Obnova svjetla solarnog vrta na mrežni pogon: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

To doista proizlazi iz nekih mojih prethodnih projekata s napajanjem na mrežu, ali je usko povezano s prethodno dokumentiranim raskidom LED dioda.

Sada smo svi izašli van i kupili ih ljeti, ona mala cvjetnica s cvijećem koja se napajaju na solarnu energiju i pune danju, a kad se noć uključi, djeluju kao granično vrtno svjetlo. Naravno da im je život ograničen jeftin uvoz koji trpi po dobrom starom britanskom vremenu s neuspjelim baterijama i ponekad samo pokvarenim solarnim panelima.

Obično se te stvari kupuju u pakiranjima od 4 ili više, a izvor svjetlosti je jedan LED diode male snage, jeftine vrste. Kad umru, bacamo ih u kantu i odlazimo na odlagalište. Pa, nagnalo me je na razmišljanje, zašto ga ne pretvoriti u jedinicu s mrežnim napajanjem sa 10W LED dioda. Morao bi biti siguran i zaštićen od vremenskih uvjeta i mora biti jeftin. Pitao sam se može li se to učiniti, bi li 10W bilo previše? Na slikama možete vidjeti da je izvor svjetlosti cijevni dizajn promjera oko 60 mm od nehrđajućeg čelika i plastični difuzor. Plus još jedan cjevasti poklopac koji stane na vrh sa solarnom pločom unutra. Prvo što sam učinio je ukloniti originalni mali bijeli LED dio i kvadratnu solarnu ploču u krovu. Ideja za to je montiranje LED dioda na ploču pričvršćenu na hladnjak okrenutu prema gore kroz otvor solarne ploče..

Korak 1: Specifikacija LED diode

Nakon što sam nedavno kupio pojedine COB LED diode od 10 W, pitao sam se bi li bilo moguće upotrijebiti jedan i koristiti prekidač za napajanje izravno iz električne mreže [240V UnIsolated] Kandidat je bio prekidač za napajanje u modu za napajanje FL7701 i induktorska zavojnica od 1,4 mH. Nažalost, pretvorba iz 240v u FW COB bloka [12V] ne radi lako jer je potrebna struja kroz COB daleko veća nego što upravljački čip može podnijeti ako želite 10W. Čip može podnijeti napon od 0,5A, što bi s prednjim naponom od 12v dovelo samo do 5W ili otprilike. Mogli biste koristiti način prebacivanja pretvarača prema naprijed s izolacijom koji bi obavio posao, ali troškovi počinju rasti, jer je sve ovo trebalo biti jeftino i veselo. Pa kako bih mogao dobiti 10 W sa samo 0,5 A struje. S obzirom na očuvanje energetske teorije, jedini način povećanja snage je povećanje napona, a jedini način na koji bih to mogao učiniti bio bi povećati prednji napon LED dioda pomoću više njih. Ako pogledate moju LED Teardown instrukciju, možete vidjeti zašto su to učinili u tom dizajnu. Pregledavajući EBAY spremno sam pronašao LED diode od 1W s naponom naprijed 0f 3V@330mA. Sada, ako sam koristio 10 i ispod ih trčao na 266 mA, završio bih s 10 x 3 x0.266A = 8W … dovoljno blizu. Podletanje ima pristup s dva pola ….smanjivati toplinu i stoga očuvati ili produžiti životni vijek. Donja temperatura spoja znači sretna svjetla.

Korak 2: LED baza

Gledajući slike vrtnog svjetla potreban je način ugradnje ovih LED dioda i naravno ako oni tonu 266mA moramo se riješiti 8W energije preko njih što će zahtijevati hladnjak. Unutarnji promjer nehrđajućeg čelika cijev je nešto manja od 57 mm pa ako bih mogao montirati bilo koju elektroniku u zapečaćenu plastičnu cijev i instalirati je s unutarnje strane cijevi. Zatim bih mogao montirati ploču LED dioda okrenutu prema dolje na vrh kućišta koje bi tada osvjetljavalo difuzor. Pa kako bismo uredili LED diode?

