Circuito automático de farolas solares LED de 40 vatios

El siguiente artículo analiza la construcción de un interesante circuito de alumbrado público LED automático de 40 vatios, que se enciende automáticamente por la noche y se apaga durante el día (diseñado por mí). Durante el día, la batería incorporada se carga a través de un panel solar, una vez cargada, la misma batería se usa para alimentar la lámpara LED por la noche para iluminar las calles.

Hoy en día, los paneles solares y las células fotovoltaicas se han vuelto muy populares y, en un futuro cercano, posiblemente nos veamos a todos usándolos de una u otra manera en nuestra vida. Un uso importante de estos dispositivos ha sido en el campo del alumbrado público.

El circuito que se ha discutido aquí tiene la mayoría de las especificaciones estándar incluidas, los siguientes datos lo explican de manera más detallada:

Especificaciones de la lámpara LED

• Voltaje: 12 voltios (batería de 12V / 26AH)
• Consumo de corriente: 3,2 amperios a 12 voltios,
• Consumo de energía: 39 vatios por 39nos de LED de 1 vatio
• Intensidad de luz: aproximadamente 2000 lm (lúmenes)

Especificaciones del cargador / controlador

• Entrada: 32 voltios de un panel solar especificado con alrededor de 32 voltios de voltaje de circuito abierto y corriente de cortocircuito de 5 a 7 amperios.
• Salida: Max. 14,3 voltios, corriente limitada a 4,4 amperios
• Batería llena: corte a 14,3 voltios (establecido por P2).
• Batería baja: corte a 11.04 voltios (establecido por P1).
• Batería cargada a velocidad C / 5 con voltaje de flotación restringido a 13,4 voltios después de “batería completamente desconectada”.
• Cambio automático de día / noche con sensor LDR (configurado seleccionando R10 de manera apropiada).

En esta primera parte del artículo estudiaremos la etapa del cargador / controlador solar y el correspondiente circuito de corte de sobre / baja tensión, y también la sección de corte automático día / noche.

El diseño anterior se puede simplificar mucho eliminando la etapa IC 555 y conectando el transistor de apagado del relé diurno directamente con el panel solar positivo, como se muestra a continuación:

Lista de partes

• R1, R3, R4, R12 = 10k
• R5 = 240 OHMIOS
• P1, P2 = preajuste de 10K
• P3 = bote de 10k o preajuste
• R10 = 470K,
• R9 = 2M2
• R11 = 100 K
• R8 = 10 OHMIOS 2 VATIOS
• T1 ---- T4 = BC547
• A1 / A2 = 1/2 IC324
• TODOS LOS DIODOS ZENER = 4,7 V, 1/2 VATIO
• D1 - D3, D6 = 1N4007
• D4, D5 = DIODOS 6AMP
• IC2 = IC555
• IC1 = LM338
• RELÉS = 12V, 400 OHMIOS, SPDT
• BATERÍA = 12V, 26AH
• PANEL SOLAR = CIRCUITO ABIERTO 21V, CIRCUITO CORTO 7AMP.

Cargador / controlador solar, corte de batería alta / baja y etapas del circuito del detector de luz ambiental:

PRECAUCIÓN : Un controlador de carga es imprescindible para cualquier sistema de alumbrado público. Puede encontrar otros diseños en Internet sin esta función, simplemente ignórelos. ¡Pueden ser peligrosos para la batería!

En referencia al diagrama del circuito de alumbrado público de 40 vatios anterior, el IC LM 338 regula y estabiliza el voltaje del panel a los 14,4 voltios requeridos.

P3 se usa para configurar el voltaje de salida exactamente a 14.3 voltios o en algún lugar cercano a él.

R6 y R7 forman los componentes limitadores de corriente y deben calcularse adecuadamente como se discutió en este circuito regulador de voltaje del panel solar .

A continuación, se aplica el voltaje estabilizado al control de voltaje / carga y las etapas asociadas.

Dos amplificadores operacionales A1 y A2 están conectados con configuraciones inversas, lo que significa que la salida de A1 se vuelve alta cuando se detecta un valor de sobrevoltaje predeterminado, mientras que la salida de A2 aumenta al detectar un umbral de voltaje bajo predeterminado.

Los umbrales de voltaje alto y bajo anteriores se establecen apropiadamente por los valores predeterminados P2 y P1 respectivamente.

Los transistores T1 y T2 responden en consecuencia a las salidas anteriores de los amplificadores operacionales y activan el relé respectivo para controlar los niveles de carga de la batería conectada con respecto a los parámetros dados.

El relé conectado a T1 controla específicamente el límite de sobrecarga de la batería.

El relé conectado a T3 es responsable de mantener el voltaje en la etapa de la lámpara LED. Siempre que el voltaje de la batería esté por encima del umbral de bajo voltaje y mientras no haya luz ambiental alrededor del sistema, este relé mantiene la lámpara encendida, el módulo LED se apaga instantáneamente en caso de que no se cumplan las condiciones estipuladas.

