Automatikus 40 W-os LED-es napelemes utcai fényáramkör

A következő cikk egy érdekes, 40 wattos, automatikus LED utcai fényáramkör felépítését tárgyalja, amely éjszaka automatikusan bekapcsol, nappal pedig kikapcsol (az általam tervezett). Nappal a beépített akkumulátort napelem segítségével töltik, miután feltöltötték, ugyanazt az akkumulátort használják éjszakai LED-lámpa áramellátására az utcák megvilágítására.

Mára a napelemek és a napelemek nagyon népszerűvé váltak, és a közeljövőben valószínűleg azt látnánk, hogy mindannyian használnánk valamilyen módon, vagy más módon az életünk során. Ezen eszközök egyik fontos felhasználása az utcai világítás területén volt.

Az itt tárgyalt áramkör legtöbb szabványos specifikációt tartalmaz, a következő adatok ezt részletesebben magyarázzák:

LED lámpa specifikációk

• Feszültség: 12 volt (12V / 26AH akkumulátor)
• Fogyasztás: 3,2 Amper @ 12 V,
• Energiafogyasztás: 39 watt 39nos 1 wattos LED-del
• Fényerősség: Körülbelül 2000 lm (lumen)

Töltő / vezérlő specifikáció

• Bemenet: 32 volt egy meghatározott szolárpanelről, körülbelül 32 volt nyitott áramú feszültséggel és 5-7 amperes rövidzárlati árammal.
• Kimenet: Max. 14,3 volt, áram 4,4 amperre korlátozva
• Az akkumulátor megtelt - Vágja le 14,3 V-nál (P2 állítja be).
• Alacsony elemfeszültség - Vágás 11,04 V feszültségen (a P1 állítja be).
• Az akkumulátor C / 5-es sebességgel töltődik 13,4 voltra korlátozott úszófeszültséggel az „akkumulátor teljes kikapcsolása KI” után.
• Automatikus nappali / éjszakai kapcsolás LDR érzékelővel (az R10 megfelelő kiválasztásával állítható be).

A cikk ezen első részében a szolár töltő / vezérlő fokozatot és a hozzá tartozó túl / alacsony feszültségű kapcsoló áramkört, valamint az automatikus nappali / éjszakai kikapcsolási szakaszt vizsgáljuk.

A fenti kialakítás sokkal egyszerűbb lehet az IC 555 fokozat kiküszöbölésével és a nappali relé kikapcsolt OFF tranzisztorának közvetlen összekapcsolásával a pozitív napelemekkel, az alábbiak szerint:

Alkatrész lista

• R1, R3, R4, R12 = 10k
• R5 = 240 OHMS
• P1, P2 = 10K előre beállított
• P3 = 10k pot vagy előre beállított
• R10 = 470K,
• R9 = 2M2
• R11 = 100K
• R8 = 10 OHMS 2 WATT
• T1 ---- T4 = BC547
• A1 / A2 = 1/2 IC324
• MINDEN ZENER-Dióda = 4,7 V, 1/2 WATT
• D1 - D3, D6 = 1N4007
• D4, D5 = 6AMP Diódák
• IC2 = IC555
• IC1 = LM338
• RELÉK = 12 V, 400 OHMS, SPDT
• AKKUMULÁTOR = 12V, 26AH
• NAPPANEL = 21 V NYITOTT ÁRAM, 7 AMP @ RÖVID ÁRAM.

Napelemes töltő / vezérlő, magas / alacsony akkumulátor kikapcsolása és a környezeti fény érzékelő áramkör szakaszai:

VIGYÁZAT : A töltésszabályozó elengedhetetlen minden utcai világító rendszerhez. Lehet, hogy más funkciókat is talál az interneten e funkció nélkül, egyszerűen hagyja figyelmen kívül őket. Ezek veszélyesek lehetnek az akkumulátorra!

A fenti 40 wattos utcai fény kapcsolási rajzára hivatkozva a panel feszültségét az IC LM 338 szabályozza és stabilizálja a szükséges 14,4 voltra.

A P3 a kimeneti feszültség pontosan 14,3 voltra vagy valahol a közelébe történő beállítására szolgál.

