Crea una farola solar inteligente: farola LED solar de 12 W

Esta guía describe el diseño de una farola solar inteligente de fácil fabricación utilizando GreenPak.
Gracias a la energía solar y las baterías, puede proporcionar energía de forma eficaz para cualquier tipo de luz sin causar problemas.
Las farolas solares son novedosas porque se pueden apagar.
En caso de un corte de energía, puede seguir funcionando con normalidad.
También permite utilizar la electricidad para otros fines.
La parte "inteligente" de la farola puede encenderse automáticamente cuando detecta objetos en movimiento.
El diseño final es una farola solar inteligente que ahorra energía de verdad.
Este diseño se puede extender a luminarias de mayor potencia, como las utilizadas para el alumbrado de infraestructuras, o a luminarias muy pequeñas, como las destinadas a embellecer e iluminar carreteras, paisajes y jardines.
En todas estas aplicaciones, el diseño de GreenPak seguirá siendo similar.
Para este proyecto se ha utilizado el circuito integrado de señal mixta configurable (CMIC) Greenpak de Silego.
Las tres funciones clave de la programación en el chip son: 1. -
Inducción de movimiento 2-
Inducción solar 3-
La detección de movimiento inductiva a nivel de batería ahorra electricidad. La luz solo gira cuando detecta algún objeto en movimiento.
Para ello, se necesita una infraestructura pasiva-roja (PIR).
Se han diseñado sensores.
El sensor de movimiento PIR tiene un pin de salida independiente y pines VCC y GND.
El sensor PIR básicamente detecta el nivel de radiación infrarroja.
Una vez que se detecta un cambio en el nivel de radiación, envía una señal para notificar dicho cambio.
Este sensor es uno de los más utilizados en la detección de movimiento. (Ver figura 2)
Los paneles solares de inducción solar ambiental se utilizan para detectar la luz ambiental.
Un panel solar proporciona su máxima producción bajo la luz solar directa y ninguna producción en ausencia de luz.
Estas condiciones se pueden convertir al nivel adecuado para generar los pines de entrada digital del CMIC.
Mediante un sencillo circuito divisor de voltaje, los 18 voltios generados por los paneles solares se pueden convertir a 3 voltios.
Señal de 3V para alto voltaje.
Entrada lógica de nivel del SLG46140 V CMIC.
La monitorización de la energía de la batería y la monitorización de la energía de carga de la batería también son aspectos importantes del sistema.
En este diseño, un cable sellado-ácido (SLA)
Se están utilizando baterías.
Las baterías SLA tienen amplias aplicaciones, alta fiabilidad y alto coste.
Baterías eficaces.
En comparación con las baterías que contienen otros componentes químicos, el método de carga de las baterías recargables es mucho más sencillo.
Las baterías SLA necesitan cargarse a una corriente constante igual a 0,1C (
Aquí C = la capacidad de la batería a plena carga (amperios-hora)
El voltaje es aproximadamente 1.
Es entre 5 y 2 voltios superior a la tensión de salida nominal.
Por lo tanto, el circuito de carga también puede ser más sencillo.
Es importante tener en cuenta que, a plena capacidad, la batería SLA de 12 V proporcionará un voltaje en circuito abierto de aproximadamente 13,2 voltios.
Durante la descarga, la tensión en circuito abierto medida por la batería es ligeramente inferior a 12 V.
Pero como nuestro CMIC no puede medir voltajes tan altos, es necesario convertirlos a un rango aceptable.
De forma similar, se utiliza un divisor de voltaje simple para dividir el voltaje en aproximadamente 800 mV, lo que indica que la batería se ha descargado, y aproximadamente 1150 mV, lo que indica que la batería se ha cargado completamente.
Luego, estos niveles de voltaje se introducen en el circuito integrado SLG46140 V CMIC y se comparan con sus comparadores analógicos.
Como veremos en la siguiente sección, estos comparadores desempeñan un papel fundamental en la implementación general del proyecto.
Al descargar el software greenpak para visualizar el circuito integrado greenpak, este se puede programar fácilmente para controlar farolas solares inteligentes.
Elaborar un documento de diseño para farolas inteligentes.
Conecte el kit de desarrollo GreenPak al ordenador, inserte el circuito integrado GreenPak SLG46140 V sin programar en el zócalo del kit de desarrollo y, a continuación, haga clic en el programa.
El circuito integrado se programará automáticamente en un circuito integrado que controlará las farolas solares inteligentes.
Una vez programado el circuito integrado, puede guardarlo en el zócalo del kit de desarrollo para facilitar el acceso a los pines o para la producción en masa. Puede crear una pequeña placa de circuito impreso para acceder al chip.
Ahora que el circuito integrado Greenpak ha sido programado para controlar las farolas inteligentes, puede pasar al paso 4.
Si desea comprender mejor y modificar el circuito interno del archivo de diseño de la farola inteligente, el paso 3 le proporcionará una descripción general de cómo está programado el archivo de diseño de la farola inteligente de Greenpak.
El diagrama esquemático de GreenPak para la implementación del diseño se muestra en la figura 5.
