Как да изградите проста автоматична градинска светлина със слънчева енергия

За тези, които имат голям интерес към градинарството, градинската светлина ще предостави възможност да се възхищавате на красотата на техните растения дори през нощта. Тези светлини обикновено се поставят в градината, далеч от електрическите контакти, тъй като не е добра идея да прокарвате жици през вашата градинска почва, които през повечето време ще бъдат мокри и трудени. Това е мястото, където слънчевите градински светлини влизат в картината. Тези светлини ще имат батерия, която ще се зарежда през слънчев панел през деня, а през нощта енергията от батерията ще се използва за захранване на светлините и цикълът се повтаря. В някои от предишните ни статии сме изградили няколко проекта, свързани със слънчевата енергия, като зарядно устройство за мобилен телефон със слънчева енергия и слънчева инверторна верига.

В този проект ще изградим проста и евтина слънчева градинска лампа за домашна употреба. Слънчевият панел ще зарежда литиева батерия през деня и когато стане нощно време, батерията отново ще включи осветлението до деня си. За разлика от други схеми, ние няма да използваме микроконтролер или сензор, защото идеята на проекта е да намалим броя на компонентите, за да намалим цената и сложността на веригата. Като се каже, нека започнем да изграждаме нашата домашна слънчева светлина !!

Дизайн на слънчева градинска светлина

Преди да изберете стойността на компонентите и да влезете в електрическата схема, е важно да изберете товара за нашия проект. При натоварване се отнасяме към вида градинска светлина, който ще използваме в нашия проект. Тъй като напрежението и токът на светлината решават как да бъде проектирана веригата.

Светодиодите, които използваме в този проект, са нормални китайски светодиоди с работно напрежение 3.2V с максимално напрежение 4.5V напред. Следователно, ако два светодиода са свързани последователно, напрежението напред ще бъде 6.4V. Светодиодите, използвани в нашия проект, са показани по-долу.

Така литиевата батерия 7.4V ще може да осигури минимум 6.4V (напълно разредена) до максималните 8.4V (напълно заредена). Следователно, 7,4V литиева батерия се използва за източник на енергия в този проект, същото е показано по-долу. Ако сте напълно нови за литиевите батерии, можете да разгледате тази статия Основи на литиево-йонните батерии, за да разберете по-добре за батериите.

Батерията, избрана за това приложение, ще има вградена защитна верига, която ще предпази батерията от презареждане, дълбоко разреждане и условия, свързани с късо съединение. Ако вашата батерия не предоставя тези функции, не забравяйте да използвате външен защитен модул, тъй като литиевите батерии могат да станат силно нестабилни и дори да експлодират, ако не се обработват правилно.

Схема на слънчева градинска светлина

На слънчева светлина градина верига се състои от две части. Единият се зарежда, а другият е за управление на светодиодите. Пълната схема е обяснена като две части, първата част е дадена по-долу

N-Channel MOSFET Q2, IRF540N се използва за контрол на заряда. Потенциометър R1 се използва за задаване на нивото на напрежение на батерията чрез контролиране на напрежението на портата през N-канала MOSFET Q2. Изправителният диод Шотки D1 ​​е SR160, 1A 60V диод на Шотки, който се използва за защита на батерията от обратна полярност, както и за блокиране на обратния поток по време на разреждането. Изходният диод Шотки D2 се използва за изолиране на напрежението на зарядното устройство с напрежението на батерията.

Другата част от веригата се използва за включване на светодиода по време на тъмни условия. Това се прави от другия P-Channel MOSFET Q1, който е IRF9540. MOSFET портата се управлява от слънчевото напрежение. По този начин, когато слънчевите клетки произвеждат напрежение, MOSFET остава изключен, но на тъмно или през нощта клетките не произвеждат напрежение и MOSFET се включва. Чрез използване на P Channel MOSFET допълнителна LDR и верига за сравнение е напълно елиминирана.

Сега, за втората част на веригата, светодиодите са свързани в последователно паралелно състояние. Два светодиода последователно увеличават напрежението напред в два пъти повече от единичен светодиод, но токът, преминаващ през светодиодите, се разделя. Извършват се 4 паралелни връзки с два светодиода последователно. Повече паралелни светодиоди увеличават тока и влияят на архивирането на батерията.

Изчислено е, че текущият поток през всяка серия е почти 40mA. Следователно 4 паралелни струни консумират 160 mA ток. Избраната за този проект батерия ефективно ще свети светодиодите за почти 5-6 часа при номинално състояние на зареждане. Човек може да увеличи LED струните според нуждите.

Слънчева градинска светлинна конструкция

За изграждане на веригата са необходими следните компоненти -

1. Литиева батерия 7.4V (mAH зависи от времето за архивиране) с вградена защитна верига.
2. Светодиоди с напрежение 3,5 V напред (Приложимо е и друго напрежение, но конструкцията на LED лентата ще бъде различна)
3. IRF9540N - P канал Mosfet
4. IRF540N - N канал Mosfet
5. SR160 диод на Шотки 2 бр
6. 680R резистор
7. 50k потенциометър
8. 4.7k резистор
9. Слънчев панел 15 - 18V с ток над 300mA, ако е избрана батерия 3600mAH.
10. Проводници за свързване на соларен панел и светодиоди
11. Свързващи проводници

Изображението по-долу показва изписването на IRF540N N-канал и IRF9540 P-Channel Mosfet, които ще използваме проекта.

След като светлинната верига на слънчевата градина е изградена върху макет, моето подреждане изглежда по-долу

Използвали сме слънчевия панел със спецификациите по-долу.

Това е 10W слънчев панел с 18V изход. Слънчевият панел се поставя на ярка слънчева светлина при пикови слънчеви условия. Потенциометърът се контролира да има 8,5V през D2. Това се дължи на зареждащото напрежение, тъй като напрежението на литиевата батерия ще бъде 8.4V, когато е напълно заредено. Когато батерията започне да се зарежда, усилвател е свързан последователно с батерията, за да провери зарядния ток. Можете също да импровизирате проекта, като използвате соларен тракер за максимално зареждане на батерията, но това е нещо извън обхвата на този проект.

Както можете да проверите от показанията на мултицета по-долу, токът на заряд е почти 300mA. Тази промяна ще зависи от слънчевото състояние, ще се увеличи в слънчев ден и ще намалее в облачни дни.

През нощта, когато слънчевият панел не получава лъчение, няма да има изходен ток от панела и следователно батерията ще спре да се зарежда и светодиодните лампи ще се включат. Пълната работа на проекта може да бъде намерена и във видеото, свързано по-долу, където демонстрираме, че светлината се включва автоматично, ако панелът не получава лъчение.

Допълнителни подобрения

Веригата е основна схема за зарядно устройство за литиева батерия за прост проект, свързан с градинската светлина. По този начин той не използва никакви проблеми с безопасността. За правилно зареждане и използване на подходящ метод за слънчево зареждане с помощта на MPPT (Maximum Power Point Tracker) могат да се използват специални интегрални схеми за драйвери.

Тъй като това е проект за експлоатация на открито, трябва да се използва подходяща PCB заедно със затворена кутия. Заграждението трябва да бъде направено по такъв начин, че веригата да остане водоустойчива при дъжд. За да модифицирате тази схема или да обсъдите допълнителни аспекти на този проект, моля, използвайте активния форум на дайджеста на веригата.