Khôi phục ánh sáng sân vườn bằng năng lượng mặt trời: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Điều này thực sự tiếp nối từ một số dự án cấp nguồn điện lưới trước đây của tôi nhưng có liên quan chặt chẽ đến LED Teardown đã được ghi nhận trước đó.

Bây giờ tất cả chúng tôi đã đi ra ngoài và mua chúng vào mùa hè, những chiếc đèn viền hoa nhỏ đó chạy bằng năng lượng mặt trời và sạc vào ban ngày và khi đêm đến, chúng hoạt động như một chiếc đèn sân vườn biên giới. hàng nhập khẩu giá rẻ bị ảnh hưởng bởi thời tiết cũ tốt của Anh với các bộ pin hỏng và đôi khi chỉ là các tấm pin mặt trời bị hỏng.

Thông thường, bạn mua những thứ này theo gói từ 4 cái trở lên và nguồn sáng là đèn led công suất thấp duy nhất thuộc loại rẻ tiền. Sau khi chết, chúng tôi ném chúng vào thùng và đưa chúng ra bãi rác. Nó khiến tôi suy nghĩ, tại sao không chuyển đổi nó thành một đơn vị được cấp nguồn chính với 10W của đèn LED. Mặc dù vậy, nó sẽ phải an toàn và được bảo vệ khỏi thời tiết và nó cần phải rẻ. Tôi tự hỏi có thể thực hiện được không, và liệu 10W có quá nhiều không? với bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Điều đầu tiên tôi làm là loại bỏ đèn LED nhỏ màu trắng ban đầu và bảng điều khiển năng lượng mặt trời hình vuông trên mái nhà..

Bước 1: Đặc điểm kỹ thuật đèn LED

Gần đây đã mua một số đèn LED COB đơn 10W, tôi tự hỏi liệu có thể sử dụng một đèn duy nhất và sử dụng nguồn cung cấp chế độ chuyển đổi trực tiếp từ nguồn điện [240V UnIsolated] Ứng cử viên là chip điều khiển công suất chế độ chuyển đổi buck FL7701 và cuộn cảm 1.4mH không. Thật không may, việc chuyển đổi từ 240v sang FW của khối COB [12V] không sẵn sàng hoạt động vì dòng điện yêu cầu qua COB lớn hơn nhiều so với chip trình điều khiển có thể xử lý nếu bạn muốn 10W. Con chip có thể xử lý 0,5A với điện áp chuyển tiếp 12v sẽ chỉ đưa bạn đến 5W hoặc ở đó. Bạn có thể sử dụng chế độ chuyển đổi bộ chuyển đổi chuyển tiếp có cách ly sẽ thực hiện công việc nhưng chi phí bắt đầu tăng cao, sau tất cả điều này được cho là rẻ và vui. Vậy làm sao tôi có thể nhận được 10W chỉ với dòng điện 0,5 A. Theo lý thuyết bảo toàn năng lượng, cách duy nhất để tăng công suất là tăng điện áp, và cách duy nhất tôi có thể làm là tăng điện áp chuyển tiếp của đèn led bằng cách sử dụng nhiều hơn một trong số chúng. Nếu bạn nhìn vào hướng dẫn LED Teardown của tôi, bạn có thể thấy lý do tại sao họ làm điều này trong thiết kế đó. Duyệt trên EBAY, tôi dễ dàng tìm thấy một số đèn led 1W với điện áp chuyển tiếp 0f 3V @ 330mA. Bây giờ nếu tôi sử dụng 10 trở xuống chạy chúng @ 266mA, tôi sẽ kết thúc với 10 x 3 x0.266A = 8W… đủ gần. Phần dưới có cách tiếp cận hai cực….giữ nhiệt thấp hơn và do đó bảo toàn hoặc kéo dài tuổi thọ. Nhiệt độ tiếp giáp thấp hơn có nghĩa là đèn hạnh phúc.

Bước 2: Đế đèn LED

Nhìn vào hình ảnh của ánh sáng sân vườn, điều cần thiết là phương pháp lắp các đèn LED này và tất nhiên nếu chúng chìm xuống 266mA, chúng ta cần loại bỏ năng lượng 8W trên chúng, điều này sẽ yêu cầu một bộ tản nhiệt. ống nhỏ hơn 57mm một chút, vì vậy nếu tôi có thể gắn bất kỳ thiết bị điện tử nào trong một ống nhựa kín và lắp nó vào bên trong ống, sau đó tôi có thể gắn tấm đèn led hướng xuống trên đỉnh của vỏ bọc, sau đó sẽ chiếu sáng bộ khuếch tán. Vậy chúng ta sẽ sắp xếp các led như thế nào?

