Cum să construiți o lumină de grădină automată simplă alimentată cu energie solară

Pentru cei care au un interes deosebit pentru grădinărit, o lumină de grădină ar oferi o opțiune de a admira frumusețea plantelor lor chiar și în timpul nopții. Aceste lumini vor fi plasate în mod normal în interiorul grădinii, departe de prizele electrice, deoarece nu este o idee bună să treceți fire prin solul din grădină, care vor fi umede și trudite de cele mai multe ori. Aici intră în imagine luminile de grădină cu energie solară. Aceste lumini vor avea o baterie care va fi încărcată printr-un panou solar în timpul zilei și în timpul nopții energia din baterie va fi utilizată pentru a alimenta luminile și ciclul se repetă. În unele dintre articolele noastre anterioare am construit puține proiecte legate de energia solară, cum ar fi încărcătorul de telefonie mobilă cu energie solară și circuitul invertorului solar.

În acest proiect, vom construi o lumină de grădină solară DIY simplă și ieftină. Panoul solar va încărca o baterie cu litiu în timpul zilei, iar când devine noaptea, bateria va aprinde luminile până din nou. Spre deosebire de alte circuite, nu vom folosi un microcontroler sau senzor, deoarece ideea proiectului este de a reduce numărul de componente pentru a reduce prețul și complexitatea circuitului. Acestea fiind spuse, să începem să ne construim lumina solară de casă !!

Design de lumină de grădină solară

Înainte de a alege valoarea componentelor și de a intra în schema circuitului, este esențial să alegeți sarcina pentru proiectul nostru. Prin încărcare, ne referim la tipul de lumină de grădină pe care îl vom folosi în proiectul nostru. Deoarece valoarea tensiunii și curentului luminii decide modul în care circuitul poate fi proiectat.

LED-urile pe care le folosim în acest proiect sunt LED-uri chinezești normale cu o tensiune de funcționare de 3,2V cu o tensiune de maxim 4,5V înainte. Prin urmare, dacă două LED-uri sunt conectate în serie, tensiunea directă va fi de 6,4V. LED-urile utilizate în proiectul nostru sunt prezentate mai jos.

Deci, o baterie litiu de 7,4 V va putea oferi un minim de 6,4 V (complet descărcat) până la maxim 8,4 V (complet încărcat). Prin urmare, o baterie litiu de 7,4 V este utilizată pentru o sursă de alimentare în acest proiect, același lucru este prezentat mai jos. Dacă sunteți complet nou în ceea ce privește bateriile cu litiu, puteți consulta acest articol de bază despre bateriile cu litiu-ion pentru a înțelege mai bine despre baterii.

Bateria selectată pentru această aplicație va avea un circuit de protecție încorporat care va proteja bateria de supraîncărcare, descărcare profundă și condiții legate de scurtcircuit. Dacă bateria dvs. nu oferă aceste caracteristici, asigurați-vă că utilizați un modul de protecție extern, deoarece bateriile cu litiu pot deveni extrem de instabile și pot chiar exploda dacă nu sunt manipulate corect.

Diagrama circuitului de lumină solară de grădină

Circuitul solar de grădină va fi format din două părți. Una se încarcă, iar cealaltă este să controleze LED-urile. Schema completă a circuitului este explicată ca două părți, prima parte este prezentată mai jos

MOSFET N-Channel Q2, IRF540N este utilizat pentru operația de control al încărcării. Potențiometrul R1 este utilizat pentru a seta nivelul de tensiune al bateriei controlând tensiunea porții de pe canalul MOSFET Q2. Dioda redresor Schottky D1 este SR160, o diodă Schottky 1A 60V care este utilizată pentru a proteja bateria de polaritatea inversă, precum și pentru a bloca fluxul invers în timpul condițiilor de descărcare. Ieșirea diodei Schottky D2 este utilizată pentru a izola tensiunea încărcătorului cu tensiunea bateriei.