Prije svega, izrezao sam aluminijski krug od 46,5 mm s središnjom rupom pomoću pile za rupe [vidi sliku] i pomoću neke dvostrane trake hladnjaka prekrivene s jedne strane. Ovu traku možete nabaviti na ebayu i prilično je jeftina, obično se koristi za hladnjak prilog vidi sliku. Aluminij je bio staro kućište za napajanje, ali ovo vjerojatno možete kupiti na ebayu. Koristio sam komad debljine 2 mm. Morate pokriti i izolirati metal od baze LED -a, ali i dalje imati dobru toplinsku vodljivost. Upotrijebite dvostruki krug toplinske trake položene poprečno u dva sloja. To će promijeniti toplinsku vodljivost i gubimo još 20 stupnjeva c na spoju, ali to je potrebno. Kasnije ću to ponovno razmotriti i možda pogledati potpuno zatvorenu otopinu akvaluzije, ali za sada ne.

Korak 3: BasePlate

Zatim sam pomoću Autocada postavio gdje LED diode trebaju ići na bazu. Slike u privitku pogledajte u pdf formatu.

Ispisao sam dizajn u skali i upotrijebio rupicu za izradu montažnog predloška izgleda koji će djelovati kao grubi vodič. Položivši ovo preko svoje ljepljive osnovne ploče nacrtao sam obris krugova na traci.

Zatim sam postavio LED diode kako bih mogao postaviti malo bakrene trake koju bih upotrijebio za povezivanje LED dioda na površini izolacijske toplinske trake.

Pazeći da nijedna bakrena traka nije narušila donju stranu "puža", sve sam ih lemio. Naravno morate se pobrinuti da katode idu na anode. Mogli biste ih jednostavno zalijepiti i upotrijebiti žicu za spajanje između igala, iako upotreba bakrene trake pomaže rasipati dio topline u traku. Što se tiče topline, one je generiraju puno pa je potreban prilično veliki hladnjak. Odlučio sam se za hladnjak 40x40x30 H koji održava donju ploču na oko 58-60 stupnjeva C. Dogodilo se da njegova veličina uredno pristaje uklonjenom solarnom čipu dopuštajući toplinsku toplinu preko spoja do kućišta LED-a oko 4 ° C po vatu i recimo 1 ° C po vatu od ploče do kućišta to bi trebalo značiti temperaturu spoja od (8x1)+4 = pribl. 60+12 stupnjeva C = 72 stupnja C što bi trebalo biti razumno.

Ukupni napon na LED diodama bit će 10 x 3 V ili otprilike tako da će sljedeća faza biti ispitivanje struje kroz njih.

Priloženi PDF ima nacrt koji se može koristiti kao predložak, ali uvijek možete napraviti vlastiti dizajn.

Provjerite easam privitak koji možete preuzeti za pregled

Korak 4: Gornja montaža

Ranije smo rekli da ćemo za to koristiti upravljački čip FL7701, a igrajući se s dizajnerom proračunskih tablica xcel došlo je do skupa brojki koje bi mogle uspjeti. Ključ pretvarača dolara bio je smanjiti valovitost na nešto razumno s obzirom na RMS vrijednost koja nam je potrebna. Talasanje ima izravan utjecaj na veličinu induktora i učestalost rada, a neizravan je učinak. Dakle, ako povećamo valovitost, moramo povećati veličinu induktora, a jedini način da smanjimo potrebni induktivitet je povećati frekvenciju. Pogledajte priloženu sliku koja navodi ono što sam ponavljao i što je bilo ključno za vrijednosti na shemi.

Evo lemljenih LED dioda položenih na moj predložak prije nego što ih zalijepim. Obratite pozornost na uporabu hladnjaka koji ima ploču zalijepljenu za dno s ugrađenim LED diodama.

Povećanjem struje na 266mA RMS podešavanjem vršne struje na 500mA postavljen je napon na nešto više od 30v preko LED dioda, što znači da je napon zapravo bio blizu 3v prema naprijed ako imamo 10 LED dioda. Imajte na umu da je izračun očekivao 286mA dok smo u stvarnosti uspjeli samo 266. Frekvencija je trebala biti 101Khz, no izgledalo je da je gledanje na opseg malo pod. Raspravljat ću o shemi, upravljačkom programu i valnim oblicima u sljedećem koraku.

