การซ่อมแซมไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ไฟบ้าน - ไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์สแตนเลส

นี่เป็นส่วนหนึ่งจากโปรเจ็กต์แหล่งจ่ายไฟก่อนหน้านี้ของผม แต่มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับบันทึกการถอดประกอบ LED ครับ
ปัจจุบันนี้พวกเราต่างพากันออกไปซื้อโคมไฟลูกไม้เล็กๆ สำหรับฤดูร้อน ซึ่งใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในเวลากลางวัน ชาร์จไฟในเวลากลางวัน และเปิดใช้งานในเวลากลางคืน กลายเป็นโคมไฟประดับสวนด้านข้าง
แน่นอนว่าอายุการใช้งานของพวกมันมีจำกัด เพราะสินค้าที่นำเข้าจากต่างประเทศราคาถูกนั้น ในสภาพอากาศที่แปรปรวนของอังกฤษ ชุดแบตเตอรี่มักจะเสียหาย บางครั้งแม้แต่แผงโซลาร์เซลล์ก็อาจเสียหายได้เช่นกัน
โดยปกติแล้ว คุณจะซื้อของพวกนี้สี่แพ็คขึ้นไป และแหล่งกำเนิดแสงจะเป็นหลอด LED ชนิดเดียวที่มีกำลังไฟต่ำและราคาไม่แพง
เมื่อพวกมันตายแล้ว เราก็โยนพวกมันลงถังขยะ แล้วก็เอาไปทิ้งที่บ่อขยะ
อืม... ลองคิดดูสิ ทำไมไม่ลองแปลงมันให้เป็นแหล่งจ่ายไฟ LED ขนาด 10 วัตต์ดูล่ะ?
แต่ต้องปลอดภัย ไม่ได้รับผลกระทบจากสภาพอากาศ และต้องราคาถูกด้วย
ฉันสงสัยว่ามันจะทำได้ไหม? กำลังไฟ 10 วัตต์จะมากเกินไปหรือเปล่า?
จากภาพจะเห็นว่าแหล่งกำเนิดแสงเป็นท่อสแตนเลสที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 60 มิลลิเมตร และมีตัวกระจายแสงพลาสติก
นอกจากนี้ยังมีฝาปิดทรงกระบอกอีกอันหนึ่ง ซึ่งติดตั้งอยู่ด้านบนโดยมีแผงโซลาร์เซลล์อยู่ภายใน
สิ่งแรกที่ฉันทำคือถอดไฟ LED สีขาวและแผงโซลาร์เซลล์ทรงสี่เหลี่ยมออกจากหลังคา
แนวคิดคือการติดตั้ง LED บนแผงที่ยึดติดกับหม้อน้ำ โดยให้แผงนั้นยื่นขึ้นไปผ่านช่องเปิดของแผงโซลาร์เซลล์
เมื่อเร็วๆ นี้ ผมได้ซื้อ LED COB แบบแกนเดี่ยวขนาด 10W มา ผมอยากทราบว่าผมสามารถใช้ LED แบบแกนเดี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งโดยตรงได้หรือไม่ [240V โดยไม่มีฉนวน]
ตัวเลือกคือชิปขับไฟแบบสวิตช์โหมด Buck รุ่น FL7701 และเซ็นเซอร์ Coilcraft ขนาด 1.4mH
น่าเสียดายที่เฟิร์มแวร์แปลงจาก 240V เป็นบล็อก COB [12V]
การทำงานนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย เพราะกระแสไฟฟ้าที่ต้องใช้ในการส่งผ่าน COB นั้นมากกว่า 10 วัตต์ ซึ่งเป็นกำลังที่ชิปควบคุมสามารถประมวลผลได้มาก
ชิปสามารถประมวลผลได้ 0.
แอมป์ 5A ที่มีแรงดันไฟตรง 12V จะให้กำลังไฟเพียงประมาณ 5W เท่านั้น
คุณสามารถทำได้โดยใช้ตัวแปลงสัญญาณแบบสวิตช์โหมดที่มีการแยกวงจร แต่ต้นทุนจะเริ่มสูงขึ้นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ทั้งหมดนี้ถือว่าราคาถูกและสะดวกสบาย
แล้วฉันจะให้ได้กำลังไฟ 10 วัตต์ โดยใช้กระแสไฟเพียง 0.5 แอมป์ได้อย่างไร?
