Circuito di illuminazione stradale a LED automatico da 40 Watt

Il seguente articolo discute la costruzione di un interessante circuito di illuminazione stradale a LED automatico da 40 watt, che si accenderà automaticamente di notte e si spegnerà durante il giorno (progettato da me). Durante il giorno la batteria incorporata viene caricata tramite un pannello solare, una volta caricata la stessa batteria viene utilizzata per alimentare la lampada a LED di notte per l'illuminazione delle strade.

Oggi i pannelli solari e le celle fotovoltaiche sono diventati molto popolari e nel prossimo futuro probabilmente vedremmo tutti noi usarli in un modo o nell'altro nella nostra vita. Un utilizzo importante di questi dispositivi è stato nel campo dell'illuminazione stradale.

Il circuito che è stato discusso qui ha la maggior parte delle specifiche standard incluse con esso, i seguenti dati lo spiegano in modo più elaborato:

Specifiche della lampada a LED

• Voltaggio: 12 volt (batteria 12V / 26AH)
• Consumo di corrente: 3,2 Amp a 12 volt,
• Consumo energetico: 39 watt per 39 no di LED da 1 watt
• Intensità della luce: circa 2000 lm (lumen) circa

Specifiche del caricatore / controller

• Ingresso: 32 volt da un pannello solare specificato con circa 32 volt di tensione a circuito aperto e corrente di cortocircuito da 5 a 7 ampere.
• Uscita: max. 14,3 volt, corrente limitata a 4,4 Amp
• Batteria piena - Interruzione a 14,3 volt (impostata da P2).
• Batteria scarica - Interruzione a 11,04 volt (impostata da P1).
• Batteria caricata a velocità C / 5 con tensione flottante limitata a 13,4 volt dopo 'interruzione completa della batteria'.
• Commutazione automatica giorno / notte con sensore LDR (impostato selezionando R10 in modo appropriato).

In questa prima parte dell'articolo studieremo lo stadio del caricatore / regolatore solare e il corrispondente circuito di interruzione di sovratensione / bassa tensione, nonché la sezione di interruzione automatica giorno / notte.

Il design di cui sopra può essere molto semplificato eliminando lo stadio IC 555 e collegando il transistor di interruzione del relè diurno direttamente con il positivo del pannello solare, come mostrato di seguito:

Elenco delle parti

• R1, R3, R4, R12 = 10k
• R5 = 240 OHMS
• P1, P2 = 10K preimpostato
• P3 = 10k pot o preset
• R10 = 470K,
• R9 = 2M2
• R11 = 100K
• R8 = 10 OHMS 2 WATT
• T1 ---- T4 = BC547
• A1 / A2 = 1/2 IC324
• TUTTI I DIODI ZENER = 4,7 V, 1/2 WATT
• D1 - D3, D6 = 1N4007
• D4, D5 = 6AMP DIODI
• IC2 = IC555
• IC1 = LM338
• RELÈ = 12V, 400 OHMS, SPDT
• BATTERIA = 12V, 26AH
• PANNELLO SOLARE = ​​CIRCUITO APERTO 21V, 7AMP @ CORTOCIRCUITO.

Caricabatterie / controller solare, interruzione batteria alta / scarica e fasi del circuito del rilevatore di luce ambientale:

ATTENZIONE : Un regolatore di carica è un must per qualsiasi sistema di illuminazione stradale. Potresti trovare altri design su Internet senza questa funzione, semplicemente ignorali. Possono essere pericolosi per la batteria!

Facendo riferimento allo schema elettrico dell'illuminazione stradale da 40 watt sopra, la tensione del pannello viene regolata e stabilizzata ai 14,4 volt richiesti dall'IC LM 338.

P3 viene utilizzato per impostare la tensione di uscita esattamente su 14,3 volt o da qualche parte vicino ad essa.

R6 e R7 costituiscono i componenti di limitazione della corrente e devono essere calcolati in modo appropriato come discusso in questo circuito regolatore di tensione del pannello solare .

La tensione stabilizzata viene quindi applicata al controllo di tensione / carica e agli stadi associati.

Due amplificatori operazionali A1 e A2 sono cablati con configurazioni converse, il che significa che l'uscita di A1 diventa alta quando viene rilevato un valore di sovratensione predeterminato, mentre l'uscita di A2 diventa alta al rilevamento di una soglia di bassa tensione predeterminata.

Le suddette soglie di alta e bassa tensione sono opportunamente impostate rispettivamente dai preset P2 e P1.

I transistori TI e T2 rispondono di conseguenza alle suddette uscite dagli operazionali e attivano il rispettivo relè per il controllo dei livelli di carica della batteria collegata rispetto ai parametri dati.

Il relè collegato a T1 controlla specificamente il limite di sovraccarico della batteria.

Il relè collegato a T3 è responsabile del mantenimento della tensione allo stadio della lampada a LED. Finché la tensione della batteria è al di sopra della soglia di bassa tensione e finché non è presente la luce ambientale intorno al sistema, questo relè mantiene la lampada accesa, il modulo LED si spegne istantaneamente nel caso in cui le condizioni stabilite non siano soddisfatte.

