Circuit de réverbère solaire automatique de 40 watts à LED

L'article suivant traite de la construction d'un intéressant circuit d'éclairage public à LED automatique de 40 watts, qui s'allumera automatiquement la nuit et s'éteindra pendant la journée (conçu par moi). Pendant la journée, la batterie intégrée est chargée via un panneau solaire, une fois chargée, la même batterie est utilisée pour alimenter la lampe LED la nuit pour éclairer les rues.

Aujourd'hui, les panneaux solaires et les cellules photovoltaïques sont devenus très populaires et, dans un proche avenir, nous verrions peut-être chacun d'entre nous l'utiliser d'une manière ou d'une autre dans notre vie. Une utilisation importante de ces dispositifs a été dans le domaine de l'éclairage public.

Le circuit qui a été discuté ici a la plupart des spécifications standard incluses avec lui, les données suivantes l'expliquent plus en détail:

Spécifications de la lampe LED

• Tension: 12 volts (batterie 12V / 26AH)
• Consommation de courant: 3,2 ampères à 12 volts,
• Consommation électrique: 39 watts par 39nos de LED de 1 watt
• Intensité lumineuse: environ 2000 lm (lumens)

Spécifications du chargeur / contrôleur

• Entrée: 32 volts à partir d'un panneau solaire spécifié avec une tension de circuit ouvert d'environ 32 volts et un courant de court-circuit de 5 à 7 ampères.
• Sortie: Max. 14,3 volts, courant limité à 4,4 ampères
• Batterie pleine - Couper à 14,3 volts (réglé par P2).
• Batterie faible - Couper à 11,04 volts (réglé par P1).
• Batterie chargée à un taux C / 5 avec une tension de maintien limitée à 13,4 volts après «batterie pleine coupée».
• Commutation jour / nuit automatique avec capteur LDR (réglé en sélectionnant R10 de manière appropriée).

Dans cette première partie de l'article, nous étudierons l'étage chargeur / régulateur solaire et le circuit de coupure sur / basse tension correspondant, ainsi que la section de coupure automatique jour / nuit.

La conception ci-dessus peut être beaucoup simplifiée en éliminant l'étage IC 555 et en connectant le transistor de coupure du relais de jour directement avec le panneau solaire positif, comme indiqué ci-dessous:

Liste des pièces

• R1, R3, R4, R12 = 10k
• R5 = 240 OHMS
• P1, P2 = 10K préréglé
• P3 = pot 10k ou préréglé
• R10 = 470K,
• R9 = 2M2
• R11 = 100 000
• R8 = 10 OHMS 2 WATT
• T1 ---- T4 = BC547
• A1 / A2 = 1/2 IC324
• TOUTES LES DIODES ZENER = 4,7 V, 1/2 WATT
• D1 - D3, D6 = 1N4007
• DIODES D4, D5 = 6AMP
• IC2 = IC555
• IC1 = LM338
• RELAIS = 12V, 400 OHMS, SPDT
• BATTERIE = 12V, 26AH
• PANNEAU SOLAIRE = CIRCUIT OUVERT 21V, CIRCUIT 7AMP @SHORT.

Étapes du circuit du chargeur / contrôleur solaire, de la coupure de batterie haute / basse et du détecteur de lumière ambiante:

MISE EN GARDE : Un contrôleur de charge est un must pour tout système d'éclairage public. Vous pouvez trouver d'autres designs sur Internet sans cette fonctionnalité, ignorez-les simplement. Ceux-ci peuvent être dangereux pour la batterie!

En se référant au schéma de circuit d'éclairage public de 40 watts ci-dessus, la tension du panneau est régulée et stabilisée aux 14,4 volts requis par l'IC LM 338.

P3 est utilisé pour régler la tension de sortie à exactement 14,3 volts ou à proximité.

R6 et R7 forment les composants de limitation de courant et doivent être calculés de manière appropriée comme indiqué dans ce circuit de régulateur de tension de panneau solaire .

La tension stabilisée est ensuite appliquée à la commande tension / charge et aux étages associés.

Deux amplificateurs opérationnels A1 et A2 sont câblés avec des configurations inverses, ce qui signifie que la sortie de A1 devient élevée lorsqu'une valeur de surtension prédéterminée est détectée, tandis que la sortie de A2 devient élevée lors de la détection d'un seuil de tension basse prédéterminé.

Les seuils de tension haute et basse ci-dessus sont définis de manière appropriée par les préréglages P2 et P1 respectivement.

Les transistors T1 et T2 répondent en conséquence aux sorties ci-dessus des amplificateurs opérationnels et active le relais respectif pour contrôler les niveaux de charge de la batterie connectée par rapport aux paramètres donnés.

Le relais connecté à T1 contrôle spécifiquement la limite de surcharge de la batterie.

Le relais connecté à T3 est responsable du maintien de la tension à l'étage de la lampe LED. Tant que la tension de la batterie est supérieure au seuil de basse tension et tant qu'il n'y a pas de lumière ambiante autour du système, ce relais maintient la lampe allumée, le module LED est instantanément éteint au cas où les conditions stipulées ne sont pas remplies.

