Αυτόματο κύκλωμα ηλιακού φωτισμού LED 40 Watt

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Το παρακάτω άρθρο ασχολείται με την κατασκευή ενός ενδιαφέροντος αυτόματου κυκλώματος φώτων LED 40 watt, το οποίο θα ανάβει αυτόματα τη νύχτα και θα απενεργοποιείται κατά τη διάρκεια της ημέρας (σχεδιάστηκε από εμένα). Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η ενσωματωμένη μπαταρία φορτίζεται μέσω ηλιακού συλλέκτη, όταν φορτιστεί η ίδια μπαταρία χρησιμοποιείται για να τροφοδοτήσει τη λυχνία LED τη νύχτα για να φωτίζει τους δρόμους.

Σήμερα τα ηλιακά πάνελ και τα φωτοβολταϊκά στοιχεία έχουν γίνει πολύ δημοφιλή και στο εγγύς μέλλον θα μπορούσαμε να δούμε όλοι μας να το χρησιμοποιούν με κάποιον ή με τον άλλο τρόπο στη ζωή μας. Μία σημαντική χρήση αυτών των συσκευών ήταν στον τομέα του φωτισμού του δρόμου.



Το κύκλωμα που συζητήθηκε εδώ έχει τις περισσότερες από τις τυπικές προδιαγραφές που περιλαμβάνονται μαζί του, τα ακόλουθα δεδομένα το εξηγούν πιο περίπλοκα:

Προδιαγραφές λυχνίας LED

  • Τάση: 12 βολτ (μπαταρία 12V / 26AH)
  • Τρέχουσα κατανάλωση: 3,2 Amps @ 12 βολτ,
  • Κατανάλωση ισχύος: 39 Watt με 39nos LED 1 Watt
  • Ένταση φωτός: Περίπου 2000 lm (lumens)

Προδιαγραφή φορτιστή / ελεγκτή

  • Είσοδος: 32 βολτ από ηλιακό πάνελ καθορισμένο με τάση ανοιχτού κυκλώματος περίπου 32 βολτ και ρεύμα βραχυκυκλώματος 5 έως 7 Amps.
  • Έξοδος: Μέγ. 14,3 βολτ, το ρεύμα περιορίζεται στα 4,4 Amps
  • Πλήρης μπαταρία - Απενεργοποίηση στα 14,3 βολτ (ρυθμίζεται από P2).
  • Χαμηλή μπαταρία - Απενεργοποίηση στα 11,04 βολτ (ρυθμίζεται από P1).
  • Η μπαταρία φορτίζεται με ρυθμό C / 5 με τάση επιπλεόντος περιορισμού στα 13,4 βολτ μετά την 'πλήρη διακοπή της μπαταρίας'.
  • Αυτόματη εναλλαγή ημέρας / νύχτας με αισθητήρα LDR (ρυθμιστεί επιλέγοντας R10 κατάλληλα).

Σε αυτό το πρώτο μέρος του άρθρου θα μελετήσουμε τη φάση του ηλιακού φορτιστή / ελεγκτή και το αντίστοιχο κύκλωμα διακοπής υπέρτασης / χαμηλής τάσης, καθώς και την αυτόματη ενότητα διακοπής ημέρας / νύχτας.



πρωτότυπο για κύκλωμα φωτεινού σηματοδότη LED 40 watt Πλήρης κύκλωμα φωτεινού σηματοδότη LED 40 watt με φορτιστή και διακόπτη ενεργοποιημένο από σκοτάδι

Ο παραπάνω σχεδιασμός μπορεί να απλοποιηθεί πολύ, εξαλείφοντας το στάδιο IC 555 και συνδέοντας το ρελέ τρανζίστορ απενεργοποίησης ρελέ ημέρας απευθείας με το ηλιακό πάνελ θετικό, όπως φαίνεται παρακάτω:

