Obnovení solárního zahradního světla ze sítě: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

To opravdu navazuje na některé z mých předchozích projektů napájených ze sítě, ale úzce souvisí s dříve zdokumentovaným LED Teardown.

Nyní jsme všichni vyšli ven a koupili jsme je v létě, ta malá květinová hraniční světla, která jsou napájena solárními bateriemi a nabíjejí se během dne a jakmile nastane noc, fungují jako hraniční zahradní světlo. Samozřejmě mají omezenou životnost levný dovoz, který trpí ve starém dobrém britském počasí s neúspěšnými bateriemi a někdy jen s neúspěšnými solárními panely.

Obvykle kupujete tyto věci v balení po 4 a více a světelný zdroj je jediná LED s nízkým výkonem levného druhu. Jakmile zemřeme, hodíme je do koše a odejdou na skládku. Přemýšlel jsem, proč to nepřevést na síťový zdroj s 10W LED. Muselo by to být bezpečné a chráněné před povětrnostními vlivy a musí to být levné. Bylo by to možné, říkal jsem si, a bylo by 10 W příliš mnoho? Z obrázků můžete vidět, že zdrojem světla je trubkovitý design o průměru asi 60 mm z nerezové oceli a plastový difuzor. Plus další trubkové víko, které se vejde nahoře se solárním panelem. První věcí, kterou jsem udělal, bylo odstranit původní malou bílou LED a čtvercový solární panel ve střeše. Ideálním řešením je namontovat LED diody na desku připevněnou k chladiči směřující nahoru skrz otvor solárního panelu.

Krok 1: Specifikace LED

Když jsem si nedávno koupil nějaké 10W samostatné COB led diody, napadlo mě, jestli by bylo možné použít jednu a použít spínaný napájecí zdroj přímo ze sítě [240V neizolovaný] Kandidátem byl čipový ovladač FL7701 a induktor 1,4 mH s režimem buck switch mode. Převod z 240 V na FW bloku COB [12V] bohužel nefunguje snadno, protože požadovaný proud přes COB je mnohem větší, než čip ovladače zvládne, pokud chcete 10 W. Čip zvládne 0,5 A, což s dopředným napětím 12 V by vás dostalo pouze na 5 W nebo kolem. Dalo by se použít režim přepínání převaděče vpřed s izolací, která by odvedla práci, ale náklady začaly stoupat, protože to všechno mělo být levné a veselé. Jak bych tedy mohl získat 10 W s pouhým 0,5 A proudu. Vzhledem k teorii zachování energie je jediným způsobem, jak zvýšit příkon, zvýšit napětí a jediný způsob, jakým bych to mohl udělat, by bylo zvýšit dopředné napětí LED pomocí více než jednoho z nich. Když se podíváte na můj instruktáž LED Teardown, můžete pochopit, proč to udělali v tomto designu. Procházením na EBAY jsem ochotně našel nějaké 1W LED diody s dopředným napětím 0f 3V@330mA. Nyní, kdybych použil 10 a pod nimi běžel @266mA, skončil bych s 10 x 3 x0,266 A = 8 W … dostatečně blízko. Podběh má dvoupólový přístup…. Snižuje teplo a tím zachovává nebo prodlužuje životnost. Nižší teplota na křižovatce znamená šťastná světla.

Krok 2: LED základna

Při pohledu na obrázky zahradního světla je potřeba způsob montáže těchto LED diod a samozřejmě pokud klesají o 266 mA, musíme přes ně zbavit 8 W energie, což bude vyžadovat chladič. Vnitřní průměr nerezové oceli trubice je něco málo pod 57 mm, takže kdybych mohl namontovat jakoukoli elektroniku do zapečetěné plastové trubice a nainstalovat ji na vnitřní stranu trubice, pak bych mohl namontovat desku LED směrem dolů na horní část skříně, která by pak osvětlovala difuzor. Jak bychom tedy uspořádali LED diody?