Trước hết, tôi cắt một hình tròn 46,5mm bằng nhôm với một lỗ ở giữa bằng cách sử dụng cưa lỗ [xem ảnh] và sử dụng một số băng keo tản nhiệt hai mặt phủ một mặt. Bạn có thể mua băng dính này trên ebay và nó khá rẻ, thường được sử dụng cho tản nhiệt tập tin đính kèm xem hình ảnh. Nhôm là một vỏ bọc nguồn điện cũ nhưng bạn có thể mua cái này trên ebay. Tôi đã sử dụng một miếng dày 2mm, bạn cần phải bọc và cách nhiệt kim loại khỏi đế đèn led nhưng vẫn dẫn nhiệt tốt. Điều này sẽ làm thay đổi độ dẫn nhiệt và chúng ta mất thêm 20 độ c trên đường giao nhau nhưng đó là những gì nó cần. Tôi sẽ xem lại điều này sau và có thể xem xét một giải pháp tưới nước hoàn toàn kín nhưng không phải bây giờ.

Bước 3: BasePlate

Sau đó, tôi sử dụng Autocad để xác định vị trí các đèn led cần đi trên đế. Xem các hình ảnh của điều này được đính kèm dưới dạng pdf.

Tôi đã in bản thiết kế để chia tỷ lệ và sử dụng một chiếc máy đục lỗ để tạo một mẫu lắp của bố cục để hoạt động như một hướng dẫn thô. Đặt cái này lên tấm đế dính của tôi, tôi vẽ đường viền của các vòng tròn trên băng.

Tiếp theo, tôi đặt các led để tôi có thể định vị một số băng đồng mà tôi sẽ sử dụng để liên kết các led trên bề mặt của băng cách nhiệt.

Đảm bảo rằng không có băng đồng nào xâm phạm vào mặt dưới của "sên", tôi đã hàn tất cả chúng lại với nhau. Tất nhiên bạn cần đảm bảo rằng cực âm đi đến cực dương. Bạn có thể chỉ cần dán chúng xuống và sử dụng một số dây móc nối giữa các chân, mặc dù việc sử dụng băng đồng giúp tản nhiệt vào băng. Tôi đã chọn một bộ tản nhiệt 40x40x30 H giúp giữ tấm dưới cùng ở khoảng 58-60 độ C. Điều đó xảy ra khi kích thước của anh ấy vừa khít với chip năng lượng mặt trời đã loại bỏ Cho phép nhiệt tản nhiệt qua đường giao nhau với vỏ đèn led khoảng 4 độ c trên mỗi watt và nói 1 độ C trên mỗi watt tùy từng tấm, điều này có nghĩa là nhiệt độ đường giao nhau là (8x1) + 4 = xấp xỉ. 60 + 12 độ C = 72 độ C nên hợp lý.

Tổng điện áp trên các đèn led sẽ là 10 x 3v hoặc ở đó, vì vậy giai đoạn tiếp theo sẽ là kiểm tra dòng điện qua chúng.

PDF đính kèm có một phác thảo để sử dụng làm mẫu nhưng bạn luôn có thể tự thiết kế.

Kiểm tra tệp đính kèm eviewer mà bạn có thể tải xuống eviewer để xem xét

Bước 4: Lắp ráp hàng đầu

Trước đó, chúng tôi đã nói rằng chúng tôi sẽ sử dụng chip trình điều khiển FL7701 cho việc này và chơi với trình thiết kế bảng tính xcel để đưa ra một bộ số liệu có thể hoạt động. Chìa khóa của công cụ chuyển đổi buck là giảm Ripple xuống một mức nào đó hợp lý với giá trị RMS mà chúng tôi cần. Ripple có ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước cuộn cảm và tần số hoạt động, ảnh hưởng gián tiếp. Vì vậy, nếu chúng ta tăng độ gợn sóng, chúng ta phải tăng kích thước cuộn cảm và cách duy nhất sau đó để giảm độ tự cảm cần thiết là tăng tần số. Hãy xem hình ảnh đính kèm liệt kê những gì tôi đã lặp lại và là chìa khóa cho các giá trị trên giản đồ.

Đây là đèn LED hàn được đặt trên mẫu của tôi trước khi dán chúng xuống. Lưu ý sử dụng đế tản nhiệt có tấm dán phía dưới có gắn led.

Tăng dòng điện lên 266mA RMS bằng cách điều chỉnh dòng điện cực đại lên 500mA đặt điện áp ở mức hơn 30v trên các led, có nghĩa là điện áp thực sự gần 3v về phía trước nếu chúng ta có 10 led. Lưu ý rằng phép tính dự kiến 286mA trong khi trên thực tế, chúng tôi chỉ quản lý 266. Tần số lẽ ra phải là 101Khz tuy nhiên nhìn vào phạm vi có vẻ hơi thấp. Tôi sẽ thảo luận về sơ đồ và trình điều khiển và dạng sóng ở bước tiếp theo.

