Bauen Sie eine intelligente, solarbetriebene Straßenlaterne – 12-W-Solar-LED-Straßenlaterne

Diese Anleitung beschreibt die Konstruktion einer einfach herzustellenden intelligenten Solarstraßenlaterne unter Verwendung von GreenPak.
Mit Solarenergie und Batterien kann es effektiv Energie für jede Art von Lampe liefern, ohne Probleme zu verursachen.
Solarstraßenlaternen sind neuartig, weil sie abgeschaltet werden können.
Auch bei Stromausfall funktioniert es weiterhin normal.
Es ermöglicht auch die Nutzung von Elektrizität für andere Zwecke.
Der „intelligente“ Teil der Straßenlaterne kann sich automatisch einschalten, wenn sich bewegende Objekte erkannt werden.
Das finale Design ist eine wahrhaft energiesparende, intelligente Solarstraßenlaterne.
Dieses Design lässt sich auf größere Leuchten, wie z. B. für die Infrastrukturbeleuchtung, oder auf sehr kleine Leuchten, wie z. B. Leuchten zur Verschönerung und Beleuchtung von Straßen, Landschaften und Gärten, ausweiten.
Bei all diesen Anwendungen bleibt das Design von GreenPak im Wesentlichen gleich.
Für dieses Projekt wurde der konfigurierbare Mixed-Signal-integrierte Schaltkreis (CMIC) Greenpak von Silego verwendet.
Die drei Hauptfunktionen der Chipprogrammierung sind: 1. -
Bewegungsinduktion 2-
Solare Induktion 3-
Die batteriebetriebene induktive Bewegungserkennung spart Strom. Das Licht dreht sich nur, wenn ein sich bewegendes Objekt erkannt wird.
Hierfür wird eine passive Infrastruktur-Rot (PIR) verwendet.
Sensoren wurden entwickelt.
Der PIR-Bewegungssensor verfügt über einen separaten Ausgangspin sowie VCC- und GND-Pins.
Der PIR-Sensor misst im Prinzip den Infrarotstrahlungspegel.
Sobald eine Änderung des Strahlungsniveaus festgestellt wird, sendet das System ein Signal, das über die Änderung informiert.
Der Sensor gehört zu den am häufigsten verwendeten Sensoren in der Bewegungserkennung. (siehe Abb. 2)
Umgebungslicht-Induktionssolarzellen werden zur Erfassung des Umgebungslichts eingesetzt.
Ein Solarpanel liefert seine volle Leistung bei direkter Sonneneinstrahlung und keine Leistung bei Dunkelheit.
Diese Bedingungen können dann auf das entsprechende Niveau umgerechnet werden, um die digitalen Eingangspins des CMIC zu generieren.
Mithilfe einer einfachen Spannungsteilerschaltung können die von Solarzellen erzeugten 18 Volt auf 3 Volt reduziert werden.
3V-Signal für Hochspannung-
Der Pegellogik-Eingang des SLG46140 V CMIC.
Die Überwachung des Batterieleistungszustands und des Ladevorgangs ist ebenfalls ein wichtiger Aspekt des Systems.
Bei dieser Konstruktion handelt es sich um eine versiegelte Draht-Säure (SLA)
Batterien werden verwendet.
SLA-Batterien haben ein breites Anwendungsspektrum, eine hohe Zuverlässigkeit und hohe Kosten.
Leistungsstarke Batterien.
Im Vergleich zu Batterien mit anderen chemischen Komponenten ist das Ladeverfahren von Sekundärbatterien wesentlich einfacher.
SLA-Batterien müssen mit einem konstanten Strom von 0,1 C geladen werden.
Hierbei ist C die Kapazität der Batterie bei voller Ladung (Amperestunden).
Die Spannung beträgt ungefähr 1.
Sie liegt 5 bis 2 Volt über der Nennausgangsspannung.
Daher kann auch der Ladekreis vereinfacht werden.
Wichtig zu beachten ist, dass die 12V SLA-Batterie bei voller Kapazität eine Leerlaufspannung von etwa 13,2 Volt liefert.
Beim Entladen beträgt die von der Batterie gemessene Leerlaufspannung etwas weniger als 12 V.
Da unser CMIC jedoch nicht in der Lage ist, solch hohe Spannungen zu messen, müssen diese in einen akzeptablen Bereich umgerechnet werden.
