, uporabite aktivni forum povzetka vezja.