Operación del circuito

IC1 junto con las partes asociadas forman el circuito detector de luz, su salida aumenta en presencia de luz ambiental y viceversa.

Suponga que es de día y una batería parcialmente descargada a 11,8 V está conectada a los puntos relevantes, también suponga que el corte de alto voltaje se establece en 14,4 V. Al encender el interruptor de encendido (ya sea desde el panel solar o desde una fuente de CC externa), la batería comienza a cargarse a través de los contactos N / C del relé.

Desde que es de día, la salida de IC1 es alta, lo que enciende T3. El relé conectado a T3 mantiene el voltaje de la batería e impide que llegue al módulo LED y la lámpara permanece apagada.

Una vez que la batería está completamente cargada, la salida de A1 se pone alta al encender T1 y el relé asociado.

Esto desconecta la batería del voltaje de carga.

La situación anterior se enciende con la ayuda del voltaje de retroalimentación de los contactos N / O del relé anterior a la base de T1.

El pestillo persiste hasta que se alcanza la condición de bajo voltaje, cuando T2 se enciende, conectando a tierra la polarización de la base de T1 y volviendo el relé superior al modo de carga.

Esto concluye nuestro controlador de batería alta / baja y las etapas del sensor de luz del circuito del sistema de alumbrado público solar automático de 40 vatios propuesto.

La siguiente discusión explica el procedimiento de creación del circuito del módulo LED controlado por PWM.

El circuito que se muestra a continuación representa el módulo de lámpara LED que consta de 39 nos. LED de alta potencia de 1 vatio / 350 mA. Todo el conjunto se realiza conectando 13 conexiones en serie en paralelo, que consta de 3 LED en cada serie.

Cómo funciona

La disposición anterior de LED es bastante estándar en su configuración y no le da mucha importancia.

La parte crucial real de este circuito es la sección IC 555, que está configurada en su modo multivibrador astable típico.

En este modo, el pin de salida n. ° 3 del IC genera formas de onda PWM definidas que se pueden ajustar configurando el ciclo de trabajo del IC de forma adecuada.

El ciclo de trabajo de esta configuración se ajusta configurando P1 según sus preferencias.

Dado que la configuración de P1 también decide el nivel de iluminación de los LED, debe hacerse con cuidado para producir los resultados más óptimos de los LED. P1 también se convierte en el control de atenuación del módulo LED.

La inclusión del diseño PWM aquí juega un papel clave, ya que reduce drásticamente el consumo de energía de los LED conectados.

Si el módulo LED se conectara directamente a la batería sin la etapa IC 555, los LED habrían consumido los 36 vatios especificados en su totalidad.

Con el controlador PWM en funcionamiento, el módulo LED ahora consume aproximadamente 1/3 de energía, es decir, alrededor de 12 vatios, pero extrae la iluminación máxima especificada de los LED.

Esto sucede porque, debido a los pulsos PWM alimentados, el transistor T1 permanece ENCENDIDO solo durante 1/3 del período de tiempo normal, cambiando los LED por el mismo período de tiempo más corto; sin embargo, debido a la persistencia de la visión, encontramos que los LED están ON todo el tiempo.

La alta frecuencia del astable hace que la iluminación sea muy estable y no se puede detectar ninguna vibración incluso cuando nuestra visión está en movimiento.

Este módulo está integrado con la placa controladora solar discutida anteriormente.

El positivo y el negativo del circuito mostrado deben conectarse simplemente a los puntos relevantes sobre la placa del controlador solar.

Con esto concluye toda la explicación del proyecto de circuito de farola LED solar automático de 40 vatios propuesto.

Si tiene alguna duda, puede expresarla a través de sus comentarios.

ACTUALIZAR: La teoría anterior de ver una alta iluminación con un menor consumo debido a la persistencia de la visión es incorrecta. Así que, lamentablemente, este controlador PWM solo funciona como controlador de brillo y nada más.

Diagrama de circuito para el controlador PWM LED de alumbrado público

Lista de partes

• R1 = 100 K
• P1 = bote de 100K
• C1 = 680pF
• C2 = 0.01uF
• R2 = 4K7
• T1 = TIP122
• R3 ---- R14 = 10 ohmios, 2 vatios
• LED = 1 vatio, 350 mA, blanco frío
• IC1 = IC555

En el prototipo final, los LED se montaron en un PCB especial tipo disipador de calor a base de aluminio, se recomienda encarecidamente, sin el cual la vida útil del LED se deterioraría.

Imágenes de prototipos

Prototipo de alumbrado público de swagatam innovations

Circuito de farolas más sencillo

Si es un recién llegado y busca un sistema de alumbrado público automático simple, entonces quizás el siguiente diseño satisfaga sus necesidades.

Este circuito de alumbrado público automático más simple puede ser ensamblado rápidamente por un novato e instalado para lograr los resultados deseados.

