פרויקטי אור סולארי בעצמך מציעים דרך חסכונית ויעילה להפעיל בתים באמצעות אנרגיה מהשמש. אז זה הגיוני להרכיב מערכת תאורת רחוב שלוקחת אנרגיה סולארית כדי להטעין סוללה במהלך היום ולאחר מכן משתמשת בסוללה זו כדי להאיר את הרחוב בלילה. ואתה יכול להכין לבד!
מעגל אלקטרוני ישלוט במערכת זו, ויפעיל אוטומטית את נורת ה-LED בלילה וכבה במהלך היום. נשלב גם מעגל הגנה על הסוללה כדי להגן על הסוללה מפני פריקת יתר.
למה לצפות
מערכת זו דורשת 5 יחידות עיקריות:
- פנל סולארי: להטענת הסוללה בשעות היום וכחיישן אור.
- סוֹלְלָה: לאחסון זרם והנעת מעגל ונורה.
- נורת LED DC: לתאורה בחושך
- חוטים: לחיבור הדדי לפי תרשים סכמטי.
- מעגל חשמלי: לשליטה/החלפה אוטומטית של נורת ה-LED ולהגנה מפני פריקת הסוללה.
שימוש באנרגיה סולארית לטעינת סוללה
לטעינת הסוללה, השתמשנו בפאנל סולארי קטן של 10W (תוכל לבחור אחד גדול יותר בהתאם לתקציב/דרישות החשמל שלך). הוא יכול לטעון סוללת 12V ויכול לספק זרם קצר חשמלי של 0.62A בשיא בהירות. גודלו הפיזי הוא בערך 12 אינץ' על 9 אינץ'.
השתמשנו בסוללת 12VDC עם קיבולת זרם של 4Ah. במהלך היום, הפאנלים הסולאריים מייצרים זרם המשמש לטעינת הסוללה. הסוללה יכולה להיות בעלת מתח מעגל פתוח מרבי של 13.7V בטעינה מלאה ויש להטעין אותה כאשר מתח הסוללה יורד ל-11VDC.
כדי לטעון את הסוללה, החוט האדום של הפאנל הסולארי (קוטביות חיובית) מחובר למסוף החיובי של הסוללה דרך דיודת זנר, המולחמת על Veroboard שם גם ממוקם המעגל האלקטרוני.
דיודת הזנר ממוקמת כך שהקתודה (מסוף +) מחוברת לפאנל הסולארי והאנודה (מסוף -) מחוברת למסוף החיובי של הסוללה באמצעות חוטים. דיודת זנר מספקת בידוד בין הפאנל הסולארי לסוללה, מה שמועיל במיוחד בחושך כאשר המעגל לוקח מתח של פאנל סולארי כדי להפעיל את האור. חוט שחור (קוטביות שלילית) מחובר ישירות למסוף השלילי של הסוללה.
כאשר הפאנל הסולארי נחשף לאור השמש, הוא מספק זרם לטעינת הסוללה, שכמותו תלויה בעוצמת אור השמש. נורת LED לוקחת זרם מהסוללה. מעגל אלקטרוני שולט על הנורה באמצעות נתוני חיישן (מתח פאנל סולארי). חבר את המסוף החיובי או הקתודה של נורת ה-LED למסוף החיובי של הסוללה, תוך חיבור האנודה של ה-LED עם נקודה ג כפי שמוצג בתרשים.
בניית המעגל האלקטרוני
המעגל האלקטרוני מורכב משני חלקים. האחת נועדה לשלוט על נורת ה-LED, בעוד שהשנייה נועדה לשלוט ולהימנע מניקוז הסוללה.
סכמטיקה של אור הרחוב הסולארי האוטומטי
האיור שלהלן מציג את כל הסכמות לחיבור מערכת זו יחד. צור את המעגל האלקטרוני עבור מיתוג אוטומטי והגנה מפני ניקוז הסוללה ב-Veroboard.
מה אתה צריך
הכלים והרכיבים הבאים יידרשו עבור המעגל האלקטרוני. אתה יכול להשיג אותם מחנויות מקוונות כמו Digikey, מאוזר אוֹ אלי אקספרס.
- 1 x ULN2003צמד טרנזיסטורים של דרלינגטון IC
- 1 x LM7809 9 VDC ווסת מתח IC
- 2 x LM393 משווה מתח IC
- 1 x Veroboard (לחיבור רכיבי מעגל באמצעות הלחמה)
- נגדים (באוהם) 1K, 10K, 36K, 53K, 100K, 280K (או שילוב מקביל/סדרה שווה ערך של ערכים אלה)
- חוטים
- מלחם וחוטי הלחמה
- מוליטימטר דיגיטלי (עבור מדידת מתח וזרם)
- בורג מחברי בלוק מסוף (לחיבור חוטים לפנל סולארי, סוללה ונורת LED)
- דיודת זנר (בין החוט האדום של הפאנל הסולארי לסוללה + מסוף)
שליטה על נורת ה-LED
כדי להדליק את הנורית בחושך ולכבות אותה באור יום, השתמש במתח הפאנל הסולארי כחיישן כדי להנחות את המעגל. פאנל סולארי וסוללה מבודדים באמצעות דיודת זנר. דיודת זנר מוטה קדימה באור יום שכן מתח השמש עומד להיות גבוה ממתח הסוללה לטעינה, בעוד הוא נהיה מוטה לאחור בחושך כאשר אין אור שמש זמין כדי להאיר את הפאנל הסולארי, כדי לתת תפוקה משמעותית מתח.
