Obnova svjetla solarnog vrta na mrežni pogon: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Ovo zaista slijedi iz nekih mojih prethodnih projekata na napajanje mrežom, ali je blisko povezano sa prethodno dokumentiranim raskidom LED dioda.

Sada smo svi izašli van i kupili ih ljeti, ona mala cvjetna ružičasta svjetla 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 pati po dobrom starom britanskom vremenu sa pokvarenim baterijama i ponekad samo pokvarenim solarnim panelima.

Obično ove stvari kupujete u pakiranjima od 4 ili više, a izvor svjetla je jedan LED diode male snage, jeftine vrste. Kad umru, bacamo ih u kantu i odlazimo na deponiju. Pa, nagnalo me je na razmišljanje, zašto ga ne pretvoriti u jedinicu s napajanjem iz mreže s 10 W LED dioda. Morao bi biti siguran i zaštićen od vremenskih uvjeta i mora biti jeftin. Pitao sam se može li se to učiniti, a da li bi 10W bilo previše? Na slikama se vidi da je izvor svjetlosti cijevni dizajn promjera oko 60 mm od nehrđajućeg čelika i plastični difuzor. Plus još jedan cijevni poklopac koji pristaje na vrh sa solarnim panelom unutra. Prvo što sam učinio je uklonio originalni mali bijeli LED dio i kvadratni solarni panel u krovu. Ideja za to je montiranje LED dioda na ploču pričvršćenu za 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 upravljački čip za napajanje u režimu prekidača FL7701 i induktor 1,4mH coilcraft. Nažalost, pretvaranje 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 izdržati 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 neke LED diode od 1W s naponom naprijed 0f 3V@330mA. Sada, ako sam koristio 10 i ispod njih trčao pri 266 mA, završio bih sa 10 x 3 x0.266A = 8 W … dovoljno blizu. Podletanje ima pristup s dva pola….smanjivanje topline i stoga očuvanje ili produženje vijeka trajanja. Donja temperatura spoja znači sretna svjetla.

Korak 2: LED baza

Gledajući slike vrtnog svjetla potreban je način ugradnje ovih LED dioda i naravno ako tone 266mA moramo se riješiti 8W energije preko njih što će zahtijevati hladnjak. Unutrašnji 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 na unutrašnjost cijevi. Tada 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 središnjim otvorom 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 pogledajte sliku. Aluminij je bio staro kućište za napajanje, ali ovo vjerovatno 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 provodljivost. Upotrijebite dvostruki krug termo trake položene poprečno u dva sloja. Ovo će promijeniti toplinsku vodljivost i izgubit ćemo još 20 stupnjeva c na spoju, ali to je potrebno. Kasnije ću ovo 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 prilogu pogledajte u pdf formatu.

Odštampao sam dizajn u skali i iskoristio rupicu da napravim šablon za montažu 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 zalemio. Naravno, morate biti sigurni da katode idu do anoda. Mogli biste ih jednostavno zalijepiti i upotrijebiti žicu za spajanje između pinova, iako upotreba bakrene trake pomaže rasipati dio topline u traku. Što se tiče topline, oni je generiraju mnogo 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 se njegova veličina lijepo uklapa u uklonjeni solarni čip 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 stepeni C = 72 stepena C što bi trebalo biti razumno.

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

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

Provjerite easam prilog koji možete preuzeti za pregled

Korak 4: Gornja montaža

Rekli smo ranije da ćemo za to koristiti upravljački čip FL7701, a igrajući se s dizajnerom proračunskih tablica xcel došlo je do seta brojki koje bi mogle uspjeti. Ključ za pretvarač dolara bio je smanjiti valovitost na nešto razumno s obzirom na RMS vrijednost koja nam je potrebna. Talasanje ima direktan uticaj na veličinu induktora i učestalost rada, a indirektan uticaj. Dakle, ako povećamo valovitost, moramo povećati veličinu induktora, a jedini način da smanjimo potrebnu induktivnost 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 pažnju na upotrebu hladnjaka koji ima ploču zalijepljenu za dno s montiranim LED diodama.

Povećanjem struje na 266 mA RMS podešavanjem vršne struje na 500 mA 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 proračun očekivao 286mA, dok smo u stvarnosti uspjeli samo 266. Frekvencija je trebala biti 101Khz, no izgledalo je da je gledanje na opseg malo ispod. Raspravljat ću o shemi i upravljačkom programu i valnim oblicima u sljedećem koraku.

Tako je uključivanje osvijetlilo osnovnu ploču poput božićnog drvca. Brza napomena o sigurnosti. Ovo je izolirani dizajn pa sve što se može podići na mrežni nivo 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 testnu 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 hajdemo da skočimo unatrag i pogledamo šta nam je potrebno za pogon LED -a. Već smo rekli da trebamo podržati 266mA ili otprilike tako da smo već uradili brojeve.

Pozivajući se na shematsku napomenu sljedeće:

Dolazi preko osigurača 1 na ispravljač mosta, a zatim na induktor filtera sa dva c -a.

D1 je dioda za oporavak i sredstvo za smanjenje struje na induktivitetu. Vrata Q1 pokreću pin 2 FL7701 preko R3 s D2 pomažući brisanju naboja iz kapije pri negativnom hodu FL7701. Frekvencija izlaza je postavljena pomoću R5/R4. Nekoliko 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 koja će uzrokovati resetiranje IC -a i smanjenje spremnosti za sljedeći na period. Zabilježite šta nedostaje u ovom krugu. Ne postoji potreba za velikom DC ispravljačkom jedinicom za ulaz. FL7701 pametno vodi računa o ulaznim varijacijama interno. S obzirom na to da je to obično skup dio, pomaže uštedjeti na troškovima. Nakon što je PCB napunjen, provjerio sam valovitost. Korištenjem sonde za struju na katodi LED bloka došlo je do talasa od 150 mA, a prosječna struja pomoću mjerača izmjerena je kao pribl. 260mA. Ovo je maksimalno 100mA za LED diode i omogućuje im hladnije hlađenje, što im produžava vijek trajanja. Frekvencija je mjerena kao 81Khz, a ramp dolje 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 prototipske ploče na kojoj je bilo grešaka koje sam ispravio na novim postavljenim postavkama PCB -a. Obratite pažnju na kratkospojnike na njemu da biste zaobišli neko pogrešno pričvršćivanje ….doh. To je izazvalo neke udare prije nego što sam shvatio grešku … mora da je bio umoran!

Postoji nekoliko gornjih i jedno donjih strana.

Korak 7: Sastavite sve zajedno

Dakle, ovdje je zajedno s prorezima. Kasnije ću priložiti BOM listu 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. Ovo će povrijediti ako se dodirne, 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 kvara. Uočite upotrebu 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 vodootporna posuda, već se mreža drži dalje od prstiju i odvodna rupa je znatno iznad nivoa zemlje. Gornjem hladnjaku je potrebno malo brtvljenja oko vrha, a to još treba dovršiti. Namjeravam ovo staviti u vrt na ljeto i vjerovatno kasnije dodati još neke.