วิธีสร้างไฟสวนอัตโนมัติพลังงานแสงอาทิตย์แบบง่ายๆ

สำหรับผู้ที่มีความสนใจในการทำสวนแสงไฟในสวนจะเป็นตัวเลือกในการชื่นชมความงามของพืชแม้ในช่วงกลางคืน โดยปกติไฟเหล่านี้จะถูกวางไว้ในสวนห่างไกลจากปลั๊กไฟเพราะไม่ควรเดินสายไฟผ่านดินในสวนของคุณซึ่งจะเปียกและสกปรกเกือบตลอดเวลา นี่คือจุดที่ไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์เข้ามาในภาพ ไฟเหล่านี้จะมีแบตเตอรี่ที่จะชาร์จผ่านแผงโซลาร์เซลล์ในเวลากลางวันและในช่วงเวลากลางคืนพลังงานจากแบตเตอรี่จะถูกใช้เพื่อเปิดไฟและวงจรจะทำซ้ำ ในบทความก่อนหน้านี้เราได้สร้างโครงการที่เกี่ยวข้องกับพลังงานแสงอาทิตย์บางโครงการเช่นเครื่องชาร์จโทรศัพท์มือถือพลังงานแสงอาทิตย์และวงจรอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์

ในโครงการนี้เราจะไปสร้างง่ายและราคาถูกDIY ไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์ แผงโซลาร์เซลล์จะชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมในเวลากลางวันและเมื่อถึงเวลากลางคืนแบตเตอรี่จะเปิดไฟจนกว่าจะถึงเวลากลางวันอีกครั้ง เราจะไม่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์หรือเซ็นเซอร์ต่างจากวงจรอื่น ๆ เนื่องจากแนวคิดของโครงการคือการลดจำนวนส่วนประกอบเพื่อลดราคาและความซับซ้อนของวงจร ที่กล่าวมาเริ่มสร้างโคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์แบบโฮมเมดกันเถอะ !!

การออกแบบไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์

ก่อนที่จะเลือกมูลค่าของส่วนประกอบและเข้าสู่แผนภาพวงจรจำเป็นต้องเลือกโหลดสำหรับโครงการของเรา โดยการโหลดเราอ้างถึงประเภทของไฟสวนที่เราจะใช้ในโครงการของเรา เนื่องจากพิกัดแรงดันและกระแสของไฟจะตัดสินว่าจะออกแบบวงจรได้อย่างไร

ไฟ LED เราจะใช้ในโครงการนี้มีไฟ LED จีนปกติและมีแรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการของ 3.2Vสูงสุดของ4.5V แรงดันไปข้างหน้า ดังนั้นหากเชื่อมต่อ LED สองดวงเป็นอนุกรมแรงดันไปข้างหน้าจะเท่ากับ 6.4V ไฟ LED ที่ใช้ในโครงการของเราแสดงอยู่ด้านล่าง

ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียม 7.4V จะสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ต่ำสุด 6.4V (ปล่อยประจุจนเต็ม) ถึงสูงสุด 8.4V (ชาร์จเต็ม) ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียม 7.4V จึงถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานในโครงการนี้เช่นเดียวกับที่แสดงด้านล่าง หากคุณยังใหม่กับแบตเตอรี่ลิเธียมอย่างสมบูรณ์คุณสามารถอ่านบทความพื้นฐานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับแบตเตอรี่ได้ดีขึ้น

แบตเตอรี่ที่เลือกใช้สำหรับแอพพลิเคชั่นนี้จะมีวงจรป้องกันในตัวซึ่งจะช่วยป้องกันแบตเตอรี่จากการชาร์จไฟมากเกินไปการคายประจุไฟฟ้าลึกและการลัดวงจร หากแบตเตอรี่ของคุณไม่มีคุณสมบัติเหล่านี้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ใช้โมดูลป้องกันภายนอกเนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมอาจมีความไม่เสถียรสูงและอาจระเบิดได้หากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม

แผนภาพวงจรไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์

วงจรไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์จะประกอบด้วยสองส่วน หนึ่งกำลังชาร์จและอีกอันคือการควบคุมไฟ LED แผนภาพวงจรที่สมบูรณ์อธิบายเป็นสองส่วนส่วนแรกได้รับด้านล่าง

N-Channel MOSFET Q2, IRF540Nใช้สำหรับการควบคุมการทำงานของประจุ โพเทนชิออมิเตอร์ R1 ใช้เพื่อตั้งระดับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่โดยการควบคุมแรงดันประตูข้าม N Channel MOSFET Q2 ไดโอด Schottky rectifier D1 คือSR160ซึ่งเป็นไดโอด Schottky 1A 60V ที่ใช้เพื่อป้องกันแบตเตอรี่จากขั้วย้อนกลับและเพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับระหว่างสภาวะการคายประจุ เอาต์พุต Schottky diode D2 ใช้เพื่อแยกแรงดันไฟฟ้าของเครื่องชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่

ส่วนอื่น ๆ ของวงจรใช้เพื่อเปิดไฟ LED ในสภาวะมืด นี้จะกระทำโดยคนอื่น ๆP-Channel MOSFETไตรมาสที่ 1 ซึ่งเป็นIRF9540ประตูมอสเฟตถูกควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตแรงดัน MOSFET จะยังคงปิดอยู่ แต่ในที่มืดหรือในเวลากลางคืนเซลล์จะไม่สร้างแรงดันไฟฟ้าและ MOSFET จะเปิดขึ้น โดยใช้ P ช่อง MOSFET เพิ่มเติมLDR และวงจรการเปรียบเทียบจะถูกตัดออกอย่างสมบูรณ์

