Система освещения постамента на солнечной энергии | Доступен подробный проект

Эта система освещения на пьедестале с питанием от солнечных батарей использует для освещения мощные светодиоды. Солнечная энергия сначала преобразуется в электричество постоянного тока с помощью солнечного фотоэлектрического элемента и используется для зарядки аккумуляторной батареи. Солнечная энергия, запасенная в аккумуляторе, используется в ночное время для освещения постамента с помощью мощных светодиодов.

Подключение силовых светодиодов на постаменте осуществляется через блок управления, имеющий логическую схему switch-’включено’ в ночное время и switch-’выключено’ в дневное время. Солнечная панель для зарядки аккумуляторной батареи выбирается исходя из осветительной нагрузки и продолжительности, в течение которой она должна быть включена.

Блок-схема системы освещения на пьедестале с солнечной батареей

Рис. 1 показана блок-схема системы освещения постамента на солнечной энергии с использованием мощных светодиодов. Характеристики используемой здесь солнечной панели:

Подключения цепей

Выход солнечной панели подключен к аккумулятору через блокировочный диод (D1). Диод D1 защищает панель от обратного потока мощности. В дневное время солнечный свет напрямую преобразуется в электричество постоянного тока солнечными элементами, следовательно, поток энергии идет от солнечной панели к аккумуляторной батарее. Ночью солнечный свет отсутствует, и, следовательно, солнечная панель не вырабатывает электроэнергию, и может возникнуть обратный ток, то есть от батареи к солнечной панели. Диод D1 (1N5408) предотвращает протекание тока в солнечную панель от аккумулятора и тем самым защищает ее от повреждений.

Номинал используемой батареи составляет 6 В, 4,5 Ач, тип — свинцово-кислотный. Выход солнечной панели напрямую подключен через switch к аккумулятору для зарядки.

Блок управления, используемый в системе освещения постамента, состоит из схемы измерения напряжения аккумуляторной батареи, светочувствительной схемы и логической схемы.

Цепь измерения напряжения аккумулятора защищает аккумулятор от чрезмерного разряда. Уровень напряжения аккумулятора устанавливается с помощью делителя потенциала. Напряжение делителя потенциала сравнивается с опорным напряжением с помощью схемы компаратора, построенной на базе операционного усилителя IC LM358 (IC1). Опорное напряжение на выводе 2 микросхемы IC1 (A) фиксируется стабилитроном ZD1. Выход компаратора перейдет в низкий уровень, когда напряжение батареи упадет ниже установленного напряжения. Диапазон отключения батареи контролируется потенциометром VR1. Выходной сигнал операционного усилителя IC1 (A) подается на логическую схему.

Работа схемы

Светочувствительная схема используется для включения цепи питания LED в ночное время и выключения в дневное время. Свет воспринимается светозависимым резистором LDR1. В зависимости от интенсивности освещения значение сопротивления LDR1 меняется. Когда интенсивность света высока, сопротивление низкое, а когда интенсивность света низкая, сопротивление велико. LDR1 включен в цепь делителя потенциала.

Выходной сигнал, управляемый LDR1, на выводе 5 микросхемы IC1 сравнивается с опорным напряжением. Опорное напряжение создается делителем потенциала на выводе 6 микросхемы IC1 (B) и контролируется потенциометром VR2. Выход IC1 (B) подается на логическую схему, построенную на логическом элементе И N1 микросхемы IC2. Выходы схемы измерения напряжения аккумулятора и схемы светочувствительности подаются на логическую схему (двухвходовой счетверенный логический элемент И 74LS08).

Когда на обоих входах логического элемента И высокий уровень, его выход также высокий. Высокий выходной сигнал логического элемента И на его выводе 3 подается на транзистор управления реле T1 для управления реле, которое управляет подачей питания в схему LED.

Подача питания на реле RL1 активирует схему силового LED-драйвера, построенную на основе IC3 и IC4. Драйвер power-LED по сути представляет собой схему регулируемого стабилизатора напряжения (LM317), которая способна управлять нагрузкой до 3 Вт.

Рейтинги компонентов

Номинальная мощность LED составляет 3 Вт. Он имеет отрицательный температурный коэффициент, поэтому при повышении температуры ток превышает номинальное значение. Это можно контролировать, установив радиатор и подав напряжение на LED. Выход регулятора напряжения можно регулировать, изменяя потенциометры VR3 и VR4 в регуляторе. Таким образом, напряжение, подаваемое на LED, может варьироваться от 3,0 В до 3,4 В. Зарядный ток аккумулятора должен составлять 10 процентов от его номинального значения в ампер-часах. В приведенной здесь схеме номинал аккумулятора составляет 6 В, 4,5 Ач, и для обеспечения необходимого зарядного тока была выбрана солнечная панель мощностью 10 Вт.

Статья была впервые опубликована в апреле 2007 года и недавно обновлена.