- Thiết kế ánh sáng sân vườn năng lượng mặt trời
- Sơ đồ mạch ánh sáng Solar Garden
- Xây dựng ánh sáng sân vườn năng lượng mặt trời
- Cải tiến hơn nữa
Đối với những người quan tâm đến làm vườn, đèn sân vườn sẽ cung cấp một lựa chọn để chiêm ngưỡng vẻ đẹp của cây cối của họ ngay cả trong thời gian ban đêm. Những đèn này thường sẽ được đặt bên trong vườn, xa các ổ cắm điện vì không phải là một ý kiến hay nếu bạn chạy dây qua đất vườn của bạn, nơi sẽ luôn bị ướt và khô. Đây là nơi đèn sân vườn chạy bằng năng lượng mặt trời xuất hiện trong hình. Những chiếc đèn này sẽ có pin được sạc qua tấm pin năng lượng mặt trời vào ban ngày và vào ban đêm, năng lượng từ pin sẽ được sử dụng để cung cấp năng lượng cho đèn và chu kỳ lặp lại. Trong một số bài viết trước, chúng tôi đã xây dựng một số dự án liên quan đến năng lượng mặt trời như bộ sạc điện thoại di động chạy bằng năng lượng mặt trời và mạch biến tần năng lượng mặt trời.
Trong dự án này, chúng tôi sẽ chế tạo một chiếc đèn sân vườn tự làm bằng năng lượng mặt trời đơn giản và rẻ tiền. Bảng điều khiển năng lượng mặt trời sẽ sạc pin lithium vào ban ngày và khi trở thành ban đêm, pin sẽ bật đèn cho đến thời điểm ban ngày trở lại. Không giống như các mạch khác, chúng tôi sẽ không sử dụng vi điều khiển hoặc cảm biến, vì ý tưởng của dự án là giảm số lượng thành phần để giảm giá thành và độ phức tạp của mạch. Điều đó đang được nói rằng chúng ta hãy bắt đầu xây dựng đèn năng lượng mặt trời tự chế của chúng tôi !!
Thiết kế ánh sáng sân vườn năng lượng mặt trời
Trước khi chọn giá trị của các thành phần và đi vào sơ đồ mạch, điều cần thiết là phải chọn tải cho dự án của chúng tôi. Theo tải, chúng tôi đề cập đến loại Đèn sân vườn mà chúng tôi sẽ sử dụng trong dự án của mình. Bởi vì định mức điện áp và dòng điện của đèn quyết định cách thiết kế mạch điện.
Đèn LED chúng tôi đang sử dụng trong dự án này là đèn LED Trung Quốc bình thường với điện áp hoạt động là 3.2V với điện áp chuyển tiếp tối đa là 4.5V. Do đó, nếu hai đèn LED được mắc nối tiếp, điện áp phía trước sẽ là 6,4V. Các đèn LED được sử dụng trong dự án của chúng tôi được hiển thị bên dưới.
Vì vậy, pin lithium 7,4V sẽ có thể cung cấp tối thiểu 6,4V (đã xả hoàn toàn) đến tối đa 8,4V (sạc đầy). Do đó, pin Lithium 7.4V được sử dụng cho nguồn điện trong dự án này, giống như hình bên dưới. Nếu bạn hoàn toàn mới sử dụng pin Lithium, bạn có thể xem bài viết Cơ bản về Pin Lithium-Ion này để hiểu rõ hơn về pin.
Pin được chọn cho ứng dụng này sẽ có mạch bảo vệ sẵn có để bảo vệ pin khỏi các tình trạng liên quan đến sạc quá mức, xả sâu và đoản mạch. Nếu pin của bạn không cung cấp các tính năng này, hãy đảm bảo sử dụng mô-đun bảo vệ bên ngoài, vì pin lithium có thể rất không ổn định và thậm chí có thể phát nổ nếu không được xử lý đúng cách.
Sơ đồ mạch ánh sáng Solar Garden
Các mạch ánh sáng sân vườn năng lượng mặt trời sẽ bao gồm hai phần. Một là sạc và một là điều khiển đèn LED. Sơ đồ mạch hoàn chỉnh được giải thích thành hai phần, phần đầu tiên được đưa ra bên dưới
N-Channel MOSFET Q2, IRF540N được sử dụng cho hoạt động kiểm soát phí. Chiết áp R1 được sử dụng để đặt mức điện áp của pin bằng cách điều khiển điện áp cổng trên MOSFET kênh N. Q2. Diode chỉnh lưu Schottky D1 là SR160, một diode Schottky 1A 60V được sử dụng để bảo vệ pin khỏi phân cực ngược cũng như chặn dòng ngược trong điều kiện phóng điện. Đầu ra Schottky diode D2 được sử dụng để cách ly điện áp bộ sạc với điện áp pin.