In ähnlicher Weise wird ein einfacher Spannungsteiler verwendet, um die Spannung in etwa 800 mV, was bedeutet, dass die Batterie entladen ist, und etwa 1150 mV, was bedeutet, dass die Batterie vollständig geladen ist, zu teilen.
Diese Spannungspegel werden dann in den SLG46140 V CMIC eingespeist und mit dessen Analogkomparatoren verglichen.
Wie wir im nächsten Abschnitt sehen werden, spielen diese Vergleichsparameter eine entscheidende Rolle bei der Umsetzung des Gesamtprojekts.
Durch Herunterladen der Greenpak-Software zur Anzeige der Voreinstellungen kann der Greenpak-IC einfach programmiert werden, um intelligente Solarstraßenlaternen zu steuern.
Erstellen Sie ein intelligentes Designdokument für Straßenlaternen.
Verbinden Sie das GreenPak-Entwicklungskit mit dem Computer, stecken Sie den unprogrammierten SLG46140 V GreenPak IC in den Sockel des Entwicklungskits und klicken Sie dann auf das Programm.
Der integrierte Schaltkreis wird automatisch in einen integrierten Schaltkreis programmiert, der intelligente Solarstraßenlaternen steuert.
Sobald der IC programmiert ist, kann er im Sockel des Entwicklungs-Toolkits gespeichert werden, um den Zugriff auf die Pins zu vereinfachen oder ihn in Serie zu fertigen. Alternativ kann eine kleine Leiterplatte erstellt werden, um auf den Chip zuzugreifen.
Nachdem Greenpak IC nun so programmiert wurde, dass es intelligente Straßenlaternen steuert, können Sie zu Schritt 4 springen.
Wenn Sie die interne Schaltung der intelligenten Straßenlaternen-Designdatei besser verstehen und modifizieren möchten, erhalten Sie in Schritt 3 einen Überblick darüber, wie die intelligente Straßenlaternen-Designdatei von Greenpak programmiert ist.
Das schematische Diagramm von GreenPak zur Umsetzung des Designs ist in Abbildung 5 dargestellt.
Beschreibung der verwendeten Verkäufe:
Pin 3: Digitaler Eingangspin zur Erkennung von Umgebungslicht.
Pin 4: Ein digitaler Eingangspin zur Erkennung von Bewegung oder der Anwesenheit eines Objekts.
Pin 10: Analoger Eingangspin zur Überwachung der Batterieleistung.
PIN12: Digitalausgang mit 1x-Push-
Es dient zur Steuerung des Ausziehmodus von LEDs.
-
PIN14: Digitalausgang mit 1x-Push-
Ziehen Sie den Ausgangsmodus, um den in die Batterie einströmenden Ladestrom zu steuern.
3-Bit und Gatter: 3-
Die in dieser Konstruktion verwendeten Elemente und Türen gewährleisten, dass die Lichter nur dann eingeschaltet werden, wenn alle Bedingungen erfüllt sind.
Bedingungen wie die Erkennung von Bewegungen in der Nähe, das Vorhandensein von Sonnenlicht in der Umgebung und die erforderliche Batterieleistung sind die drei Faktoren, die den Ausgang des Gatters bestimmen.
Batterieleistungsüberwachung: zwei analoge Komparatoren (ACMP0 und ACMP1)
Batteriespannung überwachen.
Wie bereits erwähnt, werden zwei Spannungspegel von 800 mV und 1150 mV verwendet, um den Batteriestatus zu bestimmen.
Wenn die gemessene Batteriespannung auf 800 mV oder weniger sinkt, wird der Komparator (ACMP0)
Die Ausgabe ist null.
Dieser Ausgang wird in 3- eingespeist.
Eingang und Gatter, der Ausgang ist null, und die Lichter werden ausgeschaltet, wenn eine zu niedrige Batteriespannung festgestellt wird.
Die während des Ladevorgangs gemessene Hochspannung dient als Eingangskomparator für den Spannungsteiler am CMIC-Pin 10 (ACMP1).
Sobald der Spannungspegel die am Rückwärtseingang eingestellte Referenzspannung erreicht oder überschreitet (
In diesem Fall 1150 mV)
Der Komparatorausgang ist hoch.
Sobald wir den gewünschten Ladezustand erreicht haben, müssen wir die Batterieladung abschalten, damit der Akku fast leer ist.
