DIY-solljusprojekt erbjuder ett ekonomiskt och effektivt sätt att driva hem med energi från solen. Så det är vettigt att montera ett gatubelysningssystem som tar solenergi för att ladda ett batteri under dagen och sedan använder detta batteri för att lysa upp gatan på natten. Och du kan göra din egen!
En elektronisk krets kommer att styra detta system, automatiskt tända LED-lampan på natten och släcks under dagen. Vi kommer också att införliva en batteriskyddskrets för att skydda batteriet från överurladdning.
Vad du kan förvänta
Detta system kräver 5 huvudenheter:
- Solpanel: För laddning av batteriet på dagtid och som ljussensor.
- Batteri: För lagring av ström och strömkrets & glödlampa.
- LED DC-lampa: För belysning i mörker
- Ledningar: För sammankoppling enligt schematiskt diagram.
- Elektrisk krets: För att automatiskt styra/byta LED-lampa och för batteriladdningsskydd.
Använda solenergi för att ladda ett batteri
För att ladda batteriet har vi använt en liten 10W (du kan välja en större enligt din energibudget/krav) solpanel. Den kan ladda ett 12V batteri och kan ge 0,62A kortslutningsström vid toppljusstyrka. Dess fysiska storlek är cirka 12" x 9".
Vi har använt ett 12VDC batteri med 4Ah strömkapacitet. Under dagen genererar solpanelerna ström som används för att ladda batteriet. Batteriet kan ha en maximal öppen kretsspänning på 13,7V vid full laddning och bör laddas när batterispänningen sjunker till 11VDC.
För att ladda batteriet ansluts solpanelens röda kabel (positiv polaritet) till den positiva polen av batteriet genom en Zener-diod, som är lödd på Veroboard där även den elektroniska kretsen är placerad.
Zenerdioden är placerad så att katoden (+-terminalen) är ansluten till solpanelen och anoden (- terminalen) är ansluten till batteriets pluspol genom ledningar. Zenerdiod ger isolering mellan solpanelen och batteriet, vilket är särskilt användbart i mörker när kretsen tar solpanelens spänning för att "PÅ" ljuset. Svart tråd (negativ polaritet) är direkt ansluten till batteriets minuspol.
När solpanelen utsätts för solljus ger den ström för att ladda batteriet, vars mängd beror på solljusets intensitet. En LED-lampa tar ström från batteriet. En elektronisk krets styr glödlampan med hjälp av sensordata (solpanelsspänning). Anslut den positiva polen eller katoden på LED-lampan till den positiva polen på batteriet, medan anslut anoden på LED med spets C som visas i scheman.
Bygga den elektroniska kretsen
Den elektroniska kretsen består av två delar. Den ena är tänkt att styra LED-lampan, medan den andra är tänkt att kontrollera och undvika batteriladdning.
Schema av den automatiska solar Street Light
Bilden nedan visar hela schemat för att koppla ihop detta system. Gör den elektroniska kretsen för automatisk omkoppling och batteriladdningsskydd på Veroboard.
Vad du behöver
Följande verktyg och komponenter kommer att krävas för den elektroniska kretsen. Du kan få dem från onlinebutiker som Digikey, Råttfångare eller Ali Express.
- 1 x ULN2003Darlington par transistorer IC
- 1 x LM7809 9 VDC spänningsregulator IC
- 2 x LM393 Spänningsjämförare IC
- 1 x Veroboard (för anslutning av kretselement genom lödning)
- Motstånd (i ohm) 1K, 10K, 36K, 53K, 100K, 280K (Eller motsvarande parallell/seriekombination av dessa värden)
- Ledningar
- Lödkolv & lödtråd
- Digital multimeter (för spännings- och strömmätning)
- Skruva plintkontakter (för anslutning av kablar till solpanel, batteri och LED-lampa)
- Zenerdiod (mellan den röda ledningen på solpanelen och batteriet + terminalen)
Styrning av LED-lampan
För att tända lysdioden i mörker och stänga av den i dagsljus, använd solpanelens spänning som en sensor för att styra kretsen. Solpanel och batteri är isolerade med hjälp av en zenerdiod. Zenerdioden är framåtspänd i dagsljus eftersom solspänningen kommer att vara högre än batterispänningen för laddning, medan den blir omvänd förspänd i mörker när inget solljus är tillgängligt för att lysa upp solpanelen, för att ge betydande effekt Spänning.