Funzionamento del circuito

IC1 insieme alle parti associate forma il circuito del rivelatore di luce, la sua uscita è alta in presenza di luce ambientale e viceversa.

Supponiamo che sia giorno e che una batteria parzialmente scarica a 11,8 V sia collegata ai punti pertinenti, supponiamo inoltre che l'interruzione dell'alta tensione sia impostata a 14,4 V. All'accensione (dal pannello solare o da una sorgente CC esterna), la batteria inizia a caricarsi tramite i contatti N / C del relè.

Poiché è giorno, l'uscita di IC1 è alta, il che attiva T3. Il relè collegato a T3 trattiene la tensione della batteria e le impedisce di raggiungere il modulo LED e la lampada rimane spenta.

Una volta che la batteria è completamente carica, l'uscita di A1 diventa alta accendendo T1 e il relè associato.

Questo scollega la batteria dalla tensione di carica.

La situazione di cui sopra si blocca con l'aiuto della tensione di feedback dai contatti N / O del relè di cui sopra alla base di T1.

Il fermo persiste fino a quando non viene raggiunta la condizione di bassa tensione, quando T2 si accende, mettendo a terra la polarizzazione di base di T1 e riportando il relè superiore in modalità di carica.

Questo conclude il nostro controller batteria alta / bassa e le fasi del sensore di luce del circuito del sistema di illuminazione stradale automatico da 40 watt proposto.

La discussione seguente spiega la procedura di creazione del circuito del modulo LED controllato da PWM.

Il circuito mostrato di seguito rappresenta il modulo lampada LED composto da 39 n. LED ad alta potenza da 1 watt / 350 mA.L'intero array è realizzato collegando 13 collegamenti in serie in parallelo, composti da 3 LED in ciascuna serie.

Come funziona

La suddetta disposizione dei LED è piuttosto standard nella sua configurazione e non concentra molta importanza.

La parte cruciale di questo circuito è la sezione IC 555, che è configurata nella sua tipica modalità multivibratore astabile.

In questa modalità, il pin di uscita n. 3 dell'IC genera forme d'onda PWM definite che possono essere regolate impostando il ciclo di lavoro dell'IC in modo appropriato.

Il duty cycle di questa configurazione viene regolato impostando P1 secondo le proprie preferenze.

Poiché l'impostazione di P1 decide anche il livello di illuminazione dei LED, dovrebbe essere fatto con attenzione per produrre i risultati più ottimali dai LED. P1 diventa anche il controllo della regolazione della luminosità del modulo LED.

L'inclusione del design PWM qui gioca il ruolo chiave in quanto riduce drasticamente il consumo di energia dei LED collegati.

Se il modulo LED fosse collegato direttamente alla batteria senza lo stadio IC 555, i LED avrebbero consumato tutti i 36 watt specificati.

Con il driver PWM in funzione, il modulo LED ora consuma solo circa 1/3 di potenza, ovvero circa 12 watt, ma estrae l'illuminazione massima specificata dai LED.

Questo accade perché, a causa degli impulsi PWM alimentati, il transistor T1 rimane acceso solo per 1/3 del normale periodo di tempo, accendendo i LED per lo stesso periodo di tempo più breve, tuttavia a causa della persistenza della visione, troviamo i LED Sempre attivo.

L'alta frequenza dell'astabile rende l'illuminazione molto stabile e nessuna vibrazione può essere rilevata anche mentre la nostra visione è in movimento.

Questo modulo è integrato con la scheda del controller solare precedentemente discussa.

Il positivo e il negativo del circuito mostrato devono essere semplicemente collegati ai punti pertinenti sulla scheda del controller solare.

Questo conclude l'intera spiegazione del progetto di circuito per lampione stradale a LED automatico da 40 watt proposto.

Se hai domande, puoi esprimerle attraverso i tuoi commenti.

AGGIORNARE: La teoria di cui sopra di vedere un'illuminazione elevata con un consumo inferiore a causa della persistenza della vista non è corretta. Quindi, purtroppo, questo controller PWM funziona solo come controller di luminosità e nient'altro!

Schema elettrico per il controller PWM a LED per illuminazione stradale

Elenco delle parti

• R1 = 100K
• P1 = 100K pot
• C1 = 680pF
• C2 = 0,01 uF
• R2 = 4K7
• T1 = TIP122
• R3 ---- R14 = 10 Ohm, 2watt
• LED = 1 watt, 350 mA, bianco freddo
• IC1 = IC555

Nel prototipo finale i LED sono stati montati su speciali dissipatori a base di alluminio tipo PCB, è fortemente consigliato, senza i quali la vita dei LED si deteriorerebbe.

Immagini prototipo

Prototipo di illuminazione stradale di swagatam innovations

Circuito di illuminazione stradale più semplice

Se sei un nuovo arrivato e stai cercando un semplice sistema di illuminazione stradale automatico, forse il seguente design soddisferà le tue esigenze.

Questo più semplice circuito di illuminazione stradale automatico può essere assemblato rapidamente da un principiante e installato per ottenere i risultati desiderati.

