Projekty DIY solárních světel nabízejí ekonomický a efektivní způsob, jak napájet domy pomocí energie ze slunce. Dává tedy smysl sestavit systém pouličního osvětlení, který odebírá sluneční energii k nabíjení baterie během dne a pak tuto baterii používá k osvětlení ulice v noci. A můžete si vyrobit vlastní!
Tento systém bude řídit elektronický obvod, který automaticky zapíná LED žárovku v noci a zhasíná během dne. Zabudujeme také ochranný obvod baterie, který chrání baterii před nadměrným vybitím.
Co čekat
Tento systém vyžaduje 5 hlavních jednotek:
- Solární panel: Pro nabíjení baterie ve dne a jako světelný senzor.
- Baterie: Pro ukládání proudu a napájení obvodu a žárovky.
- LED žárovka DC: Pro osvětlení ve tmě
- dráty: Pro propojení podle schématu.
- Elektronický obvod: Pro automatické ovládání/vypínání LED žárovky a pro ochranu před vybitím baterie.
Použití solární energie k nabíjení baterie
Pro nabíjení baterie jsme použili malý 10W solární panel (můžete si vybrat větší podle vašeho energetického rozpočtu/požadavek). Dokáže nabíjet 12V baterii a může poskytnout zkratový proud 0,62A při špičkové svítivosti. Jeho fyzická velikost je asi 12" x 9".
Použili jsme 12V DC baterii s proudovou kapacitou 4Ah. Během dne solární panely generují proud, který se používá k nabíjení baterie. Baterie může mít maximální napětí naprázdno 13,7 V při plném nabití a měla by být znovu nabita, když napětí baterie klesne na 11 V DC.
Pro nabíjení baterie je červený vodič solárního panelu (kladná polarita) připojen ke kladné svorce baterie přes Zenerovu diodu, která je připájena na Veroboard, kde je umístěn i elektronický obvod.
Zenerova dioda je umístěna tak, že katoda (svorka +) je připojena k solárnímu panelu a anoda (svorka -) je připojena ke kladné svorce baterie pomocí vodičů. Zenerova dioda zajišťuje izolaci mezi solárním panelem a baterií, což je užitečné zejména ve tmě, kdy obvod odebírá napětí solárního panelu pro zapnutí světla. Černý vodič (záporná polarita) je přímo připojen k zápornému pólu baterie.
Když je solární panel vystaven slunečnímu záření, poskytuje proud pro nabíjení baterie, jehož množství závisí na intenzitě slunečního záření. LED žárovka odebírá proud z baterie. Elektronický obvod řídí žárovku pomocí dat senzoru (napětí solárního panelu). Připojte kladný pól nebo katodu LED žárovky ke kladnému pólu baterie, zatímco anodu LED připojte s bodem C jak je znázorněno na schématech.
Budování elektronického obvodu
Elektronický obvod se skládá ze dvou částí. Jedna je určena k ovládání LED žárovky, zatímco druhá je určena k ovládání a zamezení vybíjení baterie.
Schémata automatického solárního pouličního osvětlení
Níže uvedený obrázek ukazuje celé schéma propojení tohoto systému dohromady. Vytvořte elektronický obvod pro automatické přepínání a ochranu před vybitím baterie na Veroboard.
Co budete potřebovat
Pro elektronický obvod budou vyžadovány následující nástroje a komponenty. Můžete je získat z internetových obchodů jako Digikey, Myší lovec nebo Ali Express.
- 1 x 2003 ULNIC Darlington pár tranzistorů
- 1 x LM7809 9 VDC regulátor napětí IC
- 2 x LM393 komparátor napětí IC
- 1x Veroboard (pro připojení obvodových prvků pájením)
- Rezistory (v ohmech) 1K, 10K, 36K, 53K, 100K, 280K (Nebo ekvivalentní paralelní/sériová kombinace těchto hodnot)
- Dráty
- Páječka a pájecí drát
- Digitální multimetr (pro měření napětí a proudu)
- Konektory šroubovací svorkovnice (pro připojení vodičů k solárnímu panelu, baterii a LED žárovce)
- Zenerova dioda (mezi červeným vodičem solárního panelu a baterií + svorkou)
Ovládání LED žárovky
Chcete-li LED rozsvítit ve tmě a zhasnout za denního světla, použijte napětí solárního panelu jako senzor pro vedení obvodu. Solární panel a baterie jsou izolovány pomocí Zenerovy diody. Zenerova dioda je za denního světla posunuta dopředu, protože solární napětí bude vyšší než napětí baterie pro nabíjení, zatímco ve tmě, když není k dispozici sluneční světlo, které by solární panel osvětlilo, se dostane zpětně zaujatý, aby poskytl významný výkon Napětí.
