El següent article tracta de la construcció d’un interessant circuit de llum pública LED de 40 watts que s’encén automàticament a la nit i s’apaga durant el dia (dissenyat per mi). Durant el dia, la bateria incorporada es carrega a través d'un panell solar, una vegada carregada, s'utilitza la mateixa bateria per alimentar el llum LED a la nit per il·luminar els carrers.
Avui en dia els panells solars i les cèl·lules fotovoltaiques s’han convertit en molt populars i, en un futur pròxim, veuríem que tothom l’utilitzaria d’una manera o altra a la nostra vida. Un ús important d’aquests dispositius ha estat en el camp de la il·luminació pública.
El circuit que s'ha comentat aquí inclou la majoria de les especificacions estàndard, les dades següents ho expliquen amb més detall:
Especificacions de làmpades LED
- Voltatge: 12 volts (bateria 12V / 26AH)
- Consum actual: 3,2 amperes @ 12 volts,
- Consum d'energia: 39 watts per 39nos de LEDs d'1 watt
- Intensitat lumínica: aproximadament uns 2000 lm (lúmens)
Especificació del carregador / controlador
- Entrada: 32 volts d’un panell solar especificat amb voltatge de circuit obert d’uns 32 volts i corrent de curtcircuit de 5 a 7 amperes.
- Sortida: màx. 14,3 volts, corrent limitat a 4,4 amperes
- Bateria completa: tallada a 14,3 volts (configurada per P2).
- Bassa bateria: tallar a 11,04 volts (configurat per P1).
- Bateria carregada a velocitat C / 5 amb tensió flotant restringida a 13,4 volts després de 'tallar la bateria completament'.
- Canvi automàtic de dia / nit amb sensor LDR (configurat seleccionant R10 adequadament).
En aquesta primera part de l'article estudiarem l'etapa del carregador / controlador solar i el circuit de tall de sobretensió / baixa tensió corresponent, i també la secció de tall automàtic dia / nit.
El disseny anterior es pot simplificar molt eliminant l’etapa IC 555 i connectant el transistor de tall del relé de dia directament amb el positiu del panell solar, com es mostra a continuació:
Llista de peces
- R1, R3, R4, R12 = 10k
- R5 = 240 OHMS
- P1, P2 = 10K predefinits
- P3 = 10k pot o preset
- R10 = 470 K,
- R9 = 2M2
- R11 = 100K
- R8 = 10 OHMS 2 WATT
- T1 ---- T4 = BC547
- A1 / A2 = 1/2 IC324
- TOTS ELS DÍODES ZENER = 4,7 V, 1/2 WATT
- D1 - D3, D6 = 1N4007
- D4, D5 = 6 AMP DIODES
- IC2 = IC555
- IC1 = LM338
- RELLEUS = 12V, 400 OHMS, SPDT
- BATERIA = 12V, 26AH
- PANELL SOLAR = CIRCUIT OBERT 21V, CIRCUIT CURT 7AMP @.
Carregador / controlador solar, tall de bateria alta / baixa i etapes del circuit del detector de llum ambiental:
PRECAUCIÓ : Un controlador de càrrega és imprescindible per a qualsevol sistema d’il·luminació pública. És possible que trobeu altres dissenys a Internet sense aquesta funció, simplement ignoreu-los. Aquests poden ser perillosos per a la bateria.
En referència al diagrama de circuits de llum pública de 40 watts anterior, la tensió del panell es regula i s'estabilitza als 14,4 volts requerits per l'IC LM 338.
P3 s’utilitza per configurar el voltatge de sortida exactament a 14,3 volts o en algun lloc proper.
R6 i R7 formen els components limitants actuals i s’han de calcular adequadament tal com s’ha comentat en aquest circuit regulador de tensió del panell solar .
El voltatge estabilitzat s'aplica al control de tensió / càrrega i a les etapes associades.
Dues opamps A1 i A2 estan connectades amb configuracions de conversa, la qual cosa significa que la sortida d’A1 esdevé alta quan es detecta un valor de sobretensió predeterminat, mentre que la sortida d’A2 augmenta en detectar un llindar de baixa tensió predeterminat.
Els llindars de tensió alta i baixa es defineixen adequadament pels valors predeterminats P2 i P1 respectivament.
Els transistors T1 i T2 responen en conseqüència a les sortides anteriors de les opamps i activen el relé respectiu per controlar els nivells de càrrega de la bateria connectada respecte als paràmetres donats.
El relé connectat a T1 controla específicament el límit de sobrecàrrega de la bateria.
El relé connectat a T3 s’encarrega de mantenir la tensió a l’escenari de la làmpada LED. Sempre que la tensió de la bateria sigui superior al llindar de baixa tensió i mentre no hi hagi llum ambiental al voltant del sistema, aquest relé manté la llum engegada, el mòdul LED s'apaga instantàniament en cas que no es compleixin les condicions estipulades.
Funcionament del circuit
IC1 juntament amb les parts associades formen el circuit del detector de llum, la seva sortida augmenta en presència de llum ambiental i viceversa.
