Kako izraditi jednostavno automatsko vrtno svjetlo na solarni pogon

Za one koji se zanimaju za vrtlarenje, vrtno svjetlo pružalo bi mogućnost da se dive ljepoti svojih biljaka čak i tijekom noći. Ta se svjetla obično postavljaju unutar vrta, daleko od električnih utičnica, jer nije dobra ideja provoditi žice kroz vaše vrtno tlo koje će većinu vremena biti mokre i namučene. Ovo je mjesto gdje vrtna svjetla na solarni pogon dolaze u sliku. Ova svjetla imat će bateriju koja će se danju puniti putem solarne ploče, a tijekom noći energija iz baterije koristit će se za napajanje svjetala i ciklus se ponavlja. U nekim od naših prethodnih članaka izgradili smo nekoliko projekata povezanih sa solarnom energijom poput punjača mobitela na solarni pogon i kruga solarnog pretvarača.

U ovom projektu gradit ćemo jednostavno i jeftino kućno solarno vrtno svjetlo. Solarna ploča punit će litijevu bateriju tijekom dana, a kada postane noćno vrijeme, baterija će ponovno uključiti svjetla do svog dnevnog vremena. Za razliku od ostalih sklopova, nećemo koristiti mikrokontroler ili senzor, jer je ideja projekta smanjiti broj komponenata kako bi se smanjila cijena i složenost sklopa. S tim u vezi, krenimo graditi našu domaću solarnu svjetlost !!

Dizajn svjetla solarnog vrta

Prije odabira vrijednosti komponenata i ulaska u shemu spojeva, bitno je odabrati opterećenje za naš projekt. Opterećenjem se referiramo na vrstu vrtne svjetlosti koju ćemo koristiti u našem projektu. Budući da napon i struja svjetla odlučuju o načinu dizajniranja sklopa.

LED diode se koriste u ovom projektu su normalni kineski LED diode s naponom od 3.2V uz maksimalno 4.5V naprijed napona. Stoga, ako su dvije LED diode spojene u seriju, prednji napon bit će 6,4V. LED diode korištene u našem projektu prikazane su u nastavku.

Tako će litijeva baterija od 7,4 V moći pružiti minimalno 6,4 V (potpuno ispražnjeno) do maksimalno 8,4 V (potpuno napunjeno). Stoga se u ovom projektu za izvor napajanja koristi litijeva baterija od 7,4 V, isto je prikazano u nastavku. Ako ste potpuno novi u litijevim baterijama, možete pogledati ovaj članak Osnove litij-ionskih baterija da biste bolje razumjeli baterije.

Baterija koja je odabrana za ovu aplikaciju imat će ugrađeni zaštitni krug koji će štititi bateriju od prekomjernog punjenja, dubokog pražnjenja i stanja povezanih s kratkim spojem. Ako vaša baterija ne pruža ove značajke, obavezno upotrijebite vanjski zaštitni modul jer litijeve baterije mogu postati vrlo nestabilne i čak mogu eksplodirati ako se s njima ne rukuje pravilno.

Dijagram kruga svjetla solarnog vrta

Solarno vrt svjetla krug će se sastojati od dva dijela. Jedan se puni, a drugi je za upravljanje LED diodama. Kompletna shema sklopa objašnjena je kao dva dijela, a prvi dio je dan u nastavku

N-kanalni MOSFET Q2, IRF540N koristi se za rad kontrole punjenja. Potenciometar R1 koristi se za podešavanje razine napona baterije kontrolirajući napon vrata na N-kanalu MOSFET Q2. Schottky ispravljačka dioda D1 je SR160, 1A 60V Schottky dioda koja se koristi za zaštitu baterije od obrnutog polariteta, kao i za blokiranje obrnutog protoka tijekom uvjeta pražnjenja. Izlazna Schottky dioda D2 koristi se za izoliranje napona punjača s naponom baterije.

