스마트 태양광 가로등 만들기 - 12W 태양광 LED 가로등

이 지침은 GreenPak을 사용하여 제조가 용이한 스마트 태양광 가로등의 설계에 대해 설명합니다.
태양 에너지와 배터리를 이용하면 번거로움 없이 모든 종류의 조명에 효율적으로 에너지를 공급할 수 있습니다.
태양광 가로등은 끌 수 있다는 점에서 혁신적입니다.
정전이 발생하더라도 정상적으로 작동할 수 있습니다.
또한 이를 통해 전기를 다른 용도로 사용할 수 있습니다.
가로등의 "지능형" 부분은 움직이는 물체가 감지되면 자동으로 켜집니다.
최종 디자인은 진정한 에너지 절약형 태양광 스마트 가로등입니다.
이 설계는 기반 시설 조명과 같은 대형 조명이나 도로, 조경 및 정원을 아름답게 밝히는 소형 조명에까지 확장 적용될 수 있습니다.
이러한 모든 응용 분야에서 GreenPak의 디자인은 유사하게 유지될 것입니다.
본 프로젝트에서는 Silego의 Greenpak 구성 가능 혼합 신호 집적 회로(CMIC)가 사용되었습니다.
칩 프로그래밍의 세 가지 핵심 기능은 다음과 같습니다: 1. -
동작 유도 2-
태양열 유도 3-
배터리 수준의 유도식 동작 감지 기능은 전력을 절약합니다. 움직이는 물체가 감지될 때만 빛이 회전합니다.
이를 위해 수동형 인프라 센서(PIR)를 사용합니다.
센서가 설계되었습니다.
PIR 동작 센서는 별도의 출력 핀과 VCC 및 GND 핀을 가지고 있습니다.
PIR 센서는 기본적으로 적외선 복사량을 감지합니다.
방사선 수치의 변화가 감지되면, 변화를 알리는 신호를 보냅니다.
이 센서는 동작 감지에 가장 일반적으로 사용되는 센서 중 하나입니다. (그림 2 참조)
주변광 감지형 태양광 패널은 주변의 빛을 감지하는 데 사용됩니다.
태양광 패널은 직사광선이 충분히 비추면 최대 출력을 내고, 빛이 없으면 출력을 전혀 내지 않습니다.
이러한 조건들을 적절한 수준으로 변환하여 CMIC의 디지털 입력 핀을 생성할 수 있습니다.
간단한 전압 분배 회로를 사용하면 태양광 패널에서 생성된 18볼트를 3볼트로 변환할 수 있습니다.
고전압용 3V 신호
SLG46140 V CMIC의 레벨 로직 입력.
배터리 전력 모니터링 및 충전, 그리고 배터리 전력 모니터링 또한 시스템의 중요한 측면입니다.
이 설계에서는 밀폐형 와이어-산(SLA)
배터리가 사용 중입니다.
SLA 배터리는 적용 분야가 넓고 신뢰성이 높지만 가격이 비쌉니다.
효율적인 배터리.
다른 화학 성분을 사용하는 배터리와 비교했을 때, 이차 전지의 충전 방식은 훨씬 간단합니다.
SLA 배터리는 0.1C와 같은 일정한 전류로 충전해야 합니다.
여기서 C는 배터리가 완전히 충전되었을 때의 용량(암페어시)입니다.
전압은 약 1입니다.
정격 출력 전압보다 5볼트에서 2볼트 더 높습니다.
따라서 충전 회로도 더 간단하게 만들 수 있습니다.
최대 용량으로 작동할 때 12V SLA 배터리의 개방 회로 전압은 약 13.2볼트라는 점에 유의해야 합니다.
방전 시 배터리에서 측정되는 개방 회로 전압은 12V보다 약간 낮습니다.
하지만 저희 CMIC는 그렇게 높은 전압을 측정할 수 없기 때문에, 허용 가능한 범위로 변환해야 합니다.