Costruito attorno a un concetto attivato dalla luce, il circuito può essere utilizzato per accendere e spegnere automaticamente una luce stradale o un gruppo di lampade in risposta ai diversi livelli di luce ambientale.

Il unità elettrica una volta costruito può essere utilizzato per spegnere una lampada quando arriva l'alba e accenderla quando cala il tramonto.

Come funziona

Il circuito può essere utilizzato come automatico luce diurna notturna sistema di controllo o un semplice interruttore attivato dalla luce. Proviamo a capire il funzionamento di questo utile circuito e come sia così semplice da costruire:

Facendo riferimento allo schema del circuito possiamo vedere una configurazione molto semplice composta da solo una coppia di transistor e un relè, che costituisce la parte di controllo di base del circuito.

Ovviamente non possiamo dimenticare l'LDR che è il principale componente di rilevamento del circuito. I transistor sono sostanzialmente disposti in modo che si completino a vicenda in modo opposto, il che significa che quando il transistor sul lato sinistro conduce, il transistor sul lato destro si spegne e viceversa.

Il transistor T1 del lato sinistro è attrezzato come un comparatore di tensione utilizzando una rete resistiva. Il resistore sul braccio superiore è l'LDR e il resistore sul braccio inferiore è il preset utilizzato per impostare i valori di soglia oi livelli. T2 è organizzato come un inverter e inverte la risposta ricevuta da T1.

Come funziona l'LDR

Inizialmente, supponendo che il livello di luce sia inferiore, il LDR sostiene un'elevata resistenza livello attraverso di esso, che non consente a una corrente sufficiente di raggiungere la base del transistor T1.

Ciò consente al livello di potenziale al collettore di saturare T2 e di conseguenza il relè rimane attivato in questa condizione.

Quando il livello di luce aumenta e diventa sufficientemente grande sull'LDR, il suo livello di resistenza diminuisce, ciò consente il passaggio di più corrente che alla fine raggiunge la base di T1.

Come il transistor risponde a LDR

Il transistor T1 conduce, portando a massa il suo potenziale di collettore. Ciò inibisce la conduzione del transistor T2, spegnendo il suo relè di carico del collettore e la lampada collegata.

Dettagli sull'alimentazione

L'alimentazione è uno standard trasformatore , ponte, rete di condensatori, che fornisce a pulito DC al circuito per eseguire le azioni proposte.

L'intero circuito può essere costruito su un piccolo pezzo di scheda vero e l'intero assieme con l'alimentatore può essere alloggiato all'interno di una robusta scatola di plastica.

Come è posizionato l'LDR

L'LDR deve essere posizionato all'esterno della scatola, il che significa che la sua superficie di rilevamento deve essere esposta verso l'area ambiente da cui è necessario rilevare il livello di luce.

Si deve prestare attenzione che la luce delle lampade non raggiunga in alcun modo l'LDR, il che può provocare false accensioni e oscillazioni.

Elenco delle parti

• R1, R2, R3 = 2K2,
• VR1 = 10K preimpostato,
• C1 = 100uF / 25V,
• C2 = 10uF / 25V,
• D1 ---- D6 = 1N4007
• T1, T2 = BC547,
• Relè = 12 volt, 400 Ohm, SPDT,
• LDR = qualsiasi tipo con resistenza da 10K a 47K alla luce ambientale.
• Trasformatore = 0-12 V, 200 mA

Progettazione PCB

Utilizzando opamp IC 741

Il circuito lampione automatico attivato dall'oscurità sopra spiegato può essere realizzato anche utilizzando un opamp , come mostrato di seguito:

Descrizione di lavoro

Qui l'IC 741 è progettato come un comparatore, in cui il suo pin # 3 non invertente è collegato a un preset o potenziometro da 10k per creare un riferimento di attivazione a questo pinout.

Il pin n. 2, che è l'ingresso invertente dell'IC, è configurato con una rete di divisori di potenziale composta da un resistore dipendente dalla luce o LDR e un resistore da 100 K.

Il preset 10K viene inizialmente regolato in modo tale che quando la luce ambientale sull'LDR raggiunge la soglia di oscurità desiderata, il pin # 6 diventa alto. Questo viene fatto con una certa abilità e pazienza spostando lentamente il preset fino a quando il pin # 6 non diventa alto, che viene identificato dall'accensione del relè collegato e dall'illuminazione del LED rosso.

Questo deve essere fatto creando un livello di luce di soglia di oscurità artificiale sull'LDR all'interno di una stanza chiusa e utilizzando una luce fioca per lo scopo.

Una volta impostato il preset, può essere sigillato con un po 'di colla epossidica in modo che la regolazione rimanga fissa e inalterata.

Successivamente il circuito può essere racchiuso in un'apposita scatola con un adattatore 12V per l'alimentazione del circuito, ed i contatti del relè cablati con il lampione desiderato.

È necessario prestare attenzione affinché l'illuminazione della lampada non raggiunga mai l'LDR, altrimenti potrebbe provocare oscillazioni continue o sfarfallio della lampada non appena viene attivata al crepuscolo.