Λίστα ανταλλακτικών

  • R1, R3, R4, R12 = 10k
  • R5 = 240 OHMS
  • P1, P2 = 10K προκαθορισμένη
  • P3 = 10k ποτ ή προεπιλογή
  • R10 = 470Κ,
  • R9 = 2Μ2
  • R11 = 100Κ
  • R8 = 10 OHMS 2 WATT
  • T1 ---- T4 = BC547
  • A1 / A2 = 1/2 IC324
  • ΟΛΕΣ ΟΙ ΔΩΔΕΙΣ ZENER = 4,7V, 1/2 WATT
  • D1 - D3, D6 = 1N4007
  • D4, D5 = 6AMP ΔΩΔΕΣ
  • IC2 = IC555
  • IC1 = LM338
  • RELAYS = 12V, 400 OHMS, SPDT
  • ΜΠΑΤΑΡΙΑ = 12V, 26AH
  • SOLAR PANEL = ΑΝΟΙΧΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ 21V, 7AMP @ SHORT CIRCUIT.

Ηλιακός φορτιστής / ελεγκτής, στάδια υψηλής / χαμηλής μπαταρίας και κύκλωμα ανιχνευτή φωτός περιβάλλοντος:

ΠΡΟΣΟΧΗ : Ένας ελεγκτής φόρτισης είναι απαραίτητος για οποιοδήποτε σύστημα φωτεινών σηματοδοτών. Μπορεί να βρείτε άλλα σχέδια στο Διαδίκτυο χωρίς αυτήν τη δυνατότητα, απλώς αγνοήστε τα. Αυτά μπορεί να είναι επικίνδυνα για την μπαταρία!

Αναφερόμενος στο διάγραμμα κυκλώματος φωτεινού σηματοδότη 40 watt παραπάνω, η τάση του πίνακα ρυθμίζεται και σταθεροποιείται στα απαιτούμενα 14,4 βολτ από το IC LM 338.

Το P3 χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της τάσης εξόδου στα 14,3 volt ή κάπου κοντά της.

Τα R6 και R7 σχηματίζουν τα τρέχοντα περιοριστικά στοιχεία και πρέπει να υπολογίζονται κατάλληλα όπως συζητήθηκε σε αυτό το κύκλωμα ρυθμιστή τάσης ηλιακού πλαισίου .

Η σταθεροποιημένη τάση εφαρμόζεται στη συνέχεια στον έλεγχο τάσης / φόρτισης και στα σχετικά στάδια.

Δύο opamps A1 και A2 είναι ενσύρματα με αντίστροφη διαμόρφωση, πράγμα που σημαίνει ότι η έξοδος του A1 γίνεται υψηλή όταν ανιχνεύεται μια προκαθορισμένη τιμή υπέρτασης, ενώ η έξοδος του A2 πηγαίνει υψηλή κατά την ανίχνευση ενός προκαθορισμένου κατωφλίου χαμηλής τάσης.

Τα παραπάνω κατώτατα όρια υψηλής και χαμηλής τάσης ρυθμίζονται κατάλληλα από τα προκαθορισμένα P2 και P1 αντίστοιχα.

Τα τρανζίστορ T1 και T2 ανταποκρίνονται ανάλογα στις παραπάνω εξόδους από τα opamps και ενεργοποιούν το αντίστοιχο ρελέ για τον έλεγχο των επιπέδων φόρτισης της συνδεδεμένης μπαταρίας σε σχέση με τις δεδομένες παραμέτρους.

Το ρελέ που είναι συνδεδεμένο στο T1 ελέγχει ειδικά το όριο υπερφόρτισης της μπαταρίας.

Το ρελέ που είναι συνδεδεμένο στο T3 είναι υπεύθυνο για τη συγκράτηση της τάσης στο στάδιο της λυχνίας LED. Εφόσον η τάση της μπαταρίας είναι πάνω από το όριο χαμηλής τάσης και εφόσον δεν υπάρχει φως περιβάλλοντος γύρω από το σύστημα, αυτό το ρελέ διατηρεί τη λυχνία αναμμένη, η μονάδα LED απενεργοποιείται αμέσως σε περίπτωση που δεν πληρούνται οι προβλεπόμενες συνθήκες.

Λειτουργία κυκλώματος

Το IC1 μαζί με τα σχετικά μέρη σχηματίζει το κύκλωμα ανιχνευτή φωτός, η έξοδος του αυξάνεται παρουσία φωτισμού περιβάλλοντος και το αντίστροφο.