Phần còn lại của mạch được sử dụng để bật đèn LED trong điều kiện tối. Điều này được thực hiện bởi MOSFET Q1 P-Channel khác là IRF9540. Cổng MOSFET được điều khiển bằng điện áp mặt trời. Do đó, bất cứ khi nào pin mặt trời tạo ra điện áp, MOSFET vẫn bị tắt nhưng trong bóng tối hoặc ban đêm, các tế bào không tạo ra điện áp và MOSFET được BẬT. Bằng cách sử dụng MOSFET Kênh P, LDR bổ sung và mạch so sánh được loại bỏ hoàn toàn.
Bây giờ, đối với phần thứ hai của mạch, các đèn LED được kết nối trong điều kiện song song nối tiếp. Hai đèn LED mắc nối tiếp làm tăng điện áp chuyển tiếp lên gấp đôi so với đèn LED đơn, nhưng dòng điện chạy qua các đèn LED bị chia nhỏ. 4 kết nối song song được thực hiện với hai đèn LED mắc nối tiếp. Nhiều đèn LED song song làm tăng dòng điện và ảnh hưởng đến pin dự phòng.
Người ta ước tính rằng dòng điện chạy qua mỗi loạt là gần 40mA. Do đó 4 dây song song tiêu thụ dòng điện 160mA. Pin được chọn cho dự án này sẽ phát sáng hiệu quả đèn LED trong gần 5-6 giờ ở điều kiện sạc danh định. Người ta có thể tăng dây LED theo nhu cầu.
Xây dựng ánh sáng sân vườn năng lượng mặt trời
Để xây dựng mạch, cần có các thành phần sau:
- Pin Lithium 7.4V (mAH phụ thuộc vào thời gian dự phòng) với một mạch bảo vệ có sẵn.
- Đèn LED có điện áp chuyển tiếp 3,5V (Cũng có thể áp dụng một điện áp khác nhưng cấu tạo dải đèn LED sẽ khác)
- IRF9540N - Mosfet kênh P
- IRF540N - N Kênh Mosfet
- SR160 Schottky diode 2 chiếc
- Điện trở 680R
- Chiết áp 50k
- Điện trở 4,7k
- Bảng điều khiển năng lượng mặt trời 15 - 18V với định mức dòng hơn 300mA nếu chọn pin 3600mAH.
- Dây kết nối bảng điều khiển năng lượng mặt trời và đèn LED
- Dây móc
Hình ảnh dưới đây cho thấy sơ đồ chân của IRF540N kênh N và IRF9540 P-Channel Mosfet mà chúng tôi sẽ sử dụng dự án.
Khi mạch đèn sân vườn năng lượng mặt trời được xây dựng trên breadboard, cách sắp xếp của tôi trông giống như sau
Chúng tôi đã sử dụng bảng điều khiển năng lượng mặt trời với thông số kỹ thuật dưới đây.
Nó là một bảng điều khiển năng lượng mặt trời 10W với đầu ra 18V. Tấm pin mặt trời được đặt dưới ánh sáng mặt trời ở điều kiện năng lượng mặt trời cao nhất. Chiết áp được điều khiển để có 8,5V trên D2. Điều này là do điện áp sạc vì điện áp pin lithium sẽ là 8,4V khi nó được sạc đầy. Khi pin bắt đầu sạc, đồng hồ amp được nối nối tiếp với pin để kiểm tra dòng sạc. Bạn cũng có thể ứng biến dự án bằng cách sử dụng công cụ theo dõi năng lượng mặt trời để sạc pin tối đa, nhưng đó là điều nằm ngoài phạm vi của dự án này.
Như bạn có thể kiểm tra từ số đọc của đồng hồ vạn năng bên dưới, dòng điện gần như 300mA. Sự thay đổi này sẽ tùy thuộc vào điều kiện năng lượng mặt trời, nó sẽ tăng vào ngày nắng và sẽ giảm vào những ngày có mây.
Vào ban đêm, khi bảng điều khiển năng lượng mặt trời không nhận được bức xạ, sẽ không có dòng điện đầu ra từ bảng điều khiển và do đó pin sẽ ngừng sạc và đèn LED sẽ bật sáng. Hoạt động hoàn chỉnh của dự án cũng có thể được tìm thấy trong video được liên kết bên dưới, nơi chúng tôi chứng minh đèn sẽ tự động bật nếu bảng điều khiển không nhận được bức xạ.
Cải tiến hơn nữa
Mạch là một mạch sạc pin lithium cơ bản cho một dự án đơn giản liên quan đến đèn sân vườn. Vì vậy nó không sử dụng bất kỳ vấn đề an toàn nào. Để sạc thích hợp và sử dụng phương pháp sạc năng lượng mặt trời thích hợp bằng cách sử dụng IC trình điều khiển chuyên dụng MPPT (Maximum Power Point Tracker).
Vì đây là một dự án hoạt động ngoài trời, cần phải sử dụng PCB thích hợp cùng với hộp kèm theo. Vỏ bọc cần được làm sao cho mạch điện không thấm nước khi mưa. Để sửa đổi mạch này hoặc để thảo luận về các khía cạnh khác của dự án này, vui lòng sử dụng diễn đàn hoạt động của bản tóm tắt mạch.