Cealaltă porțiune a circuitului este utilizată pentru a porni LED-ul în condiții de întuneric. Acest lucru este realizat de celălalt MOSFET Q -P-Channel, care este IRF9540. Poarta MOSFET este controlată de tensiunea solară. Astfel, ori de câte ori celulele solare produc tensiune, MOSFET rămâne oprit, dar în întuneric sau noaptea, celulele nu produc tensiune, iar MOSFET este pornit. Prin utilizarea MOSFET P Channel, LDR suplimentar și circuitul comparator sunt complet eliminate.

Acum, pentru a doua parte a circuitului, LED-urile sunt conectate într-o stare paralelă serie. Două LED-uri din serie măresc tensiunea directă în dublu decât un singur LED, dar curentul care circulă prin LED-uri se împarte. Se fac 4 conexiuni paralele cu două LED-uri în serie. Mai multe LED-uri în paralel măresc curentul și afectează backupul bateriei.

Se estimează că fluxul de curent prin fiecare serie este de aproape 40mA. Prin urmare, 4 șiruri paralele consumă 160mA de curent. Bateria selectată pentru acest proiect va aprinde efectiv LED-urile timp de aproape 5-6 ore într-o stare de încărcare nominală. Se pot mări șirurile LED în funcție de necesități.

Construcție de lumină de grădină solară

Pentru a construi circuitul sunt necesare următoarele componente -

1. Baterie litiu 7.4V (mAH depinde de timpul de rezervă) cu un circuit de protecție încorporat.
2. LED-uri cu tensiune de 3,5V înainte (o altă tensiune este de asemenea aplicabilă, dar construcția benzii LED va fi diferită)
3. IRF9540N - canal P Mosfet
4. IRF540N - N Channel Mosfet
5. SR160 Schottky diode 2 buc
6. Rezistor 680R
7. 50k potențiometru
8. Rezistor de 4.7k
9. Panou solar 15 - 18V cu curent nominal mai mare de 300mA dacă este selectată o baterie de 3600mAH.
10. Sârme pentru conectarea panoului solar și a LED-urilor
11. Sârme de conectare

Imaginea de mai jos arată pinout-ul IRF540N N-canal și IRF9540 P-Channel Mosfet, pe care îl vom folosi proiectul.

Odată ce circuitul de lumină solar pentru grădină este construit pe o placă, aranjamentul meu arată așa mai jos

Am folosit panoul solar cu specificațiile de mai jos.

Este un panou solar de 10W cu ieșire de 18V. Panoul solar este plasat în lumina puternică a soarelui în condiții solare de vârf. Potențiometrul este controlat pentru a avea 8,5 V pe D2. Acest lucru se datorează tensiunii de încărcare, deoarece tensiunea bateriei cu litiu va fi de 8,4 V atunci când este complet încărcată. Când bateria începe să se încarce, un amp metru este conectat în serie cu bateria pentru a verifica curentul de încărcare. De asemenea, puteți improviza proiectul folosind un tracker solar pentru încărcarea maximă a bateriei, dar acest lucru nu intră în sfera acestui proiect.

După cum puteți verifica din citirea multimetrului de mai jos, curentul de încărcare este de aproape 300mA. Această schimbare va depinde de starea solară, va crește într-o zi însorită și va coborî în zilele înnorate.

În timpul nopții, când panoul solar nu primește radiații, nu va exista curent de ieșire din panou și, prin urmare, bateria se va opri din încărcare și luminile LED se vor aprinde. Funcționarea completă a proiectului poate fi găsită și în videoclipul legat mai jos, unde demonstrăm că lumina se aprinde automat dacă panoul nu primește radiații.

Îmbunătățiri suplimentare

Circuitul este un circuit de bază pentru încărcătorul de baterii cu litiu pentru un proiect simplu legat de lumina de grădină. Astfel, nu utilizează probleme de siguranță. Pentru încărcarea corectă și utilizarea unei metode adecvate de încărcare solară, se pot utiliza circuite integrate dedicate MPPT (Maximum Power Point Tracker).

Deoarece acesta este un proiect de funcționare în aer liber, trebuie utilizat PCB adecvat împreună cu o cutie închisă. Carcasa trebuie realizată astfel încât circuitul să rămână rezistent la apă în ploaie. Pentru a modifica acest circuit sau pentru a discuta despre alte aspecte ale acestui proiect, utilizați cu amabilitate forumul activ al rezumatului circuitului.