Doe-het-zelfprojecten op zonne-energie bieden een economische en efficiënte manier om huizen van stroom te voorzien met behulp van zonne-energie. Het is dus logisch om een straatverlichtingssysteem te monteren dat overdag zonne-energie nodig heeft om een batterij op te laden en deze batterij vervolgens gebruikt om 's nachts de straat te verlichten. En je kunt het zelf maken!
Een elektronisch circuit regelt dit systeem en schakelt de LED-lamp 's nachts automatisch in en overdag uit. We zullen ook een batterijbeveiligingscircuit inbouwen om de batterij te beschermen tegen overmatige ontlading.
Wat te verwachten
Dit systeem vereist 5 hoofdeenheden:
- Zonnepaneel: Voor het opladen van de accu overdag en als lichtsensor.
- Accu: Voor het opslaan van stroom en voedingscircuit en lamp.
- LED-gelijkstroomlamp: Voor verlichting in het donker
- Draden: Voor doorverbinding volgens schematisch diagram.
- Elektronische schakeling: Om de LED-lamp automatisch te regelen/schakelen en om de batterij te ontladen.
Zonne-energie gebruiken om een batterij op te laden
Voor het opladen van de batterij hebben we een klein zonnepaneel van 10 W gebruikt (u kunt een grotere kiezen volgens uw energiebudget/vereisten). Het kan een 12V-batterij opladen en kan 0,62A kortsluitstroom leveren bij piekhelderheid. De fysieke grootte is ongeveer 12 "x 9".
We hebben een 12VDC accu gebruikt met een stroomcapaciteit van 4Ah. Overdag wekken de zonnepanelen stroom op die wordt gebruikt om de batterij op te laden. De batterij kan een maximale nullastspanning hebben van 13,7 V bij volledige lading en moet worden opgeladen wanneer de batterijspanning daalt tot 11 VDC.
Om de accu op te laden wordt de rode draad van het zonnepaneel (positieve polariteit) aangesloten op de pluspool van de batterij via een zenerdiode, die op Veroboard is gesoldeerd waar ook het elektronische circuit is geplaatst.
De zenerdiode wordt zo geplaatst dat de kathode (+ pool) is verbonden met het zonnepaneel en de anode (- pool) is verbonden met de positieve pool van de batterij door middel van draden. Zenerdiode zorgt voor isolatie tussen het zonnepaneel en de batterij, wat vooral handig is in het donker wanneer het circuit zonnepaneelspanning nodig heeft om het licht "AAN" te schakelen. Zwarte draad (negatieve polariteit) is direct bevestigd aan de negatieve pool van de batterij.
Wanneer het zonnepaneel wordt blootgesteld aan zonlicht, levert het stroom om de batterij op te laden, waarvan de hoeveelheid afhangt van de intensiteit van het zonlicht. Een LED-lamp haalt stroom uit de batterij. Een elektronisch circuit stuurt de lamp aan met behulp van sensorgegevens (spanning van het zonnepaneel). Sluit de positieve pool of kathode van de LED-lamp aan op de positieve pool van de batterij, en verbind de anode van de LED met een punt C zoals weergegeven in schema's.
Het elektronische circuit bouwen
Het elektronische circuit bestaat uit twee delen. De ene is bedoeld om de LED-lamp te bedienen, terwijl de andere bedoeld is om het leeglopen van de batterij te controleren en te voorkomen.
Schema's van de automatische straatverlichting op zonne-energie
De onderstaande afbeelding toont het volledige schema om dit systeem met elkaar te verbinden. Maak het elektronische circuit voor automatisch schakelen en bescherming tegen batterijverbruik op Veroboard.
Wat je nodig hebt
De volgende gereedschappen en componenten zijn vereist voor het elektronische circuit. Je kunt ze krijgen van online winkels zoals Digikey, Mouser of Ali Express.
- 1 x ULN2003Darlington paar transistors IC
- 1 x LM7809 9 VDC spanningsregelaar IC
- 2 x LM393 Spanningsvergelijker IC
- 1 x Verobord (voor het verbinden van schakelelementen door middel van solderen)
- Weerstanden (in Ohm) 1K, 10K, 36K, 53K, 100K, 280K (Of gelijkwaardige parallelle/serie-combinatie van deze waarden)
- Draden
- Soldeerbout & soldeerdraad
- Digitale multimeter (voor spannings- en stroommeting)
- Schroef klemmenblokconnectoren (voor het aansluiten van draden op zonnepaneel, batterij en LED-lamp)
- Zener diode (tussen de rode draad van het zonnepaneel en accu + pool)
Controle van de LED-lamp
Om de LED in het donker in te schakelen en bij daglicht uit te schakelen, gebruikt u de zonnepaneelspanning als sensor om het circuit te sturen. Zonnepaneel en batterij zijn geïsoleerd met behulp van een zenerdiode. Zenerdiode is bij daglicht naar voren gericht, omdat de zonnespanning hoger zal zijn dan de accuspanning om op te laden het wordt omgekeerd bevooroordeeld in het donker wanneer er geen zonlicht beschikbaar is om het zonnepaneel te verlichten, om een aanzienlijk rendement te geven Spanning.
