Maitinimo šaltinio saulės sodo šviesos atkūrimas: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Tai iš tikrųjų kyla iš kai kurių mano ankstesnių elektros energijos tiekimo projektų, tačiau yra glaudžiai susijęs su anksčiau dokumentuotu „LED Teardown“.

Dabar mes visi išėjome ir nusipirkome juos vasarą, tos mažos gėlių sienelės, kurios yra maitinamos saulės energija ir įkraunamos per dieną, o kai naktį prasideda, jie veikia kaip pasienio sodo šviesa. Žinoma, jie turi ribotą gyvenimą pigus importas, kuris kenčia senais gerais Didžiosios Britanijos orais dėl nesėkmingų akumuliatorių paketų ir kartais tiesiog sugedusių saulės baterijų.

Paprastai šiuos dalykus perkate 4 ar daugiau pakuočių, o šviesos šaltinis yra vienas mažos galios šviesos diodas iš pigios įvairovės. Po mirties mes išmetame juos į šiukšliadėžę ir išvežame į sąvartyną. Na, tai privertė mane susimąstyti, kodėl nepakeitus jo į maitinimo šaltinį maitinantį įrenginį su 10 W šviesos diodais. Tačiau jis turėtų būti saugus ir apsaugotas nuo oro sąlygų, ir jis turi būti pigus. Ar galėčiau tai padaryti, galvojau, ar 10W būtų per daug? Iš paveikslėlių matosi, kad šviesos šaltinis yra vamzdinis, maždaug 60 mm skersmens nerūdijančio plieno ir plastikinis difuzorius. Plius dar vienas vamzdinis dangtelis, kuris tinka viršuje įjungus saulės kolektorių. Pirmas dalykas, kurį padariau, buvo nuimti originalų mažą baltą šviesos diodą ir kvadratinį saulės skydelį ant stogo. Idealu tam sumontuoti šviesos diodus ant plokštės, pritvirtintos prie šilumos kriauklės, nukreiptos į viršų per saulės skydelio angą.

1 žingsnis: LED specifikacija

Neseniai įsigijęs 10W vieno COB lemputę, pagalvojau, ar būtų galima naudoti vieną ir naudoti jungiklio režimo maitinimo šaltinį tiesiai iš elektros tinklo [240V UnIsolated] Kandidatas buvo „Buck Switch“režimo galios tvarkyklės mikroschema FL7701 ir 1,4 mH indukcinis ritinys. Deja, COB bloko [12V] konvertavimas iš 240 V į FW neveikia lengvai, nes srovė, reikalinga per COB, yra daug didesnė, nei gali tvarkyklės lustas, jei norite 10 W. Lustas gali valdyti 0,5A, o esant 12 V priekinei įtampai, jūs pasiektumėte tik 5 W ar maždaug. Galite naudoti priekinio keitiklio jungiklio režimą su izoliacija, kuris atliktų darbą, tačiau išlaidos pradės didėti, nes visa tai turėjo būti pigu ir linksma. Taigi, kaip galėčiau gauti 10 W su tik 0,5 A srove. Gerai, atsižvelgiant į energijos išsaugojimo teoriją, vienintelis būdas padidinti galią yra padidinti įtampą, ir vienintelis būdas tai padaryti būtų padidinti LED priekinę įtampą naudojant daugiau nei vieną iš jų. Jei pažvelgsite į mano „LED Teardown“instrukciją, pamatysite, kodėl jie tai padarė. Naršydamas „EBAY“, radau keletą 1W šviesos diodų, kurių priekinė įtampa yra 0f 3V@330mA. Dabar, jei naudočiau 10 ir juos paleisčiau @266mA, galų gale turėčiau 10 x 3 x0,266A = 8W … pakankamai arti. Apvija turi dviejų polių požiūrį….sumažinkite šilumą ir taip išsaugokite arba prailginkite tarnavimo laiką. Žemesnė sankryžos temperatūra reiškia laimingą šviesą.

2 žingsnis: LED pagrindas

Žvelgiant į sodo apšvietimo nuotraukas, reikia šių šviesos diodų montavimo metodo ir, žinoma, jei jie nuskęsta 266 mA, turime atsikratyti 8 W energijos, kurioms reikės radiatoriaus. Vidinis nerūdijančio plieno skersmuo vamzdis yra šiek tiek mažesnis nei 57 mm, taigi, jei galėčiau sumontuoti bet kurią elektroniką sandariame plastikiniame vamzdyje ir įdėti jį į vamzdžio vidų. Tada galėčiau sumontuoti šviesos diodų plokštę, nukreiptą žemyn, ant korpuso viršaus, kuri tada apšvies difuzorių. Taigi, kaip mes sutvarkytume LED?

