Saules dārza gaismas atjaunošana no elektrotīkla: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Tas patiešām izriet no dažiem maniem iepriekšējiem elektrotīkla projektiem, bet ir cieši saistīts ar iepriekš dokumentēto LED Teardown.

Tagad mēs visi esam izgājuši un vasarā tos iegādājušies, tās mazās ziedu robežas gaismas, kas tiek darbinātas ar saules enerģiju un uzlādējas dienas laikā, un, kad nakts ieslēdzas, tās darbojas kā pierobežas dārza gaisma. Protams, viņiem ir ierobežota dzīve lēts imports, kas cieš no vecajiem labajiem Lielbritānijas laika apstākļiem ar neveiksmīgiem akumulatoriem un dažreiz vienkārši neveiksmīgiem saules paneļiem.

Parasti jūs pērkat šīs lietas 4 vai vairāk iepakojumos, un gaismas avots ir viens mazjaudas gaismas diodes no lētas šķirnes. Kad esam miruši, mēs tos iemetam miskastē un nogādājam poligonā. Tas man lika aizdomāties, kāpēc gan nepārveidot to par elektrotīkla barošanas bloku ar 10 W gaismas diodēm. Tam vajadzētu būt drošam un pasargātam no laika apstākļiem, un tam jābūt lētam. Vai to varētu izdarīt, es prātoju, un vai 10W būtu par daudz? No attēliem var redzēt, ka gaismas avots ir cauruļveida konstrukcija, kuras diametrs ir aptuveni 60 mm, nerūsējošais tērauds un plastmasas difuzors. Plus vēl viens cauruļveida vāks, kas der uz augšu ar saules paneli. Pirmais, ko es darīju, bija noņemt sākotnējo mazo balto LED un kvadrātveida saules paneli jumtā. Ideāli tam ir uzstādīt gaismas diodes uz plāksnes, kas piestiprināta pie siltuma izlietnes, kas vērsta uz augšu caur saules paneļa atvērumu.

1. darbība: LED specifikācija

Nesen iegādājoties dažus 10 W COB LED, es domāju, vai būtu iespējams izmantot vienu un izmantot slēdža režīma barošanas avotu tieši no elektrotīkla [240V UnIsolated] Kandidāts bija buksslēdža režīma strāvas draivera mikroshēma FL7701 un 1,4 mH indukcijas spole. Diemžēl COB bloka [12V] pārveidošana no 240 V uz FW nedarbojas viegli, jo caur COB nepieciešamā strāva ir daudz lielāka, nekā vadītāja mikroshēma spēj apstrādāt, ja vēlaties 10 W. Mikroshēma var apstrādāt 0,5A, kas ar spriegumu 12v uz priekšu ļautu sasniegt tikai 5W vai aptuveni. Jūs varētu izmantot priekšējā pārveidotāja slēdža režīmu ar izolāciju, kas darītu darbu, bet izmaksas sāk pieaugt, galu galā tam bija jābūt lētam un jautram. Tātad, kā es varētu iegūt 10 W ar tikai 0,5 A strāvu. Labi, ņemot vērā enerģijas saglabāšanas teoriju, vienīgais veids, kā palielināt jaudu, ir palielināt spriegumu, un vienīgais veids, kā es varētu to darīt, būtu palielināt LED priekšējo spriegumu, izmantojot vairāk nekā vienu no tiem. Ja paskatās uz manu LED Teardown pamācību, jūs varat redzēt, kāpēc viņi to darīja šajā dizainā. Pārlūkojot EBAY, es viegli atradu dažus 1 W gaismas diodes ar priekšējo spriegumu 0f 3V@330mA. Tagad, ja es izmantotu 10 un nepārsniegtu tos @266mA, es galu galā iegūtu ar 10 x 3 x0.266A = 8W … pietiekami tuvu. Apakšējai konstrukcijai ir divu polu pieeja….samaziniet siltumu un tādējādi saglabājiet vai pagariniet kalpošanas laiku. Zemākā krustojuma temperatūra nozīmē laimīgas gaismas.

2. solis: LED bāze

Aplūkojot dārza apgaismojuma attēlus, ir nepieciešama šo gaismas diožu uzstādīšanas metode, un, protams, ja tie ir nogrimuši 266 mA, mums ir jāatbrīvojas no 8 W enerģijas, kas prasīs radiatoru. caurule ir nedaudz zem 57 mm, tādēļ, ja es varētu kādu no elektronikas uzstādīt noslēgtā plastmasas caurulē un uzstādīt to caurules iekšpusē. Pēc tam es varētu uzstādīt gaismas diodes plāksni, kas vērsta uz leju, korpusa augšpusē, kas pēc tam apgaismotu difuzoru. Tātad, kā mēs sakārtotu gaismas diodes?

