DIY-Solarlichtprojekte bieten eine wirtschaftliche und effiziente Möglichkeit, Haushalte mit Sonnenenergie zu versorgen. Daher ist es sinnvoll, ein Straßenbeleuchtungssystem zu bauen, das tagsüber Solarenergie zum Aufladen einer Batterie verwendet und diese Batterie dann verwendet, um nachts die Straße zu beleuchten. Und Sie können Ihre eigenen machen!
Eine elektronische Schaltung steuert dieses System und schaltet die LED-Lampe nachts automatisch ein und tagsüber aus. Wir werden auch eine Batterieschutzschaltung einbauen, um die Batterie vor Tiefentladung zu schützen.
Was zu erwarten ist
Dieses System erfordert 5 Haupteinheiten:
- Sonnenkollektor: Zum Laden des Akkus tagsüber und als Lichtsensor.
- Batterie: Zum Speichern von Strom und zur Stromversorgung von Stromkreis und Glühbirne.
- LED-Gleichstromlampe: Zur Beleuchtung bei Dunkelheit
- Drähte: Zur Verschaltung nach Prinzipschaltbild.
- Elektronische Schaltung: Zum automatischen Steuern/Schalten der LED-Lampe und zum Batterieentladeschutz.
Verwenden von Solarenergie zum Laden einer Batterie
Zum Aufladen des Akkus haben wir ein kleines 10-W-Solarpanel verwendet (Sie können je nach Ihrem Leistungsbudget/Ihren Anforderungen ein größeres wählen). Es kann eine 12-V-Batterie laden und einen Kurzschlussstrom von 0,62 A bei Spitzenhelligkeit liefern. Seine physische Größe beträgt etwa 12 "x 9".
Wir haben eine 12VDC Batterie mit 4Ah Stromkapazität verwendet. Tagsüber erzeugen die Solarmodule Strom, der zum Laden der Batterie verwendet wird. Die Batterie kann bei voller Ladung eine maximale Leerlaufspannung von 13,7 V haben und sollte wieder aufgeladen werden, wenn die Batteriespannung auf 11 VDC abfällt.
Zum Laden der Batterie wird das rote Kabel des Solarmoduls (Pluspol) mit dem Pluspol verbunden der Batterie durch eine Zenerdiode, die auf Veroboard gelötet ist, wo auch die elektronische Schaltung platziert ist.
Die Zenerdiode wird so platziert, dass die Kathode (+ Anschluss) mit dem Solarpanel verbunden ist und die Anode (- Anschluss) über Drähte mit dem positiven Anschluss der Batterie verbunden ist. Die Zenerdiode sorgt für eine Isolierung zwischen dem Solarpanel und der Batterie, was besonders im Dunkeln hilfreich ist, wenn der Stromkreis die Spannung des Solarpanels zum Einschalten des Lichts aufnimmt. Schwarzes Kabel (Minuspol) wird direkt an den Minuspol der Batterie angeschlossen.
Wenn das Solarpanel Sonnenlicht ausgesetzt wird, liefert es Strom zum Laden der Batterie, dessen Menge von der Intensität des Sonnenlichts abhängt. Eine LED-Lampe nimmt Strom aus der Batterie. Eine elektronische Schaltung steuert die Glühlampe anhand von Sensordaten (Solarpanelspannung). Verbinden Sie den Pluspol oder die Kathode der LED-Lampe mit dem Pluspol der Batterie, während Sie die Anode der LED mit dem Punkt verbinden C wie in Schaltplänen gezeigt.
Aufbau der elektronischen Schaltung
Die elektronische Schaltung besteht aus zwei Teilen. Einer soll die LED-Lampe steuern, während der andere die Batterieentladung steuern und vermeiden soll.
Schaltpläne der automatischen Solarstraßenlaterne
Die folgende Abbildung zeigt die gesamten Schaltpläne für die Verbindung dieses Systems miteinander. Stellen Sie die elektronische Schaltung für die automatische Umschaltung und den Batterieentladeschutz auf Veroboard her.
Was du brauchen wirst
Die folgenden Werkzeuge und Komponenten werden für die elektronische Schaltung benötigt. Sie können sie in Online-Shops wie z Digikey, Mäusefänger oder Ali-Express.
- 1 × ULN2003Darlington-Paar-Transistoren IC
- 1 x LM7809 9 VDC Spannungsregler-IC
- 2 x LM393 Spannungskomparator-IC
- 1 x Veroboard (zum Verbinden von Schaltungselementen durch Löten)
- Widerstände (in Ohm) 1K, 10K, 36K, 53K, 100K, 280K (Oder äquivalente Parallel-/Reihenkombination dieser Werte)
- Drähte
- Lötkolben & Lötdraht
- Digital-Multimeter (für Spannungs- und Strommessung)
- Schraubklemmen Blockanschlüsse (zum Anschließen von Kabeln an Solarpanel, Batterie und LED-Lampe)
- Zenerdiode (zwischen dem roten Kabel des Solarmoduls und der Batterie + Klemme)
Steuerung der LED-Birne
Um die LED im Dunkeln einzuschalten und bei Tageslicht auszuschalten, verwenden Sie die Solarpanelspannung als Sensor, um den Stromkreis zu führen. Solarpanel und Batterie sind mit einer Zenerdiode isoliert. Die Zenerdiode ist bei Tageslicht in Vorwärtsrichtung vorgespannt, da die Solarspannung zum Laden höher als die Batteriespannung sein wird Es wird im Dunkeln in Sperrrichtung vorgespannt, wenn kein Sonnenlicht zur Beleuchtung des Solarmoduls verfügbar ist, um eine signifikante Leistung zu erzielen Stromspannung.