마찬가지로, 간단한 전압 분배기를 사용하여 전압을 약 800mV(배터리가 방전되었음을 나타냄)와 약 1150mV(배터리가 완전히 충전되었음을 나타냄)로 나눕니다.
그런 다음 이러한 전압 레벨이 SLG46140 V CMIC에 입력되고 아날로그 비교기와 비교됩니다.
다음 절에서 살펴보겠지만, 이러한 비교 요소들은 프로젝트 전체 실행에 있어 매우 중요한 역할을 합니다.
그린팩 소프트웨어를 다운로드하여 사전 설정을 확인하면 그린팩 IC를 쉽게 프로그래밍하여 스마트 태양광 가로등을 제어할 수 있습니다.
지능형 가로등 설계 문서를 작성하세요.
GreenPak 개발 키트를 컴퓨터에 연결하고, 프로그래밍되지 않은 SLG46140V GreenPak IC를 개발 키트 소켓에 삽입한 다음, 프로그램을 클릭하십시오.
집적 회로는 자동으로 프로그래밍되어 지능형 태양광 가로등을 제어하는 ​​집적 회로로 변환될 것입니다.
IC 프로그래밍이 완료되면 개발 툴킷 소켓에 IC를 저장하여 핀에 더 쉽게 접근하거나 대량 생산을 진행할 수 있습니다. 칩에 접근하기 위한 소형 PCB 보드를 제작할 수도 있습니다.
이제 Greenpak IC가 지능형 가로등을 제어하도록 프로그래밍되었으므로 4단계로 넘어갈 수 있습니다.
지능형 가로등 설계 파일의 내부 회로를 더 잘 이해하고 수정하려면 3단계에서 Greenpak의 지능형 가로등 설계 파일이 어떻게 프로그래밍되는지 개괄적으로 살펴볼 수 있습니다.
설계 구현을 위한 GreenPak의 개략도는 그림 5에 나와 있습니다.
사용된 판매 내역에 대한 설명:
3번 핀: 주변광 감지용 디지털 입력 핀.
4번 핀: 움직임이나 물체의 존재를 감지하기 위한 디지털 입력 핀입니다.
핀10: 배터리 전원 모니터링용 아날로그 입력 핀입니다.
PIN12: 1Xpush- 기능이 있는 디지털 출력
LED의 돌출 모드를 제어하는 ​​데 사용됩니다.
-
PIN14: 1Xpush- 기능이 있는 디지털 출력
출력 모드를 당겨 배터리로 유입되는 충전 전류를 제어하세요.
3 - 비트 및 게이트: 3-
이 디자인의 부품과 도어는 모든 조건이 충족될 때만 조명이 켜지도록 설계되었습니다.
주변 움직임 감지, 주변 햇빛 존재 여부, 필요한 배터리 전력과 같은 조건은 게이트 출력을 결정하는 세 가지 요소입니다.
배터리 전력 모니터링: 두 개의 아날로그 비교기(ACMP0 및 ACMP1)
배터리 전압을 모니터링하세요.
앞서 언급했듯이 배터리 상태를 판단하기 위해 800mV와 1150mV의 두 가지 전압 레벨이 사용됩니다.
측정된 배터리 전압이 800mV 이하로 떨어지면 비교기(ACMP0)가 작동합니다.
출력값은 0입니다.
이 출력은 3-로 입력됩니다.
입력과 게이트를 차례로 연결하면 출력은 0이 되고, 배터리 전압이 너무 낮다고 감지되면 표시등이 꺼집니다.
충전 중에 측정되는 높은 전압은 CMIC 핀 10 입력(ACMP1)의 전압 분배 입력 비교기로 사용됩니다.
전압 레벨이 역방향 입력에 설정된 기준 전압에 도달하거나 초과하면
이 경우 1150mV입니다.
비교기 출력값이 높습니다.
