Restaurarea luminii solare de grădină alimentată de rețea: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Acest lucru urmează într-adevăr din unele dintre proiectele mele anterioare, dar este strâns legat de LED-ul Teardown documentat anterior.

Acum am ieșit cu toții și le-am cumpărat vara, acele lumini mici de margine cu flori care sunt alimentate cu energie solară și se încarcă în timpul zilei și, odată cu apariția nopții, acționează ca o lumină de grădină de frontieră. Desigur, au o viață limitată. importuri ieftine care suferă în vremea bună din Marea Britanie, cu baterii defecte și uneori doar panouri solare defectate.

În mod normal, cumpărați aceste lucruri în pachete de 4 sau mai multe, iar sursa de lumină este un singur led cu putere redusă de tipul varietății ieftine. Odată morți, îi aruncăm în coșul de gunoi și plecăm la depozitul de deșeuri. Ei bine, m-a pus pe gânduri, de ce să nu-l convertesc într-o unitate alimentată de la rețea cu 10W de LED-uri. Ar trebui să fie totuși sigur și protejat de intemperii și trebuie să fie ieftin. S-ar putea face asta m-am întrebat și 10W ar fi prea mult? Din imagini puteți vedea că sursa luminii este un design tubular de aproximativ 60mm diametru din oțel inoxidabil și un difuzor din plastic. Plus un alt capac tubular care se potrivește deasupra Primul lucru pe care l-am făcut a fost să îndepărtez ledul alb original original și panoul solar pătrat din acoperiș. Ideea pentru aceasta este de a monta ledurile pe o placă fixată pe un radiator cu fața în sus prin deschiderea panoului solar.

Pasul 1: Specificația LED-ului

După ce am cumpărat recent câteva leduri COB de 10W, m-am întrebat dacă ar fi posibil să se utilizeze unul singur și să se utilizeze o sursă de alimentare cu comutare direct de la rețea [240V UnIsolated]. Din păcate, conversia de la 240v la FW a blocului COB [12V] nu funcționează cu ușurință, deoarece curentul necesar prin COB este mult mai mare decât poate suporta cipul driverului dacă doriți 10W. Cipul poate gestiona 0,5A care, cu o tensiune de 12v înainte, vă va duce doar la 5W sau în jur. Ați putea utiliza un modul de comutare a convertorului direct cu izolare, care ar face treaba, dar costul începe să crească, după toate acestea trebuia să fie ieftin și vesel. Deci, cum aș putea obține 10W cu doar 0,5 A de curent. Având în vedere conservarea teoriei energiei, singura modalitate de a crește puterea este de a crește tensiunea, iar singurul mod în care aș putea face acest lucru ar fi să măresc tensiunea directă a led-urilor folosind mai multe dintre ele. Dacă vă uitați la LED-ul meu Teardown instructiv, puteți vedea de ce au făcut acest lucru în acel design. Navigând pe EBAY am găsit cu ușurință câteva led-uri de 1W cu o tensiune directă 0f 3V @ 330mA. Acum, dacă aș folosi 10 și le-am rulat pe @ 266mA, aș ajunge cu 10 x 3 x0.266A = 8W … suficient de aproape. Subteranul are o abordare cu doi poli …. mențineți căldura scăzută și, prin urmare, păstrați sau prelungiți durata de viață. Temperatura de joncțiune mai mică înseamnă lumini fericite.

Pasul 2: Baza LED

Privind imaginile luminii de grădină, este nevoie de o metodă de montare a acestor LED-uri și, bineînțeles, dacă scufundă 266mA, trebuie să scăpăm de 8W de energie peste ele, ceea ce va necesita un radiator. tubul este puțin sub 57mm, așa că dacă aș putea monta oricare dintre componentele electronice într-un tub de plastic sigilat și l-aș instala în interiorul tubului, aș putea monta placa LED-urilor orientate în jos în partea de sus a carcasei, care ar lumina apoi difuzorul. Așadar, cum am aranja ledurile?

