Wie man eine einfache solarbetriebene automatische Gartenleuchte baut

Für diejenigen, die ein großes Interesse an Gartenarbeit haben, ein Gartenlicht wäre eine Option, um die Schönheit ihrer Anlagen auch während der Nachtzeit zu bewundern. Diese Lichter werden normalerweise im Garten aufgestellt, weit entfernt von Steckdosen, da es keine gute Idee ist, Drähte durch den Gartenboden zu führen, der die meiste Zeit nass und mühsam ist. Hier kommen solarbetriebene Gartenleuchten ins Spiel. Diese Lichter haben eine Batterie, die tagsüber über ein Solarpanel aufgeladen wird, und nachts wird die Energie aus der Batterie verwendet, um die Lichter mit Strom zu versorgen, und der Zyklus wiederholt sich. In einigen unserer vorherigen Artikel haben wir nur wenige Projekte im Zusammenhang mit Solarenergie wie solarbetriebene Handy-Ladegeräte und Solarwechselrichter-Schaltkreise gebaut.

In diesem Projekt werden wir eine einfache und billige DIY-Solargartenleuchte bauen. Das Solarpanel lädt tagsüber eine Lithiumbatterie auf, und wenn es Nacht wird, schaltet die Batterie das Licht bis zur Tageszeit wieder ein. Im Gegensatz zu anderen Schaltkreisen werden wir keinen Mikrocontroller oder Sensor verwenden, da die Idee des Projekts darin besteht, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren, um den Preis und die Komplexität der Schaltkreise zu verringern. Davon abgesehen fangen wir an, unser hausgemachtes Solarlicht zu bauen !!

Solar Garden Light Design

Bevor Sie den Wert der Komponenten auswählen und in den Schaltplan einsteigen, müssen Sie unbedingt die Last für unser Projekt auswählen. Unter Last beziehen wir uns auf die Art der Gartenleuchte, die wir in unserem Projekt verwenden werden. Denn die Spannungs- und Stromstärke des Lichts entscheidet darüber, wie die Schaltung aufgebaut werden kann.

Die LEDs sind wir in diesem Projekt verwenden, sind normale chinesische LEDs mit einer Betriebsspannung von 3,2 V mit einem Maximum von 4,5 V Vorwärtsspannung. Wenn daher zwei LEDs in Reihe geschaltet sind, beträgt die Durchlassspannung 6,4 V. Die in unserem Projekt verwendeten LEDs sind unten dargestellt.

Eine 7,4-V-Lithiumbatterie kann also mindestens 6,4 V (vollständig entladen) bis maximal 8,4 V (vollständig aufgeladen) liefern. Daher wird in diesem Projekt eine 7,4-V-Lithiumbatterie als Stromquelle verwendet. Dies wird im Folgenden gezeigt. Wenn Sie mit Lithiumbatterien noch nicht vertraut sind, lesen Sie diesen Artikel Grundlagen von Lithium-Ionen-Batterien, um mehr über Batterien zu erfahren.

Die für diese Anwendung ausgewählte Batterie verfügt über eine eingebaute Schutzschaltung, die die Batterie vor Überladung, Tiefenentladung und Kurzschlussbedingungen schützt. Wenn Ihre Batterie diese Funktionen nicht bietet, stellen Sie sicher, dass Sie ein externes Schutzmodul verwenden, da Lithiumbatterien sehr instabil werden und sogar explodieren können, wenn sie nicht richtig gehandhabt werden.

Solar Garden Light Schaltplan

Der Solargartenlichtkreis besteht aus zwei Teilen. Einer lädt und der andere steuert die LEDs. Das vollständige Schaltbild besteht aus zwei Teilen, der erste Teil ist unten angegeben

Der N-Kanal-MOSFET Q2, IRF540N wird zur Ladungssteuerung verwendet. Das Potentiometer R1 wird verwendet, um den Batteriespannungspegel durch Steuern der Gate-Spannung über dem N-Kanal-MOSFET Q2 einzustellen. Die Schottky-Gleichrichterdiode D1 ist SR160, eine 1A 60V-Schottky-Diode, die verwendet wird, um die Batterie vor Verpolung zu schützen und den Rückfluss während der Entladebedingungen zu blockieren. Die Ausgangs-Schottky-Diode D2 dient dazu, die Ladespannung von der Batteriespannung zu trennen.

Der andere Teil der Schaltung dient zum Einschalten der LED bei Dunkelheit. Dies erfolgt durch den anderen P-Kanal-MOSFET Q1, der IRF9540 ist. Das MOSFET-Gate wird durch die Sonnenspannung gesteuert. Wenn also die Solarzellen Spannung erzeugen, bleibt der MOSFET ausgeschaltet, aber im Dunkeln oder nachts erzeugen die Zellen keine Spannung und der MOSFET wird eingeschaltet. Durch die Verwendung eines P-Kanal-MOSFET werden zusätzliche LDR- und Komparatorschaltungen vollständig eliminiert.

