Hur man bygger ett enkelt soldrivet automatiskt trädgårdsljus

För dem som har ett stort intresse för trädgårdsskötsel, skulle en trädgårdslampa erbjuda ett alternativ att beundra skönheten i sina växter även under natten. Dessa lampor kommer normalt att placeras inne i trädgården, långt ifrån eluttag eftersom det inte är en bra idé att köra ledningar genom din trädgårdsmark som blir våt och sliten för det mesta. Det är här soldrivna trädgårdsljus kommer in i bilden. Dessa lampor kommer att ha ett batteri som laddas via en solpanel på dagtid och under natten kommer energin från batteriet att användas för att tända lamporna och cykeln upprepas. I några av våra tidigare artiklar har vi byggt ett fåtal solenergirelaterade projekt som soldriven mobiltelefonladdare och solomvandlare.

I det här projektet ska vi bygga ett enkelt och billigt DIY solsträdgårdsljus. Solpanelen laddar ett litiumbatteri under dagtid och när det blir natt kommer batteriet att tända lamporna tills det är dags igen. Till skillnad från andra kretsar kommer vi inte att använda en mikrokontroller eller sensor, eftersom projektets idé är att minska komponentantalet för att minska kretsens pris och komplexitet. Med det sagt, låt oss börja bygga vårt hemlagade solljus !!

Solar Garden Light Design

Innan du väljer komponenternas värde och går in i kretsschemat är det viktigt att välja belastning för vårt projekt. Med belastning hänvisar vi till den typ av trädgårdsljus som vi kommer att använda i vårt projekt. Eftersom ljusets spänning och strömstyrka bestämmer hur kretsen kan utformas.

LED-lamporna vi använder i detta projekt är normala kinesiska lysdioder med en driftsspänning på 3,2 V med maximalt 4,5 V framåt. Därför, om två lysdioder är anslutna i serie, blir framspänningen 6,4V. Lysdioderna som används i vårt projekt visas nedan.

Så ett 7,4 V litiumbatteri kommer att kunna ge minst 6,4 V (fulladdat) till maximalt 8,4 V (fulladdat). Därför används ett 7,4 V litiumbatteri för en strömkälla i detta projekt, detsamma visas nedan. Om du är helt ny på litiumbatterier kan du läsa den här artikeln Grunderna i litiumjonbatterier för att förstå bättre om batterier.

Batteriet som väljs för denna applikation har en inbyggd skyddskrets som skyddar batteriet från överladdning, djupurladdning och kortslutningsrelaterade förhållanden. Om ditt batteri inte har dessa funktioner, se till att använda en extern skyddsmodul, eftersom litiumbatterier kan bli mycket instabila och till och med explodera om de inte hanteras ordentligt.

Solar Garden Light Circuit Diagram

Den sol trädgård ljus krets kommer att bestå av två delar. Den ena laddar och den andra är att styra lysdioderna. Hela kretsschemat förklaras som två delar, den första delen ges nedan

N-Channel MOSFET Q2, IRF540N används för laddningskontroll. Potentiometer R1 används för att ställa in batterispänningsnivån genom att styra grindspänningen över N Channel MOSFET Q2. Schottky-likriktardioden D1 är SR160, en 1A 60V Schottky-diod som används för att skydda batteriet från omvänd polaritet samt för att blockera det omvända flödet under urladdningsförhållanden. Utgången Schottky-diod D2 används för att isolera laddningsspänningen med batterispänningen.

Den andra delen av kretsen används för att tända lysdioden under mörka förhållanden. Detta görs av den andra P-Channel MOSFET Q1 som är IRF9540. MOSFET-grinden styrs av solspänningen. Således, när solcellerna producerar spänning, förblir MOSFET avstängd men i mörker eller på natten, producerar cellerna inte spänning och MOSFET slås PÅ. Genom att använda P Channel MOSFET elimineras ytterligare LDR och komparatorkrets helt.

Nu, för den andra delen av kretsen, är lysdioderna anslutna i serie-parallellt tillstånd. Två lysdioder i serie ökar framspänningen till dubbelt än en enda lysdiod, men strömmen som flyter genom lysdioderna delas upp. 4 parallella anslutningar görs med två lysdioder i serie. Fler lysdioder parallellt ökar strömmen och påverkar batteribackupen.

Det uppskattas att strömflödet genom varje serie är nästan 40 mA. Därför förbrukar fyra parallella strängar 160mA ström. Det valda batteriet för detta projekt kommer att tända LED-lamporna i nästan 5-6 timmar vid ett nominellt laddningsförhållande. Man kan öka LED-strängarna enligt behov.

Solar Garden Light Construction

För att konstruera kretsen krävs följande komponenter -

1. Litiumbatteri 7,4 V (mAH beror på säkerhetskopieringstiden) med en inbyggd skyddskrets.
2. Lysdioder med 3,5 V framspänning (En annan spänning gäller också men LED-remsans konstruktion kommer att vara annorlunda)
3. IRF9540N - P-kanal Mosfet
4. IRF540N - N Channel Mosfet
5. SR160 Schottky-diod 2 st
6. 680R motstånd
7. 50k potentiometer
8. 4,7 k motstånd
9. Solpanel 15 - 18V med mer än 300mA strömvärde om ett 3600mAH batteri har valts.
10. Ledningar för anslutning av solpanel och lysdioder
11. Anslutningskablar

Bilden nedan visar pinout av IRF540N N-kanal och IRF9540 P-Channel Mosfet, som vi kommer att använda projektet.

När Solar Garden-ljuskretsen är konstruerad på en bräda ser mitt arrangemang ut så här nedan

Vi har använt solpanelen med nedanstående specifikation.

Det är en 10W solpanel med 18V utgång. Solpanelen placeras i starkt solljus vid högsta solförhållanden. Potentiometern styrs så att den har 8,5 V över D2. Detta beror på laddningsspänningen eftersom litiumbatterispänningen blir 8,4 V när den är fulladdad. När batteriet börjar ladda kopplas en förstärkarmätare i serie med batteriet för att kontrollera laddströmmen. Du kan också improvisera projektet med hjälp av en solspårare för maximal batteriladdning, men det är något som faller utanför detta projekt.

Som du kan kontrollera från läsningen av multimetern nedan är laddningsströmmen nästan 300 mA. Denna förändring kommer att bero på solförhållandena, den kommer att öka på en solig dag och kommer att gå ner på molniga dagar.

Under natten, när solpanelen inte får någon strålning, kommer det inte att finnas någon utström från panelen och därför slutar batteriet att laddas och LED-lamporna tänds. Hela arbetet med projektet finns också i videon som länkas nedan, där vi visar att ljuset tänds automatiskt om panelen inte får någon strålning.

Ytterligare förbättringar

Kretsen är en grundläggande litiumbatteriladdarkrets för ett enkelt projekt för trädgårdsljus. Således använder den inga säkerhetsfrågor. För korrekt laddning och användning av korrekt solladdningsmetod med användning av MPPT (Maximum Power Point Tracker) kan dedikerade drivar-IC användas.

Eftersom detta är ett utomhusoperationsprojekt måste rätt PCB tillsammans med en sluten låda användas. Skåpet måste göras på ett sådant sätt att kretsen förblir vattentät i regn. För att ändra denna krets eller för att diskutera ytterligare aspekter av detta projekt, vänligen använd det aktiva forumet för kretssmältningen.