Vì vậy, cắm vào để thắp sáng tấm đế lên như một cây thông Noel. Đây là một thiết kế không bị cô lập nên mọi thứ có thể được nâng lên mức điện lưới đều cần được nối đất kỹ lưỡng. Điều này sẽ bao gồm bộ tản nhiệt mà nếu bạn nhìn kỹ sẽ thấy một vài lỗ cần được tự thu nhỏ thông qua thẻ nối đất vào bộ phận tản nhiệt và đồ kim loại không gỉ và đường dây điện đi vào. Hãy cẩn thận với hệ thống dây dẫn của đèn led để không xảy ra hiện tượng đoản mạch giữa đèn led dây và mặt đất. Nếu nó xảy ra thì điện áp lớn hơn thiết kế sẽ xuất hiện trên các led và sẽ phá hủy chúng nhanh chóng. đối với bất kỳ mảnh kim loại bị cô lập nào sẽ là một mối nguy hiểm.

Bước 5: Kiểm tra và sơ đồ

Vì vậy, hãy lùi lại và xem xét những gì chúng ta cần để điều khiển đèn led.

Đề cập đến ghi chú sơ đồ sau:

Đi qua cầu chì 1 để chỉnh lưu cầu sau đó để lọc cuộn cảm với hai c.

D1 là diode phục hồi và là phương tiện để giảm dòng điện trên cuộn cảm. Cổng Q1 được điều khiển bởi chân 2 của FL7701 thông qua R3 với sự trợ giúp của D2 quét điện tích ra khỏi cổng trên hành trình âm của FL7701. Tần số của đầu ra được thiết lập bởi R5 / R4. Một số chân có một số tách và chân CS..pin1 là cảm giác hiện tại đang theo dõi điện áp và do đó dòng điện qua R6. tiếp theo vào kỳ. Lưu ý điều gì còn thiếu trong mạch này. Không có yêu cầu đối với nắp DC chỉnh lưu lớn cho đầu vào. FL7701 khéo léo chăm sóc các biến thể đầu vào bên trong. Do đây thường là một bộ phận đắt tiền nên nó giúp tiết kiệm chi phí. Sử dụng một đầu dò dòng điện trên cực âm của khối led cho độ gợn sóng là 150mA và dòng điện trung bình sử dụng đồng hồ đo được là xấp xỉ. 260mA. Đây là mức giảm tối đa 100mA đối với đèn led và cho phép chúng chạy mát hơn, do đó kéo dài tuổi thọ của chúng. Tần số được đo là 81Khz và dốc xuống là 1,71us. Đây là 13% khả năng của chip / cuộn cảm nên sẽ ổn.

Bước 6: Xây dựng PCB

Lưu ý rằng hình ảnh là của bảng nguyên mẫu có một số lỗi trên đó mà tôi đã sửa trên các bố cục pcb mới tải lên. Lưu ý những người nhảy vào nó để làm tròn một số ghim không chính xác….điều này gây ra một số vụ nổ trước khi tôi nhận ra lỗi… chắc hẳn đã rất mệt mỏi!

Có một vài mặt trên và một mặt dưới.

Bước 7: Kết hợp tất cả lại với nhau

Vì vậy, ở đây nó được ghép nối với nhau, tôi sẽ đính kèm một danh sách BOM của tất cả các bộ phận cần thiết sau. Tôi nối đất bộ tản nhiệt ở trên cùng và đưa nó qua thiết bị đến điểm nối đất ở phía dưới, sau đó nối đất trở lại nguồn cung cấp. Hãy cảnh giác với điều này. Cực âm của đèn LED cuối cùng là 30V hoặc thấp hơn điện áp nguồn tối đa là 310V. Điều này sẽ gây tổn thương nếu chạm vào vì vậy cần được giữ cô lập và bất kỳ bộ phận kim loại nào có thể tiếp xúc được bắt vít xuống đất để đảm bảo một đường dẫn rõ ràng cho dòng điện sự cố. vào thiết bị điện tử. Vít đất ở dưới cùng đóng vai trò như một điểm dừng cho "ống đựng" nguồn điện và có một lỗ thoát nước trong trường hợp hơi ẩm xâm nhập vào. Đây không phải là thùng chứa không thấm nước nhưng nguồn điện được giữ tránh khỏi ngón tay và Lỗ thoát nước cao hơn mặt đất, bộ tản nhiệt phía trên cần được bịt kín xung quanh phía trên và việc này vẫn đang được hoàn thiện. Tôi dự định sẽ đưa cái này ra vườn vào mùa hè và có thể sẽ bổ sung thêm một số cái khác sau.