Nejprve jsem řezal 46,5 mm kruh z hliníku se středovým otvorem pomocí děrovky [viz obrázek] a pomocí oboustranné chladicí pásky pokryté jednou stranou. Tuto pásku můžete získat na ebay a je poměrně levná, běžně se používá pro chladič příloha viz obrázek. Hliník byl starý kryt napájení, ale pravděpodobně ho můžete koupit na ebay. Použil jsem kus o tloušťce 2 mm. Potřebujete zakrýt a izolovat kov od základny LED, ale stále mít dobrou tepelnou vodivost. Použijte dvojité kolo termální pásky položené kolmo ve dvou vrstvách. To změní tepelnou vodivost a ztratíme dalších 20 stupňů C přes křižovatku, ale to je to, co to vyžaduje. Později se k tomu vrátím a možná se podívám na plně uzavřené řešení aqualusion, ale prozatím ne.

Krok 3: BasePlate

Potom jsem pomocí Autocadu rozložil, kam musí ledky na základně jít. Podívejte se na obrázky připojené jako pdf.

Vytiskl jsem návrh na měřítko a pomocí děrovačky vytvořil montážní šablonu rozvržení, která působila jako hrubý průvodce. Položil jsem to na lepivou základní desku a na pásku jsem nakreslil obrys kruhů.

Dále jsem rozložil diody, abych mohl získat umístění nějaké měděné pásky, kterou bych použil k propojení LED na povrchu izolační tepelné pásky.

Abych se ujistil, že žádná měděná páska nenarušila spodní stranu „slimáka“, spojil jsem je všechny dohromady. Samozřejmě se musíte ujistit, že katody jdou na anody. Mohli byste je jednoduše přilepit dolů a použít nějaký připojovací drát mezi kolíky, i když použití měděné pásky pomáhá odvádět část tepla do pásky. Pokud jde o teplo, tyto generují hodně, takže potřebujete poměrně velký chladič. Rozhodl jsem se pro chladič 40x40x30 H, který udržuje spodní desku kolem 58-60 stupňů C. Stává se tak, že jeho velikost úhledně zapadne do odstraněného solárního čipu. na watt a řekněme 1 ° C na watt od desky k případu, to by mělo znamenat teplotu spojení (8x1)+4 = přibližně. 60+12 stupňů C = 72 stupňů C, což by mělo být rozumné.

Celkové napětí na LED diodách bude 10 x 3 V nebo přibližně tak, takže další fáze bude testování proudu přes ně.

Přiložený soubor PDF má obrys, který lze použít jako šablonu, ale vždy si můžete vytvořit vlastní návrh.

Prohlédněte si přílohu easam, kterou si můžete stáhnout a prohlédnout si ji

Krok 4: Horní montáž

Dříve jsme řekli, že k tomu použijeme čip ovladače FL7701 a hraní s návrhářem tabulek xcel přišlo se sadou figur, které by mohly fungovat. Klíčem k převaděči peněz bylo dostat zvlnění na něco rozumného vzhledem k hodnotě RMS, kterou jsme potřebovali. Zvlnění má přímý vliv na velikost induktoru a frekvenci provozu a nepřímý účinek. Pokud tedy zvlníme zvlnění, musíme zvětšit velikost induktoru a jediným způsobem, jak potom snížit požadovanou indukčnost, je zvýšit frekvenci. Viz přiložený obrázek, který uvádí, k čemu jsem iteroval a byl klíčem k hodnotám na schématu.

Zde jsou pájené LED diody položené na mé šabloně, než je nalepíte. Všimněte si použití chladiče, který má desku přilepenou ke dnu pomocí namontovaných LED diod.

Zvýšení proudu na 266 mA RMS úpravou špičkového proudu na 500 mA nastavilo napětí na něco přes 30 V napříč LED diodami, což znamená, že napětí bylo ve skutečnosti blízko 3 V vpřed, pokud máme 10 LED. Všimněte si, že výpočet očekával 286 mA, zatímco ve skutečnosti jsme zvládli pouze 266. Frekvence by měla být 101 KHz, ale při pohledu na rozsah se mi to zdálo málo. V dalším kroku budu diskutovat o schématu a ovladači a křivkách.

