Kā uzbūvēt vienkāršu ar saules enerģiju darbināmu dārza gaismu

Tiem, kuriem ir liela interese par dārzkopību, dārza gaisma sniegtu iespēju apbrīnot savu augu skaistumu pat nakts laikā. Šīs gaismas parasti tiks novietotas dārza iekšpusē, tālu no elektrības kontaktligzdām, jo ​​nav laba ideja vadīt dārza zemi, kas lielākoties būs mitra un apgrūtināta. Šeit attēlā parādās dārza gaismas, kuras darbina ar sauli. Šiem lukturiem būs akumulators, kas dienas laikā tiks uzlādēts caur saules paneli, un nakts laikā akumulatora enerģija tiks izmantota, lai darbinātu gaismas, un cikls atkārtojas. Dažos no mūsu iepriekšējiem rakstiem mēs esam izveidojuši dažus ar saules enerģiju saistītus projektus, piemēram, ar saules enerģiju darbināmu mobilo tālruņu lādētāju un saules invertora ķēdi.

Šajā projektā mēs izveidosim vienkāršu un lētu DIY saules dārza gaismu. Saules panelis dienas laikā uzlādēs litija akumulatoru, un, kad tas būs nakts laiks, akumulators atkal ieslēgs apgaismojumu līdz dienas laikam. Atšķirībā no citām shēmām mēs neizmantosim mikrokontrolleru vai sensoru, jo projekta ideja ir samazināt komponentu skaitu, lai samazinātu ķēdes cenu un sarežģītību. To sakot, sāksim veidot mūsu mājās gatavoto saules gaismu !!

Saules dārza gaismas dizains

Pirms komponentu vērtības izvēles un iekļaušanas shēmā ir svarīgi izvēlēties mūsu projekta slodzi. Pēc slodzes mēs atsaucamies uz dārza gaismas tipu, kuru izmantosim savā projektā. Tā kā gaismas spriegums un strāvas stiprums izlemj, kā var izveidot ķēdi.

Gaismas diodes, kuras mēs izmantojam šajā projektā, ir parastās ķīniešu gaismas diodes ar darba spriegumu 3,2 V ar maksimālo 4,5 V spriegumu uz priekšu. Tāpēc, ja divi LED ir savienoti virknē, spriegums uz priekšu būs 6,4 V. Mūsu projektā izmantotās gaismas diodes ir parādītas zemāk.

Tātad 7,4 V litija akumulators spēs nodrošināt vismaz 6,4 V (pilnībā izlādējies) līdz maksimālajam 8,4 V (pilnībā uzlādēts). Tāpēc šajā projektā strāvas avotam tiek izmantota 7,4 V litija baterija, tas pats ir parādīts zemāk. Ja litija baterijas jums ir pilnīgi jaunas, varat iepazīties ar šo rakstu par litija jonu akumulatoru pamatiem, lai labāk izprastu baterijas.

Akumulatoram, kas izvēlēts šai lietojumprogrammai, būs iebūvēta aizsardzības shēma, kas pasargās akumulatoru no pārmērīgas uzlādes, dziļas izlādes un īssavienojuma apstākļiem. Ja jūsu akumulators nenodrošina šīs funkcijas, noteikti izmantojiet ārēju aizsardzības moduli, jo litija baterijas var kļūt ļoti nestabilas un, ja tās netiek pareizi apstrādātas, var pat eksplodēt.

Saules dārza gaismas ķēdes shēma

Saules dārza gaismas ķēde sastāv no divām daļām. Viens no tiem uzlādē, bet otrs ir kontrolēt gaismas diodes. Pilna ķēdes shēma ir paskaidrota kā divas daļas, pirmā ir dota zemāk

N-Channel MOSFET Q2, IRF540N tiek izmantots lādiņu kontrolei. Potenciometru R1 izmanto, lai iestatītu akumulatora sprieguma līmeni, kontrolējot vārtu spriegumu N kanālā MOSFET Q2. Schottky taisngrieža diode D1 ir SR160, 1A 60V Schottky diode, ko izmanto, lai aizsargātu akumulatoru no pretējās polaritātes, kā arī bloķētu reverso plūsmu izlādes apstākļos. Izejas Schottky diode D2 tiek izmantots, lai izolētu lādētāja spriegumu ar akumulatora spriegumu.

