Circuito de luz de rua solar LED de 40 watts automático

Circuito de luz de rua solar LED de 40 watts automático

O artigo a seguir discute a construção de um interessante circuito de luz de rua LED automático de 40 watts, que liga automaticamente à noite e desliga durante o dia (projetado por mim). Durante o dia a bateria embutida é carregada através de um painel solar, uma vez carregada a mesma bateria é usada para alimentar a lâmpada LED à noite para iluminar as ruas.



Hoje, os painéis solares e as células fotovoltaicas se tornaram muito populares e, em um futuro próximo, possivelmente veríamos cada um de nós usando de uma ou outra forma em nossas vidas. Um uso importante desses dispositivos tem sido no campo da iluminação pública.

O circuito que foi discutido aqui tem a maioria das especificações padrão incluídas nele, os dados a seguir o explicam de forma mais elaborada:





Especificações da lâmpada LED

  • Tensão: 12 volts (bateria 12V / 26AH)
  • Consumo de corrente: 3,2 Amps @ 12 volts,
  • Consumo de energia: 39 watts por 39nos de LEDs de 1 watt
  • Intensidade de luz: aproximadamente em torno de 2.000 lm (lumens)

Especificação do carregador / controlador

  • Entrada: 32 volts de um painel solar especificado com cerca de 32 volts de tensão de circuito aberto e corrente de curto-circuito de 5 a 7 Amps.
  • Saída: máx. 14,3 volts, corrente limitada a 4,4 amperes
  • Bateria cheia - corte em 14,3 volts (definido por P2).
  • Bateria fraca - Corte em 11,04 volts (definido por P1).
  • Bateria carregada a uma taxa C / 5 com tensão flutuante restrita a 13,4 volts após “desligamento total da bateria”.
  • Comutação Diurna / Noturna Automática com Sensor LDR (definido selecionando R10 apropriadamente).

Nesta primeira parte do artigo, estudaremos o estágio do carregador / controlador solar e o circuito de corte de sobretensão / baixa tensão correspondente, e também a seção de corte automático dia / noite.

protótipo para circuito de luz de rua LED de 40 watts circuito de luz de rua LED de 40 watts com carregador e interruptor ativado pela escuridão

O projeto acima pode ser muito simplificado eliminando o estágio IC 555 e conectando o transistor de corte do relé diurno diretamente com o painel solar positivo, conforme mostrado abaixo:



Lista de Peças

  • R1, R3, R4, R12 = 10k
  • R5 = 240 OHMS
  • P1, P2 = predefinição de 10K
  • P3 = pot ou predefinição de 10k
  • R10 = 470K,
  • R9 = 2M2
  • R11 = 100K
  • R8 = 10 OHMS 2 WATT
  • T1 ---- T4 = BC547
  • A1 / A2 = 1/2 IC324
  • TODOS OS DIODOS ZENER = 4,7 V, 1/2 WATT
  • D1 - D3, D6 = 1N4007
  • D4, D5 = DIODOS DE 6AMP
  • IC2 = IC555
  • IC1 = LM338
  • RELÉS = 12V, 400 OHMS, SPDT
  • BATERIA = 12V, 26AH
  • PAINEL SOLAR = 21V CIRCUITO ABERTO, 7AMP @SHORT CIRCUIT.

Carregador / controlador solar, bateria alta / baixa desligada e fases do circuito do detector de luz ambiente:

CUIDADO : Um controlador de carga é essencial para qualquer sistema de iluminação pública. Você pode encontrar outros designs na internet sem esse recurso, simplesmente ignore-os. Isso pode ser perigoso para a bateria!

Referindo-se ao diagrama do circuito de luz de rua de 40 watts acima, a tensão do painel é regulada e estabilizada para os 14,4 volts necessários pelo IC LM 338.

P3 é usado para definir a tensão de saída para exatamente 14,3 volts ou em algum lugar próximo a ela.

R6 e R7 formam os componentes limitantes atuais e devem ser calculados de forma adequada conforme discutido neste circuito regulador de tensão do painel solar .

A tensão estabilizada é aplicada em seguida ao controle de tensão / carga e aos estágios associados.

Dois opamps A1 e A2 são ligados com configurações inversas, o que significa que a saída de A1 se torna alta quando um valor de sobretensão predeterminado é detectado, enquanto a saída de A2 fica alta na detecção de um limite de baixa tensão predeterminado.

Os limites de tensão alta e baixa acima são ajustados apropriadamente pelos pré-ajustes P2 e P1 respectivamente.

Os transistores T1 e T2 respondem de acordo com as saídas acima dos opamps e ativam o respectivo relé para controlar os níveis de carga da bateria conectada com relação aos parâmetros dados.

O relé conectado ao T1 controla especificamente o limite de sobrecarga da bateria.

O relé conectado ao T3 é responsável por manter a tensão no estágio da lâmpada LED. Enquanto a tensão da bateria estiver acima do limite de baixa tensão e enquanto nenhuma luz ambiente estiver presente ao redor do sistema, este relé mantém a lâmpada LIGADA, o módulo de LED é instantaneamente DESLIGADO caso as condições estipuladas não sejam atendidas.