Zapojením se tedy rozsvítila základní deska jako vánoční stromeček. Stručná poznámka o bezpečnosti. Jedná se o neizolovaný design, takže vše, co by mohlo být zvýšeno na úroveň sítě, potřebuje důkladné uzemnění. To bude zahrnovat chladič, který, pokud se podíváte pozorně, má několik otvorů, které je třeba zúžit pomocí uzemňovacího štítku na chladič a nerezovou kovovou konstrukci a příchozí síťovou zem. Dávejte pozor na zapojení vodičů, aby nedošlo ke zkratu mezi LED a zemí. Pokud se tak stane, objeví se na LED diodách větší než navržené napětí a rychle je zničí. Mám testovací nastavení, které má síťový izolační transformátor, ale když je připojen přímo k síti, jedna strana induktoru má síťový potenciál, který pokud se připojí jakékoli izolované kousky kovu by představovaly nebezpečí.

Krok 5: Testování a schéma

Pojďme tedy na skok zpět a podívejme se na to, co potřebujeme k napájení LED. Už jsme řekli, že musíme podporovat 266mA nebo tam, takže jsme již udělali čísla.

S odkazem na schematickou poznámku následující:

Vstupuje přes pojistku 1 do můstkového usměrňovače a poté do cívky filtru se dvěma c.

D1 je obnovovací dioda a prostředek ke snížení proudu na induktoru. Brána Q1 je poháněna kolíkem 2 FL7701 přes R3 s D2, která pomáhá zamést náboj z brány při záporném zdvihu FL7701. Frekvence výstupu je nastavena pomocí R5/R4. Několik pinů má nějaké oddělení a pin CS..pin1 je aktuální smysl, který monitoruje napětí a tedy proud přes R6. Viz špičkový proud v R6 0,5 A, což způsobí reset IC a rampu připravenou pro další na období. Všimněte si, co v tomto okruhu chybí. Neexistuje žádný požadavek na velký DC usměrňovač pro vstup. FL7701 se chytře stará o variace vstupu interně. Vzhledem k tomu, že se obvykle jedná o drahou část, pomáhá ušetřit na nákladech. Jakmile byla deska plošných spojů naplněna, zkontroloval jsem zvlnění. Použitím proudové sondy na katodě led bloku poskytlo zvlnění 150mA a průměrný proud pomocí měřiče byl naměřen přibližně. 260mA. To je 100mA dolů na maximum pro LED a umožňuje jim běžet chladněji, čímž se prodlužuje jejich životnost. Frekvence byla měřena jako 81 kHz a klesala jako 1,71us. To je 13% schopností čipu/induktoru, takže by to mělo být v pořádku. Výchozím bodem pro celý tento design bylo použití 1,4 mH z police coilcraft induktoru

Krok 6: Konstrukce DPS

Všimněte si, že obrázky jsou z prototypové desky, na které byly nějaké chyby, které jsem opravil na nových nahraných rozloženích desek plošných spojů. Všimněte si propojek, abyste se vyhnuli nesprávnému připnutí…

Existuje několik vrchních a jedna spodní strana.

Krok 7: Dát to všechno dohromady

Takže tady je slotted. Připojím seznam kusovníku všech požadovaných částí později. Některé věci, na které je třeba dávat pozor. Uzemnil jsem chladič nahoře a přivedl jej přes jednotku do uzemňovacího bodu ve spodní části, který byl poté uzemněn zpět k napájení. Dávejte si na to pozor. Katoda konečné LED je asi 30 V pod špičkovým síťovým napětím 310 V. Při dotyku to bude bolet, takže je třeba je izolovat a všechny kovové části, které by se mohly dostat do kontaktu, přišroubovat k zemi, aby byla zajištěna volná cesta pro poruchový proud. Všimněte si použití kabelových vývodek nahoře a dole, aby se zastavila přítomnost vody cesta do elektroniky. Zemnící šroub ve spodní části funguje jako zarážka síťové „kanystry“a je zde odtokový otvor pro případ, že by se dovnitř dostala vlhkost. Nejedná se o vodotěsný kontejner, ale síť je chráněna před prsty a vypouštěcí otvor je vysoko nad úrovní země. Horní chladič potřebuje nějaké těsnění kolem horní části a to je ještě třeba dokončit. Mám v úmyslu to dát na léto na zahradu a pravděpodobně přidat další později.