Otru ķēdes daļu izmanto gaismas diode ieslēgšanai tumšos apstākļos. To veic otrs P-Channel MOSFET Q1, kas ir IRF9540. MOSFET vārtus kontrolē saules spriegums. Tādējādi ikreiz, kad saules baterijas rada spriegumu, MOSFET paliek izslēgts, bet tumsā vai naktī šūnas nerada spriegumu un MOSFET tiek ieslēgts. Izmantojot P Channel MOSFET, tiek pilnībā izslēgta papildu LDR un salīdzināšanas shēma.

Tagad ķēdes otrajai daļai gaismas diodes ir savienotas virknē paralēli. Divi LED sērijveidā palielina spriegumu uz priekšu divreiz nekā viens LED, bet strāva, kas plūst caur gaismas diodēm, tiek sadalīta. 4 paralēli savienojumi tiek veikti ar divām LED sērijveidā. Vairāk paralēlu gaismas diodes palielina strāvu un ietekmē akumulatora dublējumu.

Tiek lēsts, ka pašreizējā plūsma caur katru sēriju ir gandrīz 40mA. Tāpēc 4 paralēlas virknes patērē strāvu 160 mA. Šim projektam izvēlētā baterija gandrīz 5-6 stundas efektīvi iedegs gaismas diodes ar nominālo uzlādes stāvokli. Var palielināt LED virknes atbilstoši vajadzībām.

Saules dārza gaismas konstrukcija

Lai izveidotu ķēdi, ir nepieciešami šādi komponenti -

1. Litija akumulators 7,4 V (mAH atkarīgs no rezerves laika) ar iebūvētu aizsardzības shēmu.
2. Gaismas diodes ar 3,5 V spriegumu uz priekšu (ir piemērots arī cits spriegums, bet LED sloksnes konstrukcija būs atšķirīga)
3. IRF9540N - P kanāls Mosfet
4. IRF540N - N kanāla Mosfet
5. SR160 Schottky diode 2 gab
6. 680R rezistors
7. 50k potenciometrs
8. 4.7k rezistors
9. Saules panelis 15 - 18 V ar vairāk nekā 300 mA strāvu, ja ir izvēlēta 3600 mAh baterija.
10. Vadi saules paneļa un LED savienošanai
11. Savienojuma vadi

Zemāk redzamajā attēlā parādīts IRF540N N-channel un IRF9540 P-Channel Mosfet pinout, ka mēs izmantosim projektu.

Kad Saules dārza gaismas ķēde ir uzbūvēta uz maizes dēļa, mans izkārtojums izskatās šādi zemāk

Mēs izmantojām saules paneli ar zemāk norādīto specifikāciju.

Tas ir 10 W saules panelis ar 18 V izeju. Saules panelis tiek novietots spilgtā saules gaismā pīķa saules apstākļos. Potenciometra kontrolei ir 8,5 V pāri D2. Tas ir saistīts ar uzlādes spriegumu, jo litija akumulatora spriegums būs 8,4 V, kad tas būs pilnībā uzlādēts. Kad akumulators sāk uzlādēt, ampērmetrs tiek sērijveidā pievienots akumulatoram, lai pārbaudītu uzlādes strāvu. Varat arī improvizēt projektu, izmantojot saules izsekotāju, lai maksimāli uzlādētu akumulatoru, taču tas ir kaut kas ārpus šī projekta darbības jomas.

Kā jūs varat pārbaudīt, lasot zemāk redzamo multimetru, lādēšanas strāva ir gandrīz 300mA. Šīs izmaiņas būs atkarīgas no Saules stāvokļa, tās palielināsies saulainā dienā un samazināsies mākoņainās dienās.

Nakts laikā, kad saules panelis nesaņem starojumu, no paneļa nebūs izejas strāvas, tāpēc akumulators pārtrauks uzlādi un iedegsies LED gaismas. Pilnīga projekta darbība ir atrodama arī zemāk pievienotajā videoklipā, kur mēs demonstrējam, ka gaisma automātiski ieslēdzas, ja panelis nesaņem starojumu.

Turpmāki uzlabojumi

Kontūra ir pamata litija akumulatoru lādētāja ķēde vienkāršam dārza gaismas projektam. Tādējādi tajā netiek izskatīti nekādi drošības jautājumi. Pareizai uzlādei un saules enerģijas uzlādes metodes izmantošanai, izmantojot MPPT (Maximum Power Point Tracker), var izmantot īpašus draivera IC.

Tā kā tas ir āra darbības projekts, ir jāizmanto pareizs PCB kopā ar pievienoto lodziņu. Korpuss ir jāizgatavo tā, lai lietus laikā ķēde paliktu ūdensizturīga. Lai modificētu šo shēmu vai apspriestu citus šī projekta aspektus, lūdzu, izmantojiet ķēdes īssavilkuma aktīvo forumu.