เมื่อพิจารณาตามทฤษฎีการอนุรักษ์พลังงาน วิธีเดียวที่จะเพิ่มกำลังวัตต์ได้คือการเพิ่มแรงดันไฟฟ้า และสิ่งเดียวที่ฉันทำได้คือการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าของ LED โดยการใช้ LED มากกว่าหนึ่งตัว
ถ้าคุณดูไฟแสดงสถานะการถอดประกอบ LED ของผม คุณจะเข้าใจว่าทำไมพวกเขาถึงออกแบบมาแบบนั้น
ในอีเบย์ ฉันสามารถหา LED ขนาด 1 วัตต์ ที่มีแรงดันตกคร่อม 0F 3V@330mA ได้อย่างง่ายดาย
ถ้าผมใช้กระแสไฟ 266 มิลลิแอมป์ โดยใช้กำลังไฟ 10 วัตต์หรือต่ำกว่านั้น ผมจะได้กำลังไฟ 10 x 3 x 0.266 แอมป์ = 8 วัตต์... ใกล้เคียงกันแล้ว
การทำงานภายใต้ภาระต่ำมีแนวทางแบบสองขั้ว...
ลดอุณหภูมิลงเพื่อประหยัดพลังงานหรือยืดอายุการใช้งาน
อุณหภูมิที่ต่ำลงบริเวณทางแยก หมายถึงสัญญาณไฟจราจรที่ดีขึ้น
เมื่อพิจารณาจากภาพถ่ายของไฟสวนแล้ว สิ่งที่เราต้องการคือวิธีการติดตั้ง LED เหล่านี้ แน่นอนว่า หากพวกมันใช้กระแสไฟ 266 mA เราจำเป็นต้องกำจัดพลังงาน 8W ระหว่างพวกมัน ซึ่งต้องใช้ตัวระบายความร้อน
เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อสแตนเลสมีขนาดเล็กกว่า 57 มม. เล็กน้อย ดังนั้นหากฉันสามารถติดตั้งชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ใดๆ ในท่อพลาสติกที่ปิดสนิทและติดตั้งลงในท่อได้
จากนั้นผมก็จะติดตั้งแผง LED โดยหันด้านบนลงด้านล่างของตัวเรือน และส่องสว่างไปยังตัวกระจายแสงได้
แล้วเราจะจัดวาง LED อย่างไรดี?
ขั้นแรก ผมตัดขนาด 46 ครับ
ใช้เลื่อยวงกลมตัดแผ่นอลูมิเนียมหนา 5 มม. เป็นวงกลมผ่านรูตรงกลาง [ดูรูป]
ปิดด้านหนึ่งของด้านนั้นด้วยเทปกาวสองหน้าระบายความร้อน
คุณสามารถซื้อเทปนี้ได้ในอีเบย์ ราคาไม่แพงมาก ปกติแล้วจะใช้กับอุปกรณ์เสริมหม้อน้ำ ดูจากรูปได้เลย
ตัวเรือนอะลูมิเนียมเป็นวัสดุเก่าที่ใช้ทำตัวเรือนจ่ายไฟ แต่คุณอาจหาซื้อได้จากอีเบย์
ฉันใช้แผ่นหนา 2 มิลลิเมตร
คุณจำเป็นต้องหุ้มและแยกโลหะออกจากฐาน LED แต่ยังคงรักษาคุณสมบัติการนำความร้อนที่ดีไว้ได้
ใช้เทปกาวร้อนแบบสองชั้นแนวตั้ง
การเปลี่ยนแปลงนี้จะทำให้ค่าการนำความร้อนเปลี่ยนไป อุณหภูมิจะลดลงอีก 20 องศาเซลเซียสตรงจุดตัด แต่ก็เป็นสิ่งที่เราต้องการ
ฉันจะกลับมาพิจารณาเรื่องนี้อีกครั้งในภายหลัง บางทีฉันอาจจะลองดูสารละลายที่ละลายน้ำได้และปิดผนึกอย่างสมบูรณ์ แต่ไม่ใช่ตอนนี้
จากนั้นผมใช้ AutoCAD เพื่อกำหนดตำแหน่งของ LED บนฐาน
โปรดดูภาพในไฟล์ PDF ที่แนบมาด้วย
ฉันพิมพ์แบบแปลนออกแบบโดยคำนึงถึงสัดส่วน และใช้เครื่องเจาะรูทำแม่แบบสำหรับการติดตั้งเพื่อเป็นแนวทางคร่าวๆ
ฉันติดเทปนี้ลงบนฐานเหนียว แล้ววาดเส้นรอบวงของวงกลมลงบนเทป
ขั้นตอนต่อไป ผมจัดวาง LED ให้เหมาะสมเพื่อให้สามารถมองเห็นตำแหน่งของเทปทองแดง ซึ่งผมจะใช้เชื่อมต่อ LED เข้ากับพื้นผิวของเทปฉนวน