Suposem que és hora del dia i que una bateria parcialment descarregada a 11,8 V està connectada als punts rellevants, també suposem que el tall d’alta tensió s’ha d’establir a 14,4 V. En activar l’interruptor d’alimentació (ja sigui des del panell solar o una font de CC externa), la bateria es comença a carregar mitjançant els contactes N / C del relé.
Des que és de dia, la sortida d’IC1 és elevada, cosa que activa T3. El relé connectat a T3 manté la tensió de la bateria i impedeix que arribi al mòdul LED i el llum roman apagat.
Un cop la bateria es carrega completament, la sortida d’A1 augmenta activant el T1 i el relé associat.
Això desconnecta la bateria del voltatge de càrrega.
La situació anterior es bloqueja amb l'ajut del voltatge de retroalimentació dels contactes N / O del relé anterior a la base de T1.
El pestell persisteix fins que s’assoleix la condició de baixa tensió, quan T2 s’encén, posant a terra la polarització de la base de T1 i tornant el relé superior al mode de càrrega.
D’aquesta manera es conclou el controlador d’alta / baixa bateria i les fases del sensor de llum del circuit de llum solar automàtic solar de 40 watts proposat.
La discussió següent explica el procediment de creació del circuit de mòduls LED controlats per PWM.
El circuit que es mostra a continuació representa el mòdul de làmpada LED format per 39 núms. LED d’alta potència brillant d’1 watt / 350 mA. Tot el conjunt es realitza mitjançant la connexió de 13 connexions de sèrie en paral·lel, formades per 3 LEDs en cada sèrie.
Com funciona
La disposició anterior dels LED és bastant estàndard en la seva configuració i no té molta importància.
La part crucial d’aquest circuit és la secció IC 555, que es configura en el seu típic mode multivibrador astable.
En aquest mode, el pin de sortida # 3 de l'IC genera formes d'ona PWM definides que es poden ajustar configurant el cicle de treball de l'IC adequadament.
El cicle de treball d’aquesta configuració s’ajusta establint P1 segons les preferències.
Com que la configuració de P1 també decideix el nivell d'il·luminació dels LED, s'ha de fer amb cura per produir els resultats més òptims a partir dels LED. P1 també es converteix en el control d’atenuació del mòdul LED.
La inclusió del disseny PWM aquí té el paper clau ja que redueix dràsticament el consum d'energia dels LED connectats.
Si el mòdul LED es connectés directament a la bateria sense l’etapa IC 555, els LED haurien consumit els 36 watts especificats.
Amb el controlador PWM en funcionament, el mòdul LED consumeix ara només 1/3 d’energia, és a dir, al voltant dels 12 watts, però extreu la il·luminació màxima especificada dels LED.
Això passa perquè, a causa dels impulsos PWM alimentats, el transistor T1 roman activat només durant 1/3 del període de temps normal, canviant els LED durant el mateix període de temps més curt, però, a causa de la persistència de la visió, trobem que els LED són ACTIVAT tot el temps.
L’alta freqüència de l’astable fa que la il·luminació sigui molt estable i no es pugui detectar cap vibració fins i tot mentre la nostra visió estigui en moviment.
Aquest mòdul està integrat amb la placa de controlador solar anteriorment comentada.
El positiu i el negatiu del circuit mostrat s’ha de connectar simplement als punts rellevants de la placa del controlador solar.
D’aquesta manera es conclou tota l’explicació del projecte de circuit solar de llum de carrer LED automàtic de 40 watts proposat.
Si teniu cap pregunta, podeu expressar-les a través dels vostres comentaris.
ACTUALITZACIÓ: La teoria anterior de veure una alta il·luminació amb un consum inferior a causa de la persistència de la visió és incorrecta. Per desgràcia, aquest controlador PWM només funciona com a controlador de brillantor i res més.
Esquema del circuit del controlador PWM de llum de carrer
Llista de peces
- R1 = 100.000
- P1 = 100K test
- C1 = 680pF
- C2 = 0,01uF
- R2 = 4K7
- T1 = TIP122
- R3 ---- R14 = 10 ohms, 2 watts
- LEDs = 1 watt, 350 mA, blanc fresc
- IC1 = IC555
En el prototip final, els LED es van muntar en un dissipador de calor especial de tipus alumini basat en alumini, és molt recomanable, sense el qual la vida del LED es deterioraria.
Imatges de prototipus
Prototip de llum pública per innovacions de swagatam
Circuit d’enllumenat públic més senzill
Si sou nouvinguts i busqueu un sistema d’il·luminació públic automàtic senzill, potser el següent disseny satisfarà les vostres necessitats.
Aquest circuit automàtic més senzill de fanals públics pot muntar-lo ràpidament per a principiants i instal·lar-lo per aconseguir els resultats previstos.
Construït al voltant d’un concepte activat per llum, el circuit es pot utilitzar per encendre i apagar automàticament un llum de carretera o un grup de làmpades en resposta als diferents nivells de llum ambiental.