V tomto obvodu je napětí solárního panelu porovnáváno s napětím baterie pomocí komparátoru. Když je větší (za denního světla), dává signál k vypnutí světla. Když je menší, signalizuje zapnutí světla. LED žárovka je ovládána pomocí této logiky a pomocí párových tranzistorů ULN2003 Darlington. ULN2003 získává vstup z výstupu komparátoru. Pokud dostane signál pro „Zapnuto“ na vstupních kolících (1-7) ULN2003 (tj. z výstupního kolíku 1 komparátoru), umožní kolektorovému proudu procházet přes C (kolíky 10-16), aby se rozsvítilo světlo.
Chcete-li vytvořit tento okruh, spojte všechny prvky obvodu na Veroboard pájením. Schmittův spouštěč (pozitivní zpětná vazba na komparátoru) je implementován na komparátoru LM393, aby se zabránilo závadám.
Prevence nadměrného vybití
Pokud je počasí zataženo nebo je mlha, je možné, že se baterie během dne nenabije, což vede k nadměrnému vybíjení baterie po několik nocí za sebou. To může způsobit vybití baterie do bodu, kdy se naruší chemická rovnováha baterie, čímž se stane nepoužitelnou pro další použití.
Pro ochranu baterie před přílišným vybitím je ve schématech znázorněn další obvod komparátoru využívající LM393 IC, který porovnává napětí baterie se stabilní referencí. Pro referenční napětí je použit regulátor napětí LM7809, který bere napětí baterie (tj. 11 až 14 VDC) jako vstupní a výstupní konstantních 9V.
Abyste se ujistili, že baterie nepřekročí úroveň hlubokého vybití, tj. ~11V, použijte jako Schmittův spouštěč komparátor. Když napětí baterie klesne pod 11 voltů, Schmittova spoušť vydá logickou nízkou hodnotu, která zase deaktivuje spínací obvod. Pro opětovné zapnutí spínacího obvodu je nutné úplné dobití baterie na 13,2V.
Můžete si zvolit vlastní napětí (místo 11 V pro nízkou úroveň nabití baterie a 13,2 V pro úroveň nabité baterie) výběrem vhodné kombinace rezistorů (i když to je více do hloubky, než se teď budeme ponořit). Pro obvod ochrany baterie připojte obvodové prvky na desce Vero pájením.
Po vytvoření obou obvodů automatického spínání a ochrany proti vybití baterie na Veroboard nakonec připojte tyto obvody, solární panel, žárovku a baterii podle schématu.
Testování vašeho solárního systému pouličního osvětlení
Pro testování výkonu tohoto systému umístěte solární panel na sluneční světlo. Uvidíte, že LED žárovka je „vypnutá“ při vystavení solárního panelu slunečnímu záření. Změřte napětí pomocí digitálního multimetru na výstupu solárního panelu a na svorkách baterie. Zjistíte, že napětí solárního panelu je vyšší než napětí baterie. Nyní zkontrolujte, zda se baterie nabíjí na slunci, použijte digitální multimetr k měření proudu tekoucího do baterie.
V dalším kroku zakryjte solární panel silným materiálem, abyste blokovali sluneční světlo a uvidíte, že se LED žárovka rozsvítí. Změřte napětí na solárním panelu; zjistíte, že solární panel poskytuje velmi nízké napětí, které není dostatečné pro nabíjení baterie. Poté změřte proud z baterie do LED žárovky; zjistíte, že žárovka odebírá proud z baterie, aby produkovala světlo.
Zde je krátká video ukázka tohoto testování:
Rozsviťte noc slunečním světlem
Tento DIY projekt vám dává koncept sestavení mini elektronické sestavy pro navrhování automatizovaného solárního pouličního osvětlení využívajícího přírodní a obnovitelné solární energie. Pro maximální využití zdrojů; vyberte správné specifikace pro solární panel, baterii a žárovku, abyste zajistili, že solární panel nabije baterii natolik, aby žárovku vydržela svítit po celou noc.
