كيفية بناء مصباح حديقة أوتوماتيكي بسيط يعمل بالطاقة الشمسية

بالنسبة لأولئك الذين لديهم اهتمام كبير بالبستنة ، فإن ضوء الحديقة سيوفر خيارًا للاستمتاع بجمال نباتاتهم حتى أثناء الليل. عادةً ما يتم وضع هذه الأضواء داخل الحديقة ، بعيدًا عن المنافذ الكهربائية لأنه ليس من الجيد تمرير الأسلاك عبر تربة حديقتك التي ستكون مبللة ومجهدة معظم الوقت. هذا هو المكان الذي تظهر فيه أضواء الحديقة التي تعمل بالطاقة الشمسية. ستحتوي هذه الأضواء على بطارية يتم شحنها من خلال لوحة شمسية في النهار وخلال الليل ، سيتم استخدام الطاقة من البطارية لتشغيل الأضواء وتكرار الدورة. في بعض مقالاتنا السابقة ، قمنا ببناء عدد قليل من المشاريع المتعلقة بالطاقة الشمسية مثل شاحن الهاتف الخليوي الذي يعمل بالطاقة الشمسية ودائرة العاكس الشمسية.

في هذا المشروع ، سنقوم ببناء مصباح حديقة شمسي بسيط ورخيص. ستقوم اللوحة الشمسية بشحن بطارية ليثيوم خلال النهار وعندما يحين وقت الليل ، ستضيء البطارية الأضواء حتى نهارها مرة أخرى. على عكس الدوائر الأخرى ، لن نستخدم متحكمًا أو جهاز استشعار ، لأن فكرة المشروع هي تقليل عدد المكونات لتقليل سعر وتعقيد الدائرة. ومع ذلك ، فلنبدأ في بناء ضوءنا الشمسي محلي الصنع !!

تصميم إضاءة الحدائق بالطاقة الشمسية

قبل اختيار قيمة المكونات والدخول في مخطط الدائرة ، من الضروري اختيار الحمل لمشروعنا. عن طريق التحميل ، نشير إلى نوع Garden Light الذي سنستخدمه في مشروعنا. لأن تصنيف الجهد والتيار للضوء يحدد كيف يمكن تصميم الدائرة.

مصابيح LED التي نستخدمها في هذا المشروع هي مصابيح LED صينية عادية بجهد تشغيل يبلغ 3.2 فولت وبجهد أمامي 4.5 فولت كحد أقصى. لذلك ، إذا تم توصيل مصباحي LED في سلسلة ، فسيكون الجهد الأمامي 6.4 فولت. يتم عرض المصابيح المستخدمة في مشروعنا أدناه.

لذلك ستكون بطارية الليثيوم 7.4 فولت قادرة على توفير ما لا يقل عن 6.4 فولت (فارغة تمامًا) بحد أقصى 8.4 فولت (مشحونة بالكامل). لذلك ، يتم استخدام بطارية ليثيوم 7.4 فولت كمصدر للطاقة في هذا المشروع ، كما هو موضح أدناه. إذا كنت جديدًا تمامًا على بطاريات الليثيوم ، فيمكنك الاطلاع على مقالة أساسيات بطاريات الليثيوم أيون لفهم أفضل للبطاريات.

سيكون للبطارية التي تم تحديدها لهذا التطبيق دائرة حماية داخلية تحمي البطارية من الشحن الزائد والتفريغ العميق والظروف ذات الصلة بالدائرة القصيرة. إذا كانت بطاريتك لا توفر هذه الميزات ، فتأكد من استخدام وحدة حماية خارجية ، لأن بطاريات الليثيوم يمكن أن تصبح غير مستقرة للغاية وقد تنفجر إذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح.

مخطط دائرة ضوء الحديقة بالطاقة الشمسية

في حديقة الشمسية دائرة الضوء سيتكون من جزئين. أحدهما يشحن والآخر للتحكم في المصابيح. يتم شرح مخطط الدائرة الكاملة على أنه جزأين ، الجزء الأول يرد أدناه

يتم استخدام N-Channel MOSFET Q2 ، IRF540N لتشغيل التحكم في الشحن. يتم استخدام مقياس الجهد R1 لضبط مستوى جهد البطارية عن طريق التحكم في جهد البوابة عبر N Channel MOSFET Q2. الصمام الثنائي لمقوم Schottky D1 هو SR160 ، وهو صمام ثنائي شوتكي 1A 60V يستخدم لحماية البطارية من القطبية العكسية وكذلك لمنع التدفق العكسي أثناء ظروف التفريغ. يستخدم خرج Schottky diode D2 لعزل جهد الشاحن مع جهد البطارية.

يتم استخدام الجزء الآخر من الدائرة لتشغيل مؤشر LED أثناء الظروف المظلمة. يتم ذلك بواسطة P-Channel MOSFET Q1 الآخر وهو IRF9540. يتم التحكم في بوابة MOSFET بواسطة الجهد الشمسي. وبالتالي ، عندما تنتج الخلايا الشمسية جهدًا ، تظل MOSFET مطفأة ولكن في الظلام أو في الليل ، لا تنتج الخلايا الجهد ويتم تشغيل MOSFET. باستخدام P Channel MOSFET ، يتم التخلص تمامًا من دائرة LDR الإضافية ودائرة المقارنة.