Fonctionnement du circuit

IC1 avec les pièces associées forme le circuit détecteur de lumière, sa sortie est élevée en présence de lumière ambiante et vice versa.

Supposons que c'est l'heure du jour et qu'une batterie partiellement déchargée à 11,8 V est connectée aux points pertinents, supposons également que la coupure haute tension soit réglée à 14,4 V. Sur ON (à partir du panneau solaire ou d'une source CC externe), la batterie commence à se charger via les contacts N / C du relais.

Depuis qu'il fait jour, la sortie de IC1 est haute, ce qui active T3. Le relais connecté à T3 maintient la tension de la batterie et l'empêche d'atteindre le module LED et la lampe reste éteinte.

Une fois que la batterie est complètement chargée, la sortie de A1 passe à l'état haut en activant T1 et le relais associé.

Cela déconnecte la batterie de la tension de charge.

La situation ci-dessus se verrouille à l'aide de la tension de retour des contacts N / O du relais ci-dessus vers la base de T1.

Le verrou persiste jusqu'à ce que la condition de basse tension soit atteinte, lorsque T2 est activé, mettant à la masse la polarisation de base de T1 et ramenant le relais supérieur en mode de charge.

Ceci conclut notre contrôleur de batterie haute / basse et les étages de capteur de lumière du circuit de système d'éclairage public solaire automatique de 40 watts proposé.

La discussion suivante explique la procédure de fabrication du circuit du module LED commandé par PWM.

Le circuit illustré ci-dessous représente le module de lampe LED composé de 39 nos. LED haute puissance 1 watt / 350 mA. L'ensemble du tableau est constitué en connectant 13 connexions série en parallèle, comprenant 3 LED dans chaque série.

Comment ça fonctionne

La disposition ci-dessus des LED est assez standard dans sa configuration et ne met pas beaucoup d'importance.

La partie cruciale réelle de ce circuit est la section IC 555, qui est configurée dans son mode multivibrateur astable typique.

Dans ce mode, la broche de sortie n ° 3 du CI génère des formes d'onde PWM définies qui peuvent être ajustées en définissant le cycle de service du CI de manière appropriée.

Le cycle de service de cette configuration est ajusté en réglant P1 selon vos préférences.

Puisque le réglage de P1 décide également du niveau d'éclairage des LED, doit être fait avec soin pour produire les résultats les plus optimaux des LED. P1 devient également la commande de variation du module LED.

L'inclusion de la conception PWM ici joue le rôle clé car elle réduit considérablement la consommation d'énergie des LED connectées.

Si le module LED était connecté directement à la batterie sans l'étage IC 555, les LED auraient consommé les 36 watts spécifiés.

Avec le pilote PWM en fonctionnement, le module LED ne consomme plus qu'environ 1/3 de puissance, soit environ 12 watts tout en extrayant l'éclairage maximum spécifié des LED.

Cela se produit parce que, en raison des impulsions PWM alimentées, le transistor T1 reste ON seulement pendant 1 / 3ème de la période de temps normale, commutant les LED pour la même durée plus courte, mais en raison de la persistance de la vision, nous trouvons que les LED sont ON tout le temps.

La haute fréquence de l'astable rend l'éclairage très stable et aucune vibration ne peut être détectée même lorsque notre vision est en mouvement.

Ce module est intégré à la carte contrôleur solaire décrite précédemment.

Le positif et le négatif du circuit illustré doivent être simplement connectés aux points pertinents sur la carte du contrôleur solaire.

Ceci conclut toute l'explication du projet de circuit de réverbère à LED solaire automatique de 40 watts proposé.

Si vous avez des questions, vous pouvez les exprimer à travers vos commentaires.

METTRE À JOUR: La théorie ci-dessus de voir un éclairage élevé avec une consommation inférieure en raison de la persistance de la vision est incorrecte. Malheureusement, ce contrôleur PWM ne fonctionne que comme contrôleur de luminosité et rien de plus!

Schéma de principe du contrôleur PWM LED d'éclairage public

Liste des pièces

• R1 = 100 K
• P1 = pot de 100K
• C1 = 680pF
• C2 = 0,01 uF
• R2 = 4K7
• T1 = TIP122
• R3 ---- R14 = 10 Ohms, 2 watts
• LED = 1 watt, 350 mA, blanc froid
• IC1 = IC555

Dans le prototype final, les LED ont été montées sur un PCB de type radiateur spécial à base d'aluminium, il est fortement recommandé, sans lequel la durée de vie des LED se détériorerait.

Images prototypes

Prototype de lampadaire par Swagatam Innovations

Circuit de réverbère le plus simple

Si vous êtes un nouveau venu et que vous recherchez un système d'éclairage public simple et automatique, la conception suivante répondra peut-être à votre besoin.

Ce circuit d'éclairage public automatique le plus simple peut être assemblé rapidement par un débutant et installé pour obtenir les résultats escomptés.

Construit autour d'un concept activé par la lumière, le circuit peut être utilisé pour allumer et éteindre automatiquement une lampe de route ou un groupe de lampes en réponse aux différents niveaux de lumière ambiante.

