Automatischer 40 Watt LED Solar Straßenlaternenkreis

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Der folgende Artikel beschreibt den Aufbau eines interessanten automatischen 40-Watt-LED-Straßenlaternenkreises, der sich nachts automatisch einschaltet und tagsüber ausschaltet (von mir entworfen). Tagsüber wird die eingebaute Batterie über ein Solarpanel aufgeladen. Nach dem Aufladen wird dieselbe LED verwendet, um die LED-Lampe nachts zur Beleuchtung der Straßen mit Strom zu versorgen.

Heute sind Sonnenkollektoren und PV-Zellen sehr beliebt geworden, und in naher Zukunft würden wir möglicherweise sehen, dass jeder von uns sie auf die eine oder andere Weise in seinem Leben verwendet. Eine wichtige Verwendung dieser Geräte war die Straßenbeleuchtung.



Die hier diskutierte Schaltung enthält die meisten Standardspezifikationen. Die folgenden Daten erläutern dies ausführlicher:

Technische Daten der LED-Lampe

  • Spannung: 12 Volt (12V / 26AH Batterie)
  • Stromaufnahme: 3,2 Ampere bei 12 Volt,
  • Stromverbrauch: 39 Watt bei 39 nos 1-Watt-LEDs
  • Lichtintensität: ca. 2000 lm (Lumen)

Spezifikation des Ladegeräts / Controllers

  • Eingang: 32 Volt von einem Solarpanel mit einer Leerlaufspannung von ca. 32 Volt und einem Kurzschlussstrom von 5 bis 7 Ampere.
  • Leistung: max. 14,3 Volt, Strom begrenzt auf 4,4 Ampere
  • Batterie voll - Abschalten bei 14,3 Volt (eingestellt durch P2).
  • Batterie schwach - Bei 11,04 Volt abschalten (eingestellt durch P1).
  • Batterie wird mit einer C / 5-Rate aufgeladen, wobei die Erhaltungsspannung nach „Batterie vollständig ausgeschaltet“ auf 13,4 Volt begrenzt ist.
  • Automatische Tag / Nacht-Umschaltung mit LDR-Sensor (Einstellung durch entsprechende Auswahl von R10).

In diesem ersten Teil des Artikels werden wir die Stufe des Solarladegeräts / -reglers und die entsprechende Über- / Niederspannungs-Abschaltschaltung sowie den automatischen Tag / Nacht-Abschaltabschnitt untersuchen.



Prototyp für 40 Watt LED Straßenlaternenschaltung Komplette 40-Watt-LED-Straßenlaternenschaltung mit Ladegerät und dunkel aktiviertem Schalter

Das obige Design kann erheblich vereinfacht werden, indem die IC 555-Stufe weggelassen wird und der ausgeschaltete Transistor des Tageszeitrelais direkt mit dem positiven Solarpanel verbunden wird, wie unten gezeigt:

Liste der Einzelteile

  • R1, R3, R4, R12 = 10k
  • R5 = 240 OHMS
  • P1, P2 = 10K voreingestellt
  • P3 = 10k Pot oder Preset
  • R10 = 470 K,
  • R9 = 2M2
  • R11 = 100K
  • R8 = 10 OHMS 2 WATT
  • T1 ---- T4 = BC547
  • A1 / A2 = 1/2 IC324
  • ALLE ZENERDIODEN = 4,7 V, 1/2 WATT
  • D1 - D3, D6 = 1N4007
  • D4, D5 = 6AMP DIODEN
  • IC2 = IC555
  • IC1 = LM338
  • Relais = 12 V, 400 OHMS, SPDT
  • BATTERIE = 12 V, 26 Ah
  • SOLARFELD = 21 V OFFENER SCHALTKREIS, 7 Ampere @ KURZSCHALTUNG.

Solarladegerät / -regler, Abschaltung bei hoher / niedriger Batterie und Schaltkreise für Umgebungslichtdetektor:

VORSICHT :: Ein Laderegler ist ein Muss für jedes Straßenlaternensystem. Möglicherweise finden Sie andere Designs im Internet ohne diese Funktion. Ignorieren Sie sie einfach. Diese können für die Batterie gefährlich sein!

Unter Bezugnahme auf den obigen 40-Watt-Straßenlaternen-Schaltplan wird die Schaltflächenspannung vom IC LM 338 geregelt und auf die erforderlichen 14,4 Volt stabilisiert.

Mit P3 wird die Ausgangsspannung auf genau 14,3 Volt oder in der Nähe eingestellt.

R6 und R7 bilden die Strombegrenzungskomponenten und müssen wie beschrieben entsprechend berechnet werden in dieser Solarpanel Spannungsreglerschaltung .

