Создайте умный уличный фонарь на солнечных батареях — светодиодный уличный фонарь на солнечных батареях мощностью 12 Вт.

В данном руководстве описывается конструкция простого в изготовлении интеллектуального солнечного уличного фонаря с использованием технологии GreenPak.
Благодаря использованию солнечной энергии и батарей, устройство может эффективно обеспечивать энергией любой тип освещения без каких-либо проблем.
Солнечные уличные фонари — это новшество, потому что их можно выключать.
В случае отключения электроэнергии он продолжит нормально функционировать.
Это также позволяет использовать электроэнергию для других целей.
«Интеллектуальная» часть уличного фонаря может автоматически включаться при обнаружении движущихся объектов.
В итоге получился по-настоящему энергосберегающий солнечный интеллектуальный уличный фонарь.
Данная конструкция может быть расширена для более мощных светильников, таких как освещение объектов инфраструктуры, или для очень маленьких светильников, таких как светильники для украшения и освещения дорог, ландшафтов и садов.
Во всех этих областях применения конструкция GreenPak останется неизменной.
Для данного проекта была использована конфигурируемая интегральная схема смешанных сигналов Greenpak от компании Silego.
Три ключевые функции программирования микросхемы: 1. -
Индукция движения 2-
Солнечная индукция 3-
Индукционная индикация движения, работающая от батареи, позволяет экономить электроэнергию. Светильник начинает вращаться только при обнаружении движущегося объекта.
Для этого используется пассивная инфраструктура Red (PIR).
Разработаны датчики.
Датчик движения PIR имеет отдельный выходной контакт, а также контакты VCC и GND.
Датчик PIR, по сути, определяет уровень инфракрасного излучения.
При обнаружении изменения уровня радиации устройство посылает сигнал, оповещающий об этом изменении.
Этот датчик является одним из наиболее часто используемых датчиков для обнаружения движения (см. рис. 2).
Индукционные солнечные панели используются для определения уровня окружающего солнечного света.
Солнечная панель обеспечивает полную мощность при прямом солнечном свете и нулевую мощность при отсутствии света.
Затем эти условия можно преобразовать до соответствующего уровня для генерации цифровых входных контактов микросхемы CMIC.
С помощью простой схемы деления напряжения 18 вольт, вырабатываемые солнечными панелями, можно преобразовать в 3 вольта.
Сигнал 3 В для высокого напряжения
Уровень логического входа микросхемы CMIC SLG46140 V.
Мониторинг и контроль уровня заряда батареи также являются важными аспектами системы.
В данной конструкции используется герметичный проволочно-кислотный (SLA)
Батареи используются.
Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют широкое применение, высокую надежность и высокую стоимость.
Эффективные батареи.
По сравнению с батареями, содержащими другие химические компоненты, способ зарядки вторичных батарей значительно проще.
Свинцово-кислотные аккумуляторы необходимо заряжать постоянным током, равным 0,1 С.
Здесь C = емкость батареи при полной зарядке (ампер-час).
Напряжение составляет примерно 1.
Это на 5–2 вольта выше номинального выходного напряжения.
Следовательно, схема зарядки также может быть проще.
Важно отметить, что при полной зарядке 12-вольтовый свинцово-кислотный аккумулятор обеспечит напряжение холостого хода около 13,2 вольт.
При разрядке напряжение холостого хода, измеренное батареей, составляет чуть менее 12 В.
Но поскольку наш CMIC не может измерять такое высокое напряжение, эти значения необходимо преобразовать в допустимый диапазон.
Аналогичным образом, простой делитель напряжения используется для разделения напряжения на две составляющие: примерно 800 мВ, что указывает на разряд батареи, и примерно 1150 мВ, что указывает на полную зарядку батареи.
Затем эти уровни напряжения подаются на микросхему SLG46140 V CMIC и сравниваются с их аналоговыми компараторами.
Как мы увидим в следующем разделе, эти сравнительные показатели играют решающую роль в общей реализации проекта.
Загрузив программное обеспечение Greenpak для просмотра предварительной версии, микросхему Greenpak можно легко запрограммировать для управления интеллектуальными солнечными уличными фонарями.
Разработайте документ, описывающий проект интеллектуального уличного освещения.
Подключите комплект разработчика GreenPak к компьютеру, вставьте незапрограммированную микросхему GreenPak SLG46140 V в разъем комплекта разработчика, а затем нажмите кнопку программирования.
Интегральная схема будет автоматически запрограммирована в микросхему, которая будет управлять интеллектуальными солнечными уличными фонарями.
После программирования микросхемы её можно сохранить в сокете комплекта разработчика для более удобного доступа к выводам или для массового производства. Для доступа к микросхеме можно создать небольшую печатную плату.
Теперь, когда микросхема Greenpak запрограммирована для управления интеллектуальными уличными фонарями, вы можете перейти к шагу 4.
Если вы хотите лучше понять и изменить внутреннюю схему файла проекта интеллектуального уличного фонаря, шаг 3 даст вам общее представление о том, как запрограммирован файл проекта интеллектуального уличного фонаря от Greenpak.
Схема GreenPak для реализации проекта показана на рисунке 5.