원하는 수준에 도달하면 배터리 충전을 차단해야 하므로 배터리 잔량이 낮아집니다.
수평 출력이 필요하므로 간단한 인버터가 사용됩니다.
태양 전지 입력: 앞서 언급했듯이 주변광이 없을 때는 태양 전지 출력이 0/디지털 값입니다. - 낮은 신호.
햇빛 부족은 가로등 점등 조건 중 하나이기 때문에, 이를 디지털 신호로 변환해야 합니다.
높은 품질을 자랑하기 때문에, 저희 헤멘도 높은 품질을 수출합니다.
따라서 여기에도 인버터가 사용됩니다.
출력 주기 연장 수단으로 카운터를 사용합니다. 위 설계에서 카운터(CNT0/DLY0)는 다음과 같습니다.
또한 CMIC의 12번 핀이 신호를 끌 때 특정 지연 시간을 발생시키는 데에도 사용됩니다.
이로 인해 예상되는 지연이 발생하고 빠른 출력 전환을 방지할 수 있습니다. (그림 6 참조)
출력 주기 연장 수단으로서 카운터 사용: 위 설계에서 카운터(CNT0/DLY0)는
또한 CMIC의 12번 핀이 신호를 끌 때 특정 지연 시간을 발생시키는 데에도 사용됩니다.
이로 인해 예상되는 지연이 발생하고 빠른 출력 전환을 방지할 수 있습니다. (그림 6 참조)
이 섹션에서는 더 큰 부하(예: 10W LED 조명)를 구동하고 배터리를 충전하는 데 필요한 외부 회로의 사용법을 설명합니다.
가장 효율적이고 에너지 절약적인 회로를 구현하기 위해 일반적인 BJT 대신 MOSFET이 사용되었습니다.
이로 인해 전환 시간이 빨라지고 전력 소비량이 높아지거나 낮아질 수 있습니다.
배터리 충전 제어: IRLZ44N HEXFET 전원 공급 MOSFET
FQP30N06L과 같은 유사한 MOSFET도 사용할 수 있습니다.
사용 시, 그것은 n-입니다.
채널 강화형 MOSFET.
이러한 종류의 MOSFET은 게이트 전압 레벨(3V 및 5V)에서 작동하도록 특별히 설계되었습니다.
소형 컨트롤러와 집적 회로는 생산하기 쉽습니다.
MOSFET 데이터표는 문턱 게이트-소스 전압(Vgs(th))을 나타냅니다.
누설 전류 ID가 약 1암페어일 경우, 전압은 약 3볼트입니다.
12번 핀의 전기적 사양에 따르면, 당사의 소형 CMIC는 이를 쉽게 구현할 수 있습니다.
14번 핀과 유사합니다.
LED 램프 제어: 충전 제어 회로와 마찬가지로, 본 프로젝트의 이 부분에서도 IRLZ44N HEXFET MOSFET을 사용하여 10와트 LED를 스위칭하며, 이것이 주요 조명 소스입니다.
12V 배터리로 10와트 LED를 제어하려면 약 0.8암페어의 전류를 공급할 수 있어야 합니다.
회로는 그림 8에 나와 있습니다.
이러한 회로는 회로 기판에 연결하거나 사용되지 않는 회로를 통해 연결할 수 있습니다.
본 논문에서는 SLG46140V Greenpak CMIC를 주요 제어 요소로 사용하는 지능형 가로등의 설계에 대해 소개합니다.
이 소형 집적 회로가 전력 소비를 최소화하면서 주어진 작업을 수행할 수 있음이 입증되었습니다.
이 프로젝트를 실행하는 동안 적절한 설계 도구를 제공하는 것도 매우 효과적입니다.
이 프로젝트는 태양광 패널의 먼지 감지나 외부 과전압 감지와 같은 다른 회로를 도입함으로써 더욱 개선될 수 있습니다.
구동 스위치는 LED 출력을 고정합니다.