|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Oświetlenie dziedzińca. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii Niezależnie od nazwy (oświetlenie gospodarcze, latarnia uliczna), oświetlenie zewnętrzne wygląda bardzo atrakcyjnie w każdym domu. Poza funkcją estetyczną oświetlenie uliczne służy również zapewnieniu bezpieczeństwa. Każdy wie, jak niebezpieczna może być nieoświetlona ścieżka. A co z nieogrodzonym basenem? Małe lampki umieszczone wzdłuż ścieżki lub wokół basenu mogą zapobiegać wypadkom podczas chodzenia. Ten rozdział zawiera zalecenia dotyczące instalacji oświetlenia zewnętrznego wykorzystującego energię słoneczną.
Funkcje systemu Zgodnie z zasadą działania oświetlenie zewnętrzne jest w zasadzie podobne do oświetlenia awaryjnego omówionego w poprzednim rozdziale. Fotowoltaika służy również do ładowania akumulatora kwasowo-ołowiowego, który z kolei zasila lampy. Istnieje jednak również istotna różnica. System oświetlenia awaryjnego jest włączany tylko sporadycznie. W rzeczywistości jest wymagany tylko podczas przerw w dostawie energii elektrycznej do sieci; przez resztę czasu system jest bezczynny. Z kolei oświetlenie zewnętrzne powinno być używane każdej nocy w roku. W takim przypadku konieczne jest opracowanie systemu, który posiada wystarczająco dużą pojemność baterii i moc przetwornicy fotowoltaicznej, aby system jako całość funkcjonował o każdej porze roku iw każdych warunkach pogodowych. Wymagania te nie zostały wzięte pod uwagę przy opracowywaniu oświetlenia awaryjnego. Projekt systemu Projektowanie zaczyna się od samych urządzeń. Są przeznaczone do niskiego napięcia i dlatego doskonale nadają się do systemu zasilania wykorzystującego przetwornice energii słonecznej. Pomimo tego, że istnieje wiele różnych modeli takich lamp, wszystkie działają na napięcie 12 V. Lampy wchodzące w skład zestawu lamp są z reguły projektowane na tę samą moc 12 W, a więc zużywają 1 A każdy. Najpierw musisz określić wymaganą liczbę urządzeń w systemie. Liczba ta zależy od każdego konkretnego przypadku. Wybrałem pięć, ponieważ ta ilość wystarczyła do oświetlenia trawnika przed domem i chodnika. Dlatego moje źródło zasilania musi zasilać system, który pobiera 5 A. Jeśli wybrałbym sześć lamp, wymagane byłoby 6 A. Prąd o natężeniu 5 amperów nie jest nadmierny i można go łatwo uzyskać z kilku dostępnych na rynku akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Jedynym pytaniem jest wymagany rozmiar baterii. Ta część rozwoju jest nieco bardziej skomplikowana. Aby poprawnie odpowiedzieć na postawione pytanie, należy wykonać pewne obliczenia i przyjąć kilka założeń. Najpierw zastanów się, jakimi parametrami charakteryzuje się bateria. Wszystkie akumulatory (kwasowo-ołowiowe i inne) są podawane w amperogodzinach (często określanych jako Ah). 1Ah oznacza, że bateria może dostarczać 1 A przez 1 h. Podobnie, jeśli bateria może dostarczać 5 A przez 1 godzinę, ma pojemność 5 Ah. Taką samą pojemność uzyskuje się przy prądzie 1 A przez 5 h. Niezależnie od napięcia, pojemność akumulatora jest liczbowo określana jako iloczyn natężenia prądu i całkowitego czasu jego przepływu. Stwierdzono więc, że system zużyje prąd o natężeniu 5 A. Jednak dla właściwego wyboru baterii konieczna jest znajomość czasu pracy zewnętrznego systemu oświetleniowego na dzień. Niech ten czas trwania każdego wieczoru wyniesie 4 godziny. Teraz, mnożąc wartość prądu pobieranego przez lampy przez czas ich pracy dziennie, otrzymujemy wymaganą liczbę amperogodzin. W naszym przypadku 5 A x 4 h = 20 Ah. To jest dzienne zużycie energii. Wynika z tego, że do wieczornego oświetlenia wystarczy akumulator o pojemności 20 Ah. Jednak akumulator zostanie całkowicie rozładowany rano i będzie musiał zostać ponownie naładowany, aby móc go ponownie używać. Załóżmy, że pada cały następny dzień. Jak konwertery fotowoltaiczne ładują akumulator? Nie działają bez światła słonecznego. Biorąc pod uwagę ten fakt, natychmiast stanie się jasne, że konieczne jest zwiększenie pojemności baterii. Akumulator 40 Ah będzie zasilał oświetlenie przez 2 dni, a akumulator 60 Ah przez 3 dni. Teraz musisz zdefiniować jeszcze jeden warunek: wybierz średni czas między cyklami ładowania i zdecyduj, jak długo bateria ma działać bez ładowania. Ten parametr nie jest zbyt krytyczny w przypadku oświetlenia osobistej działki. Załóżmy, że zapas energii w akumulatorze na 3 dni będzie wystarczający. Dlatego wymagany jest akumulator 60 Ah. Podsumowując powyższe, możemy sformułować sekwencję prostego obliczenia wymaganych parametrów baterii słonecznych i akumulatorów:
Teraz wszystko jest w porządku. Wybiera się liczbę lamp, ustala czas ich działania w ciągu dnia oraz oblicza pojemność baterii niezbędną do zapewnienia tej pracy. Pozostaje teraz tylko zastanowić się nad pewną metodą ładowania baterii. Wymagania dla przetwornic fotowoltaicznych Wymagania dotyczące baterii słonecznej są określone przez warunki pracy systemu oświetleniowego. Możesz trochę spekulować; nie zajmuje dużo czasu. Przyjęto, że instalacja oświetleniowa wymaga do pracy 20 Ah dziennie. Wiadomo też, że bateria dostarcza energii, więc energia wydatkowana wieczorem musi być, mówiąc obrazowo, zwrócona następnego dnia. Niestety żadna bateria nie jest idealna. Z reguły, aby naładować akumulator kwasowo-ołowiowy, należy dostarczyć o 20% więcej energii niż zostało uwolnione. Dlatego za każde 20 Ah otrzymane z akumulatora, 24 Ah muszą zostać zwrócone. Kolejnym krokiem jest opracowanie zestawu fotowoltaicznego generującego 24 Ah dziennie. Aby to osiągnąć, konieczna jest znajomość dostępnego nasłonecznienia. Wartość ta jest określana przez liczbę użytecznych godzin nasłonecznienia, innymi słowy, okres czasu (w godzinach) w ciągu dnia, w którym możemy założyć, że słońce wykonuje potrzebną nam pracę. Istnieją dwa sposoby określenia liczby użytecznych godzin nasłonecznienia dla dowolnej lokalizacji. Najpierw bezpośrednio za pomocą miernika nasłonecznienia opisanego w rozdz. 3. Lub możesz użyć bardziej ogólnego znaczenia w oparciu o mapę podaną w tym samym rozdziale. Mapa została opracowana z uwzględnieniem sezonowych zmian i ogólnego charakteru pogody. W przypadku opisywanego systemu oświetleniowego do obliczeń wybrano czas świecenia użytkowego odpowiadający średnio 4,5 użytecznym godzinom nasłonecznienia na dobę. Jak widać na mapie, liczba ta jest taka sama dla większości obszarów kontynentalnej części Stanów Zjednoczonych. Teraz, jeśli podzielimy liczbę amperogodzin (24 Ah) potrzebnych do naładowania baterii przez średnią użyteczną liczbę godzin nasłonecznienia (4,5 godziny), otrzymamy ilość prądu, którą bateria słoneczna powinna generować: 5,3 A. Teoretycznie to wymaganie spełnia akumulator, który przy napięciu 5,3 V generuje prąd o natężeniu 12 A. Istnieją jednak inne czynniki, których jeszcze nie wzięliśmy pod uwagę. Należą do nich straty w przewodach połączeniowych, zużycie energii przez regulator itp. Dlatego, aby zapewnić niezawodność, nie jest złym pomysłem stworzenie pewnego marginesu mocy; Na przykład marża 10% jest w porządku. Zatem minimalny prąd generowany przez baterię słoneczną powinien wynosić około 6 A. Wykonując obliczenia odwrotne, czyli mnożąc 6 A przez 4,5 godziny, otrzymujemy, że bateria słoneczna będzie produkować średnio 27 Ah dziennie. W niektóre dni zwrot może być mniejszy, w inne może być większy. Należy oczywiście pamiętać, że 27 Ah nie jest potrzebne do codziennego ładowania akumulatora, brakująca ilość energii słonecznej w niektóre dni zostanie uzupełniona przez akumulator. Jednak dla normalnego funkcjonowania instalacji oświetleniowej średnia wartość powinna wynosić 27 Ah. Bateria słoneczna Konkretne ogniwo słoneczne można wykonać na różne sposoby. Możliwe jest łączenie małych modułów równolegle i uzyskanie wymaganej mocy 87 W, ale będzie to bardzo kosztowne. Z reguły im większy rozmiar modułów, z których montowana jest bateria, tym tańszy jest koszt 1 W energii elektrycznej wytworzonej przez baterię słoneczną. Do opisywanego układu wykorzystano trzy moduły, z których każdy generował prąd o natężeniu 2 A. Wszystkie moduły wykonano z okrągłych, stosunkowo tanich ogniw słonecznych o średnicy ponad 10 