كيفية إنشاء مصباح شارع آلي يعمل بالطاقة الشمسية
ماذا تتوقع
يتطلب هذا النظام 5 وحدات رئيسية:
- الألواح الشمسية: لشحن البطارية في النهار وكجهاز استشعار للضوء.
- البطارية: لتخزين الدائرة الكهربائية والتيار الكهربائي والمصباح.
- لمبة LED DC: للإضاءة في الظلام
- الأسلاك: للتوصيل البيني حسب الرسم التخطيطي.
- الدائرة الإلكترونية: للتحكم / التبديل تلقائيًا في لمبة LED ولحماية تفريغ البطارية.
استخدام الطاقة الشمسية لشحن البطارية
لشحن البطارية ، استخدمنا لوحة شمسية صغيرة بقوة 10 وات (يمكنك اختيار واحدة أكبر وفقًا لميزانية / متطلبات الطاقة الخاصة بك)، يمكن أن يشحن بطارية 12V ويمكن أن يوفر تيار دائرة قصر 0.62A في ذروة لمعان، حجمها المادي حوالي 12 "× 9".
- لقد استخدمنا بطارية 12VDC بسعة 4Ah الحالية، خلال النهار، تولد الألواح الشمسية تيارًا يستخدم لشحن البطارية، يمكن أن يكون للبطارية جهد دائرة مفتوحة بحد أقصى 13.7 فولت عند الشحن الكامل ويجب إعادة شحنها عندما ينخفض جهد البطارية إلى 11 فولت تيار مستمر.
- لشحن البطارية ، يتم توصيل السلك الأحمر للوحة الشمسية (قطبية موجبة) بالطرف الموجب للبطارية من خلال الصمام الثنائي Zener ، والذي يتم لحامه في Veroboard حيث يتم وضع الدائرة الإلكترونية أيضًا.
يتم وضع الصمام الثنائي Zener بحيث يتم توصيل الكاثود (+ المحطة الطرفية) باللوحة الشمسية ويتم توصيل القطب الموجب (- المحطة الطرفية) بالطرف الموجب للبطارية من خلال الأسلاك.
يوفر الصمام الثنائي زينر عزلًا بين اللوح الشمسي والبطارية ، وهو أمر مفيد بشكل خاص في الظلام عندما تأخذ الدائرة جهد اللوحة الشمسية لتشغيل الضوء، السلك الأسود (قطبية سالبة) متصل مباشرة بالطرف السالب للبطارية.
بناء الدائرة الالكترونية
تتكون الدائرة الإلكترونية من جزأين، أحدهما مخصص للتحكم في لمبة LED ، بينما الآخر مخصص للتحكم وتجنب استنزاف البطارية.
مخططات إنارة الشوارع الأوتوماتيكية بالطاقة الشمسية
يوضح الشكل أدناه المخططات الكاملة لتوصيل هذا النظام معًا، قم بعمل دائرة إلكترونية للتبديل التلقائي وحماية استنزاف البطارية على Veroboard.
- 1 × ULN2003 زوج ترانزستورات دارلينجتون IC
- 1 × LM7809 9 VDC منظم الجهد IC
- 2 × LM393 مقارنة الجهد IC
- 1 × Veroboard (لتوصيل عناصر الدائرة من خلال اللحام)
- المقاومات (بالأوم) 1K، 10K، 36K، 53K، 100K، 280K (أو مجموعة موازية / متسلسلة مكافئة من هذه القيم)
- الأسلاك
- لحام الحديد وأسلاك اللحام
- جهاز رقمي متعدد (لقياس الجهد والتيار)
- موصلات كتلة طرف المسمار (لتوصيل الأسلاك باللوحة الشمسية والبطارية ومصباح LED)
- الصمام الثنائي زينر (بين السلك الأحمر للوحة الشمسية والبطارية + الطرفية)
التحكم في لمبة LED
لتشغيل مؤشر LED في الظلام وإيقاف تشغيله في ضوء النهار ، استخدم جهد اللوحة الشمسية كمستشعر لتوجيه الدائرة، يتم عزل الألواح الشمسية والبطارية باستخدام الصمام الثنائي Zener.
- إن الصمام الثنائي Zener متحيز للأمام في ضوء النهار حيث أن الجهد الشمسي سيكون أعلى من جهد البطارية للشحن ، بينما يتحول إلى انحياز عكسي في الظلام عندما لا يتوفر ضوء الشمس لإضاءة اللوحة الشمسية ، لإعطاء جهد ناتج كبير.
- في هذه الدائرة ، تتم مقارنة جهد الألواح الشمسية بجهد البطارية باستخدام المقارنة، عندما يكون أكبر (أثناء النهار) ، فإنه يعطي إشارة لإطفاء الضوء.
منع الإفراط في التفريغ
إذا كان الطقس غائمًا أو ضبابيًا ، فمن المحتمل ألا يتم شحن البطارية أثناء النهار ، مما يؤدي إلى تفريغ مفرط للبطارية لعدة ليال متتالية، يمكن أن يتسبب ذلك في تفريغ البطارية إلى نقطة يتعطل فيها التوازن الكيميائي للبطارية مما يجعلها غير مجدية للاستخدام مرة أخرى.
للتأكد من أن البطارية لا تتجاوز مستوى التفريغ العميق مثل ~ 11 فولت ، استخدم المقارنة كمحرك شميت، عندما ينخفض جهد البطارية إلى أقل من 11 فولت ، فإن مشغل شميت سينتج منطقًا منخفضًا والذي بدوره سيعطل دائرة التبديل، لتمكين دائرة التبديل مرة أخرى ، يلزم إعادة الشحن الكامل للبطارية إلى 13.2 فولت.
اختبار نظام إضاءة الشارع بالطاقة الشمسية
لاختبار أداء هذا النظام ، ضع الألواح الشمسية تحت ضوء الشمس، سترى أن لمبة LED
"مطفأة" عند تعرض اللوحة الشمسية لأشعة الشمس، قم بقياس الجهد باستخدام مقياس
رقمي متعدد في خرج الألواح الشمسية وأطراف البطارية.
سوف تكتشف أن جهد الألواح الشمسية أعلى من جهد البطارية، الآن للتحقق مما إذا كانت البطارية تشحن تحت أشعة الشمس ، استخدم مقياس رقمي متعدد لقياس التيار المتدفق إلى البطارية .
