Mạch đèn đường năng lượng mặt trời LED 40 Watt tự động

Bài viết dưới đây thảo luận về việc xây dựng một mạch đèn đường LED tự động 40 watt thú vị, sẽ tự động BẬT vào ban đêm và TẮT vào ban ngày (do tôi thiết kế). Vào ban ngày, pin tích hợp được sạc thông qua một tấm pin năng lượng mặt trời, khi được sạc, pin tương tự sẽ được sử dụng để cung cấp năng lượng cho đèn LED vào ban đêm để chiếu sáng đường phố.

Ngày nay các tấm pin mặt trời và pin PV đã trở nên rất phổ biến và trong tương lai gần, chúng ta có thể sẽ thấy mọi người trong chúng ta sử dụng nó theo một cách nào đó hoặc theo cách khác trong cuộc sống của mình. Một ứng dụng quan trọng của các thiết bị này là trong lĩnh vực chiếu sáng đường phố.

Mạch đã được thảo luận ở đây có hầu hết các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn đi kèm với nó, dữ liệu sau giải thích nó một cách tỉ mỉ hơn:

Thông số kỹ thuật đèn LED

• Điện áp: 12 vôn (Pin 12V / 26AH)
• Mức tiêu thụ hiện tại: 3,2 Amps @ 12 volt,
• Mức tiêu thụ điện: 39 watt x 39nos của đèn LED 1 watt
• Cường độ ánh sáng: Khoảng 2000 lm (lumen)

Đặc điểm kỹ thuật bộ sạc / bộ điều khiển

• Đầu vào: 32 vôn từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời được chỉ định với điện áp mạch hở khoảng 32 vôn và dòng điện ngắn mạch từ 5 đến 7 Amps.
• Đầu ra: Max. 14,3 vôn, dòng điện giới hạn ở 4,4 Amps
• Pin đầy - TẮT ở 14,3 volt (đặt bằng P2).
• Pin yếu - TẮT ở 11,04 volt (đặt bởi P1).
• Pin được sạc ở tốc độ C / 5 với điện áp nổi được giới hạn ở 13,4 vôn sau khi 'TẮT toàn bộ pin'.
• Tự động chuyển đổi ngày / đêm với cảm biến LDR (cài đặt bằng cách chọn R10 thích hợp).

Trong phần đầu của bài viết này chúng ta sẽ nghiên cứu về giai đoạn bộ sạc / bộ điều khiển năng lượng mặt trời và mạch cắt quá / hạ áp tương ứng, và cả phần cắt tự động ngày / đêm.

Thiết kế trên có thể được đơn giản hóa nhiều bằng cách loại bỏ giai đoạn IC 555 và bằng cách kết nối trực tiếp bóng bán dẫn cắt TẮT rơle thời gian ngày với tấm pin mặt trời tích cực, như hình dưới đây:

Danh sách các bộ phận

• R1, R3, R4, R12 = 10k
• R5 = 240 OHMS
• P1, P2 = 10K cài đặt trước
• P3 = 10k nồi hoặc cài đặt trước
• R10 = 470K,
• R9 = 2M2
• R11 = 100K
• R8 = 10 OHMS 2 WATT
• T1 ---- T4 = BC547
• A1 / A2 = 1/2 IC324
• TẤT CẢ CÁC KỲ SỐ ZENER = 4.7V, 1/2 WATT
• D1 - D3, D6 = 1N4007
• D4, D5 = 6 ĐÈN KÍCH THƯỚC
• IC2 = IC555
• IC1 = LM338
• RELAYS = 12V, 400 OHMS, SPDT
• PIN = 12V, 26AH
• MẠCH MẶT TRỜI = 21V MỞ MẠCH, MẠCH 7AMP @SHORT.

Bộ sạc / Bộ điều khiển năng lượng mặt trời, TẮT cắt pin cao / thấp và các giai đoạn mạch phát hiện ánh sáng xung quanh:

THẬN TRỌNG : Bộ điều khiển sạc là điều bắt buộc đối với bất kỳ hệ thống đèn đường nào. Bạn có thể tìm thấy các thiết kế khác trên internet mà không có tính năng này, chỉ cần bỏ qua chúng. Những điều đó có thể gây nguy hiểm cho pin!

Đề cập đến sơ đồ mạch đèn đường 40 watt ở trên, điện áp bảng điều khiển được điều chỉnh và ổn định ở mức 14,4 vôn cần thiết bởi IC LM 338.

P3 được sử dụng để đặt điện áp đầu ra chính xác 14,3 volt hoặc ở một nơi nào đó gần nó.