Visų pirma, aš išpjoviau 46,5 mm aliuminio apskritimą su centrine anga, naudodamas skylės pjūklą [žr. Paveikslėlį] ir naudodamas dvipusę radiatoriaus juostą, uždengtą iš vienos pusės. Šią juostą galite įsigyti „ebay“ir gana pigiai, paprastai naudojama radiatoriui priedas, žiūrėkite paveikslėlį. Aliuminis buvo senas maitinimo šaltinis, tačiau tikriausiai galite jį nusipirkti „ebay“. Aš naudoju 2 mm storio gabalą. Turite uždengti ir izoliuoti metalą nuo šviesos diodo pagrindo, tačiau vis tiek turi gerą šilumos laidumą. Naudokite dvigubą šiluminės juostos ratą, padengtą stačiakampiu dviem sluoksniais. Tai pakeis šilumos laidumą ir per sankryžą prarasime dar 20 laipsnių c, bet to reikia. Vėliau tai dar kartą peržiūrėsiu ir galbūt pažvelgsiu į visiškai uždarytą akvariumo tirpalą, bet ne dabar.

3 žingsnis: „BasePlate“

Tada aš naudoju „Autocad“, kad išdėstyčiau, kur šviesos diodai turi eiti ant pagrindo. Žiūrėkite šio paveikslėlio nuotraukas kaip pdf.

Aš atspausdinau dizainą pagal mastelį ir panaudojau skylutę, kad padarytų išdėstymo šabloną, kuris veiktų kaip apytikslis vadovas. Padėjęs tai ant lipnios pagrindo plokštės, ant juostos nupiešiau apskritimų kontūrą.

Toliau išdėstiau šviesos diodus, kad galėčiau šiek tiek nustatyti varinę juostą, kurią panaudosiu, kad sujungčiau šviesos diodus ant izoliacinės šiluminės juostos paviršiaus.

Įsitikinęs, kad jokia varinė juosta nepažeista ant „šliužo“apatinės pusės, lituodavau juos visus kartu. Žinoma, turite įsitikinti, kad katodai eina į anodus. Galite tiesiog priklijuoti juos ir naudoti tam tikrą sujungimo laidą tarp kaiščių, nors vario juostos naudojimas padeda išsklaidyti dalį šilumos į juostą. Kalbant apie šilumą, jie sukuria daug, todėl reikia gana didelės radiatoriaus. Aš pasirinkau 40x40x30 H radiatorių, kuris išlaiko apatinę plokštę maždaug 58–60 laipsnių temperatūroje. Taip atsitinka, kad jo dydis dailiai telpa į pašalintą saulės lustą, leidžiantį šilumai per jungtį prie šviesos diodo maždaug 4 ° C vienam vatui ir pasakykite 1 laipsnį C vatui nuo plokštelės iki korpuso, tai turėtų reikšti (8x1)+4 = apytikslę sankryžos temperatūrą. 60+12 ° C = 72 ° C, o tai turėtų būti pagrįsta.

Bendra šviesos diodų įtampa bus 10 x 3 V arba maždaug tokia, todėl kitame etape bus bandoma srovė per juos.

Pridėtame PDF faile yra kontūras, kurį galima naudoti kaip šabloną, tačiau visada galite sukurti savo dizainą.

Patikrinkite priedą „easam“, kurį galite atsisiųsti ir peržiūrėti „eviewer“

4 žingsnis: Viršutinis surinkimas

Anksčiau sakėme, kad tam naudosime tvarkyklės mikroschemą FL7701 ir žaisdami su „xcel“skaičiuoklės dizaineriu sugalvojome skaičių skaičių, kurie gali veikti. „Buck“keitiklio raktas buvo sumažinti protingumą, atsižvelgiant į mums reikalingą RMS vertę. „Ripple“tiesiogiai veikia induktoriaus dydį ir veikimo dažnį. Taigi, jei padidinsime pulsavimą, turime padidinti induktoriaus dydį, o vienintelis būdas sumažinti reikiamą induktyvumą yra padidinti dažnį. Žiūrėkite pridėtą paveikslėlį, kuriame išvardijamas tai, ką aš kartojau ir kuris buvo raktas į schemos vertes.

Čia yra lituojami šviesos diodai, uždėti ant mano šablono prieš juos priklijuojant. Atkreipkite dėmesį į tai, kaip naudojamas radiatorius, kurio plokštė pritvirtinta prie dugno su sumontuotais šviesos diodais.

Padidinus srovę iki 266 mA RMS, pakoregavus didžiausią srovę iki 500 mA, nustatoma įtampa, kuri yra šiek tiek didesnė nei 30 V per visus šviesos diodus, o tai reiškia, kad įtampa iš tikrųjų buvo artima 3 V į priekį, jei turime 10 šviesos diodų. Atkreipkite dėmesį, kad skaičiavimas tikėjosi 286 mA, o iš tikrųjų mes valdėme tik 266. Dažnis turėjo būti 101Khz, tačiau žiūrint į taikymo sritį atrodė šiek tiek žemiau. Kitame žingsnyje aptarsiu schemą ir tvarkyklę bei bangos formas.