ตอนนี้สำหรับส่วนที่สองของวงจรไฟ LED จะเชื่อมต่อในสภาพขนานแบบอนุกรม LED สองดวงในอนุกรมจะเพิ่มแรงดันไปข้างหน้าเป็นสองเท่าของ LED เดี่ยว แต่กระแสที่ไหลผ่าน LED จะถูกแบ่งออก 4 การเชื่อมต่อแบบขนานทำด้วย LED สองชุดในอนุกรม ไฟ LED เพิ่มเติมแบบขนานจะเพิ่มกระแสและส่งผลต่อแบตเตอรี่สำรอง

ประมาณว่ากระแสไหลผ่านแต่ละชุดมีค่าเกือบ 40mA ดังนั้น 4 สายขนานใช้กระแส 160mA แบตเตอรี่ที่เลือกสำหรับโปรเจ็กต์นี้จะทำให้ไฟ LED สว่างขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพเป็นเวลาเกือบ 5-6 ชั่วโมงในสภาวะการชาร์จเล็กน้อย หนึ่งสามารถเพิ่มสาย LED ตามความต้องการ

การก่อสร้างไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์

ในการสร้างวงจรต่อไปนี้จะต้องมีส่วนประกอบ -

1. แบตเตอรี่ลิเธียม 7.4V (mAH ขึ้นอยู่กับเวลาสำรอง) พร้อมวงจรป้องกันในตัว
2. LED ที่มีแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า 3.5V (สามารถใช้แรงดันไฟฟ้าอื่นได้เช่นกัน แต่โครงสร้างแถบ LED จะแตกต่างกัน)
3. IRF9540N - ช่อง P Mosfet
4. IRF540N - N Channel Mosfet
5. SR160 Schottky diode 2 ชิ้น
6. ตัวต้านทาน 680R
7. โพเทนชิออมิเตอร์ 50k
8. ตัวต้านทาน 4.7k
9. แผงโซลาร์เซลล์ 15 - 18V ที่มีพิกัดกระแสมากกว่า 300mA หากเลือกแบตเตอรี่ 3600mAH
10. สายไฟสำหรับเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์และไฟ LED
11. สายเชื่อมต่อ

ภาพด้านล่างแสดง pinout ของ IRF540N N-channel และ IRF9540 P-Channel Mosfet ที่เราจะใช้ในโครงการ

เมื่อสร้างวงจรไฟสวนพลังงานแสงอาทิตย์บนเขียงหั่นขนมการจัดเรียงของฉันจะมีลักษณะดังนี้ด้านล่าง

เราใช้แผงโซลาร์เซลล์ตามข้อกำหนดด้านล่างนี้แล้ว

เป็นแผงโซลาร์เซลล์ 10W พร้อมเอาต์พุต 18V แผงโซลาร์เซลล์ถูกวางไว้ในแสงแดดจ้าที่สภาวะแสงอาทิตย์สูงสุด โพเทนชิออมิเตอร์ถูกควบคุมให้มี 8.5V ทั่ว D2 เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมจะเท่ากับ 8.4V เมื่อชาร์จเต็มแล้ว เมื่อแบตเตอรี่เริ่มชาร์จแอมป์มิเตอร์ให้เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับแบตเตอรี่เพื่อตรวจสอบกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้คุณยังสามารถปรับแต่งโครงการโดยใช้ตัวติดตามพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อชาร์จแบตเตอรี่สูงสุด แต่นั่นเป็นสิ่งที่อยู่นอกขอบเขตของโครงการนี้

ดังที่คุณสามารถตรวจสอบได้จากการอ่านของมัลติมิเตอร์ด้านล่างกระแสไฟชาร์จเกือบ 300mA การเปลี่ยนแปลงนี้จะขึ้นอยู่กับสภาพของแสงอาทิตย์โดยจะเพิ่มขึ้นในวันที่มีแดดและจะลดลงในวันที่มีเมฆมาก

ในช่วงเวลากลางคืนเมื่อแผงโซลาร์เซลล์ไม่ได้รับรังสีจะไม่มีกระแสไฟออกจากแผงดังนั้นแบตเตอรี่จะหยุดชาร์จและไฟ LED จะเปิดขึ้น นอกจากนี้คุณยังสามารถดูการทำงานทั้งหมดของโครงการได้ในวิดีโอที่ลิงก์ด้านล่างซึ่งเราจะสาธิตการเปิดไฟโดยอัตโนมัติหากแผงควบคุมไม่ได้รับรังสี

การปรับปรุงเพิ่มเติม

วงจรนี้เป็นวงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมพื้นฐานสำหรับโครงการที่เกี่ยวข้องกับไฟสวนอย่างง่าย ดังนั้นจึงไม่ใช้ปัญหาด้านความปลอดภัยใด ๆ สำหรับการชาร์จที่เหมาะสมและใช้วิธีการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ที่เหมาะสมโดยใช้ไอซีไดรเวอร์เฉพาะMPPT (Maximum Power Point Tracker)

เนื่องจากเป็นโครงการดำเนินการกลางแจ้งจึงต้องใช้ PCB ที่เหมาะสมพร้อมกับกล่องปิด สิ่งที่แนบมาจะต้องทำในลักษณะที่วงจรยังคงกันน้ำได้เมื่อฝนตก หากต้องการแก้ไขวงจรนี้หรือเพื่อหารือเกี่ยวกับแง่มุมเพิ่มเติมของโครงการนี้โปรดใช้ฟอรัมที่ใช้งานอยู่ของการสรุปวงจร