Hoe bouw je een eenvoudig automatisch tuinlicht op zonne-energie

Voor degenen die een grote interesse hebben in tuinieren, zou een tuinlamp een optie zijn om de schoonheid van hun planten zelfs 's nachts te bewonderen. Deze lampen worden normaal gesproken in de tuin geplaatst, ver van stopcontacten, omdat het geen goed idee is om draden door uw tuingrond te laten lopen, die meestal nat en zwaar zal zijn. Dit is waar tuinverlichting op zonne-energie in beeld komt. Deze lampen hebben een batterij die overdag wordt opgeladen via een zonnepaneel en 's nachts wordt de energie van de batterij gebruikt om de lichten van stroom te voorzien en de cyclus herhaalt zich. In sommige van onze vorige artikelen hebben we enkele zonne-energie-gerelateerde projecten gebouwd, zoals een oplader voor mobiele telefoons op zonne-energie en een omvormercircuit voor zonne-energie.

In dit project gaan we een eenvoudige en goedkope DIY-zonnetuinlamp bouwen. Het zonnepaneel laadt overdag een lithiumbatterij op en als het nacht wordt, zal de batterij de lichten aanzetten tot het weer dag wordt. In tegenstelling tot andere circuits zullen we geen microcontroller of sensor gebruiken, omdat het idee van het project is om het aantal componenten te verminderen om de prijs en complexiteit van het circuit te verminderen. Dat gezegd hebbende, laten we beginnen met het bouwen van onze zelfgemaakte solarlamp !!

Solar Garden Light Design

Voordat u de waarde van componenten kiest en in het schakelschema komt, is het essentieel om de belasting voor ons project te kiezen. Met belasting verwijzen we naar het type Garden Light dat we in ons project zullen gebruiken. Omdat de spanning en stroomsterkte van het licht bepalen hoe het circuit kan worden ontworpen.

De LED's die we gebruiken in dit project zijn normaal Chinese LED's met een werkspanning van 3.2V met een maximum van 4.5V voorwaartse spanning. Daarom, als twee LED's in serie zijn geschakeld, is de voorwaartse spanning 6,4 V. De LED's die in ons project worden gebruikt, worden hieronder weergegeven.

Een lithiumbatterij van 7,4 V zal dus minimaal 6,4 V (volledig ontladen) tot maximaal 8,4 V (volledig opgeladen) kunnen leveren. Daarom wordt in dit project een 7.4V lithiumbatterij gebruikt als stroombron, hetzelfde wordt hieronder weergegeven. Als u helemaal nieuw bent met lithiumbatterijen, kunt u dit artikel over de basisprincipes van lithium-ionbatterijen lezen voor een beter begrip van batterijen.

De batterij die voor deze toepassing is geselecteerd, heeft een ingebouwd beveiligingscircuit dat de batterij beschermt tegen overbelasting, diepe ontlading en kortsluiting. Als uw batterij deze functies niet biedt, zorg er dan voor dat u een externe beschermingsmodule gebruikt, omdat lithiumbatterijen zeer onstabiel kunnen worden en zelfs kunnen ontploffen als ze niet op de juiste manier worden behandeld.

Solar Garden Light schakelschema

Het zonnetuinlichtcircuit zal uit twee delen bestaan. De ene is aan het opladen en de andere is om de LED's te bedienen. Het volledige schakelschema wordt uitgelegd in twee delen, het eerste deel wordt hieronder gegeven

N-Channel MOSFET Q2, IRF540N wordt gebruikt voor het regelen van de lading. Potentiometer R1 wordt gebruikt om het batterijspanningsniveau in te stellen door de poortspanning over de N-kanaal MOSFET Q2 te regelen. De Schottky-gelijkrichterdiode D1 is SR160, een 1A 60V Schottky-diode die wordt gebruikt om de batterij te beschermen tegen omgekeerde polariteit en om de omgekeerde stroom tijdens het ontladen te blokkeren. De output Schottky-diode D2 wordt gebruikt om de laadspanning te isoleren met de accuspanning.