Ας υποθέσουμε ότι είναι η ώρα της ημέρας και μια μερικώς αποφορτισμένη μπαταρία στα 11,8V είναι συνδεδεμένη στα σχετικά σημεία, επίσης υποθέστε ότι η διακοπή υψηλής τάσης είναι ρυθμισμένη στα 14,4V. Στον διακόπτη λειτουργίας ON (είτε από το ηλιακό πλαίσιο είτε από εξωτερική πηγή DC), η μπαταρία αρχίζει να φορτίζεται μέσω των επαφών N / C του ρελέ.

Δεδομένου ότι είναι μέρα, η έξοδος του IC1 είναι υψηλή, η οποία ενεργοποιεί το T3. Το ρελέ που είναι συνδεδεμένο στο T3 συγκρατεί την τάση της μπαταρίας και την εμποδίζει να φτάσει στη μονάδα LED και η λάμπα παραμένει σβηστή.

Μόλις η μπαταρία φορτιστεί πλήρως, η έξοδος του Α1 πηγαίνει σε υψηλή ενεργοποίηση του Τ1 και του σχετικού ρελέ.

Αυτό αποσυνδέει την μπαταρία από την τάση φόρτισης.

Η παραπάνω κατάσταση ασφαλίζει με τη βοήθεια της τάσης ανάδρασης από τις επαφές N / O του παραπάνω ρελέ στη βάση του T1.

Το μάνδαλο παραμένει έως ότου επιτευχθεί η κατάσταση χαμηλής τάσης, όταν το Τ2 ανάβει, γείωση της βάσης του Τ1 και επαναφορά του άνω ρελέ στη λειτουργία φόρτισης.

Αυτό καταλήγει στο συμπέρασμα ότι ο ελεγκτής υψηλής / χαμηλής μπαταρίας και τα στάδια του αισθητήρα φωτός του προτεινόμενου αυτόματου κυκλώματος συστήματος ηλιακού φωτισμού 40 watt.

Η ακόλουθη συζήτηση εξηγεί τη διαδικασία κατασκευής του κυκλώματος μονάδας LED ελεγχόμενης PWM.

Το κύκλωμα που φαίνεται παρακάτω αντιπροσωπεύει τη μονάδα λαμπτήρα LED που αποτελείται από 39 nos. 1 watt / 350 mA LED υψηλής φωτεινής ισχύος. Ολόκληρη η σειρά κατασκευάζεται συνδέοντας παράλληλα 13 αριθμούς συνδέσεων σειράς, αποτελούμενοι από 3 LED σε κάθε σειρά.

Πως δουλεύει

Η παραπάνω διάταξη των LED είναι αρκετά τυπική στη διαμόρφωσή της και δεν εστιάζει πολύ σημασία.

Το πραγματικό κρίσιμο μέρος αυτού του κυκλώματος είναι η ενότητα IC 555, η οποία διαμορφώνεται με την τυπική ασυμβίβαστη λειτουργία του.

Σε αυτή τη λειτουργία ο πείρος εξόδου # 3 του IC δημιουργεί συγκεκριμένες μορφές κύματος PWM οι οποίες μπορούν να ρυθμιστούν ρυθμίζοντας τον κύκλο λειτουργίας του IC κατάλληλα.

Ο κύκλος λειτουργίας αυτής της διαμόρφωσης ρυθμίζεται ρυθμίζοντας το P1 σύμφωνα με την προτίμησή σας.

Δεδομένου ότι η ρύθμιση του P1 αποφασίζει επίσης το επίπεδο φωτισμού των LED, θα πρέπει να γίνει προσεκτικά για να παραχθούν τα βέλτιστα αποτελέσματα από τα LED. Το P1 γίνεται επίσης ο ρυθμιστικός έλεγχος της μονάδας LED.

Η συμπερίληψη του σχεδιασμού PWM εδώ παίζει τον βασικό ρόλο καθώς μειώνει δραστικά την κατανάλωση ισχύος των συνδεδεμένων LED.

Εάν η μονάδα LED θα συνδεόταν απευθείας με την μπαταρία χωρίς το στάδιο IC 555, οι λυχνίες LED θα είχαν καταναλώσει τα πλήρη καθορισμένα 36 watt.