Tako je uključivanje osvijetlilo osnovnu ploču poput božićnog drvca. Brza napomena ovdje o sigurnosti. Ovo je izolirani dizajn pa sve što se može podići na mrežnu razinu treba temeljito uzemljiti. To će uključivati hladnjak koji, ako pažljivo pogledate, ima nekoliko rupa koje je potrebno samostalno zakopčati preko oznake za uzemljenje na hladnjak i metalne konstrukcije od nehrđajućeg čelika te dolaznu mrežnu masu. Budite oprezni pri ožičenju LED dioda da ne dođe do kratkog spoja između LED dioda i uzemljenja. Ako to učini, tada se na LED diodama pojavi veći napon od planiranog i brzo će ih uništiti. Imam ispitnu postavku koja ima mrežni izolacijski transformator, ali kada je spojen izravno na mrežu jedna strana induktora ima mrežni potencijal koji, ako se spoji bilo koji izolirani komad metala predstavljao bi opasnost.

Korak 5: Testiranje i shema

Pa skoknimo unatrag i pogledajmo što nam je potrebno za pogon LED -a. Već smo rekli da moramo podržati 266mA ili otprilike pa smo već završili s brojevima.

Pozivajući se na shematsku napomenu sljedeće:

Dolaz preko osigurača 1 na ispravljač mosta, a zatim na induktor filtra s dva c -a.

D1 je dioda za oporavak i sredstvo za smanjenje struje na induktoru. Vrata Q1 pokreću pin 2 FL7701 preko R3 s D2 koji pomaže brisanju naboja iz vrata na negativnom hodu FL7701. Učestalost izlaza postavljena je pomoću R5/R4. Par pinova ima neko odvajanje i CS pin..pin1 je osjetnik struje koji prati napon, a time i struju kroz R6. Pogledajte maksimalnu struju u R6 od 0,5A što će uzrokovati resetiranje IC -a i smanjenje spremnosti za sljedeći na razdoblju. Imajte na umu što nedostaje u ovom krugu. Nema zahtjeva za velikom ispravljačkom DC kapom za ulaz. FL7701 pametno vodi računa o unutarnjim varijacijama. S obzirom na to da je to obično skup dio, pomaže uštedjeti na troškovima. Nakon što je PCB napunjen, provjerio sam valovitost. Korištenjem strujne sonde na katodi LED bloka došlo je do talasa od 150 mA, a prosječna struja pomoću mjerača izmjerena je kao pribl. 260mA. Ovo je 100mA dolje na maksimumu za LED diode i omogućuje im da rade hladnije pa im produžava vijek trajanja. Frekvencija je mjerena kao 81Khz, a spuštana kao 1,71us. Ovo je 13% sposobnosti čipa/induktora pa bi trebalo biti u redu. Početna točka za cijeli ovaj dizajn bila je upotreba 1,4 mH indukcijskog stupa s police

Korak 6: Konstrukcija PCB -a

Imajte na umu da su slike prototipne ploče na kojoj je bilo nekih pogrešaka koje sam ispravio na novim postavljenim postavkama PCB -a. Zabilježite skakače na njemu kako biste zaobišli neko pogrešno pričvršćivanje ….doh. To je izazvalo neke udare prije nego što sam shvatio pogrešku … mora da je bio umoran!

Postoji nekoliko gornjih i jedno donjih strana.

Korak 7: Sve spojite

Ovdje je zajedno s prorezima. Kasnije ću priložiti BOM popis svih dijelova koji su potrebni. Neke stvari na koje treba paziti. Uzemljio sam hladnjak na vrhu i provukao ga kroz jedinicu do mjesta uzemljenja na dnu. To se zatim uzemljuje natrag do napajanja. Budite oprezni s ovim. Katoda posljednje LED diode je 30V ili više ispod vršnog mrežnog napona od 310V. To će ozlijediti ako se dotakne pa ga treba držati izoliranim, a metalne dijelove koji bi mogli doći u dodir pričvrstiti za zemlju kako bi se osigurao jasan put za struju greške. Primijetite uporabu kabelskih uvodnica odozgo i dolje kako biste spriječili da voda pronađe put do elektronike. Vijak za uzemljenje na dnu djeluje kao graničnik za "kanister" mreže, a postoji i odvodna rupa u slučaju da vlaga uđe unutra. Ovo nije vodonepropusna posuda, već se mreža drži dalje od prstiju i odvodna rupa je znatno iznad razine tla. Gornji hladnjak treba malo zabrtviti oko vrha, a to još treba dovršiti. Namjeravam ovo staviti u vrt na ljeto i vjerojatno kasnije dodati još neke.