In dit circuit wordt de zonnepaneelspanning vergeleken met de accuspanning met behulp van een comparator. Wanneer deze groter is (bij daglicht), geeft deze het signaal om het licht uit te doen. Als het minder is, geeft het een signaal om het licht aan te doen. LED-lamp wordt bestuurd met behulp van deze logica en met behulp van ULN2003 Darlington-paartransistors. ULN2003 krijgt invoer van comparatoruitvoer. Als het het signaal voor "Aan" krijgt op ingangspennen (1-7) van ULN2003 (d.w.z. van comparatoruitgangspen 1), laat het de collectorstroom door C (pennen 10-16) gaan om het licht in te schakelen.
Om deze schakeling te maken, verbind alle circuitelementen op Veroboard door middel van solderen. Schmitt-trigger (positieve feedback bij comparator) is geïmplementeerd op de LM393-comparator om glitches te voorkomen.
Overontlading voorkomen
Als het weer bewolkt of mistig is, is het mogelijk dat de batterij overdag niet wordt opgeladen, wat leidt tot overmatige ontlading van de batterij gedurende meerdere opeenvolgende nachten. Dit kan ertoe leiden dat de batterij zodanig wordt ontladen dat de chemische balans van de batterij wordt verstoord, waardoor deze onbruikbaar wordt voor verder gebruik.
Om de batterij te beschermen tegen overontlading, wordt een ander comparatorcircuit met LM393 IC getoond in schema's, die de batterijspanning vergelijkt met een stabiele referentie. Voor referentiespanning wordt de LM7809-spanningsregelaar gebruikt, die de batterijspanning (d.w.z. 11 tot 14 VDC) als input neemt en constant 9V uitvoert.
Gebruik de comparator als een Schmitt-trigger om ervoor te zorgen dat de batterij niet verder gaat dan een diep ontladingsniveau, d.w.z. ~11V. Wanneer de accuspanning onder de 11 volt zakt, zal de Schmitt-trigger logisch laag uitvoeren, wat op zijn beurt het schakelcircuit zal uitschakelen. Om het schakelcircuit weer in te schakelen, moet de batterij volledig worden opgeladen tot 13,2 V.
U kunt uw eigen spanningskeuze bepalen (in plaats van 11 V voor laag batterijniveau en 13,2 V voor opgeladen batterijniveau) door de juiste combinatie van weerstanden te kiezen (hoewel dat dieper gaat dan waar we nu op ingaan). Voor het batterijbeveiligingscircuit verbindt u de circuitelementen op het Vero-bord door te solderen.
Na het maken van zowel de automatische schakel- als de batterijafvoerbeveiligingscircuits op Veroboard, sluit u uiteindelijk deze circuits, het zonnepaneel, de lamp en de batterij aan volgens het schematische diagram.
Uw zonne-straatverlichtingssysteem testen
Plaats het zonnepaneel in zonlicht om de prestaties van dit systeem te testen. U zult zien dat de LED-lamp "Uit" is bij blootstelling van het zonnepaneel aan zonlicht. Meet de spanning met een digitale multimeter bij de uitgang van het zonnepaneel en de accuklemmen. U zult ontdekken dat de spanning van het zonnepaneel hoger is dan de spanning van de accu. Om nu te controleren of de batterij wordt opgeladen in het zonlicht, gebruik de digitale multimeter om de stroom die in de batterij stroomt te meten.
Bedek in de volgende stap het zonnepaneel met dik materiaal om zonlicht tegen te houden en je zult zien dat de LED-lamp gaat branden. Meet de spanning op het zonnepaneel; u zult merken dat het zonnepaneel een zeer lage spanning levert die onvoldoende is om de batterij op te laden. Meet vervolgens de stroom van de batterij naar de LED-lamp; je zult merken dat de lamp stroom van de batterij haalt om licht te produceren.
Hier is een korte videodemonstratie van deze test:
Verlicht de nacht met zonnelicht
Dit doe-het-zelf-project geeft je een concept om een mini-elektronische assemblage te bouwen voor het ontwerpen van een geautomatiseerde straatlantaarn op zonne-energie met behulp van natuurlijke en hernieuwbare zonne-energie. Voor maximale benutting van middelen; kies de juiste specificaties voor zonnepaneel, batterij en lamp om ervoor te zorgen dat het zonnepaneel de batterij voldoende oplaadt om de lamp de hele nacht aan te laten.
