Hálózati hajtású napelemes kerti fény helyreállítása: 7 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ez valóban néhány korábbi, hálózatról működő projektemből következik, de szorosan kapcsolódik a korábban dokumentált LED Teardown -hoz.

Most mindannyian kimentünk, és megvásároltuk őket nyáron, azok a kis virágszegélylámpák, amelyek napenergiával működnek és nappal feltöltődnek, és amikor az éjszaka beindul, határszéli kerti fényként működnek. Természetesen korlátozott életük van olcsó import, amely a régi jó brit időjárásban szenved a meghibásodott akkumulátorokkal és néha csak a meghibásodott napelemekkel.

Általában ezeket a dolgokat 4 vagy több csomagban vásárolja meg, és a fényforrás egyetlen alacsony fogyasztású led az olcsó változatból. Miután meghaltak, bedobjuk őket a kukába, és lerakjuk a szemétlerakóra. Nos, elgondolkodtatott, miért ne alakíthatnám át hálózati tápegységre, 10 W -os LED -ekkel. Biztonságosnak és védettnek kell lennie az időjárástól, és olcsónak kell lennie. Elképzelhető, hogy meg lehetne csinálni, és a 10W túl sok lenne? A képeken látható, hogy a fényforrás egy cső alakú, körülbelül 60 mm átmérőjű rozsdamentes acél és egy műanyag diffúzor. Plusz egy másik csőszerű fedél, amely felül a napelem behelyezésekor. Először is eltávolítottam az eredeti kis fehér ledet és a négyzet alakú napelemet a tetőben. Ideális megoldás, ha a LED -eket a napelem nyílásán felfelé néző hűtőbordára rögzített lemezre szerelik fel..

1. lépés: A LED specifikáció

Miután nemrég megvásároltam néhány 10 W -os egyetlen COB LED -et, elgondolkoztam azon, hogy lehetséges -e egyetlen egyet használni és kapcsolóüzemű tápegységet használni közvetlenül a hálózatról [240V UnIsolated] A jelölt egy buck switch módú tápegység -chip FL7701 és az induktív 1.4mH coilcraft volt. Sajnos a COB blokk [12V] 240 V -ról FW -re történő átalakítása nem működik könnyen, mivel a COB -n keresztül szükséges áram sokkal nagyobb, mint amit a meghajtó chip képes kezelni, ha 10 W -ot szeretne. A chip képes kezelni a 0,5A -t, ami 12V előremenő feszültséggel csak 5W -ra vagy kb. Használhat egy előreváltó kapcsoló módot leválasztással, amely elvégezné a munkát, de a költségek emelkedni kezdenek, miután mindezt olcsónak és vidámnak kellett volna lennie. Tehát hogyan szerezhetek 10 W -ot csak 0,5 A árammal. Az energiamegmaradás elméletének ismeretében a teljesítmény növelésének egyetlen módja a feszültség növelése, és ezt csak úgy tehetném meg, ha a LED -ek előremenő feszültségét növelném, ha többet használnának. Ha megnézed a LED Teardown utasításomat, láthatod, miért tették ezt ebben a kialakításban. Az EBAY -n böngészve könnyen találtam néhány 1 W -os ledet, amelyek előfeszültsége 0f 3V@330mA. Ha most 10 -et használnék, és 266mA alatt futnék, akkor 10 x 3 x0,266A = 8W lenne a vége … elég közel. Az aláfutás kétpólusú …

2. lépés: A LED -alap

Ha megnézzük a kerti lámpa képeit, akkor szükség van ezeknek a LED -eknek a rögzítésére, és természetesen ha 266 mA süllyednek, akkor 8W energiától kell megszabadulnunk, ami hűtőbordát igényel. A cső valamivel kevesebb, mint 57 mm, így ha bármelyik elektronikát egy lezárt műanyag csőbe szerelhetném, és a cső belsejébe szerelhetném be. Ezt követően lefelé szerelhetem a ledek lemezt a ház tetejére, ami megvilágítja a diffúzort. Hogyan rendezzük el a ledeket?

Először is egy 46,5 mm -es alumínium kört vágtam középső lyukkal lyukfűrész segítségével [lásd a képet], és kétoldalas hűtőborda szalaggal borítottam. Ezt a szalagot az ebay -en lehet beszerezni, és meglehetősen olcsó, általában hűtőbordához használják melléklet lásd a képet. Az alumínium régi tápegység volt, de ezt valószínűleg az ebay -en lehet megvásárolni. 2 mm vastag darabot használtam. Fedni és szigetelni kell a fémet a led aljáról, de még mindig jó a hővezető képessége. Használjon dupla kört hőszalaggal, amely két rétegben merőlegesen van elhelyezve. Ez megváltoztatja a hővezető képességet, és további 20 fokot veszítünk a csomóponton, de ez kell. Később újra megnézem ezt, és talán egy teljesen lezárt aqualusion megoldást fogok nézni, de most nem.