R6 và R7 tạo thành các thành phần giới hạn dòng điện và phải được tính toán thích hợp như đã thảo luận trong mạch điều chỉnh điện áp bảng điều khiển năng lượng mặt trời này .

Điện áp ổn định tiếp theo được áp dụng cho điều khiển điện áp / phí và các giai đoạn liên quan.

Hai opamps A1 và A2 được nối dây với các cấu hình ngược, nghĩa là đầu ra của A1 trở nên cao khi phát hiện giá trị quá điện áp định trước, trong khi đầu ra của A2 tăng cao khi phát hiện ngưỡng điện áp thấp được xác định trước.

Các ngưỡng điện áp cao và thấp ở trên được cài đặt thích hợp bởi P2 và P1 tương ứng.

Các bóng bán dẫn T1 và T2 đáp ứng tương ứng với các đầu ra ở trên từ các opamps và kích hoạt rơle tương ứng để kiểm soát mức sạc của pin được kết nối đối với các thông số đã cho.

Rơ le kết nối với T1 đặc biệt kiểm soát giới hạn sạc quá mức của pin.

Rơ le nối với T3 có nhiệm vụ giữ điện áp cho sân khấu đèn LED. Miễn là điện áp của pin cao hơn ngưỡng điện áp thấp và miễn là không có ánh sáng xung quanh xung quanh hệ thống, rơ le này sẽ giữ đèn ở trạng thái BẬT, mô-đun LED sẽ TẮT ngay lập tức trong trường hợp các điều kiện quy định không được đáp ứng.

Hoạt động mạch

IC1 cùng với các bộ phận liên quan tạo thành mạch phát hiện ánh sáng, đầu ra của nó tăng cao khi có ánh sáng xung quanh và ngược lại.

Giả sử đó là ban ngày và pin đã xả một phần ở 11,8V được kết nối với các điểm liên quan, cũng giả sử cắt điện áp cao được đặt ở 14,4V. Khi bật công tắc nguồn (từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời hoặc nguồn DC bên ngoài), pin bắt đầu sạc qua các tiếp điểm N / C của rơ le.

Vì là ban ngày, đầu ra của IC1 cao, sẽ chuyển sang BẬT T3. Rơ le được kết nối với T3 giữ điện áp của pin và ngăn nó tiếp cận với mô-đun LED và đèn vẫn ở trạng thái TẮT.

Sau khi pin được sạc đầy, đầu ra của A1 chuyển sang chế độ ON T1 ở mức cao và rơ le được kết hợp.

Điều này ngắt kết nối pin khỏi điện áp sạc.

Tình huống trên chốt BẬT với sự trợ giúp của điện áp phản hồi từ các tiếp điểm N / O của rơle trên đến chân đế của T1.

Chốt vẫn tồn tại cho đến khi đạt được điều kiện điện áp thấp, khi T2 chuyển sang BẬT, nối đất xu hướng cơ sở của T1 và chuyển rơle trên cùng về chế độ sạc.

Điều này kết thúc bộ điều khiển pin cao / thấp của chúng tôi và các giai đoạn cảm biến ánh sáng của mạch hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời tự động 40 watt được đề xuất.

Phần thảo luận sau đây giải thích quy trình chế tạo mạch mô-đun LED điều khiển PWM.

Mạch hiển thị bên dưới đại diện cho mô-đun đèn LED bao gồm 39 số. Đèn LED công suất sáng cao 1 watt / 350 mA. Toàn bộ mảng được thực hiện bằng cách kết nối song song 13 số kết nối nối tiếp, bao gồm 3 đèn LED trong mỗi chuỗi.

Làm thế nào nó hoạt động

Việc bố trí đèn LED ở trên là khá tiêu chuẩn trong cấu hình của nó và không tập trung nhiều vào tầm quan trọng.

Phần quan trọng thực sự của mạch này là phần IC 555, được cấu hình ở chế độ đa điều khiển đáng kinh ngạc điển hình của nó.

Trong chế độ này, chân ra số 3 của IC tạo ra các dạng sóng PWM xác định có thể được điều chỉnh bằng cách đặt chu kỳ làm việc của IC một cách thích hợp.

Chu kỳ hoạt động của cấu hình này được điều chỉnh bằng cách đặt P1 theo tùy chọn của từng người.

Vì việc cài đặt P1 cũng quyết định mức độ chiếu sáng của đèn LED, nên được thực hiện cẩn thận để tạo ra kết quả tối ưu nhất từ ​​đèn LED. P1 cũng trở thành điều khiển độ mờ của mô-đun LED.

Việc đưa thiết kế PWM vào đây đóng vai trò quan trọng vì nó làm giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng của các đèn LED được kết nối.