Taigi, prijungus kištuką, pagrindinė plokštė užsidegė kaip Kalėdų eglutė. Greita pastaba čia dėl saugumo. Tai ne izoliuota konstrukcija, todėl viskas, kas gali būti pakelta iki elektros tinklo, turi būti kruopščiai įžeminta. Tai apima radiatorių, kuris, jei atidžiai pažvelgsite, turi keletą skylių, kurios turi būti susiaurintos per įžeminimo žymę prie radiatoriaus ir nerūdijančio metalo bei įeinančio elektros tinklo. Būkite atsargūs naudodami laidų laidus, kad tarp ledų ir žemės nebūtų trumpas jungimas. Jei tai padarys, tada didesnė nei suprojektuota įtampa rodoma per šviesos diodus ir greitai juos sunaikins. Turiu bandymo sąranką, kurioje yra tinklo izoliavimo transformatorius, bet kai tiesiogiai prijungtas prie tinklo, viena induktoriaus pusė yra tinklo potencialas, kuris, jei jis bus prijungtas bet kokiems izoliuotiems metalo gabalams būtų pavojus.

5 žingsnis: testavimas ir schema

Taigi leiskime šokinėti atgal ir pažvelkime, ko mums reikia, kad galėtume vairuoti šviesos diodus. Mes jau sakėme, kad turime palaikyti 266 mA arba ten, taigi mes jau padarėme skaičius.

Remdamiesi schematine pastaba:

Įeinantis per saugiklį 1 į tilto lygintuvą, tada į filtrą su dviem c.

D1 yra atkūrimo diodas ir priemonė sumažinti induktoriaus srovę. Q1 vartus valdo FL7701 2 kaištis per R3, o D2 padeda pašalinti krūvį iš vartų dėl neigiamo FL7701 smūgio. Išėjimo dažnį nustato R5/R4. Pora kaiščių turi tam tikrą atsiejimą, o CS kaištis. „Pin1“yra dabartinė prasmė, kuri stebi įtampą, taigi ir srovę per R6. Žr. 0,5A didžiausią srovę R6, dėl kurios IC atstatys ir sumažins pasirengimą kitas laikotarpis. Atkreipkite dėmesį, ko trūksta šioje grandinėje. Įvesties atveju nereikalingas didelis lygintuvo nuolatinės srovės dangtelis. FL7701 sumaniai rūpinasi įvesties variacijomis viduje. Kadangi tai paprastai yra brangi dalis, tai padeda sutaupyti išlaidų. Kai PCB buvo užpildytas, patikrinau pulsavimą. Naudojant srovės zondą ant vedamo bloko katodo, pulsacija buvo 150 mA, o vidutinė srovė naudojant matuoklį buvo išmatuota maždaug. 260 mA. Tai yra 100 mA mažesnė nei didžiausia lempučių vertė ir leidžia jiems veikti vėsiau, todėl prailginamas jų tarnavimo laikas. Dažnis buvo matuojamas kaip 81Khz, o žemyn - kaip 1,71us. Tai yra 13% lusto/induktoriaus galimybių, todėl turėtų būti gerai. Viso šio dizaino pradinis taškas buvo 1,4 mH naudojimas lentynoje

6 žingsnis: PCB konstrukcija

Atminkite, kad vaizdai yra prototipo plokštės, kurioje buvo klaidų, kurias ištaisiau naujame įkeltame PCB išdėstyme. Atkreipkite dėmesį į džemperius, kad išvengtumėte neteisingo tvirtinimo … doh. Tai sukėlė keletą smūgių, kol supratau klaidą … turėjo būti pavargęs!

Yra pora viršuje ir viena apačioje.

7 žingsnis: surinkite viską kartu

Taigi čia jis yra plyšyje. Pridėsiu visų reikalingų dalių BOM sąrašą. Kai kurie dalykai, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį. Aš įžeminau radiatorių viršuje ir padėjau jį per įrenginį į įžeminimo tašką apačioje. Tada jis įžeminamas atgal į maitinimą. Būkite atsargūs dėl to. Galutinio šviesos diodo katodas yra 30 V arba mažesnis už didžiausią 310 V tinklo įtampą. Tai palies, jei paliesite, todėl jį reikia laikyti izoliuotą, o visas metalines dalis, kurios gali liestis, prisukti prie žemės, kad būtų užtikrintas aiškus gedimo srovės kelias. Atkreipkite dėmesį, kad viršuje ir apačioje nėra kabelių įvorių, kad vanduo nepatektų. kelią į elektroniką. Apačioje esantis įžeminimo varžtas veikia kaip tinklo „kanistro“sustojimas ir yra išleidimo anga, jei drėgmė patektų. Tai nėra vandeniui atspari talpykla, tačiau elektros tinklas yra atokiau nuo pirštų ir kanalizacijos anga yra gerokai virš žemės lygio. Viršutinę radiatorių reikia sandarinti aplink viršutinę dalį, o tai dar turi būti baigta. Aš ketinu tai išleisti į sodą vasarą ir tikriausiai vėliau pridėti keletą kitų.