Die stabilisierte Spannung wird als nächstes an die Spannungs- / Ladungssteuerung und die zugehörigen Stufen angelegt.

Zwei Operationsverstärker A1 und A2 sind mit umgekehrten Konfigurationen verdrahtet, was bedeutet, dass der Ausgang von A1 hoch wird, wenn ein vorbestimmter Überspannungswert erfasst wird, während der Ausgang von A2 bei Erkennung eines vorbestimmten Niederspannungsschwellenwerts hoch geht.

Die obigen Hoch- und Niederspannungsschwellen werden durch die Voreinstellung P2 bzw. P1 entsprechend eingestellt.

Die Transistoren T1 und T2 reagieren entsprechend auf die obigen Ausgänge der Operationsverstärker und aktivieren das jeweilige Relais zur Steuerung der Ladepegel der angeschlossenen Batterie in Bezug auf die angegebenen Parameter.

Das an T1 angeschlossene Relais steuert speziell die Überladegrenze der Batterie.

Das an T3 angeschlossene Relais ist dafür verantwortlich, die Spannung an der LED-Lampenstufe zu halten. Solange die Batteriespannung über der Niederspannungsschwelle liegt und kein Umgebungslicht um das System herum vorhanden ist, hält dieses Relais die Lampe eingeschaltet, und das LED-Modul wird sofort ausgeschaltet, falls die festgelegten Bedingungen nicht erfüllt sind.

Schaltungsbetrieb

IC1 bildet zusammen mit den zugehörigen Teilen die Lichtdetektorschaltung, deren Ausgang bei Vorhandensein von Umgebungslicht hoch geht und umgekehrt.

Angenommen, es ist Tageszeit und eine teilweise entladene Batterie mit 11,8 V wird an die entsprechenden Punkte angeschlossen. Nehmen Sie auch an, dass die Hochspannungsabschaltung auf 14,4 V eingestellt ist. Beim Einschalten des Netzschalters (entweder vom Solarpanel oder einer externen Gleichstromquelle) wird der Akku über die N / C-Kontakte des Relais aufgeladen.

Da es Tag ist, ist der Ausgang von IC1 hoch, wodurch T3 eingeschaltet wird. Das an T3 angeschlossene Relais hält die Batteriespannung und verhindert, dass sie das LED-Modul erreicht, und die Lampe bleibt ausgeschaltet.

Sobald der Akku vollständig aufgeladen ist, schaltet der Ausgang von A1 hoch und schaltet T1 und das zugehörige Relais ein.

Dadurch wird der Akku von der Ladespannung getrennt.

Die obige Situation rastet mit Hilfe der Rückkopplungsspannung von den N / O-Kontakten des obigen Relais zur Basis von T1 ein.

Die Verriegelung bleibt bestehen, bis der Niederspannungszustand erreicht ist, wenn T2 einschaltet, die Basisvorspannung von T1 erdet und das obere Relais in den Lademodus zurückversetzt.

Damit sind unser Batterie-Hoch / Niedrig-Regler und die Lichtsensorstufen der vorgeschlagenen automatischen 40-Watt-Solar-Straßenlaternenanlage abgeschlossen.

In der folgenden Diskussion wird das Herstellungsverfahren der PWM-gesteuerten LED-Modulschaltung erläutert.

Die unten gezeigte Schaltung stellt das LED-Lampenmodul dar, das aus 39 Nrn. Besteht. 1 Watt / 350 mA Hochleistungs-LEDs. Das gesamte Array besteht aus 13 parallelen Reihenschaltungen, bestehend aus 3 LEDs in jeder Reihe.

Wie es funktioniert

Die obige Anordnung von LEDs ist in ihrer Konfiguration ziemlich Standard und hat keine große Bedeutung.

Der eigentliche entscheidende Teil dieser Schaltung ist der IC 555-Abschnitt, der in seinem typischen astabilen Multivibrator-Modus konfiguriert ist.

In diesem Modus erzeugt der Ausgangspin Nr. 3 des IC bestimmte PWM-Wellenformen, die durch geeignetes Einstellen des Arbeitszyklus des IC eingestellt werden können.

Das Tastverhältnis dieser Konfiguration wird angepasst, indem P1 nach Belieben eingestellt wird.

Da die Einstellung von P1 auch den Beleuchtungspegel der LEDs bestimmt, sollte sorgfältig vorgegangen werden, um die optimalen Ergebnisse mit den LEDs zu erzielen. P1 wird auch zur Dimmsteuerung des LED-Moduls.

Die Einbeziehung des PWM-Designs spielt hier die Schlüsselrolle, da es den Stromverbrauch der angeschlossenen LEDs drastisch reduziert.