Nếu mô-đun LED được kết nối trực tiếp với pin mà không có giai đoạn IC 555, thì các đèn LED sẽ tiêu thụ đầy đủ 36 watt được chỉ định.

Với trình điều khiển PWM đang hoạt động, mô-đun LED hiện chỉ tiêu thụ khoảng 1/3 công suất, tức là khoảng 12 watt nhưng vẫn chiết xuất ánh sáng được chỉ định tối đa từ các đèn LED.

Điều này xảy ra bởi vì, do xung PWM được cấp nguồn, bóng bán dẫn T1 chỉ BẬT trong 1/3 khoảng thời gian bình thường, chuyển đổi các đèn LED trong cùng một khoảng thời gian ngắn hơn, tuy nhiên do sự bền bỉ của tầm nhìn, chúng tôi thấy các đèn LED sẽ BẬT mọi lúc.

Tần số cao của vật liệu kinh ngạc làm cho ánh sáng rất ổn định và không có rung động có thể được phát hiện ngay cả khi tầm nhìn của chúng ta đang chuyển động.

Mô-đun này được tích hợp với bảng điều khiển năng lượng mặt trời đã thảo luận trước đây.

Tích cực và tiêu cực của mạch hiển thị cần được kết nối đơn giản với các điểm liên quan trên bảng điều khiển năng lượng mặt trời.

Điều này kết thúc toàn bộ giải thích về dự án mạch đèn đường LED năng lượng mặt trời tự động 40 watt được đề xuất.

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, bạn có thể bày tỏ chúng qua phần bình luận của mình.

CẬP NHẬT: Lý thuyết ở trên về việc nhìn thấy độ chiếu sáng cao với mức tiêu thụ thấp hơn do thị lực liên tục là không chính xác. Thật đáng buồn là bộ điều khiển PWM này chỉ hoạt động như một bộ điều khiển độ sáng và không có gì hơn!

Sơ đồ mạch cho bộ điều khiển LED PWM của đèn đường

Danh sách các bộ phận

• R1 = 100 nghìn
• P1 = 100K nồi
• C1 = 680pF
• C2 = 0,01uF
• R2 = 4K7
• T1 = TIP122
• R3 ---- R14 = 10 Ohms, 2watt
• Đèn LED = 1 watt, 350 mA, màu trắng mát
• IC1 = IC555

Trong nguyên mẫu cuối cùng, đèn LED được gắn trên PCB loại tản nhiệt bằng nhôm đặc biệt, nó được khuyến khích thực hiện, nếu không có nó thì tuổi thọ của đèn LED sẽ giảm sút.

Hình ảnh nguyên mẫu

Nguyên mẫu đèn đường của sáng tạo swagatam

Mạch đèn đường đơn giản nhất

Nếu bạn là người mới và đang tìm kiếm một hệ thống đèn đường tự động đơn giản, thì có lẽ thiết kế sau đây sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn.

Mạch đèn đường tự động đơn giản nhất này có thể được người mới lắp ráp và lắp đặt nhanh chóng để đạt được kết quả như mong muốn.

Được xây dựng dựa trên khái niệm kích hoạt ánh sáng, mạch có thể được sử dụng để tự động BẬT và TẮT đèn đường hoặc nhóm đèn để phản ứng với các mức ánh sáng xung quanh khác nhau.

Các đơn vị điện một khi được chế tạo có thể được sử dụng để TẮT đèn khi bình minh ló dạng và BẬT đèn khi hoàng hôn buông xuống.

Làm thế nào nó hoạt động

Mạch có thể được sử dụng như một bộ tự động ánh sáng hoạt động ngày đêm hệ thống điều khiển hoặc một công tắc kích hoạt bằng ánh sáng đơn giản. Hãy cố gắng tìm hiểu hoạt động của mạch hữu ích này và cách cấu tạo nó rất đơn giản:

Đề cập đến sơ đồ mạch, chúng ta có thể thấy một cấu hình rất đơn giản chỉ bao gồm một vài bóng bán dẫn và một rơle, tạo thành phần điều khiển cơ bản của mạch.

Tất nhiên chúng ta không thể quên LDR là thành phần cảm biến chính của mạch. Về cơ bản, các bóng bán dẫn được sắp xếp sao cho cả hai bổ sung đối lập nhau, có nghĩa là khi bóng bán dẫn bên trái dẫn điện, bóng bán dẫn bên tay phải sẽ TẮT và ngược lại.