Pirmkārt, es izgriezu 46,5 mm alumīnija apli ar centrālo caurumu, izmantojot caurumu zāģi [skat. Attēlu] un izmantojot kādu abpusēju radiatora lenti, kas pārklāta vienā pusē. Šo lenti var iegūt ebay, un tā ir diezgan lēta, parasti tiek izmantota radiatoram pielikums skatīt attēlu. Alumīnijs bija vecs barošanas bloks, bet jūs, iespējams, varat to iegādāties ebay. Es izmantoju 2 mm biezu gabalu. Jums ir jāpārklāj un jāizolē metāls no ledus pamatnes, bet tam joprojām ir laba siltumvadītspēja. Izmantojiet dubultu termolentes apli, kas novietots pāri ortogonāli divos slāņos. Tas mainīs siltuma vadītspēju, un mēs krustojumā zaudēsim vēl 20 grādus c, bet tas ir vajadzīgs. Vēlāk es to vēlreiz pārskatīšu un, iespējams, apskatīšu pilnībā noslēgtu akvalūzijas risinājumu, bet ne tagad.

3. solis: BasePlate

Tad es izmantoju Autocad, lai izklāstītu, kur gaismas diodēm ir jāiet uz pamatnes. Skatiet šī attēla pielikumus kā pdf.

Es izdrukāju dizainu pēc mēroga un izmantoju caurumu caurumu, lai izveidotu izkārtojuma montāžas veidni, kas darbotos kā aptuvens ceļvedis. Uzliekot to virs lipīgās pamatnes, es uz lentes uzzīmēju apļu kontūras.

Tālāk es izklāstīju gaismas diodes, lai es varētu noteikt kādas vara lentes novietojumu, ko es izmantotu, lai savienotu gaismas diodes uz izolējošās termiskās lentes virsmas.

Pārliecinoties, ka vara plēve nepārkāpj "gliemeža" apakšpusi, es tās pielodēju kopā. Protams, jums jāpārliecinās, ka katodi pāriet uz anodiem. Jūs varētu vienkārši pielīmēt tos un izmantot kādu savienojuma vadu starp tapām, lai gan vara lentes izmantošana palīdz izkliedēt daļu siltuma lentē. Attiecībā uz siltumu tie rada daudz, tāpēc tiem ir nepieciešams diezgan liels radiators. Es izvēlējos 40x40x30 H radiatoru, kas saglabā apakšējo plāksni aptuveni 58–60 grādu temperatūrā. Tā gadās, ka viņa izmērs kārtīgi iekļaujas noņemtajā saules mikroshēmā, ļaujot siltumam visā krustojumā ar gaismas diodi apmēram 4 grādus c uz vatu un sakiet 1 grādu uz vatu no plāksnes līdz korpusam, tam vajadzētu nozīmēt savienojuma temperatūru (8x1)+4 = apm. 60+12 ° C = 72 ° C, kam vajadzētu būt saprātīgam.

Kopējais spriegums starp gaismas diodēm būs 10 x 3 V vai aptuveni tā, tāpēc nākamajā posmā tiks pārbaudīta strāva caur tiem.

Pievienotajā PDF failā ir kontūra, ko izmantot kā veidni, taču jūs vienmēr varat izveidot savu dizainu.

Pārbaudiet pielikumu easam, kuru varat lejupielādēt, lai apskatītu eviewer

4. solis: augšējā montāža

Mēs iepriekš teicām, ka šim nolūkam izmantosim FL7701 draivera mikroshēmu, un, spēlējoties ar xcel izklājlapu noformētāju, tika izveidots skaitļu kopums, kas varētu darboties. Buck pārveidotāja galvenais mērķis bija samazināt pulsāciju līdz kaut kam saprātīgam, ņemot vērā mums nepieciešamo RMS vērtību. Ripple ir tieša ietekme uz induktora izmēru un darbības biežumu, netieša ietekme. Tātad, ja mēs palielinām pulsāciju, mums ir jāpalielina induktora izmērs, un vienīgais veids, kā samazināt vajadzīgo induktivitāti, ir palielināt frekvenci. Skatiet pievienoto attēlu, kurā uzskaitīts, ko es atkārtoju un kas bija galvenais shematiskajā vērtībā.

Šeit ir lodētas gaismas diodes, kas uzliktas virs manas veidnes, pirms tās pielīmē. Ievērojiet radiatora izmantošanu, kura plāksne ir piestiprināta pie apakšas ar uzstādītajām gaismas diodēm.

Palielinot strāvu līdz 266mA RMS, noregulējot maksimālo strāvu līdz 500mA, iestatiet spriegumu nedaudz virs 30v visā LED, kas nozīmē, ka spriegums faktiski bija tuvu 3v uz priekšu, ja mums ir 10 gaismas diodes. Ņemiet vērā, ka aprēķins paredzēja 286 mA, bet patiesībā mēs pārvaldījām tikai 266. Frekvencei vajadzēja būt 101 Khz, taču, aplūkojot darbības jomu, šķita nedaudz zemāka. Nākamajā solī es apspriedīšu shematisko un draiveri un viļņu formas.

