Stwórz inteligentną lampę uliczną zasilaną energią słoneczną - 12-watowa lampa uliczna LED zasilana energią słoneczną

W niniejszym przewodniku opisano projekt łatwej w produkcji inteligentnej lampy ulicznej zasilanej energią słoneczną, wykorzystującej technologię GreenPak.
Dzięki energii słonecznej i akumulatorom może skutecznie dostarczać energię do każdego rodzaju oświetlenia, nie powodując żadnych problemów.
Nowością są solarne lampy uliczne, ponieważ można je wyłączyć.
W przypadku zaniku zasilania urządzenie może nadal działać normalnie.
Umożliwia również wykorzystanie energii elektrycznej do innych celów.
„Inteligentna” część latarni ulicznej może automatycznie włączać się po wykryciu poruszających się obiektów.
Finalny projekt to prawdziwie energooszczędna, inteligentna lampa uliczna zasilana energią słoneczną.
Projekt ten można rozszerzyć na oświetlenie o większej mocy, np. oświetlenie infrastruktury, lub na oświetlenie o bardzo małej mocy, np. oświetlenie dróg, krajobrazów i ogrodów.
We wszystkich tych zastosowaniach konstrukcja GreenPak pozostanie podobna.
W tym projekcie wykorzystano konfigurowalny układ scalony Greenpak firmy Silego o mieszanym sygnale (CMIC).
Trzy główne funkcje programowania w układzie scalonym to: 1. -
Indukcja ruchu 2-
Indukcja słoneczna 3-
Indukcja ruchu na poziomie baterii pozwala oszczędzać energię elektryczną. Światło może się obracać tylko wtedy, gdy zostanie wykryty ruchomy obiekt.
W tym celu potrzebna jest pasywna infrastruktura – czerwona (PIR)
Zaprojektowano czujniki.
Czujnik ruchu PIR ma osobny pin wyjściowy oraz piny VCC i GND.
Czujnik PIR zasadniczo mierzy poziom promieniowania podczerwonego.
Gdy zostanie wykryta zmiana poziomu promieniowania, wysyłany jest sygnał informujący o zmianie.
Czujnik ten jest jednym z najczęściej stosowanych czujników do detekcji ruchu (patrz rys. 2).
Panele słoneczne indukcyjne służą do wykrywania światła otoczenia.
Panel słoneczny zapewnia pełną moc przy pełnym, bezpośrednim świetle słonecznym, a zerową moc przy braku światła.
Następnie warunki te mogą zostać przekonwertowane na odpowiedni poziom w celu wygenerowania cyfrowych pinów wejściowych CMIC.
Wykorzystując prosty układ dzielnika napięcia, 18 woltów wytwarzanych przez panele słoneczne można przekształcić w 3 wolty.
Sygnał 3V dla wysokiego napięcia-
Poziom logiczny wejścia SLG46140 V CMIC.
Monitorowanie stanu naładowania akumulatora i ładowanie akumulatora stanowią również istotny aspekt systemu.
W tym projekcie zastosowano uszczelniony drut kwasowy (SLA)
Baterie są w użyciu.
Akumulatory SLA mają szerokie zastosowanie, wysoką niezawodność i wysokie koszty.
Efektywne baterie.
W porównaniu z akumulatorami zawierającymi inne składniki chemiczne, metoda ładowania akumulatorów wtórnych jest znacznie prostsza.
Akumulatory SLA należy ładować stałym prądem o natężeniu 0,1C (
Tutaj C = pojemność akumulatora przy pełnym naładowaniu (amperogodziny)
Napięcie wynosi około 1.
Jest ono od 5 do 2 woltów wyższe od znamionowego napięcia wyjściowego.
Dlatego też obwód ładowania może być prostszy.
Należy pamiętać, że przy pełnym naładowaniu akumulator SLA 12 V będzie zapewniał napięcie w obwodzie otwartym wynoszące około 13,2 V.
Podczas rozładowywania napięcie w obwodzie otwartym mierzone przez akumulator jest nieznacznie niższe niż 12 V.