Με το πρόγραμμα οδήγησης PWM σε λειτουργία, η μονάδα LED καταναλώνει τώρα μόνο περίπου το 1/3 της ισχύος, δηλαδή περίπου 12 watt, αλλά εξάγει τον μέγιστο καθορισμένο φωτισμό από τα LED.

Αυτό συμβαίνει επειδή, λόγω των τροφοδοτούμενων παλμών PWM, το τρανζίστορ T1 παραμένει αναμμένο μόνο για το 1/3 της κανονικής χρονικής περιόδου, αλλάζοντας τις λυχνίες LED για το ίδιο μικρότερο χρονικό διάστημα, ωστόσο λόγω της εμμονής της όρασης, βρίσκουμε ότι οι λυχνίες LED είναι ΕΝΕΡΓΟ συνεχώς.

Η υψηλή συχνότητα του ασβεστίου καθιστά τον φωτισμό πολύ σταθερό και δεν μπορεί να ανιχνευθεί κραδασμός ακόμη και όταν το όραμά μας είναι σε κίνηση.

Αυτή η μονάδα είναι ενσωματωμένη με την προηγουμένως συζητηθείσα πλακέτα ηλιακού ελεγκτή.

Το θετικό και το αρνητικό του απεικονιζόμενου κυκλώματος πρέπει απλά να συνδεθούν με τα σχετικά σημεία πάνω από την πλακέτα ηλιακού ελεγκτή.

Αυτό ολοκληρώνει όλη την εξήγηση του προτεινόμενου έργου αυτόματου ηλιακού λαμπτήρα LED 40 watt.

Εάν έχετε απορίες, μπορείτε να τις εκφράσετε μέσω των σχολίων σας.

ΕΚΣΥΓΧΡΟΝΙΖΩ: Η παραπάνω θεωρία του να βλέπεις υψηλό φωτισμό με χαμηλότερη κατανάλωση λόγω της εμμονής της όρασης είναι λανθασμένη. Δυστυχώς, αυτός ο ελεγκτής PWM λειτουργεί μόνο ως ελεγκτής φωτεινότητας και τίποτα περισσότερο!

Διάγραμμα κυκλώματος για τον ελεγκτή PWM LED φωτεινού σηματοδότη

PWM LED φωτεινός σηματοδότης

Λίστα ανταλλακτικών

  • R1 = 100Κ
  • P1 = 100K ποτ
  • C1 = 680pF
  • C2 = 0,01uF
  • R2 = 4K7
  • T1 = TIP122
  • R3 ---- R14 = 10 Ohms, 2watt
  • LED = 1 watt, 350 mA, δροσερό λευκό
  • IC1 = IC555

Στο τελικό πρωτότυπο τα LED τοποθετήθηκαν σε ειδικό αλουμίνιο τύπου ψύκτρας τύπου PCB, συνιστάται ανεπιφύλακτα, χωρίς την οποία η διάρκεια ζωής των LED θα επιδεινωθεί.

Πρωτότυπο Εικόνες

φωτεινός σηματοδότης 20 watt από σπιτικά κυκλώματα

Πρωτότυπο φωτεινού σηματοδότη από καινοτομίες swagatam

εκθαμβωτικός φωτισμός 100000 lumens από φωτεινό σηματοδότη 40 watt

Απλούστερο κύκλωμα φωτεινού σηματοδότη

Εάν είστε αρχάριος και ψάχνετε για ένα απλό αυτόματο σύστημα φωτεινών σηματοδοτών, τότε ίσως η ακόλουθη σχεδίαση θα ικανοποιήσει τις ανάγκες σας.

Αυτό το απλούστερο αυτόματο κύκλωμα φωτεινών σηματοδοτών μπορεί να συναρμολογηθεί γρήγορα από το newbie και να εγκατασταθεί για την επίτευξη των επιδιωκόμενων αποτελεσμάτων.

Χτισμένο γύρω από μια έννοια ενεργοποιημένη με φως, το κύκλωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αυτόματη ενεργοποίηση και απενεργοποίηση ενός λαμπτήρα δρόμου ή ομάδας λαμπτήρων σε απόκριση των διαφορετικών επιπέδων φωτισμού περιβάλλοντος.

