Jak postavit jednoduché solární automatické zahradní světlo

Pro ty, kteří mají velký zájem o zahradnictví, by zahradní světlo poskytovalo možnost obdivovat krásu jejich rostlin i v noci. Tato světla budou obvykle umístěna uvnitř zahrady, daleko od elektrických zásuvek, protože není dobrý nápad vést dráty vaší zahradní půdou, která bude po většinu času mokrá a namáhaná. To je místo, kde se do obrazu dostanou zahradní světla na solární energii. Tato světla budou mít baterii, která se bude nabíjet přes solární panel ve dne a během noci bude energie z baterie použita k napájení světel a cyklus se opakuje. V některých našich předchozích článcích jsme vytvořili několik projektů souvisejících se solární energií, jako je solární nabíječka mobilního telefonu a solární invertorový obvod.

V tomto projektu budeme stavět jednoduché a levné solární zahradní světlo DIY. Solární panel bude během dne nabíjet lithiovou baterii a až se stane noční dobou, baterie rozsvítí světla až do své denní doby. Na rozdíl od jiných obvodů nebudeme používat mikrokontrolér nebo senzor, protože myšlenkou projektu je snížit počet komponent, aby se snížila cena a složitost obvodu. Jak již bylo řečeno, začneme stavět naše domácí solární světlo !!

Solární zahradní světelný design

Před výběrem hodnoty komponent a vstupem do schématu zapojení je nutné zvolit zátěž pro náš projekt. Zatížením označujeme typ zahradního světla, který v našem projektu použijeme. Protože jmenovité napětí a proud světla rozhodují o tom, jak lze obvod navrhnout.

LED diody Použili jsme v tomto projektu jsou normální čínské LED diody s provozním napětím 3.2V s maximálně 4.5V vpřed napětí. Pokud jsou tedy dvě LED zapojeny do série, bude dopředné napětí 6,4V. LED diody použité v našem projektu jsou uvedeny níže.

Lithiová baterie 7,4 V bude tedy schopna poskytovat minimálně 6,4 V (zcela vybitá) až maximálně 8,4 V (plně nabitá). Proto se v tomto projektu používá jako zdroj energie lithiová baterie 7,4 V, totéž je uvedeno níže. Pokud jste s lithiovými bateriemi úplně noví, můžete si přečíst tento článek Základy lithium-iontových baterií, abyste lépe porozuměli bateriím.

Baterie vybraná pro tuto aplikaci bude mít zabudovaný ochranný obvod, který bude chránit baterii před přebitím, hlubokým vybitím a zkratem. Pokud vaše baterie tyto funkce neposkytuje, nezapomeňte použít externí ochranný modul, protože lithiové baterie mohou být vysoce nestabilní a při nesprávném zacházení mohou dokonce explodovat.

Schéma zapojení solární zahrady

Sluneční světlo okruh zahrada se skládá ze dvou částí. Jeden se nabíjí a druhým je ovládání LED diod. Kompletní schéma zapojení je vysvětleno jako dvě části, první část je uvedena níže

N-kanálový MOSFET Q2, IRF540N se používá pro provoz řízení nabíjení. Potenciometr R1 se používá k nastavení úrovně napětí baterie řízením hradlového napětí na N kanálu MOSFET Q2. Schottkyho usměrňovací dioda D1 je SR160, 1A 60V Schottkyho dioda, která se používá k ochraně baterie před opačnou polaritou a k zablokování zpětného toku během podmínek vybíjení. Výstupní Schottkyho dioda D2 slouží k izolaci napětí nabíječky od napětí baterie.

Druhá část obvodu se používá k zapnutí LED během tmavých podmínek. To se provádí pomocí druhého P-kanálu MOSFET Q1, kterým je IRF9540. Brána MOSFET je řízena solárním napětím. Kdykoli tedy solární články produkují napětí, MOSFET zůstává vypnutý, ale ve tmě nebo v noci články neprodukují napětí a MOSFET se zapne. Použitím P Channel MOSFET je zcela eliminován další obvod LDR a komparátoru.