Für den zweiten Teil der Schaltung werden nun die LEDs in einem seriell-parallelen Zustand geschaltet. Zwei LED in Reihe erhöhen die Durchlassspannung auf das Doppelte als eine einzelne LED, aber der durch die LEDs fließende Strom wird geteilt. 4 parallele Verbindungen werden mit zwei in Reihe geschalteten LEDs hergestellt. Mehr LEDs parallel erhöhen den Strom und wirken sich auf die Batterieunterstützung aus.

Es wird geschätzt, dass der Stromfluss durch jede Serie fast 40 mA beträgt. Daher verbrauchen 4 parallele Strings 160 mA Strom. Die für dieses Projekt ausgewählte Batterie leuchtet die LEDs bei nominaler Ladebedingung fast 5-6 Stunden lang effektiv auf. Man kann die LED-Strings nach Bedarf erhöhen.

Solar Garden Light Konstruktion

Für den Aufbau der Schaltung sind folgende Komponenten erforderlich:

1. Lithiumbatterie 7,4 V (mAh hängt von der Sicherungszeit ab) mit eingebauter Schutzschaltung.
2. LEDs mit 3,5 V Durchlassspannung (Eine andere Spannung ist ebenfalls anwendbar, aber die LED-Streifenkonstruktion ist anders)
3. IRF9540N - P-Kanal Mosfet
4. IRF540N - N-Kanal-Mosfet
5. SR160 Schottky Diode 2 Stck
6. 680R Widerstand
7. 50k Potentiometer
8. 4,7k Widerstand
9. Solarpanel 15 - 18 V mit einer Nennstromstärke von mehr als 300 mA, wenn eine 3600-mAH-Batterie ausgewählt ist.
10. Kabel zum Anschluss von Solarpanel und LEDs
11. Anschlussdrähte

Das folgende Bild zeigt die Pinbelegung von IRF540N N-Kanal und IRF9540 P-Kanal Mosfet, die wir für das Projekt verwenden werden.

Sobald der Solar-Gartenlichtkreis auf einem Steckbrett aufgebaut ist, sieht meine Anordnung unten so aus

Wir haben das Solarpanel mit der folgenden Spezifikation verwendet.

Es ist ein 10-W-Solarpanel mit 18-V-Ausgang. Das Solarpanel wird bei Sonneneinstrahlung hellem Sonnenlicht ausgesetzt. Das Potentiometer wird so gesteuert, dass es über den D2 8,5 V hat. Dies liegt an der Ladespannung, da eine Lithiumbatteriespannung bei voller Ladung 8,4 V beträgt. Wenn der Akku aufgeladen wird, wird ein Amperemeter in Reihe mit dem Akku geschaltet, um den Ladestrom zu überprüfen. Sie können das Projekt auch mit einem Solartracker improvisieren, um eine maximale Batterieladung zu erreichen. Dies liegt jedoch außerhalb des Rahmens dieses Projekts.

Wie Sie dem unten stehenden Multimeter entnehmen können, beträgt der Ladestrom fast 300 mA. Diese Änderung hängt von den Sonnenbedingungen ab, nimmt an einem sonnigen Tag zu und fällt an bewölkten Tagen ab.

Während der Nacht, wenn das Solarpanel keine Strahlung empfängt, gibt es keinen Ausgangsstrom vom Panel und daher wird der Akku nicht mehr aufgeladen und die LED-Anzeigen leuchten auf. Die vollständige Arbeitsweise des Projekts finden Sie auch in dem unten verlinkten Video, in dem gezeigt wird, wie sich das Licht automatisch einschaltet, wenn das Panel keine Strahlung empfängt.

Weitere Verbesserungen

Die Schaltung ist eine grundlegende Lithium-Batterieladeschaltung für ein einfaches Projekt im Zusammenhang mit Gartenlicht. Somit werden keine Sicherheitsaspekte verwendet. Für das ordnungsgemäße Laden und Anwenden der richtigen Solarlademethode mit MPPT (Maximum Power Point Tracker) können dedizierte Treiber-ICs verwendet werden.

Da es sich um ein Betriebsprojekt im Freien handelt, muss eine geeignete Leiterplatte zusammen mit einer beiliegenden Box verwendet werden. Das Gehäuse muss so hergestellt werden, dass die Schaltung bei Regen wasserdicht bleibt. Verwenden Sie das aktive Forum des Circuit Digest, um diese Schaltung zu ändern oder weitere Aspekte dieses Projekts zu diskutieren.