เพื่อป้องกันไม่ให้แถบทองแดงเข้าไปถึงด้านล่างของแท่งโลหะ ผมจึงเชื่อมแถบทองแดงเหล่านั้นเข้าด้วยกัน
แน่นอน คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าขั้วแคโทดต่อกับขั้วแอโนด
คุณสามารถติดมันลงไปแล้วใช้สายไฟเชื่อมต่อระหว่างขาได้ แต่การใช้เทปทองแดงจะช่วยระบายความร้อนบางส่วนเข้าไปในเทปได้
ในกรณีของความร้อน อุปกรณ์เหล่านี้ก่อให้เกิดความร้อนจำนวนมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้หม้อน้ำขนาดใหญ่
ฉันเลือกหม้อน้ำขนาด 40 x 40 x 30 ชั่วโมง เพื่อรักษาระดับอุณหภูมิพื้นให้คงที่ประมาณ 58-60 องศาเซลเซียส
ในกรณีนี้ ขนาดของเขาตรงกับการถอดชิปโซลาร์เซลล์ ดังนั้นความร้อนที่จุดเชื่อมต่อระหว่างตัวเรือน LED กับตัวเรือนจึงอยู่ที่ประมาณ 4 องศาเซลเซียส/วัตต์ และความร้อนจากแผงหนึ่งไปยังอีกแผงหนึ่งอยู่ที่ 1 องศาเซลเซียส/วัตต์ ซึ่งหมายความว่าอุณหภูมิที่จุดเชื่อมต่อควรอยู่ที่ 1 องศาเซลเซียส/วัตต์ (8x1)+4 = ประมาณ
60 + 12 องศาเซลเซียส = 72 องศาเซลเซียส ซึ่งถือว่าสมเหตุสมผล
แรงดันไฟฟ้ารวมของ LED ทั้งหมดจะอยู่ที่ประมาณ 10 x 3 V ดังนั้นกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน LED เหล่านั้นจะถูกทดสอบในขั้นตอนต่อไป
ไฟล์ PDF ที่แนบมามีโครงร่างที่สามารถใช้เป็นแม่แบบได้ แต่คุณสามารถออกแบบเองได้เสมอ
ตรวจสอบไฟล์แนบของ easam และคุณสามารถดาวน์โหลด eviewer เพื่อตรวจสอบได้ เราจะใช้ชิปไดรเวอร์ fl7701 และทดลองใช้โปรแกรมออกแบบสเปรดชีต Xcel เพื่อหาชุดตัวเลขที่อาจใช้งานได้
หัวใจสำคัญของวงจร Buck converter คือการลดสัญญาณรบกวนให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม โดยคำนึงถึงค่า RMS ที่เราต้องการ
คลื่นรบกวนส่งผลโดยตรงต่อขนาดและความถี่ของตัวเหนี่ยวนำ และส่งผลทางอ้อมด้วย
ดังนั้น หากเราเพิ่มระลอกคลื่น เราก็ต้องเพิ่มขนาดของตัวเหนี่ยวนำด้วย วิธีเดียวที่จะลดค่าตัวเหนี่ยวนำที่ต้องการได้คือการเพิ่มความถี่
โปรดดูภาพที่แนบมา ซึ่งแสดงรายการสิ่งต่างๆ ที่ฉันกำลังปรับปรุงแก้ไข และเป็นกุญแจสำคัญในการกำหนดค่าต่างๆ บนแผนผังวงจร
นี่คือ LED ที่บัดกรีแล้ววางลงบนแม่แบบก่อนที่จะติดกาว
โปรดสังเกตวิธีการใช้งานหม้อน้ำ แผ่นหม้อน้ำและแผงวงจร LED ที่ติดตั้งอยู่ด้านล่าง
โดยการปรับกระแสสูงสุดเป็น 500 mA และเพิ่มกระแสเป็น 266 mA rms แรงดันไฟฟ้าบน LED จะสูงกว่า 30V เล็กน้อย ซึ่งหมายความว่าหากเรามี LED 10 ตัว แรงดันไฟฟ้าจะใกล้เคียงกับ 3V ในทิศทางไปข้างหน้า
โปรดทราบว่าการคำนวณคาดว่าจะได้ผลลัพธ์ 286 ล้านปี ในขณะที่ความเป็นจริงเราทำได้เพียง 266 ล้านปีเท่านั้น
ความถี่ควรเป็น 101kHz แต่ดูเหมือนจะต่ำไปหน่อยเมื่อพิจารณาจากขอบเขตการใช้งาน
ในขั้นตอนต่อไป ผมจะกล่าวถึงแผนผังวงจร วงจรขับ และรูปคลื่นครับ
พอเสียบปลั๊กไฟ พื้นก็สว่างวาบเหมือนต้นคริสต์มาสเลย
คำเตือน!