3. lépés: BasePlate

Aztán az Autocad segítségével leterítettem, hogy a LED -eknek hova kell menniük az alapon. Az erről készült képeket lásd pdf -ben.

A rajzot méretarányosan kinyomtattam, és lyukasztóval készítettem elrendezési sablont, amely durva útmutatóként szolgál. Ezt a ragadós alaplemezemre fektetve felrajzoltam a körök körvonalait a szalagra.

Ezután lefektettem a LED -eket, hogy néhány rézszalagot elhelyezhessek, amellyel összekapcsolhatnám a LED -eket a szigetelő hőszalag felületén.

Ügyelve arra, hogy ne legyen rézszalag a "csiga" alsó oldalán, forrasztottam össze őket. Természetesen meg kell győződnie arról, hogy a katódok az anódokhoz mennek. Csak leragaszthatja őket, és használhat egy összekötő vezetéket a csapok között, bár a rézszalag használata segít a hő egy részének elvezetésében a szalagba. A hő témájában ezek sokat termelnek, ezért elég nagy hűtőbordára van szükség. Egy 40x40x30 H hűtőborda mellett döntöttem, amely az alsó lemezt 58-60 ° C körül tartja. Előfordul, hogy a mérete szépen illeszkedik az eltávolított napelemes chipbe, lehetővé téve a hőt a csomóponton keresztül a led házához körülbelül 4 ° C wattonként, és mondjuk 1 ° C wattonként lemezről esetre, ez a (8x1)+4 = kb. 60+12 ° C = 72 ° C, ésszerűnek kell lennie.

A LED -ek teljes feszültsége 10 x 3 V vagy nagyjából így lesz, így a következő lépésben a rajtuk keresztül áramot kell tesztelni.

A mellékelt PDF tartalmaz egy sablont használó vázlatot, de bármikor elkészítheti saját tervét.

Nézze meg az easam mellékletet, amelyről letöltheti az eviewert

4. lépés: Felső összeszerelés

Korábban azt mondtuk, hogy ehhez FL7701 illesztőprogram -chipet fogunk használni, és az xcel táblázatkezelővel való játék során olyan figurákat találtunk ki, amelyek működhetnek. A buck konverter kulcsa az volt, hogy a hullámzást valami ésszerű értékre csökkentsük, figyelembe véve a szükséges RMS értéket. A hullámzás közvetlenül befolyásolja az induktor méretét és működési gyakoriságát, közvetett hatást. Tehát ha növeljük a hullámzást, meg kell növelnünk az induktor méretét, és az egyetlen módja annak, hogy csökkentsük a szükséges induktivitást, a frekvencia növelése. Lásd a mellékelt képet, amely felsorolja, hogy mit iteráltam, és kulcsfontosságú volt a sematikus értékeknél.

Itt vannak a forrasztott LED -ek a sablonom fölött, mielőtt leragasztanák őket. Vegye figyelembe a hűtőborda használatát, amelynél a lemez az alsó részhez van ragasztva a felszerelt LED -ekkel.

Ha az áramot 266 mA RMS -re növeli a csúcsáram 500 mA -re állításával, akkor a feszültséget valamivel több, mint 30 V -ra állítja a LED -eken, ami azt jelenti, hogy a feszültség ténylegesen közel volt a 3 V -hoz, ha 10 led van. Vegye figyelembe, hogy a számítás 286 mA -t várt, míg a valóságban csak 266 -ot kezeltünk. A gyakoriságnak 101Khz -nak kellett volna lennie, de a hatókörre nézve egy kicsit alul tűnt. A következő lépésben a vázlatot és az illesztőprogramot és a hullámformákat tárgyalom.