במעגל זה, המתח של הפנל הסולארי מושווה למתח הסוללה באמצעות משווה. כאשר הוא גדול יותר (באור יום), הוא נותן את האות לכיבוי האור. כאשר הוא נמוך יותר, הוא מאותת להדליק את האור. נורת LED נשלטת באמצעות ההיגיון הזה ובעזרת טרנזיסטורים צמדים מסוג ULN2003 Darlington. ULN2003 מקבל קלט מפלט המשווה. אם הוא מקבל את האות עבור "On" בפינים קלט (1-7) של ULN2003 (כלומר מפין מוצא 1 של המשווה), הוא מאפשר לזרם האספן לעבור דרך C (פינים 10-16) כדי להדליק את האור.
כדי ליצור מעגל זה, חבר את כל רכיבי המעגל ב-Veroboard באמצעות הלחמה. הדק של Schmitt (משוב חיובי בהשוואה) מיושם על המשווה LM393 כדי למנוע תקלות.
מניעת פריקת יתר
אם מזג האוויר מעונן או ערפילי, ייתכן שהסוללה לא תטען במהלך היום, מה שיוביל לפריקת סוללה מופרזת במשך מספר לילות רצופים. זה יכול לגרום לפריקה של הסוללה עד לנקודה שבה האיזון הכימי של הסוללה מופרע מה שהופך אותה לחסרת תועלת לשימוש נוסף.
כדי להגן על הסוללה מפני פריקת יתר, מעגל השוואה נוסף המשתמש ב-LM393 IC מוצג בסכימה, אשר משווה את מתח הסוללה מול התייחסות יציבה. עבור מתח ייחוס, נעשה שימוש בווסת המתח LM7809, אשר לוקח מתח סוללה (כלומר 11 עד 14 VDC) כקלט ומוציא קבוע 9V.
כדי לוודא שהסוללה לא חורגת מרמת הפריקה העמוקה, כלומר ~11V, השתמש במשוואה כטריגר של שמיט. כאשר מתח הסוללה יורד מתחת ל-11 וולט, הדק של שמיט יוציא לוגיקה נמוכה אשר בתורו ישבית את מעגל המיתוג. כדי להפעיל שוב את מעגל המיתוג, נדרשת טעינה מלאה של הסוללה ל-13.2V.
אתה יכול לבחון את המתח שלך לבחירתך (במקום 11V לרמת סוללה נמוכה ו-13.2V לרמת סוללה טעונה) על ידי בחירת השילוב המתאים של נגדים (אם כי זה מעמיק יותר ממה שאנחנו הולכים לצלול לתוכו לעת עתה). עבור מעגל הגנת הסוללה, חבר את רכיבי המעגל בלוח Vero על ידי הלחמה.
לאחר יצירת המעגלים האוטומטיים ומעגלי ההגנה על ניקוז הסוללה ב-Veroboard, חבר לבסוף את המעגלים הללו, פאנל סולארי, נורה וסוללה לפי התרשים הסכמטי.
בדיקת מערכת תאורת הרחוב הסולרית שלך
לבדיקת הביצועים של מערכת זו, הנח את הפנל הסולארי תחת אור שמש. תראה שנורת ה-LED כבויה בחשיפה של הפאנל הסולארי לאור השמש. מדוד את המתח באמצעות מולטימטר דיגיטלי ביציאת הפנל הסולארי ומסופי הסוללה. תגלו שמתח הפנל הסולארי גבוה ממתח הסוללה. עכשיו כדי לבדוק אם הסוללה נטענת תחת אור השמש, השתמש במולטימטר הדיגיטלי כדי למדוד את הזרם הזורם לתוך הסוללה.
בשלב הבא, כסו את הפאנל הסולארי בחומר עבה כדי לחסום את אור השמש ותראו שנורת ה-LED נדלקת. למדוד את המתח בפאנל הסולארי; תבחין שהפאנל הסולארי מספק מתח נמוך מאוד שאינו מספיק לטעינת הסוללה. לאחר מכן, למדוד את הזרם מהסוללה לנורת LED; תגלה שהנורה לוקחת זרם מהסוללה כדי להפיק אור.
להלן הדגמת וידאו קצרה של בדיקה זו:
להאיר את הלילה עם אור שמש
פרויקט עשה זאת בעצמך זה נותן לך קונספט לבניית מכלול אלקטרוני קטן לתכנון תאורת רחוב אוטומטית המופעלת באמצעות אנרגיה סולארית תוך שימוש באנרגיה סולארית טבעית ומתחדשת. לניצול מירבי של משאבים; בחר את המפרט הנכון עבור פאנל סולארי, סוללה ונורה כדי להבטיח שהפאנל הסולארי יטען את הסוללה מספיק כדי לשמור על הנורה דולקת לאורך כל הלילה.