Operação de Circuito

O IC1 junto com as partes associadas formam o circuito detector de luz, sua saída aumenta na presença de luz ambiente e vice-versa.

Suponha que seja a hora do dia e uma bateria parcialmente descarregada em 11,8 V esteja conectada aos pontos relevantes, suponha também que o corte de alta tensão seja configurado em 14,4 V. No interruptor de energia LIGADO (do painel solar ou de uma fonte CC externa), a bateria começa a carregar através dos contatos N / C do relé.

Como é dia, a saída de IC1 é alta, o que liga T3. O relé conectado ao T3 mantém a tensão da bateria e a inibe de atingir o módulo LED e a lâmpada permanece desligada.

Assim que a bateria estiver totalmente carregada, a saída de A1 fica alta, ligando T1 e o relé associado.

Isso desconecta a bateria da tensão de carga.

A situação acima liga-se com a ajuda da tensão de feedback dos contatos N / O do relé acima para a base de T1.

A trava persiste até que a condição de baixa tensão seja alcançada, quando T2 liga, aterrando a polarização da base de T1 e revertendo o relé superior para o modo de carregamento.

Isso conclui nosso controlador de bateria alta / baixa e os estágios do sensor de luz do circuito do sistema de luz solar de rua automático de 40 watts proposto.

A discussão a seguir explica o procedimento de fabricação do circuito do módulo de LED controlado por PWM.

O circuito mostrado abaixo representa o módulo da lâmpada LED consistindo de 39 nos. LEDs de alta potência brilhante de 1 watt / 350 mA. Todo o conjunto é feito conectando-se 13 conexões em série em paralelo, consistindo de 3 LEDs em cada série.

Como funciona

O arranjo de LEDs acima é bastante padrão em sua configuração e não dá muita importância.

A parte crucial real deste circuito é a seção IC 555, que é configurada em seu modo multivibrador astável típico.

Neste modo, o pino de saída nº 3 do IC gera formas de onda PWM definidas que podem ser ajustadas definindo o ciclo de trabalho do IC de forma adequada.

O ciclo de trabalho desta configuração é ajustado definindo P1 de acordo com sua preferência.

Uma vez que a configuração de P1 também decide o nível de iluminação dos LEDs, deve ser feito com cuidado para produzir os melhores resultados dos LEDs. P1 também se torna o controle de dimerização do módulo de LED.

A inclusão do design PWM aqui desempenha um papel fundamental, pois reduz drasticamente o consumo de energia dos LEDs conectados.

Se o módulo de LED fosse conectado diretamente à bateria sem o estágio IC 555, os LEDs teriam consumido os 36 watts especificados.

Com o driver PWM em operação, o módulo de LED agora consome cerca de 1/3 da energia apenas, ou seja, cerca de 12 watts, mas extrai a iluminação máxima especificada dos LEDs.

Isso ocorre porque, devido aos pulsos PWM alimentados, o transistor T1 permanece LIGADO apenas por 1/3 do período de tempo normal, alternando os LEDs pelo mesmo período de tempo menor, porém devido à persistência da visão, achamos que os LEDs estão LIGADO o tempo todo.

A alta frequência do astável torna a iluminação muito estável e nenhuma vibração pode ser detectada, mesmo enquanto nossa visão está em movimento.

Este módulo é integrado com a placa do controlador solar discutida anteriormente.

O positivo e o negativo do circuito mostrado precisam ser simplesmente conectados aos pontos relevantes na placa do controlador solar.

Isso conclui toda a explicação do projeto de circuito de lâmpada de rua LED solar automático de 40 watts.

Se você tiver alguma dúvida, pode expressá-la por meio de seus comentários.

ATUALIZAR: A teoria acima de ver muita iluminação com baixo consumo devido à persistência da visão está incorreta. Infelizmente, este controlador PWM funciona apenas como um controlador de brilho e nada mais!

Diagrama de circuito para o controlador PWM de LED de iluminação pública

Controlador de luz de rua LED PWM

Lista de Peças

  • R1 = 100K
  • P1 = pote de 100K
  • C1 = 680pF
  • C2 = 0,01uF
  • R2 = 4K7
  • T1 = TIP122
  • R3 ---- R14 = 10 Ohms, 2watt
  • LEDs = 1 watt, 350 mA, branco frio
  • IC1 = IC555

No protótipo final, os LEDs foram montados em um dissipador de calor especial à base de alumínio PCB, é altamente recomendado, sem o qual a vida útil do LED se deterioraria.

Imagens de protótipo

luz de rua de 20 watts de circuitos caseiros

Protótipo de luz de rua por inovações da swagatam

iluminação deslumbrante 100.000 lumens de luz de rua de 40 watts

Circuito mais simples de iluminação pública

Se você é um novato e está procurando um sistema automático de iluminação pública simples, talvez o projeto a seguir atenda às suas necessidades.

Este circuito de luz de rua automático mais simples pode ser montado rapidamente por novatos e instalado para alcançar os resultados pretendidos.

