スマートな太陽光発電式街路灯を作ろう - 12WソーラーLED街路灯

このガイドラインでは、GreenPakを使用した、製造が容易なスマートソーラー街路灯の設計について説明します。
太陽光発電とバッテリーを利用すれば、あらゆる種類の照明に効果的にエネルギーを供給でき、トラブルも起こさない。
ソーラー街路灯は、消灯できるという点で画期的である。
停電時でも、正常に動作し続けることができます。
また、これにより電気を他の用途にも利用できるようになる。
街灯の「インテリジェント」部分は、動く物体を検知すると自動的に点灯する。
最終的なデザインは、真に省エネ型の太陽光発電式インテリジェント街路灯である。
この設計は、インフラ照明などの大型照明器具や、道路、景観、庭園の美化・照明用の非常に小型の照明器具にも応用できる。
これらのすべての用途において、GreenPakの設計は同様のものとなる。
本プロジェクトでは、Silego社のGreenpak構成可能ミックスドシグナル集積回路（CMIC）が使用されました。
チッププログラミングの3つの主要機能は次のとおりです。1. -
運動誘導2-
太陽光誘導3-
バッテリー駆動の誘導式モーションセンサーにより、電力消費を抑えます。ライトは、動体を検知した時のみ回転します。
そのためには、パッシブインフラストラクチャレッド（PIR）
センサーが設計された。
PIRモーションセンサーには、独立した出力ピンとVCCおよびGNDピンがあります。
PIRセンサーは基本的に赤外線放射レベルを検出します。
放射線レベルの変化が検出されると、その変化を知らせる信号が送信される。
このセンサーは、動体検知において最も一般的に使用されているセンサーの一つです。（図2参照）
環境光誘導型ソーラーパネルは、周囲の光を感知するために使用されます。
太陽光パネルは、直射日光が十分に当たっているときは最大出力を発揮し、光がないときは出力がゼロになる。
これらの条件は、CMICのデジタル入力ピンを生成するために適切なレベルに変換することができる。
単純な分圧回路を用いることで、ソーラーパネルで生成された18ボルトを3ボルトに変換することができる。
高電圧用の3V信号
SLG46140のレベルロジック入力V CMIC。
バッテリー電力監視およびバッテリー電力監視の充電も、このシステムの重要な側面です。
この設計では、密閉型ワイヤー酸（SLA）
電池が使用されています。
SLAバッテリーは、幅広い用途、高い信頼性、高コストといった特徴があります。
高性能バッテリー。
他の化学成分を用いた電池と比較して、二次電池の充電方法ははるかに簡単である。
SLAバッテリーは0.1C（
ここでCは満充電時のバッテリー容量（アンペア時）を表す。
電圧は約1です。
定格出力電圧より5ボルトから2ボルト高い値です。
したがって、充電回路もより簡素化できる。
12V SLAバッテリーは、最大容量時には約13.2ボルトの開放電圧を供給することに注意することが重要です。
放電時、バッテリーで測定される開放電圧は12Vよりわずかに低い値になります。
しかし、当社のCMICはこのような高電圧を測定できないため、許容範囲に変換する必要があります。
同様に、単純な分圧回路を用いて電圧を約800mV（バッテリーが放電した状態）と約1150mV（バッテリーが完全に充電された状態）に分割します。
次に、これらの電圧レベルはSLG46140 V CMICに入力され、アナログコンパレータと比較されます。
次のセクションで説明するように、これらの比較器はプロジェクト全体の実施において重要な役割を果たします。
Greenpakソフトウェアをダウンロードしてプレビューすることで、Greenpak ICを簡単にプログラムして、インテリジェントソーラー街路灯を制御できます。
インテリジェントな街路灯の設計図書を作成する。
GreenPak開発キットをコンピュータに接続し、プログラムされていないSLG46140 V GreenPak ICを開発キットのソケットに挿入してから、プログラムをクリックします。
この集積回路は自動的にプログラムされ、インテリジェントなソーラー街路灯を制御する。
ICのプログラミングが完了したら、開発ツールキットのソケットにICを保存することで、ピンへのアクセスや量産が容易になります。また、チップにアクセスするための小型のプリント基板を作成することもできます。
Greenpak ICにインテリジェント街路灯を制御するようにプログラムが完了したので、ステップ4に進んでください。
インテリジェント街路灯設計ファイルの内部回路をより深く理解し、変更したい場合は、ステップ3でGreenpakのインテリジェント街路灯設計ファイルがどのようにプログラムされているかの概要を説明します。