Wenn das LED-Modul ohne die Stufe IC 555 direkt an die Batterie angeschlossen wäre, hätten die LEDs die vollen angegebenen 36 Watt verbraucht.

Wenn der PWM-Treiber in Betrieb ist, verbraucht das LED-Modul nur noch etwa 1/3 Leistung, dh etwa 12 Watt, und extrahiert dennoch die maximal spezifizierte Beleuchtung aus den LEDs.

Dies geschieht, weil der Transistor T1 aufgrund der eingespeisten PWM-Impulse nur für 1/3 der normalen Zeitdauer eingeschaltet bleibt und die LEDs für dieselbe kürzere Zeitdauer schaltet. Aufgrund der anhaltenden Sicht sind die LEDs jedoch vorhanden Die ganze Zeit eingeschaltet.

Die hohe Frequenz des Astables macht die Beleuchtung sehr stabil und es können keine Vibrationen festgestellt werden, selbst wenn unsere Sicht in Bewegung ist.

Dieses Modul ist in die zuvor diskutierte Solarsteuerplatine integriert.

Das Positive und das Negative der gezeigten Schaltung müssen einfach mit den relevanten Punkten über der Solarsteuerplatine verbunden werden.

Damit ist die gesamte Erläuterung des vorgeschlagenen automatischen 40-Watt-Solar-LED-Straßenlaternenschaltungsprojekts abgeschlossen.

Wenn Sie Fragen haben, können Sie diese durch Ihre Kommentare ausdrücken.

AKTUALISIEREN: Die obige Theorie, aufgrund der anhaltenden Sicht eine hohe Beleuchtung bei geringerem Verbrauch zu sehen, ist falsch. Leider funktioniert dieser PWM-Controller nur als Helligkeitsregler und nicht mehr!

Schaltplan für den Straßenlaternen-LED-PWM-Controller

PWM LED Straßenlaternenregler

Liste der Einzelteile

  • R1 = 100K
  • P1 = 100K Topf
  • C1 = 680 pF
  • C2 = 0,01 uF
  • R2 = 4K7
  • T1 = TIP122
  • R3 ---- R14 = 10 Ohm, 2 Watt
  • LEDs = 1 Watt, 350 mA, kaltweiß
  • IC1 = IC555

Im endgültigen Prototyp wurden die LEDs auf einer speziellen Kühlkörperplatine auf Aluminiumbasis montiert. Dies wird dringend empfohlen, ohne die sich die LED-Lebensdauer verschlechtern würde.

Prototyp-Bilder

Straßenlaterne 20 Watt von hausgemachten Schaltungen

Straßenlaternen-Prototyp von Swagatam-Innovationen

Blendende Beleuchtung 100000 Lumen von 40 Watt Straßenlaterne

Einfachster Straßenlaternenkreis

Wenn Sie ein Neuling sind und nach einem einfachen automatischen Straßenlaternensystem suchen, erfüllt das folgende Design möglicherweise Ihre Anforderungen.

Diese einfachste automatische Straßenlaternenschaltung kann vom Neuling schnell zusammengebaut und installiert werden, um die beabsichtigten Ergebnisse zu erzielen.

Die Schaltung basiert auf einem lichtaktivierten Konzept und kann zum automatischen Ein- und Ausschalten einer Fahrbahnlampe oder einer Gruppe von Lampen als Reaktion auf die unterschiedlichen Umgebungslichtpegel verwendet werden.

Das elektrische Einheit Einmal gebaut, kann zum Ausschalten einer Lampe bei Tagesanbruch und zum Einschalten bei Einbruch der Dämmerung verwendet werden.

Wie es funktioniert

Die Schaltung kann als Automatik verwendet werden Tag Nacht Licht betrieben Steuerungssystem oder ein einfacher lichtaktivierter Schalter. Versuchen wir zu verstehen, wie diese nützliche Schaltung funktioniert und wie einfach sie zu konstruieren ist:

In Bezug auf den Schaltplan sehen wir eine sehr einfache Konfiguration, die nur aus ein paar Transistoren und einem Relais besteht, das den grundlegenden Steuerteil der Schaltung bildet.

Natürlich können wir den LDR nicht vergessen, der die primäre Erfassungskomponente der Schaltung ist. Die Transistoren sind grundsätzlich so angeordnet, dass sie sich beide gegensätzlich ergänzen, dh wenn der Transistor auf der linken Seite leitet, schaltet der Transistor auf der rechten Seite aus und umgekehrt.

Der linke Transistor T1 ist als a montiert Spannungskomparator unter Verwendung eines resistiven Netzwerks. Der Widerstand am Oberarm ist der LDR und der Unterarmwiderstand ist die Voreinstellung, mit der die Schwellenwerte oder Pegel eingestellt werden. T2 ist als Inverter angeordnet und invertiert die von T1 empfangene Antwort.