Het andere deel van het circuit wordt gebruikt om de LED in te schakelen tijdens donkere omstandigheden. Dit wordt gedaan door de andere P-Channel MOSFET Q1 die IRF9540 is. De MOSFET-poort wordt bestuurd door de zonnespanning. Dus wanneer de zonnecellen spanning produceren, blijft de MOSFET uitgeschakeld, maar in het donker of 's nachts produceren de cellen geen spanning en wordt de MOSFET ingeschakeld. Door P Channel MOSFET te gebruiken, wordt extra LDR- en comparatorcircuit volledig geëlimineerd.

Nu zijn voor het tweede deel van de schakeling de LED's in serie-parallel geschakeld. Twee LED's in serie verhogen de voorwaartse spanning tot het dubbele van een enkele LED, maar de stroom die door de LED's vloeit, wordt verdeeld. Er worden 4 parallelle verbindingen gemaakt met twee LED's in serie. Meer parallel geschakelde LED's verhogen de stroomsterkte en hebben invloed op de batterijback-up.

Geschat wordt dat de stroom door elke serie bijna 40 mA is. Daarom verbruiken 4 parallelle strings 160mA stroom. De batterij die voor dit project is geselecteerd, zal de LED's effectief bijna 5-6 uur laten branden bij een nominale lading. Men kan de LED-strings naar behoefte vergroten.

Solar Garden Light constructie

Om het circuit te construeren zijn de volgende componenten vereist -

1. Lithiumbatterij 7,4 V (mAH hangt af van de back-uptijd) met een ingebouwd beveiligingscircuit.
2. LEDs met 3.5V voorwaartse spanning (een ander voltage is ook van toepassing maar de LED strip constructie zal anders zijn)
3. IRF9540N - P-kanaal Mosfet
4. IRF540N - N-kanaal Mosfet
5. SR160 Schottky-diode 2 stuks
6. 680R-weerstand
7. 50k potmeter
8. 4.7k weerstand
9. Zonnepaneel 15 - 18V met een stroomsterkte van meer dan 300mA als een batterij van 3600mAH is geselecteerd.
10. Draden voor het aansluiten van zonnepaneel en leds
11. Aansluitdraden

De onderstaande afbeelding toont de pinout van IRF540N N-kanaal en IRF9540 P-kanaal Mosfet, die we zullen gebruiken voor het project.

Zodra het Solar Garden Light-circuit op een breadboard is gebouwd, ziet mijn opstelling er als volgt uit

We hebben het zonnepaneel gebruikt met de onderstaande specificatie.

Het is een 10W zonnepaneel met 18V output. Het zonnepaneel wordt in fel zonlicht geplaatst bij piekzonnecondities. De potentiometer wordt aangestuurd om 8,5 V over de D2 te hebben. Dit komt door de laadspanning, aangezien de spanning van een lithiumbatterij 8,4 V is wanneer deze volledig is opgeladen. Wanneer de accu begint op te laden, wordt een ampèremeter in serie geschakeld met de accu om de laadstroom te controleren. Je kunt het project ook improviseren met een solar tracker om de batterij maximaal op te laden, maar dat valt buiten de scope van dit project.

Zoals je kunt zien aan de hand van de onderstaande multimeter, is de laadstroom bijna 300mA. Deze verandering is afhankelijk van de toestand van de zon, zal toenemen op een zonnige dag en zal afnemen op bewolkte dagen.

'S Nachts, wanneer het zonnepaneel geen straling ontvangt, komt er geen uitgangsstroom van het paneel en daarom stopt de batterij met opladen en gaan de LED-lampjes aan. De volledige werking van het project is ook te vinden in de video die hieronder is gelinkt, waar we demonstreren dat het licht automatisch wordt ingeschakeld als het paneel geen straling ontvangt.

Verdere verbeteringen

Het circuit is een basiscircuit voor lithiumbatterijen voor een eenvoudig project met betrekking tot tuinverlichting. Er zijn dus geen veiligheidskwesties. Voor correct opladen en het gebruik van de juiste methode voor het opladen van zonne-energie met behulp van MPPT (Maximum Power Point Tracker) kunnen speciale driver-IC's worden gebruikt.

Omdat dit een project voor buitenactiviteiten is, moet de juiste printplaat en een gesloten doos worden gebruikt. De behuizing moet zo worden gemaakt dat het circuit waterdicht blijft bij regen. Gebruik het actieve forum van het circuitoverzicht om dit circuit te wijzigen of om andere aspecten van dit project te bespreken.