Construído em torno de um conceito ativado por luz, o circuito pode ser usado para LIGAR e DESLIGAR automaticamente uma lâmpada de estrada ou grupo de lâmpadas em resposta aos níveis variáveis ​​de luz ambiente.

O unidade elétrica uma vez construído, pode ser usado para desligar uma lâmpada ao amanhecer e ligá-la ao anoitecer.

Como funciona

O circuito pode ser usado como um sistema automático dia noite operada luz sistema controlador ou um interruptor simples ativado por luz. Vamos tentar entender o funcionamento desse circuito útil e como ele é tão simples de construir:

Referindo-se ao diagrama do circuito, podemos ver uma configuração muito simples que consiste em apenas alguns transistores e um relé, que forma a parte básica de controle do circuito.

É claro que não podemos esquecer o LDR, que é o principal componente de detecção do circuito. Os transistores são basicamente arranjados de forma que ambos se complementem de forma oposta, ou seja, quando o transistor do lado esquerdo conduz, o transistor do lado direito é desligado e vice-versa.

O transistor T1 do lado esquerdo é manipulado como um comparador de tensão usando uma rede resistiva. O resistor na parte superior do braço é o LDR e o resistor no braço inferior é o pré-ajuste que é usado para definir os valores ou níveis de limite. T2 é organizado como um inversor e inverte a resposta recebida de T1.

Como funciona o LDR

Inicialmente, assumindo que o nível de luz é menor, o LDR mantém uma alta resistência nível através dele, o que não permite que corrente suficiente alcance a base do transistor T1.

Isso permite que o nível de potencial no coletor sature T2 e, consequentemente, o relé permaneça ativado nesta condição.

Quando o nível de luz aumenta e se torna suficientemente grande no LDR, seu nível de resistência cai, o que permite que mais corrente passe por ele, que eventualmente atinge a base de T1.

Como o transistor responde ao LDR

O transistor T1 conduz, puxando seu potencial de coletor para o solo. Isso inibe a condução do transistor T2, desligando seu relé de carga do coletor e a lâmpada conectada.

Detalhes da fonte de alimentação

A fonte de alimentação é um padrão transformador , ponte, rede de capacitores, que fornece um DC limpo ao circuito para a execução das ações propostas.

Todo o circuito pode ser construído sobre um pequeno pedaço de placa vero e todo o conjunto junto com a fonte de alimentação pode ser alojado dentro de uma pequena caixa de plástico resistente.

Como o LDR é posicionado

O LDR deve ser colocado fora da caixa, o que significa que sua superfície de detecção deve ser exposta em direção à área ambiente de onde o nível de luz deve ser detectado.

Deve-se ter cuidado para que a luz das lâmpadas não atinja de forma alguma o LDR, o que pode resultar em falsos chaveamentos e oscilações.

Circuito de comutação automática da lâmpada diurna e noturna usando transistores e relé

Lista de Peças

  • R1, R2, R3 = 2K2,
  • VR1 = predefinição de 10K,
  • C1 = 100uF / 25V,
  • C2 = 10uF / 25V,
  • D1 ---- D6 = 1N4007
  • T1, T2 = BC547,
  • Relé = 12 volts, 400 Ohm, SPDT,
  • LDR = qualquer tipo com resistência de 10K a 47K na luz ambiente.
  • Transformador = 0-12V, 200mA

Design PCB

dia noite lâmpada automática PCB

Usando opamp IC 741

O circuito de iluminação de rua ativado por escuridão automática explicado acima também pode ser feito usando um opamp , como mostrado abaixo:

circuito de lâmpada IC 741 ativado pela escuridão

Descrição de Trabalho

Aqui, o IC 741 é projetado como um comparador, em que seu pino não inversor nº 3 é conectado a um pré-ajuste ou potenciômetro de 10k para criar uma referência de disparo nesta pinagem.

O pino 2, que é a entrada inversora do IC, é configurado com uma rede divisora ​​de potencial feita por um resistor dependente de luz ou LDR e um resistor de 100K.

A predefinição de 10K é inicialmente ajustada de modo que quando a luz ambiente no LDR atinge o limite de escuridão desejado, o pino # 6 fica alto. Isso é feito com alguma habilidade e paciência, movendo o preset lentamente até que o pino nº 6 fique alto, o que é identificado pela ativação do relé conectado e a iluminação do LED vermelho.

Isso deve ser feito criando um nível de luz de limiar de escuridão artificial no LDR dentro de uma sala fechada e usando luz fraca para esse propósito.

Uma vez que a predefinição é definida, pode ser selada com um pouco de cola epóxi para que o ajuste permaneça fixo e inalterado.

Depois disso, o circuito pode ser encerrado dentro de uma caixa adequada com um adaptador de 12 V para alimentar o circuito e os contatos do relé ligados com a lâmpada rodoviária desejada.

Deve-se ter cuidado para garantir que a iluminação da lâmpada nunca atinja o LDR, caso contrário, pode ocorrer oscilações contínuas ou tremulação da lâmpada assim que for acionada no crepúsculo.




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