Wie der LDR funktioniert

Unter der Annahme, dass das Lichtniveau geringer ist, wird zunächst die LDR hält einen hohen Widerstand aufrecht Pegel darüber, wodurch nicht genügend Strom zur Basis des Transistors T1 gelangt.

Dadurch kann der Potentialpegel am Kollektor T2 sättigen und folglich bleibt das Relais in diesem Zustand aktiviert.

Wenn der Lichtpegel am LDR ansteigt und ausreichend groß wird, sinkt sein Widerstandspegel, wodurch mehr Strom durch ihn fließen kann, der schließlich die Basis von T1 erreicht.

Wie der Transistor auf LDR reagiert

Der Transistor T1 leitet und zieht sein Kollektorpotential nach Masse. Dies verhindert die Leitung des Transistors T2 und schaltet sein Kollektorlastrelais und die angeschlossene Lampe aus.

Details zum Netzteil

Das Netzteil ist Standard Transformator , Brücke, Kondensatornetzwerk, das a DC reinigen an die Schaltung zur Ausführung der vorgeschlagenen Aktionen.

Die gesamte Schaltung kann über ein kleines Stück Vero-Board aufgebaut werden, und die gesamte Baugruppe kann zusammen mit dem Netzteil in einer stabilen kleinen Plastikbox untergebracht werden.

Wie der LDR positioniert ist

Der LDR muss außerhalb der Box platziert werden, dh seine Erfassungsfläche sollte dem Umgebungsbereich ausgesetzt sein, von dem aus das Lichtniveau erfasst werden muss.

Es ist darauf zu achten, dass das Licht der Lampen den LDR in keiner Weise erreicht, was zu Fehlschaltungen und Schwingungen führen kann.

Automatischer Tag- und Nachtlampenschaltkreis mit Transistoren und Relais

Liste der Einzelteile

  • R1, R2, R3 = 2K2,
  • VR1 = 10K voreingestellt,
  • C1 = 100 uF / 25 V,
  • C2 = 10 uF / 25 V,
  • D1 ---- D6 = 1N4007
  • T1, T2 = BC547,
  • Relais = 12 Volt, 400 Ohm, SPDT,
  • LDR = jeder Typ mit einem Widerstand von 10K bis 47K bei Umgebungslicht.
  • Transformator = 0-12 V, 200 mA

PCB Design

Tag Nacht automatische Lampe PCB

Verwenden des Operationsverstärkers IC 741

Die oben erläuterte automatische Straßenlaternenschaltung mit aktivierter Dunkelheit kann auch unter Verwendung einer hergestellt werden opamp , Wie nachfolgend dargestellt:

Dunkelheit aktiviert IC 741 automatische Lampenschaltung

Arbeitsbeschreibung

Hier ist der IC 741 als Komparator ausgelegt, wobei sein nicht invertierender Pin Nr. 3 mit einem 10k-Preset oder Poti verbunden ist, um an dieser Pinbelegung eine Triggerreferenz zu erzeugen.

Pin # 2, der der invertierende Eingang des IC ist, ist mit einem Potentialteilernetzwerk konfiguriert, das aus einem lichtabhängigen Widerstand oder LDR und einem 100K-Widerstand besteht.

Die 10K-Voreinstellung wird anfänglich so eingestellt, dass der Pin Nr. 6 hoch geht, wenn das Umgebungslicht am LDR die gewünschte Dunkelschwelle erreicht. Dies geschieht mit etwas Geschick und Geduld, indem die Voreinstellung langsam bewegt wird, bis Pin 6 gerade hoch geht. Dies wird durch das Einschalten des angeschlossenen Relais und das Aufleuchten der roten LED erkannt.

Dies muss erreicht werden, indem auf dem LDR in einem geschlossenen Raum eine künstliche Dunkelheitsschwelle erzeugt wird und zu diesem Zweck schwaches Licht verwendet wird.

Sobald das Preset eingestellt ist, kann es mit etwas Epoxidkleber versiegelt werden, so dass die Einstellung fest und unverändert bleibt.

Danach kann der Stromkreis in einer geeigneten Box mit einem 12-V-Adapter zur Stromversorgung des Stromkreises eingeschlossen und die Relaiskontakte mit der gewünschten Straßenlaterne verdrahtet werden.

Es muss darauf geachtet werden, dass die Lampenbeleuchtung niemals den LDR erreicht, da sie sonst zu kontinuierlichen Schwingungen oder Flackern der Lampe führen kann, sobald sie in der Dämmerung ausgelöst wird.




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