Construido alrededor de un concepto activado por luz, el circuito se puede utilizar para encender y apagar automáticamente una lámpara de carretera o un grupo de lámparas en respuesta a los diferentes niveles de luz ambiental.

los unidad electrica una vez construido, se puede usar para apagar una lámpara cuando amanece y encenderla cuando anochece.

Cómo funciona

El circuito se puede utilizar como automático luz diurna nocturna sistema de control o un simple interruptor activado por luz. Intentemos comprender el funcionamiento de este útil circuito y cómo es tan sencillo de construir:

Con referencia al diagrama del circuito, podemos ver una configuración muy simple que consta de solo un par de transistores y un relé, que forma la parte de control básica del circuito.

Por supuesto, no podemos olvidarnos del LDR, que es el principal componente de detección del circuito. Los transistores están básicamente dispuestos de manera que ambos se complementen de manera opuesta, es decir, cuando el transistor del lado izquierdo conduce, el transistor del lado derecho se apaga y viceversa.

El transistor del lado izquierdo T1 está montado como un comparador de voltaje utilizando una red resistiva. La resistencia en la parte superior del brazo es el LDR y la resistencia del brazo inferior es el valor predeterminado que se utiliza para establecer los valores o niveles de umbral. T2 está dispuesto como un inversor e invierte la respuesta recibida de T1.

Cómo funciona el LDR

Inicialmente, asumiendo que el nivel de luz es menor, el LDR mantiene una alta resistencia nivel a través de él, lo que no permite que llegue suficiente corriente a la base del transistor T1.

Esto permite que el nivel de potencial en el colector sature T2 y, en consecuencia, el relé permanece activado en esta condición.

Cuando el nivel de luz aumenta y se vuelve lo suficientemente grande en el LDR, su nivel de resistencia cae, esto permite que pase más corriente a través de él que eventualmente alcanza la base de T1.

Cómo responde el transistor a LDR

El transistor T1 conduce, tirando a tierra su potencial colector. Esto inhibe la conducción del transistor T2, apagando su relé de carga del colector y la lámpara conectada.

Detalles de la fuente de alimentación

La fuente de alimentación es estándar transformador , puente, red de condensadores, que suministra un DC limpio al circuito para la ejecución de las acciones propuestas.

Todo el circuito se puede construir sobre una pequeña pieza de tablero vero y todo el conjunto junto con la fuente de alimentación se pueden alojar dentro de una pequeña caja de plástico resistente.

Cómo se coloca el LDR

El LDR debe colocarse fuera de la caja, lo que significa que su superficie de detección debe estar expuesta hacia el área ambiental desde donde se requiere detectar el nivel de luz.

Se debe tener cuidado de que la luz de las lámparas no llegue de ninguna manera al LDR, lo que puede resultar en falsas conmutaciones y oscilaciones.

Lista de partes

• R1, R2, R3 = 2K2,
• VR1 = preajuste de 10K,
• C1 = 100 uF / 25 V,
• C2 = 10 uF / 25 V,
• D1 ---- D6 = 1N4007
• T1, T2 = BC547,
• Relé = 12 voltios, 400 ohmios, SPDT,
• LDR = cualquier tipo con resistencia de 10K a 47K con luz ambiental.
• Transformador = 0-12 V, 200 mA

Diseño de PCB

Usando opamp IC 741

El circuito de farolas automáticas activado por oscuridad explicado anteriormente también se puede realizar utilizando un opamp , Como se muestra abajo:

Descripción de trabajo

Aquí, el IC 741 está diseñado como un comparador, en el que su pin no inversor # 3 está conectado a un preset o potenciómetro de 10k para crear una referencia de activación en este pinout.

El pin # 2, que es la entrada inversora del IC, está configurado con una red divisoria de potencial hecha por una resistencia dependiente de la luz o LDR y una resistencia de 100K.

El ajuste preestablecido de 10K se ajusta inicialmente de manera que cuando la luz ambiental en el LDR alcanza el umbral de oscuridad deseado, el pin # 6 sube. Esto se hace con algo de habilidad y paciencia moviendo el preset lentamente hasta que el pin # 6 se ponga alto, lo cual se identifica al encender el relé conectado y la iluminación del LED rojo.

Esto debe hacerse creando un nivel de luz de umbral de oscuridad artificial en el LDR dentro de una habitación cerrada y usando luz tenue para este propósito.

Una vez que se establece el preajuste, se puede sellar con un poco de pegamento epoxi para que el ajuste permanezca fijo y sin cambios.

Después de esto, el circuito puede encerrarse dentro de una caja adecuada con un adaptador de 12V para alimentar el circuito, y los contactos del relé pueden conectarse con la lámpara de carretera deseada.

Se debe tener cuidado para asegurarse de que la iluminación de la lámpara nunca llegue al LDR, de lo contrario, puede provocar oscilaciones continuas o parpadeo de la lámpara tan pronto como se active en el crepúsculo.