นี่คือการออกแบบที่ไม่แยกส่วน ดังนั้นอุปกรณ์ทั้งหมดที่สามารถอัพเกรดไปใช้ระดับกำลังไฟนี้ได้ จำเป็นต้องต่อสายดินอย่างทั่วถึง
ซึ่งรวมถึงแผ่นระบายความร้อนด้วย หากสังเกตดีๆ จะเห็นว่ารูหลายรูจำเป็นต้องเจาะให้เรียวลงโดยอัตโนมัติไปยังแผ่นระบายความร้อน โดยผ่านแผ่นต่อลงดิน ชิ้นส่วนโลหะสแตนเลส และสายดินของแหล่งจ่ายไฟ
โปรดตรวจสอบการเดินสายไฟของ LED อย่างละเอียด เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการลัดวงจรระหว่าง LED กับกราวด์
หากเป็นเช่นนั้น แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ออกแบบไว้สำหรับ LED และ LED จะเสียหายในไม่ช้า
ผมมีอุปกรณ์ทดสอบที่มีหม้อแปลงแยกวงจรหลัก แต่เมื่อต่อเข้ากับแหล่งจ่ายไฟหลักโดยตรง ด้านหนึ่งของตัวเหนี่ยวนำจะอยู่ที่ศักย์ไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟหลัก หากต่อกับชิ้นส่วนโลหะที่เป็นฉนวนใดๆ ก็จะเป็นอันตรายได้
ดังนั้น เรามาดูกันอีกครั้งว่าเราต้องการอะไรบ้างในการขับเคลื่อน LED
เราได้กล่าวไปแล้วว่าเราต้องการรองรับกระแสไฟประมาณ 266 มิลลิแอมป์ ซึ่งเราได้ดำเนินการตามนั้นแล้ว
หมายเหตุแผนผังอ้างอิงมีดังนี้: ผ่านฟิวส์ 1 เข้าสู่ตัวเรียงกระแสแบบบริดจ์ แล้วจึงผ่านตัวเหนี่ยวนำตัวกรอง C สองตัว
D1 เป็นไดโอดกู้คืนและเป็นวิธีการลดกระแสเหนี่ยวนำ
เกต Q1 ถูกขับเคลื่อนโดยขาที่ 2 ของ FL7701 ผ่าน R3 และ D2 ช่วยในการล้างประจุออกจากเกตในระหว่างจังหวะลบของ FL7701
ความถี่เอาต์พุตถูกกำหนดโดย R5/R4
ขาพินทั้งสองมีฉนวนกันสัญญาณรบกวนและขาพิน CS อยู่ด้วย
ขา Pin1 เป็นวงจรเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้า ซึ่งทำหน้าที่ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทาน r6
อ้างอิงถึงกระแสสูงสุดของ R6 0
5a ซึ่งจะนำไปสู่การรีเซ็ต IC และเตรียมพร้อมสำหรับขั้นตอนการเปิดเครื่องครั้งต่อไป
สังเกตดูว่าอะไรหายไปในวงจรนี้
ด้านขาเข้าไม่จำเป็นต้องมีฝาครอบ DC ขนาดใหญ่ของตัวเรียงกระแส
FL7701 จัดการกับการเปลี่ยนแปลงของอินพุตได้อย่างชาญฉลาดภายในตัวมันเอง
เนื่องจากชิ้นส่วนนี้มักมีราคาแพง การประหยัดต้นทุนจึงเป็นสิ่งสำคัญ
เมื่อเติมสารลงในแผ่นวงจรพิมพ์เสร็จแล้ว ฉันก็ตรวจสอบคลื่นรบกวน
