ترميم إنارة الحدائق بالطاقة الشمسية: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

هذا يتبع حقًا بعض مشاريعي السابقة التي تعمل بالطاقة الرئيسية ولكنه يرتبط ارتباطًا وثيقًا بـ LED Teardown الموثق مسبقًا.

الآن خرجنا جميعًا واشتريناهم في الصيف ، تلك الأضواء الصغيرة للزهور التي تعمل بالطاقة الشمسية والتي يتم شحنها خلال النهار وبمجرد أن يبدأ الليل ، فإنها تعمل كمصباح حديقة على الحدود. الواردات الرخيصة التي تعاني في الطقس البريطاني القديم الجيد مع فشل حزم البطاريات وأحيانًا تعطل الألواح الشمسية.

عادة ما تشتري هذه الأشياء في عبوات من 4 أو أكثر ويكون مصدر الضوء هو مصدر ضوء واحد منخفض الطاقة من نوع متنوع رخيص. بمجرد موتنا نرميهم في سلة المهملات ويخرجون إلى مكب النفايات. حسنًا ، لقد جعلني أفكر ، لماذا لا أقوم بتحويله إلى وحدة تعمل بالطاقة الكهربائية بقدرة 10 وات من مصابيح LED. يجب أن يكون آمنًا ومحميًا من الطقس ويجب أن يكون رخيصًا. تساءلت ، هل يمكن أن يتم ذلك ، هل سيكون 10W أكثر من اللازم؟ يمكنك أن ترى من الصور أن مصدر الضوء هو تصميم أنبوبي بقطر 60 مم من الفولاذ المقاوم للصدأ وموزع بلاستيك ، بالإضافة إلى غطاء أنبوبي آخر يناسب القمة أول شيء فعلته هو إزالة المصباح الأبيض الصغير الأصلي واللوحة الشمسية المربعة في السقف ، والفكرة هي تركيب المصابيح على لوحة مثبتة في المشتت الحراري المتجه لأعلى من خلال فتحة اللوحة الشمسية.

الخطوة 1: مواصفات LED

بعد أن اشتريت مؤخرًا بعض مصابيح COB المفردة بقدرة 10 وات ، تساءلت عما إذا كان من الممكن استخدام واحد واستخدام مصدر طاقة في وضع التبديل مباشرةً من التيار الكهربائي [240 فولت غير معزول] كان المرشح عبارة عن شريحة تشغيل طاقة وضع التبديل باك FL7701 وملف 1.4 مللي أمبير في الساعة. لسوء الحظ ، لا يعمل التحويل من 240 فولت إلى FW لكتلة COB [12 فولت] بسهولة لأن التيار المطلوب من خلال COB أكبر بكثير مما يمكن لشريحة المحرك التعامل معه إذا كنت تريد 10 وات. يمكن للرقاقة التعامل مع 0.5A والتي بجهد أمامي 12 فولت ستوصلك فقط إلى 5 وات أو ما يقرب من ذلك. يمكنك استخدام وضع تبديل محول أمامي مع العزلة التي من شأنها أن تؤدي المهمة ولكن التكلفة تبدأ في الارتفاع ، بعد كل هذا كان من المفترض أن يكون رخيصًا ومبهجًا. فكيف يمكنني الحصول على 10 وات مع 0.5 ألف فقط من التيار. حسنًا ، بالنظر إلى الحفاظ على نظرية الطاقة ، فإن الطريقة الوحيدة لزيادة القوة الكهربائية هي زيادة الجهد ، والطريقة الوحيدة التي يمكنني القيام بها هي زيادة الجهد الأمامي لمصابيح LED باستخدام أكثر من واحد منهم. إذا نظرت إلى تعليمات LED Teardown الخاصة بي ، يمكنك معرفة سبب قيامهم بذلك في هذا التصميم. أثناء التصفح على موقع EBAY ، وجدت بسهولة بعض المصابيح 1W بجهد أمامي 0f 3V @ 330mA. الآن إذا استخدمت 10 وتحت تشغيلهم @ 266mA ، فسوف ينتهي بي الأمر بـ 10 x 3 x0.266A = 8W … قريبة بما فيه الكفاية. يحتوي الجزء السفلي على نهج ثنائي القطب …. حافظ على خفض الحرارة وبالتالي الحفاظ على العمر الافتراضي أو إطالته. درجة حرارة التقاطع المنخفضة تعني الأضواء السعيدة.