R6 és R7 alkotja az áramkorlátozó komponenseket, és azokat megfelelően kell kiszámítani, amint azt tárgyaltuk ebben a napelemes feszültségszabályozó áramkörben .

A stabilizált feszültséget ezután a feszültség / töltés szabályozására és a kapcsolódó fokozatokra alkalmazzák.

Két A1 és A2 opamp van konvertálva konfigurálva, ami azt jelenti, hogy A1 kimenete magas lesz, ha egy előre meghatározott túlfeszültség-értéket észlelnek, míg az A2 kimenete magasra megy egy előre meghatározott alacsony feszültség-küszöb észlelésekor.

A fenti magas és alacsony feszültség küszöbértékeket az előre beállított P2 és P1 megfelelően állítja be.

A T1 és T2 tranzisztorok megfelelően reagálnak az opampok fenti kimeneteire, és aktiválják a megfelelő relét a csatlakoztatott akkumulátor töltöttségi szintjének szabályozásához az adott paraméterek szempontjából.

A T1-hez csatlakoztatott relé kifejezetten vezérli az akkumulátor túltöltési határát.

A T3-hoz csatlakoztatott relé felelős a LED-es lámpa fokozatának feszültségéért. Amíg az akkumulátor feszültsége meghaladja az alacsony feszültség küszöbértékét, és amíg a rendszer körül nincs környezeti fény, addig ez a relé bekapcsolva tartja a lámpát, a LED modul azonnal kikapcsol, ha a megadott feltételek nem teljesülnek.

Áramkör működtetése

Az IC1 és a hozzá tartozó alkatrészek alkotják a fényérzékelő áramkört, kimenete magasra megy környezeti fény jelenlétében és fordítva.

Tegyük fel, hogy nappal van, és egy részben lemerült 11,8 V-os akkumulátor csatlakoztatva van a megfelelő pontokhoz. Tegyük fel, hogy a magas feszültség kikapcsolását 14,4 V-ra kell állítani. Bekapcsoláskor (a napelemről vagy egy külső egyenáramú forrásból) az akkumulátor tölteni kezdi a relé N / C érintkezőin keresztül.

Mivel ma van, az IC1 kimenete magas, ami bekapcsolja a T3-at. A T3-hoz csatlakoztatott relé tartja az akkumulátor feszültségét, és megakadályozza, hogy elérje a LED-modult, és a lámpa kikapcsolt állapotban marad.

Miután az akkumulátor teljesen feltöltődött, az A1 kimenete magasra kapcsol, bekapcsolva a T1-et és a hozzá tartozó relét.

Ez leválasztja az akkumulátort a töltési feszültségről.

A fenti helyzet a fenti relé N / O érintkezőitől a T1 bázisáig tartó visszacsatolási feszültség segítségével reteszelődik.

A retesz addig tart, amíg el nem éri a kisfeszültségi állapotot, amikor a T2 bekapcsol, földeli a T1 alaphelyzetét és visszaállítja a felső relét töltési módba.

Ezzel lezárul az akkumulátor magas / alacsony szabályozónk és a javasolt 40 wattos automatikus szolár utcai fényrendszer fényérzékelő szakaszai.

Az alábbi beszélgetés elmagyarázza a PWM vezérelt LED modul áramkörének elkészítési eljárását.

Az alábbiakban bemutatott áramkör a 39 lámpából álló LED lámpa modult jelenti. 1 watt / 350 mA nagy fényerejű LED-ek. A teljes tömb 13 soros csatlakozás párhuzamos összekapcsolásával készül, mindegyik sorozat 3 LED-jéből áll.

Hogyan működik

A LED-ek fenti elrendezése meglehetősen szabványos konfigurációjú, és nem tulajdonít különösebb jelentőséget.

Ennek az áramkörnek a tényleges döntő része az IC 555 szakasz, amely a tipikus, stabil, multivibrátoros módban van konfigurálva.

Ebben az üzemmódban az IC 3. kimeneti tűje határozott PWM hullámformákat generál, amelyeket az IC működési ciklusának megfelelő beállításával lehet beállítani.

Ennek a konfigurációnak a munkaciklusát úgy állítják be, hogy a P1-et az egyes preferenciák szerint állítják be.

Mivel a P1 beállítása a LED-ek megvilágítási szintjét is eldönti, gondosan kell eljárni, hogy a LED-ekből a lehető legoptimálisabb eredmény érhető el. A P1 a LED-modul tompításának vezérlõjévé is válik.