Bóng bán dẫn bên trái T1 được thiết kế như một máy so sánh điện áp sử dụng mạng điện trở. Điện trở ở nhánh trên là LDR và ​​điện trở ở nhánh dưới là giá trị đặt trước được sử dụng để đặt các giá trị hoặc mức ngưỡng. T2 được bố trí như một bộ biến tần, và đảo ngược phản hồi nhận được từ T1.

Cách thức hoạt động của LDR

Ban đầu, giả sử mức độ ánh sáng nhỏ hơn, LDR duy trì một mức kháng cự cao ngang qua nó, không cho phép đủ dòng điện đến chân của bóng bán dẫn T1.

Điều này cho phép mức điện thế tại bộ thu bão hòa T2 và do đó rơle vẫn được kích hoạt trong điều kiện này.

Khi mức độ ánh sáng tăng lên và trở nên đủ lớn trên LDR, mức điện trở của nó giảm xuống, điều này cho phép nhiều dòng điện hơn đi qua nó và cuối cùng chạm đến chân của T1.

Transistor phản hồi như thế nào với LDR

Transistor T1 dẫn điện, kéo điện thế thu của nó xuống đất. Điều này ức chế sự dẫn điện của bóng bán dẫn T2, TẮT rơle tải bộ thu của nó và đèn được kết nối.

Chi tiết cung cấp điện

Nguồn cung cấp là một tiêu chuẩn máy biến áp , cầu, mạng tụ điện, cung cấp một sạch DC mạch để thực hiện các hành động được đề xuất.

Toàn bộ mạch có thể được xây dựng trên một miếng bảng mạch vero nhỏ và toàn bộ cụm cùng với nguồn điện có thể được đặt bên trong một hộp nhựa nhỏ chắc chắn.

Cách LDR được định vị

LDR phải được đặt bên ngoài hộp, có nghĩa là bề mặt cảm biến của nó phải được tiếp xúc với khu vực xung quanh nơi yêu cầu mức độ ánh sáng được cảm nhận.

Cần chú ý rằng ánh sáng từ đèn không đạt đến LDR theo bất kỳ cách nào, điều này có thể dẫn đến chuyển mạch và dao động sai.

Danh sách các bộ phận

• R1, R2, R3 = 2K2,
• VR1 = 10K cài đặt trước,
• C1 = 100uF / 25V,
• C2 = 10uF / 25V,
• D1 ---- D6 = 1N4007
• T1, T2 = BC547,
• Rơ le = 12 volt, 400 Ohm, SPDT,
• LDR = bất kỳ loại nào có điện trở 10K đến 47K ở ánh sáng xung quanh.
• Biến áp = 0-12V, 200mA

Thiết kế PCB

Sử dụng IC opamp 741

Mạch đèn đường kích hoạt bóng tối tự động được giải thích ở trên cũng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng opamp , như hình dưới đây:

Mô tả làm việc

Ở đây, IC 741 được thiết kế như một bộ so sánh, trong đó chân số 3 không đảo ngược của nó được kết nối với giá trị đặt trước hoặc nồi 10k để tạo tham chiếu kích hoạt tại sơ đồ chân này.

Chân số 2 là đầu vào đảo ngược của IC được cấu hình với mạng phân chia tiềm năng được thực hiện bởi điện trở phụ thuộc ánh sáng hoặc LDR và ​​điện trở 100K.

Giá trị đặt trước 10K ban đầu được điều chỉnh sao cho khi ánh sáng xung quanh trên LDR đạt đến ngưỡng bóng tối mong muốn, chân số 6 sẽ tăng cao. Điều này được thực hiện với một số kỹ năng và sự kiên nhẫn bằng cách di chuyển cài đặt trước từ từ cho đến khi chân số 6 chỉ lên cao, được xác định bằng cách BẬT chuyển tiếp của rơ le được kết nối và sự sáng của đèn LED màu đỏ.

Điều này phải được thực hiện bằng cách tạo mức ánh sáng ngưỡng tối nhân tạo trên LDR bên trong phòng kín và bằng cách sử dụng ánh sáng mờ cho mục đích.

Sau khi cài đặt trước được thiết lập, nó có thể được niêm phong bằng một số keo epoxy để việc điều chỉnh vẫn cố định và không thay đổi.

Sau đó, mạch có thể được bao bọc bên trong một hộp thích hợp với bộ chuyển đổi 12V để cấp nguồn cho mạch và các điểm tiếp xúc rơle có dây với đèn đường mong muốn.

Cần phải cẩn thận để đảm bảo rằng độ chiếu sáng của đèn không bao giờ đạt đến LDR, nếu không, nó có thể dẫn đến sự dao động liên tục hoặc nhấp nháy của đèn ngay khi nó được kích hoạt vào lúc chạng vạng.