الخطوة 2: قاعدة LED

عند النظر إلى صور إضاءة الحديقة ، ما نحتاجه هو طريقة لتركيب مصابيح LED هذه وبالطبع إذا كانت تغرق 266 مللي أمبير ، فنحن بحاجة إلى التخلص من 8 واط من الطاقة عبرها مما يتطلب غرفة تبريد. يبلغ حجم الأنبوب أقل من 57 مم بقليل ، لذا إذا كان بإمكاني تركيب أي من الأجهزة الإلكترونية في أنبوب بلاستيكي مغلق وتثبيته على الأنبوب الداخلي ، فيمكنني بعد ذلك تركيب لوحة المصابيح التي تتجه لأسفل أعلى العلبة والتي ستضيء بعد ذلك الناشر فكيف نرتب المصابيح؟

بادئ ذي بدء ، قمت بقطع دائرة من الألمنيوم بحجم 46.5 مم بفتحة مركزية باستخدام منشار ثقب [انظر الصورة] وباستخدام شريط خافض للحرارة مزدوج الجوانب مغطى جانبًا واحدًا. يمكنك الحصول على هذا الشريط على موقع ئي باي ورخص ثمنه إلى حد ما ، ويستخدم عادةً في غرفة التبريد مرفق انظر الصورة. كان الألمنيوم عبارة عن حاوية قديمة لإمداد الطاقة ولكن ربما يمكنك شراؤها على موقع ئي باي. لقد استخدمت قطعة بسمك 2 مم ، وتحتاج إلى تغطية المعدن وعزله عن قاعدة المصباح ، ولكن لا يزال لديك موصلية حرارية جيدة ، استخدم لفًا مزدوجًا من الشريط الحراري موضوعًا بشكل متعامد في طبقتين سيؤدي هذا إلى تغيير التوصيل الحراري وسنفقد 20 درجة مئوية أخرى عبر التقاطع ولكن هذا ما يتطلبه الأمر. سأعيد النظر في هذا لاحقًا وربما ألقي نظرة على محلول تسريب محكم الغلق تمامًا ولكن ليس في الوقت الحالي.

الخطوة 3: BasePlate

ثم استخدمت أوتوكاد لتوضيح المكان الذي تحتاج فيه المصابيح إلى الذهاب إلى القاعدة. انظر إلى الصور المرفقة بصيغة pdf.

لقد قمت بطباعة التصميم على نطاق واسع واستخدمت ثقبًا لعمل قالب تثبيت للتخطيط ليكون بمثابة دليل تقريبي. بوضع هذا على لوح القاعدة اللاصق الخاص بي ، قمت برسم الخطوط العريضة للدوائر على الشريط.

بعد ذلك ، وضعت المصابيح حتى أتمكن من الحصول على بعض المواضع لبعض الأشرطة النحاسية التي سأستخدمها لربط المصابيح على سطح الشريط الحراري العازل.

للتأكد من عدم انتهاك أي شريط نحاسي على الجانب السفلي من "سبيكة" لقد قمت بلحامهم جميعًا معًا. بالطبع تحتاج إلى التأكد من أن الكاثودات تذهب إلى الأنودات. يمكنك فقط لصقها واستخدام بعض أسلاك التوصيل بين المسامير على الرغم من أن استخدام شريط نحاسي يساعد على تبديد بعض الحرارة في الشريط ، وفي حالة الحرارة ، تولد الكثير منها لذا تحتاج إلى مبدد حرارة كبير نسبيًا. لقد اخترت غرفة التبريد 40 × 40 × 30 ساعة والتي تحافظ على اللوحة السفلية عند حوالي 58-60 درجة مئوية. لكل واط ونقول 1 درجة مئوية لكل واط من لوحة إلى حالة ، يجب أن يعني هذا درجة حرارة تقاطع (8 × 1) + 4 = تقريبًا. 60 + 12 درجة C = 72 درجة مئوية ، وهذا معقول.