Mai întâi de toate, am tăiat un cerc de aluminiu de 46,5 mm cu o gaură centrală folosind un ferăstrău cu găuri [vezi imaginea] și folosind o bandă dublă pentru radiator acoperită pe o parte. Puteți obține această bandă pe eBay și este destul de ieftină, utilizată în mod normal pentru radiator atașament vezi poza. Aluminiul era o carcasă veche de alimentare, dar probabil că o puteți cumpăra de pe eBay. Am folosit o bucată de 2 mm grosime. Trebuie să acoperiți și să izolați metalul de la baza ledului, dar să aveți în continuare o conductivitate termică bună. Utilizați o tură dublă de bandă termică așezată ortogonal în două straturi. Acest lucru va schimba conductivitatea termică și vom pierde încă 20 de grade C peste joncțiune, dar asta este ceea ce este nevoie. Voi revizita acest lucru mai târziu și poate mă voi uita la o soluție de acvariu complet sigilată, dar nu pentru moment.

Pasul 3: BasePlate

Apoi am folosit Autocad pentru a stabili unde trebuie să meargă ledurile pe bază. Vedeți fotografiile atașate ca fișiere pdf.

Am tipărit designul la scară și am folosit un perforator pentru a realiza un șablon de montare a aspectului pentru a acționa ca un ghid dur. Așezând asta peste placa de bază lipicioasă am desenat conturul cercurilor de pe bandă.

Apoi am așezat ledurile astfel încât să pot obține o poziționare a unor benzi de cupru pe care le-aș folosi pentru a lega ledurile de pe suprafața benzii termice izolatoare.

Asigurându-mă că nicio bandă de cupru nu s-a încălcat pe partea inferioară a „melcului”, le-am lipit pe toate împreună. Desigur, trebuie să vă asigurați că catodii merg la anodi. Puteți doar să le lipiți și să folosiți niște sârme de conectare între pini, deși utilizarea benzii de cupru ajută la disiparea unei cantități de căldură în bandă. În ceea ce privește căldura, acestea generează mult din ea, așa că aveți nevoie de un radiator destul de mare. Am optat pentru un radiator de 40x40x30 H care menține placa inferioară la aproximativ 58-60 de grade C. Se întâmplă ca dimensiunea sa să se încadreze perfect în cipul solar eliminat. pe watt și spuneți 1 deg C pe watt de la placă la caz, aceasta ar trebui să însemne o temp de joncțiune de (8x1) + 4 = aprox. 60 + 12 grade C = 72 grade C ceea ce ar trebui să fie rezonabil.

Tensiunea totală dintre leduri va fi de 10 x 3v sau în jur, astfel încât etapa următoare va testa curentul prin ele.

PDF-ul atașat are o schiță de utilizat ca șablon, dar vă puteți crea oricând propriul design.

Verificați atașamentul easam, pe care îl puteți descărca pentru a le analiza

Pasul 4: Asamblare de sus

Am spus mai devreme că vom folosi un cip de driver FL7701 pentru acest lucru și jucându-ne cu proiectantul de foi de calcul xcel am venit cu un set de cifre care ar putea funcționa. Cheia convertorului Buck a fost de a reduce valul la ceva rezonabil, având în vedere valoarea RMS de care aveam nevoie. Ripple are o influență directă asupra dimensiunii inductorului și a frecvenței de funcționare un efect indirect. Deci, dacă creștem ondulația, trebuie să mărim dimensiunea inductorului și singura modalitate de a reduce inductanța necesară este de a crește frecvența.

Iată LED-urile lipite așezate peste șablonul meu înainte de a le lipi. Rețineți utilizarea radiatorului care are placa lipită în partea inferioară cu ledurile montate.

Creșterea curentului la 266mA RMS prin ajustarea curentului de vârf la 500mA setează tensiunea la puțin peste 30v pe leduri, ceea ce implică faptul că tensiunea era de fapt aproape de 3v înainte dacă avem 10 leduri. Rețineți că calculul se aștepta la 286mA, în timp ce în realitate am reușit doar 266. Frecvența ar fi trebuit să fie de 101 Khz, cu toate acestea, examinarea domeniului de aplicare părea puțin sub. Voi discuta schema și driverul și formele de undă la pasul următor.