Ponieważ jednak nasz CMIC nie może mierzyć tak wysokiego napięcia, należy je przekonwertować na zakres akceptowalny.
Podobnie, prosty dzielnik napięcia służy do podziału napięcia na około 800 mV, co oznacza, że ​​akumulator jest rozładowany, i około 1150 mV, co oznacza, że ​​akumulator jest w pełni naładowany.
Następnie te poziomy napięcia wprowadzane są do układu SLG46140 V CMIC i porównywane z ich komparatorami analogowymi.
Jak zobaczymy w następnej sekcji, te punkty odniesienia odgrywają kluczową rolę w ogólnym wdrażaniu projektu.
Pobierając oprogramowanie Greenpak i oglądając wersję zapoznawczą, można łatwo zaprogramować układ Greenpak IC do sterowania inteligentnymi lampami ulicznymi zasilanymi energią słoneczną.
Stwórz dokument projektu inteligentnej latarni ulicznej.
Podłącz zestaw deweloperski GreenPak do komputera, włóż niezaprogramowany układ scalony SLG46140 V GreenPak IC do gniazda zestawu deweloperskiego, a następnie kliknij program.
Układ scalony zostanie automatycznie zaprogramowany w układzie scalonym, który będzie sterował inteligentnymi lampami ulicznymi zasilanymi energią słoneczną.
Po zaprogramowaniu układu scalonego można go zapisać w gnieździe zestawu narzędzi deweloperskich, aby ułatwić dostęp do pinów lub do produkcji masowej. Można również stworzyć małą płytkę PCB, aby uzyskać dostęp do układu.
Teraz, gdy układ Greenpak IC został zaprogramowany do sterowania inteligentnym oświetleniem ulicznym, możesz przejść do kroku 4.
Jeśli chcesz lepiej zrozumieć i zmodyfikować wewnętrzny obwód pliku projektu inteligentnej lampy ulicznej, krok 3. pokaże Ci, w jaki sposób zaprogramowano plik projektu inteligentnej lampy ulicznej Greenpak.
Schematyczny diagram GreenPak służący wdrożeniu projektu pokazano na rysunku. 5.
Opis wykorzystanej sprzedaży:
Pin 3: Cyfrowy pin wejściowy służący do wykrywania obecności światła otoczenia. -
Pin 4: Cyfrowy pin wejściowy służący do wykrywania ruchu lub obecności obiektu.
Pin10: Analogowy pin wejściowy do monitorowania stanu baterii.
PIN12: Wyjście cyfrowe z 1Xpush-
Służy do sterowania trybem wysuwania diod LED.
-
PIN14: Wyjście cyfrowe z 1Xpush-
Wybierz tryb wyjściowy, aby kontrolować prąd ładowania wpływający do akumulatora.
3 - Bit i bramka: 3-
Elementy i drzwi w tym projekcie zapewniają, że światła włączają się tylko wtedy, gdy spełnione są wszystkie warunki.
Warunki takie jak wykrycie ruchu w pobliżu, obecność światła słonecznego w otoczeniu i wymagana moc baterii to trzy bity, które określają wyjście bramki.
Monitorowanie mocy baterii: dwa komparatory analogowe (ACMP0 i ACMP1)
Monitoruj napięcie akumulatora.
Jak wspomniano wcześniej, do określenia stanu akumulatora stosuje się dwa poziomy napięcia: 800 mV i 1150 mV.
Jeżeli zmierzone napięcie akumulatora spadnie do 800 mV lub mniej, komparator (ACMP0)
Wynik jest równy zero.
Wyjście to jest przesyłane do 3-
Z kolei wejście i bramka mają wyjście równe zero, a światła są wyłączane, gdy wykryte zostanie, że napięcie akumulatora jest zbyt niskie.
Wysoki poziom napięcia mierzony jest podczas ładowania i będzie używany jako komparator wejściowy dzielnika napięcia dla wejścia pinu 10 CMIC. (ACMP1).