Descripción de las ventas utilizadas:
Pin 3: Pin de entrada digital para detectar la presencia de luz ambiental.
Pin 4: Un pin de entrada digital para detectar movimiento o la presencia de un objeto.
Pin 10: Pin de entrada analógica para la monitorización de la energía de la batería.
PIN12: Salida digital con 1 pulsador
Se utiliza para controlar el modo de extracción del LED.
-
PIN14: Salida digital con 1 pulsador
Utilice el modo de salida para controlar la corriente de carga que entra en la batería.
3 - Bit y puerta: 3-
Los componentes y las compuertas de este diseño garantizan que las luces se enciendan solo cuando se cumplan todas las condiciones.
Condiciones como la detección de movimiento cercano, la presencia de luz solar circundante y la energía de la batería requerida son los tres bits que determinan la salida de la puerta lógica.
Monitorización de la energía de la batería: dos comparadores analógicos (ACMP0 y ACMP1)
Controla el voltaje de la batería.
Como se mencionó anteriormente, se utilizan dos niveles de voltaje, 800 mV y 1150 mV, para determinar el estado de la batería.
Si el voltaje de la batería medido cae a 800 mV o menos, el comparador (ACMP0)
El resultado es cero.
Esta salida se introduce en 3-
La entrada y la puerta, a su vez, dan como resultado una salida cero y las luces se apagan cuando se detecta que el voltaje de la batería es demasiado bajo.
El voltaje de alto nivel se mide durante la carga y se utilizará como comparador de entrada de divisor de voltaje para la entrada del pin 10 del CMIC (ACMP1).
Una vez que el nivel de voltaje alcanza o supera el voltaje de referencia establecido en la entrada inversa (
En este caso, 1150 mV)
La salida del comparador es alta.
Una vez que alcancemos el nivel deseado, debemos cortar la carga de la batería para que quede baja.
Se requiere una salida nivelada, por lo que se utiliza un inversor simple.
Entrada de células solares: Como se mencionó anteriormente, cuando no hay luz ambiental, la salida de las células solares es cero/digital. -Señal baja.
Dado que la falta de luz solar es una de las condiciones para encender el alumbrado público, necesitamos convertirla en señales digitales.
Alto, por lo que nuestro Hemen también exporta un alto.
Por lo tanto, aquí también se utiliza un inversor.
Utilice contadores como medio para prolongar el ciclo de salida: En el diseño anterior, los contadores (CNT0/DLY0)
También se utiliza para producir un cierto retardo cuando el pin 12 del CMIC desactiva la señal.
Esto produce un retardo previsible y evita la conmutación rápida de la salida. (Ver figura 6)
Uso de contadores como medio para prolongar los ciclos de salida: En el diseño anterior, los contadores (CNT0/DLY0)
También se utiliza para producir un cierto retardo cuando el pin 12 del CMIC desactiva la señal.
Esto produce un retardo previsible y evita la conmutación rápida de la salida. (Ver figura 6)
Esta sección describe el uso de circuitos externos necesarios para alimentar cargas mayores (como luces LED de 10 W) y recargar baterías.
Para crear un circuito más eficiente y de menor consumo energético, se ha utilizado un MOSFET en lugar del BJT convencional.
Esto dará como resultado un tiempo de conmutación más rápido y un mayor/menor consumo de energía.
Control de carga de la batería: MOSFET de fuente de alimentación HEXFET IRLZ44N
También se pueden utilizar MOSFET similares, como el FQP30N06L.
Usado, es n-
MOSFET con canal mejorado.
Este tipo de MOSFET está especialmente diseñado para funcionar a niveles de voltaje de puerta (3V y 5V).
Los controladores pequeños y los circuitos integrados son fáciles de producir.
La tabla de datos del MOSFET describe la tensión umbral entre la compuerta y la fuente. (Vgs(th))
Para una corriente de fuga ID de aproximadamente 1 amperio, es de aproximadamente 3 voltios.
Según las especificaciones eléctricas del pin 12, nuestro pequeño CMIC puede lograrlo fácilmente.
Similar al pin 14).
Control de la lámpara LED: Al igual que en el circuito de control de carga, esta parte de nuestro proyecto también utiliza un MOSFET HEXFET IRLZ44N para conmutar un LED de 10 vatios, que es la principal fuente de iluminación.
Como queremos controlar un LED de 10 vatios con una batería de 12 V, necesitamos poder proporcionar una corriente de aproximadamente 0,8 amperios.
El circuito se muestra en la Figura 8.
Estos circuitos pueden conectarse a una placa de circuito impreso o conectarse a través de un circuito inactivo.
Este artículo presenta el diseño de una farola inteligente que utiliza el circuito integrado SLG46140 V Greenpak como elemento de control principal.
Se ha demostrado que este pequeño circuito integrado puede realizar la tarea en cuestión minimizando el consumo de energía.
También resulta muy eficaz proporcionar las herramientas de diseño adecuadas durante la implementación de este proyecto.
El proyecto también puede mejorarse introduciendo otros circuitos, como la detección de polvo en los paneles solares o sobretensiones externas.
El interruptor de control bloquea la salida del LED.