Описание использованных данных о продажах:
Контакт 3: Цифровой входной контакт для определения наличия окружающего освещения.
Контакт 4: Цифровой входной контакт для обнаружения движения или наличия объекта.
Контакт 10: Аналоговый входной контакт для контроля уровня заряда батареи.
PIN12: Цифровой выход с одним нажатием кнопки.
Он используется для управления режимом выдвижения светодиода.
-
PIN14: Цифровой выход с одним нажатием кнопки.
Переключитесь в режим управления выходным током, чтобы регулировать зарядный ток, поступающий в батарею.
3 - Битовый вентиль: 3-
Конструкция с использованием специальных элементов и дверок гарантирует, что свет включится только при соблюдении всех условий.
Такие условия, как обнаружение движения поблизости, наличие окружающего солнечного света и необходимый уровень заряда батареи, — это три бита, определяющие выходной сигнал вентиля.
Мониторинг заряда батареи: два аналоговых компаратора (ACMP0 и ACMP1)
Следите за напряжением батареи.
Как упоминалось ранее, для определения состояния батареи используются два уровня напряжения: 800 мВ и 1150 мВ.
Если измеренное напряжение батареи падает до 800 мВ или ниже, компаратор (ACMP0)
Выходное значение равно нулю.
Этот выходной сигнал подается на вход 3-
Вход и логический элемент, в свою очередь, обеспечивают нулевой выходной сигнал, а лампы гаснут, когда обнаруживается слишком низкое напряжение батареи.
Высокий уровень напряжения измеряется во время зарядки и будет использоваться в качестве входного компаратора делителя напряжения для входа 10 микросхемы CMIC (ACMP1).
Как только уровень напряжения достигнет или превысит заданное на обратном входе опорное напряжение (
В данном случае, 1150 мВ)
Выходной сигнал компаратора высок.
Как только мы достигнем желаемого уровня, нам нужно отключить заряд батареи, чтобы она была разряжена.
Для обеспечения стабильного выходного сигнала используется простой инвертор.
Вход солнечных элементов: Как упоминалось ранее, при отсутствии окружающего света выходной сигнал солнечных элементов равен нулю/цифровой. - Низкий уровень сигнала.
Поскольку недостаток солнечного света является одним из условий включения уличного освещения, нам необходимо преобразовать его в цифровые сигналы.
Высокий уровень, поэтому и наш Гемен тоже экспортирует высокий уровень.
Поэтому здесь также используется инвертор.
Используйте счетчики для продления цикла вывода: в приведенной выше схеме используются счетчики (CNT0/DLY0).
Он также используется для создания определенной задержки, когда контакт 12 микросхемы CMIC отключает сигнал.
Это приводит к ожидаемой задержке и предотвращает быстрое переключение выходного сигнала (см. рис. 6).
Использование счетчиков как средства продления циклов вывода: В приведенной выше конструкции используются счетчики (CNT0/DLY0).
Он также используется для создания определенной задержки, когда контакт 12 микросхемы CMIC отключает сигнал.
Это приводит к ожидаемой задержке и предотвращает быстрое переключение выходного сигнала (см. рис. 6).
В этом разделе описывается использование внешних цепей, необходимых для питания более крупных нагрузок (например, светодиодных ламп мощностью 10 Вт) и подзарядки аккумуляторов.
Для создания наиболее эффективной и энергосберегающей схемы вместо обычного биполярного транзистора был использован MOSFET.
Это приведет к сокращению времени переключения и повышению/снижению энергопотребления.
Управление зарядкой батареи: силовой MOSFET IRLZ44N HEXFET (
Также можно использовать аналогичные MOSFET-транзисторы, например, fqp30n06l.
Используется n-
MOSFET с улучшенным каналом.
Этот тип MOSFET специально разработан для работы при напряжении на затворе (3 В и 5 В).
Производство небольших контроллеров и интегральных схем не представляет сложности.
В таблице характеристик MOSFET указано пороговое напряжение затвор-исток (Vgs(th)).
При токе утечки ID около 1 ампера напряжение составляет примерно 3 вольта.
В соответствии с электрическими характеристиками контакта 12, наша небольшая микросхема CMIC легко справляется с этой задачей.
Аналогично контакту 14).
Управление светодиодной лампой: Аналогично схеме управления зарядкой, в этой части нашего проекта также используется MOSFET IRLZ44N HEXFET для управления 10-ваттным светодиодом, который является основным источником освещения.
Поскольку мы хотим управлять 10-ваттным светодиодом от 12-вольтовой батареи, нам необходимо обеспечить ток около 0,8 А.
Схема показана на рисунке 8.
Эти цепи могут быть подключены к печатной плате или через неисправную цепь.
В данной статье представлен проект интеллектуального уличного фонаря с микросхемой CMIC SLG46140 V Greenpak в качестве основного элемента управления.
Доказано, что эта небольшая интегральная схема способна выполнять поставленную задачу, минимизируя при этом энергопотребление.
Предоставление соответствующих инструментов проектирования в процессе реализации этого проекта также является весьма эффективным решением.
Проект также можно усовершенствовать, добавив другие схемы, например, для обнаружения пыли на солнечных панелях или внешних перенапряжений.
Переключатель управления блокирует выходной сигнал светодиода.