Nyní jsou pro druhou část obvodu diody LED připojeny v sériově paralelním stavu. Dvě LED v sérii zvyšují dopředné napětí na dvojnásobek než jedna LED, ale proud protékající LED se rozdělí. Jsou vytvořena 4 paralelní připojení se dvěma LED v sérii. Více LED současně zvyšuje proud a ovlivňuje záložní baterii.

Odhaduje se, že proud protékající každou sérií je téměř 40 mA. Proto 4 paralelní řetězce spotřebovávají 160 mA proudu. Baterie vybraná pro tento projekt účinně rozsvítí LED diody po dobu téměř 5-6 hodin při stavu nominálního nabití. Jeden může zvýšit řetězce LED podle potřeby.

Solární zahradní lehká konstrukce

Pro konstrukci obvodu jsou nutné následující komponenty -

1. Lithiová baterie 7,4 V (mAH závisí na době zálohy) se zabudovaným ochranným obvodem.
2. LED diody s dopředným napětím 3,5 V (Jiné napětí je také použitelné, ale konstrukce LED pásku se bude lišit)
3. IRF9540N - Mosfet s kanálem P.
4. Mosfet IRF540N - N Channel
5. SR160 Schottkyho dioda 2 ks
6. Rezistor 680R
7. 50k potenciometr
8. 4,7k rezistor
9. Solární panel 15 - 18V s proudovým jmenovitým proudem více než 300mA, pokud je vybrána baterie 3600mAH.
10. Dráty pro připojení solárního panelu a LED
11. Propojovací vodiče

Níže uvedený obrázek ukazuje pinout IRF540N N-kanálu a IRF9540 P-Channel Mosfetu, který budeme používat.

Jakmile je solární zahradní světelný obvod zkonstruován na prkénku, moje uspořádání vypadá níže

Použili jsme solární panel s níže uvedenou specifikací.

Jedná se o 10W solární panel s výstupem 18V. Solární panel je umístěn na jasném slunečním světle ve špičkových slunečních podmínkách. Potenciometr je řízen tak, aby měl na D2 8,5 V. Je to způsobeno nabíjecím napětím, protože lithiová baterie bude při plném nabití 8,4 V. Když se baterie začne nabíjet, je zapojen měřič zesilovače do série s baterií, aby se zkontroloval nabíjecí proud. Projekt můžete také improvizovat pomocí solárního sledovače pro maximální nabití baterie, ale to je něco mimo rozsah tohoto projektu.

Jak můžete zjistit z níže uvedeného odečtu multimetru, nabíjecí proud je téměř 300 mA. Tato změna bude záviset na solárních podmínkách, bude se zvětšovat za slunečného dne a bude klesat v zamračených dnech.

Během noci, kdy solární panel nepřijímá žádné záření, nebude z panelu vycházet žádný výstupní proud, a proto se baterie přestane nabíjet a rozsvítí se LED kontrolky. Kompletní fungování projektu lze nalézt také ve videu, na které odkazujeme níže, kde předvádíme automatické zapnutí světla, pokud panel nepřijímá žádné záření.

Další vylepšení

Obvod je základní obvod nabíječky lithiové baterie pro jednoduchý projekt související se zahradním osvětlením. Nevyužívá tedy žádné bezpečnostní problémy. Pro správné nabíjení a použití správné metody solárního nabíjení pomocí MPPT (Maximum Power Point Tracker) lze použít vyhrazené integrované obvody ovladače.

Jelikož se jedná o projekt venkovního provozu, je třeba použít vlastní desku plošných spojů spolu s uzavřenou krabicí. Kryt musí být vyroben takovým způsobem, aby obvod zůstal vodotěsný v dešti. Chcete-li tento okruh upravit nebo prodiskutovat další aspekty tohoto projektu, použijte aktivní fórum přehledu okruhů.