Da ein gleichbleibender Ausgangspegel erforderlich ist, wird ein einfacher Wechselrichter verwendet.
Eingangssignal der Solarzellen: Wie bereits erwähnt, ist das Ausgangssignal der Solarzellen bei fehlendem Umgebungslicht null bzw. digital. – Niedriges Signal.
Da fehlendes Sonnenlicht eine der Bedingungen für das Einschalten der Straßenbeleuchtung ist, müssen wir es in digitale Signale umwandeln.
Hoch, deshalb exportiert unser Hemen auch viel.
Deshalb wird hier auch ein Wechselrichter verwendet.
Verwenden Sie Zähler, um den Ausgabezyklus zu verlängern: Im obigen Design sind Zähler (CNT0/DLY0)
Es wird auch verwendet, um eine bestimmte Verzögerung zu erzeugen, wenn Pin 12 des CMIC das Signal abschaltet.
Dies führt zu einer erwarteten Verzögerung und vermeidet ein schnelles Umschalten der Ausgänge. (siehe Abb. 6)
Verwendung von Zählern zur Verlängerung der Ausgabezyklen: Im obigen Design werden Zähler (CNT0/DLY0) verwendet.
Es wird auch verwendet, um eine bestimmte Verzögerung zu erzeugen, wenn Pin 12 des CMIC das Signal abschaltet.
Dies führt zu einer erwarteten Verzögerung und vermeidet ein schnelles Umschalten der Ausgänge. (siehe Abb. 6)
In diesem Abschnitt wird die Verwendung externer Schaltungen beschrieben, die zum Ansteuern größerer Lasten (wie z. B. 10-W-LED-Lampen) und zum Aufladen von Batterien erforderlich sind.
Um eine möglichst effiziente und energiesparende Schaltung zu entwickeln, wurde im Gegensatz zum herkömmlichen BJT ein MOSFET verwendet.
Dies führt zu kürzeren Schaltzeiten und einem höheren/niedrigeren Stromverbrauch.
Batterieladesteuerung: IRLZ44N HEXFET Netzteil-MOSFET (
Ähnliche MOSFETs, wie zum Beispiel FQP30N06L, können ebenfalls verwendet werden.
Gebraucht ist es n-
Kanalverstärkter MOSFET.
Dieser MOSFET-Typ ist speziell für den Betrieb mit Gate-Spannungen (3 V und 5 V) ausgelegt.
Kleine Steuergeräte und integrierte Schaltkreise lassen sich leicht herstellen.
Die Datentabelle des MOSFET beschreibt die Schwellen-Gate-Source-Spannung (Vgs(th)).
Bei einem Leckstrom ID von etwa 1 Ampere beträgt die Spannung etwa 3 Volt.
Gemäß den elektrischen Spezifikationen von Pin 12 kann unser kleiner CMIC dies problemlos erreichen.
Ähnlich wie Pin 14).
LED-Lampensteuerung: Ähnlich wie bei der Ladesteuerungsschaltung verwendet auch dieser Teil unseres Projekts einen IRLZ44N HEXFET MOSFET zum Schalten einer 10-Watt-LED, die die Hauptlichtquelle darstellt.
Da wir eine 10-Watt-LED mit einer 12-V-Batterie betreiben wollen, müssen wir eine Stromstärke von etwa 0,8 Ampere bereitstellen können.
Der Schaltplan ist in Abbildung 8 dargestellt.
Diese Schaltungen können an eine Leiterplatte angeschlossen oder über einen nicht angeschlossenen Stromkreis verbunden werden.
In diesem Beitrag wird der Entwurf einer intelligenten Straßenlaterne mit SLG46140 V Greenpak CMIC als Hauptsteuerelement vorgestellt.
Es wurde nachgewiesen, dass dieser kleine integrierte Schaltkreis die anstehende Aufgabe bei minimalem Stromverbrauch erfüllen kann.
Es ist außerdem sehr effektiv, während der Durchführung dieses Projekts geeignete Konstruktionswerkzeuge bereitzustellen.
Das Projekt kann auch durch die Integration weiterer Schaltungen erweitert werden, beispielsweise zur Erkennung von Staub auf Solarmodulen oder externen Überspannungen.
Der Ansteuerschalter sperrt den LED-Ausgang.