In dieser Schaltung wird die Solarmodulspannung mit der Batteriespannung unter Verwendung eines Komparators verglichen. Wenn sie größer ist (bei Tageslicht), gibt sie das Signal zum Ausschalten des Lichts. Wenn es kleiner ist, signalisiert es, das Licht einzuschalten. Die LED-Lampe wird mit dieser Logik und mit Hilfe von ULN2003 Darlington-Transistoren gesteuert. ULN2003 erhält Eingaben von der Komparatorausgabe. Erhält er an den Eingangspins (1-7) des ULN2003 (d.h. vom Komparatorausgang Pin 1) das Signal für „Ein“, lässt er den Kollektorstrom durch C (Pins 10-16) fließen, um das Licht einzuschalten.
Um diese Schaltung zu machen, Verbinden Sie alle Schaltungselemente auf Veroboard durch Löten. Der Schmitt-Trigger (positives Feedback am Komparator) ist auf dem LM393-Komparator implementiert, um Störungen zu vermeiden.
Überentladung verhindern
Wenn das Wetter bewölkt oder neblig ist, ist es möglich, dass der Akku tagsüber nicht aufgeladen wird, was zu einer übermäßigen Entladung des Akkus in mehreren aufeinanderfolgenden Nächten führt. Dies kann dazu führen, dass sich die Batterie bis zu einem Punkt entlädt, an dem das chemische Gleichgewicht der Batterie gestört wird, wodurch sie für die weitere Verwendung unbrauchbar wird.
Um die Batterie vor Tiefentladung zu schützen, ist eine weitere Komparatorschaltung mit LM393 IC in Schaltplänen dargestellt, die die Batteriespannung mit einer stabilen Referenz vergleicht. Als Referenzspannung wird der Spannungsregler LM7809 verwendet, der die Batteriespannung (d. h. 11 bis 14 VDC) als Eingang nimmt und konstante 9 V ausgibt.
Verwenden Sie den Komparator als Schmitt-Trigger, um sicherzustellen, dass die Batterie nicht über den Tiefentladepegel, dh ~ 11 V, hinausgeht. Wenn die Batteriespannung unter 11 Volt abfällt, gibt der Schmitt-Trigger logisch niedrig aus, was wiederum den Schaltkreis deaktiviert. Um den Schaltkreis wieder zu aktivieren, ist eine vollständige Aufladung der Batterie auf 13,2 V erforderlich.
Sie können Ihre eigene Wahl der Spannungen erarbeiten (statt 11 V für niedrigen Batteriestand und 13,2 V für geladenen Batteriestand) indem Sie die geeignete Kombination von Widerständen auswählen (obwohl das ausführlicher ist, als wir jetzt eintauchen werden). Verbinden Sie für die Batterieschutzschaltung die Schaltungselemente auf der Vero-Platine durch Löten.
Nachdem Sie sowohl die automatische Umschaltung als auch die Batterieentladeschutzschaltungen auf Veroboard hergestellt haben, schließen Sie schließlich diese Schaltungen, das Solarpanel, die Glühbirne und die Batterie gemäß dem schematischen Diagramm an.
Testen Ihres Solar-Straßenbeleuchtungssystems
Um die Leistung dieses Systems zu testen, platzieren Sie das Solarpanel in Sonnenlicht. Sie werden sehen, dass die LED-Lampe „Aus“ ist, wenn das Solarmodul dem Sonnenlicht ausgesetzt wird. Messen Sie die Spannung mit einem Digitalmultimeter am Ausgang des Solarmoduls und an den Batterieklemmen. Sie werden feststellen, dass die Spannung des Solarmoduls höher ist als die Batteriespannung. Überprüfen Sie nun, ob der Akku im Sonnenlicht aufgeladen wird. Verwenden Sie das Digitalmultimeter, um den Strom zu messen, der in die Batterie fließt.
Decken Sie im nächsten Schritt das Solarpanel mit einem dicken Material ab, um das Sonnenlicht abzuschirmen, und Sie werden sehen, dass die LED-Lampe aufleuchtet. Spannung am Solarpanel messen; Sie werden feststellen, dass das Solarpanel eine sehr niedrige Spannung liefert, die zum Laden der Batterie nicht ausreicht. Messen Sie dann den Strom von der Batterie zur LED-Lampe; Sie werden feststellen, dass die Glühbirne Strom von der Batterie aufnimmt, um Licht zu erzeugen.
Hier ist eine kurze Videodemonstration dieses Tests:
Erhellen Sie die Nacht mit Solarlicht
Dieses DIY-Projekt gibt Ihnen ein Konzept zum Bau einer Mini-Elektronikbaugruppe zum Entwerfen einer automatisierten solarbetriebenen Straßenlaterne mit natürlicher und erneuerbarer Sonnenenergie. Für maximale Ausnutzung der Ressourcen; Wählen Sie die richtigen Spezifikationen für Solarpanel, Batterie und Glühbirne, um sicherzustellen, dass das Solarpanel die Batterie ausreichend auflädt, damit die Glühbirne die ganze Nacht eingeschaltet bleibt.