الآن ، بالنسبة للجزء الثاني من الدائرة ، يتم توصيل مصابيح LED في حالة متوازية. يزيد مصباحان LED المتسلسلان الجهد الأمامي إلى ضعفين من مصباح LED واحد ، لكن التيار المتدفق عبر مصابيح LED ينقسم. 4 وصلات متوازية مع اثنين من مصابيح LED في سلسلة. المزيد من مصابيح LED بالتوازي تزيد من التيار وتؤثر على البطارية الاحتياطية.

تشير التقديرات إلى أن التدفق الحالي عبر كل سلسلة يبلغ 40 مللي أمبير تقريبًا. لذلك ، تستهلك 4 سلاسل متوازية 160 مللي أمبير من التيار. ستضيء البطارية المحددة لهذا المشروع بشكل فعال مصابيح LED لمدة 5-6 ساعات تقريبًا في حالة شحن رمزية. يمكن للمرء زيادة سلاسل LED حسب الاحتياجات.

بناء حديقة بالطاقة الشمسية

لإنشاء الدائرة ، يلزم اتباع المكونات -

1. بطارية ليثيوم 7.4 فولت (مللي أمبير تعتمد على وقت النسخ الاحتياطي) مع دائرة حماية داخلية.
2. مصابيح LED بجهد أمامي 3.5 فولت (جهد آخر قابل للتطبيق أيضًا ولكن بناء شريط LED سيكون مختلفًا)
3. قناة موسفيت IRF9540N - P
4. IRF540N - N قناة موسفيت
5. SR160 شوتكي ديود 2 قطعة
6. 680R المقاوم
7. 50 كيلو الجهد
8. 4.7 كيلو المقاوم
9. لوحة شمسية 15-18 فولت مع تصنيف حالي يزيد عن 300 مللي أمبير إذا تم اختيار بطارية 3600 مللي أمبير.
10. أسلاك لتوصيل الألواح الشمسية ومصابيح LED
11. أسلاك التوصيل

تُظهر الصورة أدناه pinout لـ IRF540N N-channel و IRF9540 P-Channel Mosfet ، حيث سنستخدم المشروع.

بمجرد إنشاء دائرة ضوء الحديقة الشمسية على لوح التجارب ، يبدو ترتيبي كما يلي

لقد استخدمنا الألواح الشمسية بالمواصفات أدناه.

إنها لوحة شمسية 10W بإخراج 18V. يتم وضع الألواح الشمسية في ضوء الشمس الساطع في ذروة الظروف الشمسية. يتم التحكم في مقياس الجهد ليكون 8.5 فولت عبر D2. هذا بسبب جهد الشحن حيث سيكون جهد بطارية الليثيوم 8.4 فولت عندما يتم شحنه بالكامل. عندما تبدأ البطارية في الشحن ، يتم توصيل مقياس أمبير في سلسلة مع البطارية للتحقق من تيار الشحن. يمكنك أيضًا تحسين المشروع باستخدام متعقب الطاقة الشمسية لأقصى شحن للبطارية ، ولكن هذا شيء خارج نطاق هذا المشروع.

كما يمكنك التحقق من قراءة جهاز القياس المتعدد أدناه ، فإن تيار الشحن يقارب 300 مللي أمبير. سيعتمد هذا التغيير على حالة الشمس ، وسيزداد في يوم مشمس وسيختفي في الأيام الملبدة بالغيوم.

أثناء الليل ، عندما لا تتلقى اللوحة الشمسية أي إشعاع ، لن يكون هناك تيار ناتج من اللوحة ، وبالتالي ستتوقف البطارية عن الشحن وسيتم تشغيل مصابيح LED. يمكن أيضًا العثور على العمل الكامل للمشروع في الفيديو المرتبط أدناه ، حيث نوضح أن الضوء يتم تشغيله تلقائيًا إذا لم تتلق اللوحة أي إشعاع.

مزيد من التحسينات

الدائرة عبارة عن دائرة شاحن بطارية ليثيوم أساسية لمشروع بسيط متعلق بإضاءة الحديقة. وبالتالي فإنه لا يستخدم أي قضايا تتعلق بالسلامة. من أجل الشحن السليم واستخدام طريقة الشحن بالطاقة الشمسية المناسبة باستخدام MPPT (الحد الأقصى من Power Point Tracker) ، يمكن استخدام الدوائر المتكاملة للسائق المخصصة.

نظرًا لأن هذا مشروع تشغيل خارجي ، يجب استخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور المناسب مع صندوق مغلق. يجب صنع الضميمة بحيث تظل الدائرة مقاومة للماء تحت المطر. لتعديل هذه الدائرة أو لمناقشة جوانب أخرى من هذا المشروع ، يرجى استخدام المنتدى النشط لخلاصة الدائرة.