Tehát a csatlakoztatás karácsonyfaként világította meg az alaplapot. Gyors megjegyzés a biztonságról. Ez egy nem elszigetelt kivitel, így minden, amit hálózati szintre lehet emelni, alaposan földelni kell. Ez magában foglalja a hűtőbordát is, amely alaposan megnézve néhány lyukat tartalmaz, amelyeket egy földelőcímkével kell kúposítani a hűtőbordához, a rozsdamentes fémszerkezethez és a bejövő hálózati földhöz. Legyen óvatos a ledek bekötésével, hogy ne legyen rövidzárlat a ledek és a föld között. Ha ez megtörténik, akkor a tervezettnél nagyobb feszültség jelenik meg az LED -eken, és gyorsan elpusztítja azokat. Van egy tesztbeállításom, amely hálózati leválasztó transzformátorral rendelkezik, de közvetlenül a hálózathoz csatlakoztatva az induktivitás egyik oldala hálózati feszültséggel rendelkezik, ami ha csatlakoztatva van minden elszigetelt fémdarabra veszélyt jelentene.

5. lépés: Tesztelés és vázlat

Tehát ugorjunk hátra, és nézzük meg, mire van szükségünk a LED -ek meghajtásához. Már mondtuk, hogy támogatnunk kell a 266 mA -t, vagy ott, így már megtettük a számokat.

A sematikus megjegyzésre hivatkozva a következőket:

Az 1 -es biztosítékon keresztül az egyenirányító hídja, majd az induktor szűrője két c -vel.

D1 a visszanyerő dióda és az áramcsökkentő eszköz az induktoron. A Q1 kaput az FL7701 2. csapja hajtja R3 -on keresztül, és a D2 segíti a töltés eltávolítását a kapun az FL7701 negatív löketén. A kimenet gyakoriságát az R5/R4 határozza meg. Néhány csapnak van egy leválasztása, és a CS -tű … a pin1 az áramérzékelés, amely figyeli a feszültséget és ezáltal az áramot az R6 -on keresztül. Lásd az R6 csúcsáramát 0,5A -ban, ami miatt az IC visszaáll és lefelé áll Megjegyzés: mi hiányzik ebből az áramkörből. Nincs szükség nagy egyenirányító egyenáramú kupakra a bemenethez. Az FL7701 ügyesen gondoskodik a bemeneti variációkról. Tekintettel arra, hogy ez általában drága alkatrész, segít megtakarítani a költségeket. Miután a PCB -t feltöltötték, ellenőriztem a hullámosságot. Az árammérő használata a led blokk katódján 150mA hullámosságot eredményezett, és az átlagos áramot a mérő segítségével kb. 260 mA. Ez 100 mA -rel alacsonyabb a ledek maximális értékénél, és lehetővé teszi, hogy hűvösebben működjenek, így meghosszabbítva élettartamukat. A frekvenciát 81Khz -ban, a lejtést 1,71us -ban mérték. Ez a chip/induktor képességeinek 13% -a, tehát rendben kell lennie. Ennek az egész kialakításnak a kiindulópontja az volt, hogy 1,4 mH -t használnak a polcról

6. lépés: NYÁK -konstrukció

Vegye figyelembe, hogy a képek a prototípus tábláról származnak, amelyen néhány hiba volt, amelyeket kijavítottam az új feltöltött NYÁK elrendezésben. Jegyezze meg a rajta lévő ugrókat, hogy megkerülje a helytelen rögzítést… doh. Ez néhány felrobbantást okozott, mielőtt rájöttem a hibára… biztosan fáradt volt!

Van pár felső és egy alul.

7. lépés: Összerakás

Tehát itt össze van vágva. Csatolok egy BOM listát az összes szükséges alkatrészről. Néhány dolog, amire figyelni kell. Felül földeltem a hűtőbordát, és az egységen keresztül egy földelési pontra tápláltam az alján. Ezt követően vissza kell földelni a tápegységhez. Legyen óvatos ezzel. A végső LED katódja körülbelül 30V -al a 310V -os hálózati csúcsfeszültség alatt van. Ez fájni fog, ha megérinti, ezért el kell zárni, és minden fémalkatrészet, amely érintkezésbe kerülhet, le kell csavarozni a földre, hogy biztosítsa a hibaáram szabad útját. Vegye figyelembe a felső és az alsó kábelcsavarok használatát, hogy megakadályozza a víz megtalálását utat az elektronikához. Az alján található földelőcsavar megállítja a hálózati "tartályt", és van egy leeresztőnyílás arra az esetre, ha bármilyen nedvesség bejutna. Ez nem vízálló tartály, de a hálózati vezetéket távol kell tartani az ujjaktól és a a leeresztőnyílás jóval a talajszint felett van. A felső hűtőbordát le kell zárni a teteje körül, és ez még befejezésre vár. Ezt a nyár folyamán ki akarom tenni a kertbe, és valószínűleg később is hozzáadok néhányat.