سيكون الجهد الإجمالي عبر المصابيح 10 × 3 فولت أو ما يقرب من ذلك ، لذا فإن المرحلة التالية ستختبر التيار من خلالها.

يحتوي ملف PDF المرفق على مخطط تفصيلي لاستخدامه كقالب ولكن يمكنك دائمًا إنشاء التصميم الخاص بك.

تحقق من مرفق Easyam الذي يمكنك تنزيله من العارض للاطلاع عليه

الخطوة 4: التجميع العلوي

قلنا سابقًا أننا سنستخدم شريحة برنامج تشغيل FL7701 من أجل ذلك واللعب مع مصمم جداول بيانات xcel توصلنا إلى مجموعة من الأشكال التي قد تعمل. كان مفتاح محول باك هو الحصول على التموج إلى شيء معقول نظرًا لقيمة RMS التي نحتاجها. Ripple له تأثير مباشر على حجم المحرِّض وتكرار العملية له تأثير غير مباشر. لذلك إذا قمنا بزيادة التموج علينا زيادة حجم المحرِّض والطريقة الوحيدة لتقليل المحاثة المطلوبة هي زيادة التردد انظر الصورة المرفقة التي تسرد ما كنت أكرره وكانت مفتاح القيم على التخطيطي.

فيما يلي مصابيح LED الملحومة الموضوعة على القالب الخاص بي قبل لصقها. لاحظ استخدام غرفة التبريد التي تم لصق اللوحة في الأسفل باستخدام المصابيح المُثبتة.

زيادة التيار إلى 266mA RMS عن طريق ضبط تيار الذروة إلى 500mA ضبط الجهد على ما يزيد قليلاً عن 30 فولت عبر المصابيح مما يعني أن الجهد كان في الواقع قريبًا من 3 فولت للأمام إذا كان لدينا 10 مصابيح. لاحظ أن الحساب توقع 286 مللي أمبير بينما في الواقع تمكنا من 266 فقط ، كان ينبغي أن يكون التردد 101 كيلوهرتز ولكن النظر إلى النطاق بدا أقل قليلاً ، وسأناقش التخطيطي والمحرك وأشكال الموجة في الخطوة التالية.

لذا فإن توصيل اللوح الأساسي مضاء مثل شجرة عيد الميلاد. ملاحظة سريعة هنا حول السلامة. هذا تصميم غير معزول ، لذا فإن كل شيء يمكن رفعه إلى مستوى التيار الكهربائي يحتاج إلى تأريض تمامًا. سيشمل ذلك المبدد الحراري الذي إذا نظرت بعناية يحتوي على فتحتين يجب أن تكون مستدقة ذاتيًا عبر علامة أرضية للمبدد الحراري والأعمال المعدنية غير القابلة للصدأ والأرض الرئيسية الواردة. كن حذرًا مع أسلاك المصابيح بحيث لا يحدث أي تقصير بين المصابيح والأرض. إذا حدث ذلك ، فسيظهر جهد أكبر من الجهد المصمم عبر المصابيح وسيدمرها بسرعة. لدي إعداد اختبار يحتوي على محول عزل رئيسي ولكن عند توصيله مباشرة بالتيار الكهربائي ، يكون جانب واحد من المحرِّض في جهد التيار الكهربائي والذي إذا تم توصيله إلى أي قطع معدنية معزولة سيكون خطرًا.

الخطوة 5: الاختبار والتخطيط

لذا دعنا نأخذ قفزة للخلف وننظر إلى ما نحتاجه لقيادة المصابيح ، لقد قلنا بالفعل أننا بحاجة إلى دعم 266mA أو هناك ، لذلك قمنا بالفعل بعمل الأرقام.

بالإشارة إلى الملاحظة التخطيطية ما يلي:

الوارد من خلال الصمامات 1 إلى مقوم الجسر ثم ترشيح المحرِّض بقطعتين سي.