Drugi dio kruga koristi se za uključivanje LED diode u tamnim uvjetima. To radi drugi P-Channel MOSFET Q1 koji je IRF9540. MOSFET kapijom upravlja solarni napon. Dakle, kad god solarne ćelije proizvode napon, MOSFET ostaje isključen, ali u mraku ili noću, stanice ne proizvode napon i MOSFET se uključuje. Korištenjem P-kanala MOSFET- a u potpunosti se eliminiraju dodatni LDR i krug usporedbe.

Sada su za drugi dio kruga LED diode spojene u serijski paralelnom stanju. Dvije LED u seriji povećavaju prednji napon u dvostruko više od jedne LED diode, ali struja koja prolazi kroz LED diobe dijeli se. Izrađene su 4 paralelne veze s dvije LED diode u seriji. Više paralelno LED-ova povećava struju i utječe na sigurnosno kopiranje baterije.

Procjenjuje se da je protok struje kroz svaku seriju gotovo 40mA. Stoga 4 paralelna niza troše 160 mA struje. Baterija odabrana za ovaj projekt učinkovito će paliti LED diode gotovo 5-6 sati pri nominalnom stanju punjenja. LED žice možete povećati prema potrebi.

Solarna gradnja vrtnog svjetla

Za konstrukciju sklopa potrebne su sljedeće komponente -

1. Litijeva baterija 7,4 V (mAH ovisi o vremenu sigurnosne kopije) s ugrađenim zaštitnim krugom.
2. LED diode s naponom od 3,5 V (također je primjenjiv drugi napon, ali konstrukcija LED trake bit će drugačija)
3. IRF9540N - P kanal Mosfet
4. IRF540N - N kanal Mosfet
5. SR160 Schottky dioda 2 kom
6. Otpornik 680R
7. 50k potenciometar
8. Otpor 4.7k
9. Solarna ploča 15 - 18V s strujom više od 300mA ako je odabrana baterija od 3600mAH.
10. Žice za spajanje solarne ploče i LED dioda
11. Spojne žice

Sljedeća slika prikazuje pinout IRF540N N-kanala i IRF9540 P-Channel Mosfet-a, koji ćemo koristiti projekt.

Jednom kad se solarni vrtni svjetlosni krug izgradi na ploči, moj raspored izgleda ovako u nastavku

Koristili smo solarni panel sa donjim specifikacijama.

Riječ je o solarnoj ploči od 10 W s izlaznom snagom od 18 V. Solarna ploča postavlja se na jaku sunčevu svjetlost u vrhunskim solarnim uvjetima. Potenciometar se kontrolira tako da ima 8,5 V preko D2. To je zbog napona punjenja jer će napon litijeve baterije biti 8,4 V kad je potpuno napunjena. Kada se baterija počne puniti, pojačalo je spojeno u seriju s baterijom radi provjere struje napunjenosti. Također možete improvizirati projekt pomoću solarnog tragača kako biste maksimalno napunili bateriju, ali to je nešto izvan opsega ovog projekta.

Kao što možete provjeriti iz očitanja donjeg multimetra, struja punjenja je gotovo 300mA. Ova promjena ovisit će o solarnom stanju, povećavat će se za sunčanog dana, a padati će tijekom oblačnih dana.

Tijekom noći, kada solarna ploča ne prima zračenje, neće doći do izlazne struje s ploče, a time će se baterija prestati puniti, a LED lampice će se upaliti. Kompletni rad projekta također se može naći u donjem video linku, gdje prikazujemo kako se svjetlo automatski uključuje ako ploča ne prima zračenje.

Daljnja poboljšanja

Krug je osnovni krug punjača za litijevu bateriju za jednostavan projekt u vezi s vrtnim svjetlima. Stoga ne zapošljava nikakve sigurnosne probleme. Za pravilno punjenje i korištenje odgovarajuće metode solarnog punjenja pomoću MPPT-a (Maximum Power Point Tracker) mogu se koristiti namjenski IC upravljački programi.

Budući da je ovo projekt rada na otvorenom, treba koristiti odgovarajuću PCB zajedno sa priloženom kutijom. Ograda mora biti izvedena na takav način da krug ostane vodootporan na kiši. Da biste modificirali ovaj sklop ili razgovarali o daljnjim aspektima ovog projekta, poslužite se aktivnim forumom sažetka kruga.