A PWM tervezés beépítése itt kulcsszerepet játszik, mivel drasztikusan csökkenti a csatlakoztatott LED-ek energiafogyasztását.

Ha a LED-modult közvetlenül az akkumulátorhoz csatlakoztatnák az IC 555 fokozat nélkül, akkor a LED-ek a teljes megadott 36 wattot fogyasztották volna.

A PWM meghajtó működése közben a LED modul csak körülbelül 1/3 energiát fogyaszt, azaz körülbelül 12 wattot, mégis kivonja a LED-ekből a maximálisan megadott megvilágítást.

Ez azért történik, mert a betáplált PWM impulzusok miatt a T1 tranzisztor csak a normál időtartam 1/3-án marad bekapcsolva, ugyanolyan rövidebb ideig kapcsolva a LED-eket, azonban a látás tartóssága miatt a LED-eket Állandóan BE.

Az astable nagy frekvenciája nagyon stabilvá teszi a megvilágítást, és rezgés még akkor sem érzékelhető, amikor a látásunk mozgásban van.

Ez a modul integrálva van a korábban tárgyalt szolár vezérlő táblával.

A bemutatott áramkör pozitív és negatív kapcsolatait egyszerűen össze kell kötni a szolár vezérlőpanel megfelelő pontjaival.

Ezzel befejeződik a javasolt 40 wattos automatikus szolár LED utcai lámpa áramkör projekt teljes magyarázata.

Ha bármilyen kérdése van, kifejtheti azokat észrevételeivel.

FRISSÍTÉS: A fenti elmélet, miszerint a látás tartóssága miatt alacsonyabb fogyasztás mellett magas megvilágítást látunk, helytelen. Szóval sajnos ez a PWM vezérlő csak fényerő-szabályozóként működik, és semmi több!

Kapcsolási rajz az utcai lámpa LED PWM vezérlőjéhez

Alkatrész lista

• R1 = 100K
• P1 = 100K pot
• C1 = 680 pF
• C2 = 0,01 uF
• R2 = 4K7
• T1 = TIP122
• R3 ---- R14 = 10 ohm, 2 watt
• LED-ek = 1 watt, 350 mA, hideg fehér
• IC1 = IC555

A végső prototípusban a LED-eket speciális alumínium alapú hűtőborda típusú NYÁK-ra szerelték, erősen ajánlott, amely nélkül a LED élettartama romlana.

Képek prototípusa

Az utcai fény prototípusa Swagatam újításokkal

A legegyszerűbb utcai fényáramkör

Ha újonc vagy, és egy egyszerű automatikus utcai lámparendszert keresel, akkor a következő kialakítás talán kielégíti az igényeidet.

Ez a legegyszerűbb automatikus utcai fényáramkör újonnan gyorsan összeszerelhető és beépíthető a kívánt eredmények elérése érdekében.

A fény által aktivált koncepció köré épített áramkör használható az úttest lámpájának vagy lámpacsoportjának automatikus be- és kikapcsolására, válaszul a változó környezeti fényszintekre.

A elektromos egység ha épült, akkor használható a lámpa kikapcsolására hajnalszakadáskor és az alkonyat bekapcsolásakor.

Hogyan működik

Az áramkör automatikusként használható nappali éjszaka működtetett fény vezérlő rendszer vagy egy egyszerű, világítással kapcsoló kapcsoló. Próbáljuk megérteni ennek a hasznos áramkörnek a működését és azt, hogy ilyen egyszerű felépíteni:

A kapcsolási rajzra hivatkozva egy nagyon egyszerű konfigurációt láthatunk, amely csak néhány tranzisztort és egy relét tartalmaz, amely az áramkör alapvető vezérlő részét képezi.

Természetesen nem feledkezhetünk meg az LDR-ről, amely az áramkör elsődleges érzékelő komponense. A tranzisztorok alapvetően úgy vannak elrendezve, hogy mindketten ellentétesen kiegészítik egymást, vagyis amikor a bal oldali tranzisztor vezet, a jobb oldali tranzisztor kikapcsol és fordítva.