ใช้โพรบวัดกระแสกับขั้วแคโทดของโมดูล LED และพบว่ากระแสกระเพื่อมอยู่ที่ 150 mA กระแสเฉลี่ยที่วัดได้ด้วยเครื่องมืออยู่ที่ประมาณ 1.5 mA และ 260 mA
สำหรับหลอด LED กระแสไฟฟ้าสูงสุดจะลดลง 100 มิลลิแอมป์ ทำให้หลอดเย็นลง ส่งผลให้อายุการใช้งานยาวนานขึ้น
ค่าความถี่ที่วัดได้คือ 81 kHz และความชันลดลงเหลือ 1.71 ไมโครวินาที
นี่คิดเป็น 13% ของความสามารถของชิป/เซ็นเซอร์ ดังนั้นจึงน่าจะใช้งานได้ดี
จุดเริ่มต้นของการออกแบบทั้งหมดคือการใช้ 1.
กระบวนการทดสอบขดลวดสี่ชั่วโมงแสดงให้เห็นว่ามีข้อผิดพลาดบางอย่างบนแผงวงจรต้นแบบ ฉันจึงแก้ไขเค้าโครงของแผงวงจรพิมพ์ที่อัปโหลดใหม่แล้ว
โปรดสังเกตสายจัมเปอร์ด้านบนเพื่อหลีกเลี่ยงการติดตั้งที่ไม่ถูกต้องบางอย่าง... โธ่!
เหตุการณ์นี้ทำให้เกิดการระเบิดขึ้นหลายครั้งก่อนที่ฉันจะรู้ตัวว่าทำผิดพลาด...
คงเหนื่อยมากแน่ๆ!
ประกอบด้วยส่วนบนสองส่วนและส่วนล่างหนึ่งส่วน
นี่คือภาพที่เย็บเสร็จแล้ว
ฉันจะแนบรายการชิ้นส่วนทั้งหมดที่ฉันต้องการไว้ในตอนท้าย
บางเรื่องจำเป็นต้องได้รับการใส่ใจ
ผมต่อสายดินที่ด้านบนของหม้อน้ำ แล้วส่งผ่านอุปกรณ์ไปยังจุดต่อสายดินที่ด้านล่าง
จากนั้นจึงต่อลงดินกับแหล่งจ่ายไฟ
ดูเลย.
สุดท้ายนี้ แรงดันแคโทดของ LED จะน้อยกว่า 310V และแรงดันไฟเลี้ยงสูงสุดจะอยู่ที่ประมาณ 30V
หากสัมผัสโดยตรงอาจทำให้เกิดความเสียหายได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแยกและต่อสายดินชิ้นส่วนโลหะใดๆ ที่อาจถูกสัมผัส เพื่อให้แน่ใจว่ากระแสไฟฟ้าลัดวงจรจะไม่ไหลผ่าน
ควรตรวจสอบส่วนบนและล่างของปลอกหุ้มสายเคเบิลอย่างละเอียดเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำเข้าไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
สกรูสำหรับต่อลงดินที่ด้านล่างทำหน้าที่เป็นตัวหยุดสำหรับ "ตัวเรือน" ของแหล่งจ่ายไฟ และมีรูระบายน้ำเพื่อป้องกันความชื้นเข้าไปภายใน
ภาชนะนี้ไม่ได้กันน้ำ แต่ท่อหลักถูกปิดกั้นไว้ และรูระบายน้ำอยู่สูงจากพื้นมาก
หม้อน้ำด้านบนจำเป็นต้องปิดผนึกรอบด้านบน ซึ่งต้องดำเนินการให้แล้วเสร็จ
ฉันจะนำต้นนี้ไปปลูกในสวนช่วงฤดูร้อน และจะปลูกเพิ่มอีกในภายหลัง