ο ηλεκτρική μονάδα Μόλις κατασκευαστεί μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να σβήσετε μια λάμπα όταν σπάσει η αυγή και να την ανάψετε όταν το σούρουπο μπαίνει.

Πως δουλεύει

Το κύκλωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αυτόματο φως ημέρας το βράδυ σύστημα ελεγκτή ή έναν απλό διακόπτη ενεργοποιημένο με φως. Ας προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε τη λειτουργία αυτού του χρήσιμου κυκλώματος και πώς είναι τόσο απλό να κατασκευαστεί:

Αναφερόμενος στο διάγραμμα κυκλώματος μπορούμε να δούμε μια πολύ απλή διαμόρφωση που αποτελείται από μόνο δύο τρανζίστορ και ένα ρελέ, το οποίο αποτελεί το βασικό τμήμα ελέγχου του κυκλώματος.

Φυσικά δεν μπορούμε να ξεχάσουμε το LDR που είναι το πρωταρχικό στοιχείο ανίχνευσης του κυκλώματος. Τα τρανζίστορ είναι βασικά διατεταγμένα έτσι ώστε και τα δύο να αλληλοσυμπληρώνονται αντίθετα, πράγμα που σημαίνει ότι όταν η τρανζίστορ αριστερά αγωνίζεται, το δεξί τρανζίστορ απενεργοποιείται και το αντίστροφο.

Το τρανζίστορ αριστεράς πλευράς Τ1 είναι ανθεκτικό ως α συγκριτής τάσης χρησιμοποιώντας ένα αντιστατικό δίκτυο. Η αντίσταση στον άνω βραχίονα είναι η LDR και η αντίσταση κάτω βραχίονα είναι η προεπιλογή που χρησιμοποιείται για τον καθορισμό των τιμών κατωφλίου ή των επιπέδων. Το Τ2 είναι διατεταγμένο ως μετατροπέας και αντιστρέφει την απόκριση που λαμβάνεται από το Τ1.

Πώς λειτουργεί το LDR

Αρχικά, υποθέτοντας ότι το επίπεδο φωτός είναι μικρότερο, το Το LDR διατηρεί υψηλή αντίσταση επίπεδο πέρα ​​από αυτό, το οποίο δεν επιτρέπει αρκετό ρεύμα να φτάσει στη βάση του τρανζίστορ T1.

Αυτό επιτρέπει στο επίπεδο δυναμικού στον συλλέκτη να κορεστεί Τ2 και κατά συνέπεια το ρελέ παραμένει ενεργοποιημένο σε αυτήν την κατάσταση.

Όταν το επίπεδο φωτός αυξάνεται και γίνεται αρκετά μεγάλο στο LDR, το επίπεδο αντίστασης του πέφτει, αυτό επιτρέπει να περάσει περισσότερο ρεύμα από αυτό που τελικά φτάνει στη βάση του Τ1.

Πώς το τρανζίστορ ανταποκρίνεται στο LDR

Το τρανζίστορ Τ1 μεταφέρεται, τραβώντας το δυναμικό συλλέκτη του στη γείωση. Αυτό αναστέλλει την αγωγιμότητα του τρανζίστορ Τ2, απενεργοποιώντας το ρελέ φορτίου συλλέκτη και τη συνδεδεμένη λυχνία.

Λεπτομέρειες τροφοδοσίας

Το τροφοδοτικό είναι ένα πρότυπο μετασχηματιστής , γέφυρα, δίκτυο πυκνωτών, το οποίο παρέχει καθαρό DC στο κύκλωμα για την εκτέλεση των προτεινόμενων ενεργειών.

Ολόκληρο το κύκλωμα μπορεί να κατασκευαστεί πάνω από ένα μικρό κομμάτι της κάρτας vero και ολόκληρο το συγκρότημα μαζί με το τροφοδοτικό μπορεί να στεγάζεται μέσα σε ένα ανθεκτικό μικρό πλαστικό κουτί.

Πώς τοποθετείται το LDR

Το LDR πρέπει να τοποθετηθεί έξω από το κουτί, που σημαίνει ότι η ανιχνευτική του επιφάνεια πρέπει να εκτίθεται προς την περιοχή περιβάλλοντος από όπου απαιτείται η ανίχνευση της στάθμης φωτός.

Πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε το φως από τους λαμπτήρες να μην φτάσει με κανέναν τρόπο το LDR, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε λανθασμένη εναλλαγή και ταλαντώσεις.

Αυτόματο κύκλωμα διακόπτη λαμπτήρα ημέρας και νύχτας χρησιμοποιώντας τρανζίστορ και ρελέ

Λίστα ανταλλακτικών

  • R1, R2, R3 = 2K2,
  • VR1 = 10K προκαθορισμένη,
  • C1 = 100uF / 25V,
  • C2 = 10uF / 25V,
  • D1 ---- D6 = 1N4007
  • T1, T2 = BC547,
  • Ρελέ = 12 volt, 400 Ohm, SPDT,
  • LDR = οποιοσδήποτε τύπος με αντίσταση 10K έως 47K στο φως περιβάλλοντος.
  • Μετασχηματιστής = 0-12V, 200mA

Σχεδιασμός PCB

Αυτόματη λάμπα PCB ημέρας-νύχτας

Χρησιμοποιώντας το opamp IC 741

Το παραπάνω εξηγημένο αυτόματο κύκλωμα λαμπτήρα δρόμου που ενεργοποιείται με σκοτάδι μπορεί επίσης να γίνει χρησιμοποιώντας ένα ΟΑΜΠ , όπως φαίνεται παρακάτω:

ενεργοποιημένο το σκοτάδι κύκλωμα αυτόματης λυχνίας IC 741

Περιγραφή εργασίας

Εδώ, το IC 741 έχει σχεδιαστεί ως συγκριτικό, όπου ο μη αναστρέψιμος πείρος # 3 συνδέεται με μια προεπιλογή 10k ή δοχείο για τη δημιουργία αναφοράς ενεργοποίησης σε αυτό το pinout.

Ο ακροδέκτης # 2 που είναι η είσοδος αναστροφής του IC είναι διαμορφωμένος με ένα δυνητικό δίκτυο διαχωριστή κατασκευασμένο από μια αντίσταση που εξαρτάται από το φως ή LDR και μια αντίσταση 100K.

Η προεπιλογή 10K ρυθμίζεται αρχικά έτσι ώστε όταν το φως περιβάλλοντος στο LDR φτάσει στο επιθυμητό όριο σκοτάδι, ο πείρος # 6 πηγαίνει ψηλά. Αυτό γίνεται με λίγη επιδεξιότητα και υπομονή μετακινώντας αργά την προεπιλογή έως ότου ο πείρος # 6 φτάσει ψηλά, κάτι που αναγνωρίζεται από την ενεργοποίηση του συνδεδεμένου ρελέ και τον φωτισμό του κόκκινου LED.

Αυτό πρέπει να γίνει δημιουργώντας ένα επίπεδο τεχνητού ορίου φωτός στο LDR μέσα σε ένα κλειστό δωμάτιο και χρησιμοποιώντας αμυδρό φως για το σκοπό αυτό.

Μόλις ρυθμιστεί η προεπιλογή, μπορεί να σφραγιστεί με κάποια εποξειδική κόλλα έτσι ώστε η ρύθμιση να παραμείνει σταθερή και αμετάβλητη.

Μετά από αυτό το κύκλωμα μπορεί να περικλείεται μέσα σε ένα κατάλληλο κουτί με έναν προσαρμογέα 12V για την τροφοδοσία του κυκλώματος, και τις επαφές ρελέ ενσύρματοι με την επιθυμητή λάμπα δρόμου.

Πρέπει να ληφθεί μέριμνα για να διασφαλιστεί ότι ο φωτισμός του λαμπτήρα δεν φτάνει ποτέ στο LDR, αλλιώς μπορεί να οδηγήσει σε συνεχείς ταλαντώσεις ή τρεμόπαιγμα του λαμπτήρα μόλις ενεργοποιηθεί στο λυκόφως.




Προηγούμενο: Κύκλωμα μοτοσικλετών MOSFET Full Wave Shunt Regulator Επόμενο: Κύκλωμα ρυθμιστή DC υψηλής τάσης, υψηλής τάσης