A bal oldali T1 tranzisztort a feszültség-összehasonlító rezisztív hálózat segítségével. A felkaron lévő ellenállás az LDR, az alsó kar ellenállása az az előre beállított érték, amelyet a küszöbértékek vagy szintek beállításához használnak. A T2 inverterként van elrendezve, és megfordítja a T1-től kapott választ.

Hogyan működik az LDR

Kezdetben, feltételezve, hogy a fényszint kisebb, a Az LDR magas ellenállást mutat szintje van rajta, ami nem enged elegendő áramot a T1 tranzisztor bázisának eléréséhez.

Ez lehetővé teszi a kollektor potenciális szintjének telítettségét a T2-ben, következésképpen a relé ebben az állapotban aktiválva marad.

Amikor a fényszint megnő és kellően nagy lesz az LDR-en, az ellenállási szintje csökken, ezáltal nagyobb áram áramlik át rajta, amely végül eléri a T1 bázisát.

Hogyan reagál a tranzisztor az LDR-re

A T1 tranzisztor vezet, és kollektorpotenciálját a föld felé húzza. Ez gátolja a T2 tranzisztor vezetését, kikapcsolva a kollektor terhelő reléjét és a csatlakoztatott lámpát.

Tápegység részletei

Az áramellátás szabvány transzformátor , híd, kondenzátor hálózat, amely ellátja a tiszta DC az áramkörhöz a javasolt műveletek végrehajtásához.

Az egész áramkör felépíthető egy kis darab vero táblára, és az egész szerelvény, valamint az áramellátás egy erős kis műanyag dobozban helyezhető el.

Az LDR elhelyezkedése

Az LDR-t a dobozon kívül kell elhelyezni, vagyis érzékelőfelületének a környezeti terület felé kell kitenni, ahonnan a fényszint érzékelésére van szükség.

Ügyelni kell arra, hogy a lámpák fénye semmilyen módon ne érje el az LDR-t, ami hamis kapcsolást és rezgéseket eredményezhet.

Alkatrész lista

• R1, R2, R3 = 2K2,
• VR1 = 10K előre beállított,
• C1 = 100uF / 25V,
• C2 = 10uF / 25V,
• D1 ---- D6 = 1N4007
• T1, T2 = BC547,
• Relé = 12 volt, 400 Ohm, SPDT,
• LDR = bármilyen típusú, 10–47 K ellenállással környezeti fény mellett.
• Transzformátor = 0-12V, 200mA

NYÁK tervezés

Opamp IC 741 használatával

A fent ismertetett automatikus sötétséggel aktivált utcai lámpa áramkör szintén elkészíthető egy opamp , az alábbiak szerint:

Munka leírás

Itt az IC 741-et komparátorként terveztük, ahol a nem invertáló # 3 tűje egy 10 000-es presethez vagy pothoz van csatlakoztatva, hogy kiváltó referenciát hozzon létre ezen a pinouton.

A 2. érintkező, amely az IC inverter bemenete, egy fényfüggő ellenállás vagy LDR és egy 100K ellenállás által létrehozott potenciálosztó hálózattal van konfigurálva.

A 10K előre beállított értéket kezdetben úgy állítják be, hogy amikor az LDR környezeti fény eléri a kívánt sötétség küszöböt, a # 6 tű magasra kerül. Ez némi hozzáértéssel és türelemmel történik azáltal, hogy az előre beállított értéket lassan mozgatja, amíg a # 6-os tű csak magasra nem emelkedik, amelyet a csatlakoztatott relé bekapcsolása és a piros LED megvilágítása azonosít.

Ezt úgy kell megtenni, hogy mesterséges sötétségi küszöbszintet kell létrehozni az LDR-en egy zárt helyiségben, és gyenge fényt kell használni erre a célra.

Az előbeállítás beállítása után valamilyen epoxi ragasztóval lezárható, így a beállítás rögzített és változatlan marad.

Ezt követően az áramkört be lehet zárni egy megfelelő dobozba, egy 12 V-os adapterrel az áramellátáshoz, és a relé érintkezőit a kívánt útlámpával kell bekötni.

Gondoskodni kell arról, hogy a lámpa megvilágítása soha ne érje el az LDR értéket, különben a lámpa folyamatos lengését vagy villogását okozhatja, mihelyt szürkületkor beindul.