Tātad, pievienojot kontaktdakšu, pamatne tika izgaismota kā Ziemassvētku eglīte. Ātra piezīme par drošību šeit. Šis dizains nav izolēts, tāpēc viss, ko var paaugstināt līdz elektrotīkla līmenim, ir rūpīgi jāzemē. Tas ietver radiatoru, kuram, ja paskatās uzmanīgi, ir pāris caurumi, kas caur zemējuma tagu ir jāsamazina līdz radiatoram un nerūsējošajam metālam un ienākošajai elektrotīkla zemei. Esiet piesardzīgs ar vadu vadiem, lai nenotiktu īssavienojums starp gaismas diodēm un zemi. Ja tas notiek, tad virs gaismas diodēm parādās lielāks par paredzēto spriegumu un tos ātri iznīcinās. Man ir testa iestatījums, kurā ir tīkla izolācijas transformators, bet, kad tas ir tieši pievienots tīklam, viena induktora puse ir pie tīkla potenciāla, kas, ja tas tiek pievienots izolēti metāla gabali būtu bīstami.

5. darbība: testēšana un shēma

Tātad, ļaujiet lēkt atpakaļ un apskatīt, kas mums nepieciešams, lai vadītu gaismas diodes. Mēs jau teicām, ka mums ir jāatbalsta 266 mA vai aptuveni tur, tāpēc mēs jau esam izdarījuši numurus.

Atsaucoties uz shematisko piezīmi:

Ienākošais caur drošinātāju 1 tiek pārnests uz taisngriezi un pēc tam uz filtru ar diviem c.

D1 ir reģenerācijas diode un līdzeklis strāvas samazināšanai uz induktora. Q1 vārtus virza FL7701 2. tapa caur R3, un D2 palīdz izvadīt lādiņu no vārtiem FL7701 negatīvajā gājienā. Izejas frekvenci nosaka R5/R4. Pāris tapas ir nedaudz atvienotas, un CS tapa … pin1 ir pašreizējā sajūta, kas uzrauga spriegumu un līdz ar to strāvu caur R6. Skatiet maksimālo strāvu R6 0.5A, kas izraisīs IC atiestatīšanu un nolaišanos gatavu nākamais periods. Ņemiet vērā, kas šajā ķēdē trūkst. Ievadam nav nepieciešama liela taisngrieža līdzstrāvas vāciņš. FL7701 gudri rūpējas par ievades variācijām iekšēji. Tā kā šī parasti ir dārga daļa, tas palīdz ietaupīt izmaksas. Kad PCB tika aizpildīts, es pārbaudīju pulsāciju. Izmantojot strāvas zondi uz vadītā bloka katoda, pulsācija bija 150 mA, un vidējā strāva, izmantojot skaitītāju, tika mērīta apm. 260 mA. Tas ir par 100mA zemāks par gaismas diodēm un ļauj tiem darboties vēsāk, tādējādi pagarinot to kalpošanas laiku. Frekvence tika mērīta kā 81Khz, bet uz leju - kā 1,71us. Tas ir 13% no mikroshēmas/induktora iespējām, tāpēc tam vajadzētu būt labi. Visam šim dizainam sākumpunkts bija 1,4 mH izmantošana no plaukta spoilcraft induktora

6. solis: PCB uzbūve

Ņemiet vērā, ka attēli ir no prototipa plates, kurā bija dažas kļūdas, kuras es laboju jaunajos augšupielādētajos PCB izkārtojumos. Ņemiet vērā džemperus, lai apgrieztu kādu nepareizu piespraušanu… doh. Tas izraisīja dažus triecienus, pirms es sapratu kļūdu… noteikti bija noguris!

Ir pāris augšpuses un viena no apakšas.

7. solis: salieciet to visu kopā

Tātad šeit tas ir sašķelts kopā. Es pievienošu visu nepieciešamo detaļu sarakstu ar BOM. Dažas lietas, kas jāuzmanās. Es iezemēju radiatoru augšpusē un baroju to caur iekārtu līdz zemējuma punktam apakšā. Pēc tam tas tiek iezemēts atpakaļ pie barošanas avota. Esiet piesardzīgs pret to. Galīgās gaismas diodes katods ir par 30 V vai mazāks par maksimālo tīkla spriegumu 310 V. Tas sāpēs, ja to pieskarsies, tāpēc tas ir jātur izolēts, un visas metāla detaļas, kas varētu saskarties, jāpieskrūvē pie zemes, lai nodrošinātu skaidru ceļu bojājuma strāvai. Ņemiet vērā kabeļu blīvējumu izmantošanu augšpusē un apakšā, lai novērstu ūdens atrašanos. ceļu pie elektronikas. Zemējuma skrūve apakšā darbojas kā pietura elektrotīkla "tvertnei", un ir iztukšošanas atvere, ja nokļūst mitrums. Tas nav ūdensnecaurlaidīgs trauks, bet elektrotīkls tiek turēts prom no pirkstiem un kanalizācijas caurums atrodas krietni virs zemes līmeņa. Augšējā radiatora augšpusē ir nepieciešams blīvējums, un tas vēl ir jāpabeidz. Es plānoju to izlikt dārzā vasarā un, iespējams, vēlāk pievienot dažus citus.