Așadar, conectarea a aprins placa de bază ca un pom de Crăciun. Notă rapidă aici despre siguranță. Acesta este un design neizolat, astfel încât tot ceea ce ar putea fi ridicat la nivelul rețelei trebuie să fie împământat complet. Aceasta va include radiatorul, care, dacă priviți cu atenție, are câteva găuri care trebuie să fie auto-conice printr-o etichetă de pământ la radiator și la metalul inoxidabil și la pământul de rețea. Aveți grijă la cablarea ledurilor, astfel încât să nu se producă nicio scurtcircuitare între leduri și masă. Dacă o face, atunci tensiunea mai mare decât cea proiectată apare pe leduri și le va distruge rapid. Am o configurare de testare care are un transformator izolator de rețea, dar când este conectat direct la rețea, o parte a inductorului este la potențialul de rețea, care, dacă este conectat pentru orice bucăți izolate de metal ar fi un pericol.

Pasul 5: Testare și schemă

Deci, să facem un salt înapoi și să vedem ce avem nevoie pentru a conduce ledurile.

Referindu-se la nota schematică următoarele:

Intrare prin siguranța 1 la rectificator de punte, apoi la filtrarea inductorului cu două c-uri.

D1 este dioda de recuperare și mijlocul de a reduce curentul pe inductor. Poarta Q1 este acționată de pinul 2 al FL7701 prin R3 cu D2 care ajută la eliminarea sarcinii din poartă pe cursa negativă a FL7701. Frecvența ieșirii este setată de R5 / R4. Câțiva pini au o anumită decuplare, iar pinul CS..pin1 este sensul curentului care monitorizează tensiunea și, prin urmare, curentul prin R6. următoarea perioadă. Rețineți ce lipsește în acest circuit. Nu există nicio cerință pentru un capac redresor mare DC pentru intrare. FL7701 se ocupă inteligent de variațiile de intrare pe plan intern. Având în vedere că aceasta este de obicei o parte scumpă, ajută la economisirea costurilor. Odată ce PCB-ul a fost completat, am verificat valul. Folosirea unei sonde de curent pe catodul blocului led a dat o ondulație de 150mA și curentul mediu folosind contorul a fost măsurat ca aprox. 260mA. Aceasta este cu 100mA mai mică decât cea maximă pentru leduri și le permite să funcționeze mai răcoros, extinzându-și astfel viața. Frecvența a fost măsurată la 81Khz și a coborât cu 1,71us. Acesta este 13% din capacitățile cipului / inductorului, așa că ar trebui să fie bine.

Pasul 6: Construcția PCB

Rețineți că imaginile sunt ale plăcii prototip care a avut câteva erori pe care le-am corectat pe noile machete de PCB încărcate. Rețineți jumperii de pe el pentru a rezolva o fixare incorectă … doh. Acest lucru a provocat câteva explozii înainte de a-mi da seama că eroarea … trebuie să fi fost obosită!

Există câteva dintre partea superioară și una din partea inferioară.

Pasul 7: Puneți totul împreună

Așadar, aici este împărțit împreună. Voi atașa o listă de materii prime cu toate părțile necesare mai târziu. Unele lucruri de care trebuie să aveți grijă. Am împământat radiatorul în partea de sus și l-am alimentat prin unitate până la un punct de împământare în partea de jos, care apoi este împământat înapoi la sursa de alimentare. Fii atent la acest lucru. Catodul LED-ului final este cu aproximativ 30V sub tensiunea maximă de rețea de 310V. Acest lucru va afecta dacă este atins, astfel încât să fie menținut izolat și orice piese metalice care ar putea intra în contact să fie fixate la pământ pentru a asigura o cale liberă pentru curentul de defecțiune. drumul spre electronică. Șurubul de pământ din partea de jos acționează ca un opritor pentru "recipientul" de la rețea și există o gaură de scurgere în cazul în care umezeala își face loc. Acesta nu este un recipient rezistent la apă, dar rețeaua este ținută departe de degete și de gaura de scurgere este mult deasupra nivelului solului. Radiatorul superior are nevoie de o etanșare în partea de sus și acest lucru este încă de finalizat. Am intenția de a pune acest lucru în grădină pentru vară și probabil că voi adăuga altele mai târziu.