Le unité électrique une fois construite, elle peut être utilisée pour éteindre une lampe à l'aube et l'allumer lorsque le crépuscule s'installe.

Comment ça fonctionne

Le circuit peut être utilisé comme un lumière de jour et de nuit système de contrôle ou un simple interrupteur activé par la lumière. Essayons de comprendre le fonctionnement de ce circuit utile et comment il est si simple à construire:

En se référant au schéma de circuit, nous pouvons voir une configuration très simple composée de seulement un couple de transistors et d'un relais, qui forme la partie de commande de base du circuit.

Bien sûr, nous ne pouvons pas oublier le LDR qui est le principal composant de détection du circuit. Les transistors sont fondamentalement agencés de telle sorte qu'ils se complètent tous les deux de manière opposée, ce qui signifie que lorsque le transistor du côté gauche est conducteur, le transistor du côté droit se coupe et vice versa.

Le transistor T1 gauche est monté comme un comparateur de tension utilisant un réseau résistif. La résistance du bras supérieur est le LDR et la résistance du bras inférieur est le préréglage qui est utilisé pour définir les valeurs de seuil ou les niveaux. T2 est agencé comme un inverseur et inverse la réponse reçue de T1.

Comment fonctionne le LDR

Au départ, en supposant que le niveau de lumière est inférieur, le LDR soutient une haute résistance niveau à travers celui-ci, ce qui ne permet pas à suffisamment de courant d'atteindre la base du transistor T1.

Cela permet au niveau de potentiel au niveau du collecteur de saturer T2 et par conséquent le relais reste activé dans cette condition.

Lorsque le niveau de lumière augmente et devient suffisamment grand sur le LDR, son niveau de résistance diminue, ce qui permet à plus de courant de le traverser qui atteint finalement la base de T1.

Comment le transistor répond au LDR

Le transistor T1 conduit, tirant son potentiel de collecteur à la masse. Ceci inhibe la conduction du transistor T2, coupant son relais de charge de collecteur et la lampe connectée.

Détails de l'alimentation

L'alimentation est un standard transformateur , pont, réseau de condensateurs, qui fournit un nettoyer DC au circuit pour exécuter les actions proposées.

L'ensemble du circuit peut être construit sur un petit morceau de carte vero et l'ensemble complet avec l'alimentation électrique peut être logé à l'intérieur d'une petite boîte en plastique robuste.

Comment le LDR est-il positionné

Le LDR doit être placé à l'extérieur du boîtier, ce qui signifie que sa surface de détection doit être exposée vers la zone ambiante d'où le niveau de lumière doit être détecté.

Il faut veiller à ce que la lumière des lampes n'atteigne en aucune façon le LDR, ce qui peut entraîner de fausses commutations et des oscillations.

Liste des pièces

• R1, R2, R3 = 2K2,
• VR1 = 10K préréglé,
• C1 = 100 uF / 25 V,
• C2 = 10 uF / 25 V,
• D1 ---- D6 = 1N4007
• T1, T2 = BC547,
• Relais = 12 volts, 400 Ohm, SPDT,
• LDR = tout type avec une résistance de 10K à 47K à la lumière ambiante.
• Transformateur = 0-12V, 200mA

Conception de PCB

Utilisation de l'opamp IC 741

Le circuit de réverbère activé par l'obscurité automatique expliqué ci-dessus peut également être réalisé à l'aide d'un opamp , comme indiqué ci-dessous:

Description de travail

Ici, l'IC 741 est conçu comme un comparateur, dans lequel sa broche non inverseuse n ° 3 est connectée à un préréglage ou un potentiomètre 10k pour créer une référence de déclenchement à ce brochage.

La broche n ° 2, qui est l'entrée inverseuse du CI, est configurée avec un réseau de diviseur de potentiel constitué d'une résistance dépendant de la lumière ou LDR et d'une résistance de 100K.

Le préréglage 10K est initialement ajusté de telle sorte que lorsque la lumière ambiante sur le LDR atteint le seuil d'obscurité souhaité, la broche # 6 passe à l'état haut. Cela se fait avec une certaine habileté et patience en déplaçant lentement le préréglage jusqu'à ce que la broche n ° 6 passe juste au haut, ce qui est identifié par la mise en marche du relais connecté et l'éclairage de la LED rouge.

Cela doit être fait en créant un niveau de lumière de seuil d'obscurité artificielle sur le LDR à l'intérieur d'une pièce fermée et en utilisant une lumière tamisée à cet effet.

Une fois le préréglage défini, il peut être scellé avec de la colle époxy afin que le réglage reste fixe et inchangé.

Après cela, le circuit peut être enfermé dans une boîte appropriée avec un adaptateur 12V pour alimenter le circuit, et les contacts de relais câblés avec le feu de route souhaité.

Il faut veiller à ce que l'éclairage de la lampe n'atteigne jamais le LDR, sinon il peut entraîner des oscillations ou un scintillement continus de la lampe dès qu'elle est déclenchée au crépuscule.