D1 هو الصمام الثنائي للاسترداد وهو وسيلة لتكثيف التيار إلى أسفل على المحرِّض. يتم تشغيل بوابة Q1 بواسطة الطرف 2 من FL7701 عبر R3 مع مساعدة D2 في تجتاح الشحنة خارج البوابة على السكتة الدماغية السالبة لـ FL7701 ، ويتم تعيين تردد الإخراج بواسطة R5 / R4. زوجان من المسامير لهما بعض الانفصال ودبوس CS.. pin1 هو المعنى الحالي الذي يراقب الجهد وبالتالي التيار من خلال R6 ، راجع تيار الذروة في R6 البالغ 0.5A والذي سيؤدي إلى إعادة ضبط IC والانحدار جاهزًا لـ التالي في الفترة التالية لاحظ ما هو مفقود في هذه الدائرة. ليس هناك حاجة لغطاء DC مقوم كبير للإدخال. يعتني FL7701 بذكاء باختلافات الإدخال داخليًا. نظرًا لأن هذا عادةً ما يكون جزءًا مكلفًا ، فإنه يساعد في توفير التكلفة. بمجرد ملء PCB ، تحققت من التموج. باستخدام مسبار حالي على كاثود كتلة الصمام ، أعطى التموج 150 مللي أمبير وتم قياس التيار المتوسط باستخدام العداد تقريبًا. 260 مللي أمبير. هذا هو 100 مللي أمبير على الحد الأقصى للمصابيح ويتيح لها العمل بشكل أكثر برودة وبالتالي إطالة عمرها. تم قياس التردد على أنه 81 كيلوهرتز والمنحدر لأسفل كـ 1.71us. هذا يمثل 13٪ من قدرات الرقاقة / المحرِّض لذا يجب أن يكون جيدًا. كانت نقطة البداية لهذا التصميم بأكمله في استخدام 1.4mH من محث ملف الرفوف

الخطوة 6: بناء ثنائي الفينيل متعدد الكلور

لاحظ أن الصور من لوحة النموذج الأولي التي بها بعض الأخطاء التي قمت بتصحيحها في تخطيطات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الجديدة التي تم تحميلها. لاحظ وصلات العبور الموجودة عليه للالتفاف حول بعض التثبيت غير الصحيح …. doh. تسبب هذا في بعض النفخ قبل أن أدرك الخطأ … لا بد أنه كان متعبًا!

يوجد زوجان من الجانب العلوي وواحد من الجانب السفلي.

الخطوة 7: وضع كل ذلك معًا

لذلك هنا تم تقسيمها معًا ، سأرفق قائمة BOM بجميع الأجزاء المطلوبة لاحقًا ، بعض الأشياء التي يجب الانتباه إليها. لقد قمت بتأريض المبدد الحراري في الأعلى وقمت بإدخاله عبر الوحدة إلى نقطة تأريض في الأسفل ، ثم يتم تأريضه مرة أخرى إلى مصدر الإمداد. كن حذرا من هذا. يكون الكاثود الخاص بمصباح LED النهائي 30 فولت أو أقل من ذروة الجهد الكهربائي للتيار الكهربائي 310 فولت. سيؤذي هذا إذا تم لمسه ، لذا يجب أن يظل معزولًا وأي أجزاء معدنية يمكن أن تلامس مسامير ملامسة للأرض لضمان مسار واضح لتيار العطل. لاحظ استخدام غدد الكابلات أعلى وأسفل لمنع أي ماء من العثور عليه الطريق إلى الإلكترونيات. يعمل المسمار الأرضي الموجود في الجزء السفلي كموقف لـ "العلبة" الرئيسية وهناك فتحة تصريف في حالة وجود أي رطوبة في طريقها. هذه ليست حاوية مقاومة للماء ولكن يتم الاحتفاظ بالتيار الكهربائي بعيدًا عن الأصابع و فتحة التصريف أعلى بكثير من مستوى سطح الأرض ، ويحتاج المبدد الحراري العلوي إلى بعض الختم حول الجزء العلوي وما زال يتعين استكماله ، وأعتزم وضع هذا في الحديقة لفصل الصيف وربما إضافة البعض الآخر لاحقًا.