設計を実装するためのGreenPakの概略図を図5に示す。
使用された販売データの説明：
ピン3：周囲光の存在を検出するためのデジタル入力ピン。
ピン4：動きや物体の存在を検出するためのデジタル入力ピン。
Pin10：バッテリー電力監視用のアナログ入力ピン。
PIN12: 1Xプッシュ付きデジタル出力
これはLEDの引き出しモードを制御するために使用されます。
-
PIN14: 1Xプッシュ付きデジタル出力
出力モードを引いて、バッテリーに入る充電電流を制御します。
3 - ビットとゲート: 3-
この設計における部品と扉は、すべての条件が満たされた場合にのみライトが点灯するように設計されている。
近くの動きの検出、周囲の日光の有無、必要なバッテリー電力といった条件は、ゲートの出力を決定する3つの要素である。
バッテリー電力監視：2つのアナログコンパレータ（ACMP0およびACMP1）
バッテリー電圧を監視してください。
前述のとおり、バッテリーの状態を判定するために、800mVと1150mVの2つの電圧レベルが使用されます。
測定されたバッテリー電圧が 800 mV 以下になると、コンパレータ（ACMP0）
出力はゼロです。
この出力は3-
入力とゲートが順に動作し、バッテリー電圧が低すぎると検出された場合は出力がゼロになり、ライトが消灯する。
充電中に高レベル電圧が測定され、CMICピン10入力（ACMP1）の電圧分圧器入力コンパレータとして使用されます。
逆入力に設定された基準電圧に電圧レベルが達するかそれを超えると（
この場合、1150 mV）
コンパレータの出力が高い。
目標レベルに達したら、バッテリーの充電を停止して、残量を減らす必要があります。
レベル出力が必要なので、シンプルなインバーターを使用する。
太陽電池の入力: 前述のとおり、周囲に光がない場合、太陽電池の出力はゼロ/デジタルになります。 -低信号。
日照不足は街灯点灯の条件の一つであるため、それをデジタル信号に変換する必要がある。
高いので、我々のヘメンも高品位のものを輸出しています。
そのため、ここでもインバーターが使用されています。
出力サイクルを延長する手段としてカウンタを使用する: 上記の設計では、カウンタ(CNT0/DLY0)
また、CMICのピン12が信号をオフにしたときに一定の遅延を発生させるためにも使用されます。
これにより、想定される遅延が発生し、高速な出力切り替えが回避されます。（図6参照）
出力サイクルを延長する手段としてのカウンタの使用: 上記の設計では、カウンタ(CNT0/DLY0)
また、CMICのピン12が信号をオフにしたときに一定の遅延を発生させるためにも使用されます。
これにより、想定される遅延が発生し、高速な出力切り替えが回避されます。（図6参照）
このセクションでは、より大きな負荷（例えば10WのLEDライト）を駆動したり、バッテリーを充電したりするために必要な外部回路の使用について説明します。
最も効率的で省エネルギーな回路を実現するために、従来のBJTとは対照的にMOSFETが使用されている。
これにより、スイッチング時間が短縮され、消費電力が増減します。
バッテリー充電制御：IRLZ44N HEXFET電源MOSFET（
fqp30n06lなどの類似のMOSFETも使用できます。
使用済み、n-
チャネル強化型MOSFET。
このタイプのMOSFETは、ゲート電圧レベル（3Vおよび5V）で動作するように特別に設計されています。
小型コントローラーや集積回路は製造が容易である。
MOSFETのデータ表は、しきい値ゲート・ソース間電圧（Vgs(th)）を示しています。
漏洩電流IDが約1アンペアの場合、電圧は約3ボルトになります。
ピン12の電気的仕様によれば、当社の小型CMICはこれを容易に実現できます。
ピン14と同様です。
LEDランプ制御：充電制御回路と同様に、このプロジェクトでもIRLZ44N HEXFET MOSFETを使用して、メインの照明源である10ワットのLEDをスイッチングします。
10ワットのLEDを12Vバッテリーで制御したいので、約0.8アンペアの電流を供給できる必要があります。
回路図は図8に示す。
これらの回路は、回路基板に接続することも、デッド回路を介して接続することもできます。
本稿では、SLG46140 V Greenpak CMICを主制御要素とするインテリジェント街路灯の設計について紹介する。
この小型集積回路は、消費電力を最小限に抑えながら、目的のタスクを実行できることが証明されている。
このプロジェクトの実施において、適切な設計ツールを提供することも非常に効果的です。
このプロジェクトは、太陽光パネル上の埃の検出や外部過電圧の検出など、他の回路を導入することでさらに強化できる。
駆動スイッチはLED出力をロックします。