Gdy poziom napięcia osiągnie lub przekroczy napięcie odniesienia ustawione na wejściu odwrotnym（
W tym przypadku 1150 mV)
Wyjście komparatora jest wysokie.
Gdy osiągniemy pożądany poziom, musimy odciąć ładowanie akumulatora, więc jest on niski.
Wymagany jest wysoki poziom wyjściowy, dlatego stosuje się prosty inwerter.
Wejście ogniw słonecznych: Jak wspomniano wcześniej, gdy nie ma światła otoczenia, wyjście ogniw słonecznych jest zerowe/cyfrowe. -Słaby sygnał.
Ponieważ brak światła słonecznego jest jednym z warunków włączenia oświetlenia ulicznego, musimy je przekształcić na sygnały cyfrowe.
Wysoki, więc nasz Hemen również eksportuje wysoko.
Dlatego też tutaj również zastosowano falownik.
Użyj liczników jako środka przedłużającego cykl wyjściowy: W powyższym projekcie liczniki (CNT0/DLY0)
Używa się go również do wytworzenia pewnego opóźnienia w momencie, gdy pin12 CMIC wyłącza sygnał.
Powoduje to oczekiwane opóźnienie i pozwala uniknąć szybkiego przełączania wyjścia (patrz rys. 6).
Zastosowanie liczników jako środka przedłużającego cykle wyjściowe: W powyższym projekcie liczniki (CNT0/DLY0)
Używa się go również do wytworzenia pewnego opóźnienia w momencie, gdy pin12 CMIC wyłącza sygnał.
Powoduje to oczekiwane opóźnienie i pozwala uniknąć szybkiego przełączania wyjścia (patrz rys. 6).
W tej sekcji opisano zastosowanie obwodów zewnętrznych niezbędnych do zasilania większych obciążeń (takich jak światła LED o mocy 10 W) i ładowania akumulatorów.
Aby stworzyć najbardziej wydajny i energooszczędny układ, zastosowano MOSFET-y w przeciwieństwie do tradycyjnego BJT.
Spowoduje to szybszy czas przełączania i wyższe/niższe zużycie energii.
Sterowanie ładowaniem akumulatora: IRLZ44N HEXFET Zasilacz MOSFET（
Można również stosować podobne mosfety, np. fqp30n06l.
Używany, jest n-
MOSFET z ulepszonym kanałem.
Ten rodzaj MOSFET-u został specjalnie zaprojektowany do pracy przy napięciu bramkowym (3 V i 5 V).
Małe sterowniki i układy scalone są łatwe w produkcji.
Tabela danych MOSFET-u opisuje napięcie progowe bramki do źródła. (Vgs(th))
Dla prądu upływu ID wynoszącego około 1 ampera, wartość ta wynosi około 3 woltów.
Zgodnie ze specyfikacją elektryczną pinu 12, nasz mały układ CMIC może to z łatwością osiągnąć. (
Podobnie jak pin 14).
Sterowanie lampą LED: Podobnie jak w przypadku układu sterowania ładowaniem, ta część naszego projektu również wykorzystuje tranzystor MOSFET IRLZ44N HEXFET do przełączania 10-watowej diody LED, która jest głównym źródłem światła.
Ponieważ chcemy sterować 10-watową diodą LED za pomocą akumulatora 12 V, musimy być w stanie dostarczyć prąd o natężeniu około 0,8 A.
Schemat pokazano na rysunku 8.
Obwody te można podłączyć do płytki drukowanej lub poprzez obwód niepodłączony.
W artykule przedstawiono projekt inteligentnej latarni ulicznej, w której głównym elementem sterującym jest sterownik SLG46140 V Greenpak CMIC.
Udowodniono, że ten niewielki układ scalony może wykonywać powierzone mu zadanie, minimalizując jednocześnie pobór mocy.
Bardzo skuteczne jest również zapewnienie odpowiednich narzędzi projektowych podczas wdrażania tego projektu.
Projekt można również udoskonalić, wprowadzając inne obwody, np. wykrywające kurz na panelach słonecznych lub przepięcia zewnętrzne.
Przełącznik sterujący blokuje wyjście LED.