El unitat elèctrica un cop construït, es pot utilitzar per apagar un llum quan es clareja l’alba i encendre’l quan s’obre el capvespre.
Com funciona
El circuit es pot utilitzar com a automàtic llum nocturna de dia sistema de control o un senzill interruptor activat per llum. Intentem comprendre el funcionament d’aquest útil circuit i com és tan senzill de construir:
Referint-nos al diagrama del circuit, podem veure una configuració molt senzilla que consisteix només en un parell de transistors i un relé, que forma la part bàsica de control del circuit.
Per descomptat, no podem oblidar-nos del LDR, que és el component principal de detecció del circuit. Els transistors es disposen bàsicament de manera que tots dos es complementen de manera oposada, és a dir, quan el transistor del costat esquerre es condueix, el transistor del costat dret s’APAGA i viceversa.
El transistor lateral esquerre T1 està equipat com a comparador de tensió utilitzant una xarxa resistiva. La resistència del braç superior és la LDR i la resistència del braç inferior és la configuració predeterminada que s’utilitza per establir els valors o nivells llindars. T2 es disposa com un inversor i inverteix la resposta rebuda de T1.
Com funciona el LDR
Inicialment, suposant que el nivell de llum és menor, el LDR manté una alta resistència de nivell, que no permet prou corrent per arribar a la base del transistor T1.
Això permet que el nivell potencial al col·lector saturi T2 i, en conseqüència, el relé romangui activat en aquesta condició.
Quan el nivell de llum augmenta i es fa prou gran al LDR, el seu nivell de resistència disminueix, cosa que permet passar més corrent que finalment arriba a la base de T1.
Com respon el transistor a LDR
El transistor T1 condueix, arrossegant el seu potencial de col·lector cap a terra. Això inhibeix la conducció del transistor T2, apagant el relé de càrrega del col·lector i el llum connectat.
Detalls de la font d'alimentació
La font d'alimentació és un estàndard transformador , pont, xarxa de condensadors, que subministra a CC net al circuit per executar les accions proposades.
Tot el circuit es pot construir sobre una petita peça de tauler vero i tot el conjunt juntament amb la font d'alimentació es poden allotjar dins d'una caixa de plàstic resistent.
Com es col·loca el LDR
El LDR s’ha de col·locar fora de la caixa, de manera que la seva superfície de detecció s’hauria d’exposar cap a la zona ambiental des d’on s’ha de detectar el nivell de llum.
Cal tenir cura de que la llum de les làmpades no arribi de cap manera al LDR, cosa que pot provocar commutacions i oscil·lacions falses.
Llista de peces
- R1, R2, R3 = 2K2,
- VR1 = 10 K predefinits,
- C1 = 100uF / 25V,
- C2 = 10uF / 25V,
- D1 ---- D6 = 1N4007
- T1, T2 = BC547,
- Relé = 12 volts, 400 Ohm, SPDT,
- LDR = qualsevol tipus amb una resistència de 10K a 47K a la llum ambiental.
- Transformador = 0-12V, 200mA
Disseny de PCB
Utilitzant opamp IC 741
El circuit de fanals automàtics activats a la foscor explicats anteriorment també es pot fer mitjançant un opamp , com es mostra a continuació:
Descripció del treball
Aquí l'IC 741 està dissenyat com un comparador, en què el seu pin no inversor # 3 està connectat a un preset o pot de 10 k per crear una referència de desencadenament en aquest pinout.
El pin núm. 2, que és l'entrada inversora de l'IC, està configurat amb una xarxa divisora de potencial creada per una resistència o LDR dependent de la llum i una resistència de 100K.
El valor predeterminat de 10K s’ajusta inicialment de manera que, quan la llum ambiental del LDR arriba al llindar de foscor desitjat, el pin # 6 augmenta. Això es fa amb certa habilitat i paciència movent el preajust lentament fins que el pin núm. 6 només puja, cosa que s’identifica mitjançant l’encesa del relé connectat i la il·luminació del LED vermell.
Això s'ha de fer creant un nivell de llum llindar de foscor artificial a l'LDR dins d'una habitació tancada i utilitzant la llum tènue a aquest efecte.
Un cop configurat el valor predeterminat, es pot segellar amb una mica de cola epoxi perquè l'ajust es mantingui fix i sense canvis.
Després d'això, el circuit es pot tancar dins d'una caixa adequada amb un adaptador de 12V per alimentar el circuit i els contactes del relé connectats amb el llum de carretera desitjat.
S'ha de tenir cura de garantir que la il·luminació de la làmpada no arriba mai a la LDR, en cas contrari pot provocar oscil·lacions o parpelleigs continus de la làmpada tan aviat com s'activa al crepuscle.
Anterior: Circuit regulador de derivació d’ona completa MOSFET de motocicleta Següent: Circuit regulador d’alta tensió i corrent continu
![Circuit detector d'ions [Detector de descàrrega estàtica]](https://electronics.jf-parede.pt/img/sensors-and-detectors/09/ion-detector-circuit-static-discharge-detector-1.jpg)