I denna krets jämförs solpanelens spänning med batterispänningen med hjälp av en komparator. När den är större (under dagsljus) ger den signalen för att släcka ljuset. När den är mindre signalerar den att lampan ska tändas. LED-lampan styrs med denna logik och med hjälp av ULN2003 Darlington partransistorer. ULN2003 får input från komparatorutgången. Om den får signalen för "På" vid ingångsstiften (1-7) på ULN2003 (dvs från komparatorutgångsstift 1), låter den kollektorströmmen passera genom C (stift 10-16) för att tända ljuset.
För att göra denna krets, sammanfoga alla kretselement på Veroboard genom lödning. Schmitt-triggern (positiv återkoppling vid komparatorn) är implementerad på LM393-komparatorn för att undvika fel.
Förhindrar överurladdning
Om vädret är molnigt eller dimmigt är det möjligt att batteriet inte laddas under dagen, vilket leder till överdriven batteriurladdning flera nätter i följd. Detta kan orsaka att batteriet laddas ur till en punkt där den kemiska balansen i batteriet störs vilket gör det oanvändbart för vidare användning.
För att skydda batteriet från överurladdning visas en annan komparatorkrets som använder LM393 IC i schema, som jämför batterispänningen mot en stabil referens. För referensspänning används spänningsregulatorn LM7809, som tar batterispänning (dvs. 11 till 14 VDC) som ingång och matar ut konstant 9V.
För att säkerställa att batteriet inte överskrider djupurladdningsnivån, dvs ~11V, använd komparatorn som en Schmitt-trigger. När batterispänningen sjunker under 11 volt kommer Schmitt-triggern att mata ut logisk låg, vilket i sin tur kommer att inaktivera omkopplingskretsen. För att aktivera omkopplingskretsen igen krävs full uppladdning av batteriet till 13,2V.
Du kan räkna ut ditt eget val av spänningar (istället för 11 V för låg batterinivå och 13,2 V för laddad batterinivå) genom att välja lämplig kombination av motstånd (även om det är mer djupgående än vi ska dyka in i nu). För batteriskyddskretsen, anslut kretselementen på Vero-kortet genom lödning.
Efter att ha gjort både den automatiska växlings- och batteriavtappningsskyddskretsarna på Veroboard, anslut slutligen dessa kretsar, solpanelen, glödlampan och batteriet enligt schemat.
Testa ditt solar gatubelysningssystem
För att testa prestandan för detta system, placera solpanelen i solljus. Du kommer att se att LED-lampan är "Av" när solpanelen utsätts för solljus. Mät spänningen med en digital multimeter vid solpanelens utgång och batteriterminaler. Du kommer att få reda på att solpanelens spänning är högre än batterispänningen. Nu för att kontrollera om batteriet laddas under solljus, använd den digitala multimetern för att mäta strömmen som flyter in i batteriet.
I nästa steg täcker du solpanelen med ett tjockt material för att blockera solljus och du kommer att se att LED-lampan tänds. Mät spänningen på solpanelen; du kommer att märka att solpanelen ger en mycket låg spänning som är otillräcklig för att ladda batteriet. Mät sedan strömmen från batteriet till LED-lampan; du kommer att upptäcka att glödlampan tar ström från batteriet för att producera ljus.
Här är en kort videodemonstration av detta test:
Lys upp natten med solljus
Detta gör-det-själv-projekt ger dig ett koncept för att bygga en minielektronikenhet för att designa en automatiserad soldriven gatubelysning med naturlig och förnybar solenergi. För maximalt utnyttjande av resurser; välj rätt specifikationer för solpanel, batteri och glödlampa för att säkerställa att solpanelen laddar batteriet tillräckligt för att hålla glödlampan tänd hela natten.