cm. Jeśli samodzielnie złożysz baterię słoneczną z elementów, możesz doradzić użycie okrągłych elementów o średnicy 10 cm z monokryształu lub kwadratowych elementów 10x10 cm2 z materiału polikrystalicznego. Chociaż kwadratowe ogniwa nie są tak wydajne jak okrągłe ogniwa monokrystaliczne, są tańsze, ale potrzeba ich więcej. Aby zapewnić cykliczną pracę systemu oświetleniowego (wyłączanie w ciągu dnia i włączanie wieczorem) wymagany jest timer. Większość systemów oświetleniowych wykorzystuje mechaniczne zegary, które włączają i wyłączają światła o określonych porach; wydaje się to jednak stratą energii. Po co włączać światło przed zachodem słońca? Jedynym wyjściem w przypadku konwencjonalnych timerów jest ręczne ustawienie timera, dopasowującego się do cyklu słonecznego, co jest wykonywane dość często. Najlepiej jednak „zmusić” zachodzące słońce do uruchomienia stopera. Odbywa się to za pomocą układu elektronicznego pokazanego na ryc. 1. Rozważ jej pracę. Jako element światłoczuły fotorezystor zastosowano fotokomórkę PC1 oświetloną bezpośrednim światłem słonecznym. Wraz ze zmianą natężenia światła padającego na fotokomórkę proporcjonalnie zmienia się jej rezystancja. W ciągu dnia jego rezystancja jest bardzo mała (około 100 omów). Jednak wraz z nadejściem ciemności wzrasta 100 lub więcej razy i osiąga wartość ponad 500 kOhm.
Rezystor VR1 jest połączony szeregowo z fotorezystorem, tworząc dzielnik, którego napięcie wyjściowe zależy od wartości rezystancji fotorezystora PC1. Im więcej światła, tym niższe napięcie wyjściowe i odwrotnie. Wartość napięcia jest kontrolowana przez dwa komparatory. Należy zauważyć, że dolny jest używany w nieodwracającej wersji inkluzji, a górny - w odwracającej. Oznacza to, że przy zerowym napięciu wejściowym dolny komparator wyprowadza niskie napięcie, a górny komparator wysokie. Komparatory są połączone w taki sposób, że dolny komparator przełącza się przy niższym napięciu wejściowym niż górny. Gdy tylko napięcie na PC 1 wzrośnie (po zachodzie słońca), pierwszy komparator przełącza się, jego wyjście jest ustawione na wysoki poziom napięcia. Teraz wyjścia obu komparatorów są ustawione na wysokie napięcie. W tym przypadku łańcuch dwóch elementów logicznych AND-NOT (7C2) wyprowadza napięcie wysokiego poziomu na pin 11 układu /C3. Chip /C3 to programowalny timer. Może mierzyć interwały czasowe do jednego dnia. Wewnątrz tego chipa znajduje się przenośny licznik binarny, którego wyjścia można wykorzystać do ustawienia czasu. Przełączając je, łatwo wydłużyć czas reakcji 2 lub 4 razy. Nominalny czas odpowiedzi timera jest określony przez rezystancję R8 i pojemność C1. Z wartościami wskazanymi na schemacie R8 i C1 napięcie na pinie 8 wzrasta po 4 h. Na pinie 7 podłączonym do cyfry niższej licznika napięcie pojawi się po 2 h, na pinie 6 po 1 h. Timer uruchomi się po osiągnięciu wysokiego potencjał jest przyłożony do styku 11. Czas działania timera wybiera się przełącznikiem 51 „Czas” Na początku cyklu pracy wszystkie wyjścia są na niskim potencjale. Styki przekaźnika RL 1 są w tych warunkach zamknięte dzięki tranzystorowi Q1 i układowi /C2. Energia elektryczna jest dostarczana do oświetlenia zewnętrznego - i światła są włączone. Gdy zapada noc, napięcie na PC 1 nadal rośnie. Wkrótce górny komparator zostaje wyzwolony, a na jego wyjściu ustawione zostaje niskie napięcie. Powoduje to zmianę stanu wejść układu IC2 i podanie niskiego napięcia na wejście układu IC3. Zmiana ta nie wpływa jednak na działanie timera. Pod koniec określonego interwału IC3 automatycznie resetuje się. Reset odbywa się za pomocą impulsu zwrotnego pochodzącego z wyjścia mikroukładu. Ponieważ pin 11 ma teraz niski potencjał, chip nie uruchamia się ponownie. Ponadto w wyniku tego przekaźnik wyłącza się, a oświetlenie gaśnie. Następnego ranka, wraz ze wschodem słońca, rezystancja PC 1 stopniowo maleje, w wyniku czego spada napięcie wejściowe komparatorów. Może to spowodować zadziałanie górnego komparatora przed dolnym, zastosowanie wysokiego potencjału na wejściu timera i ponowne uruchomienie timera. Aby zapobiec uruchamianiu timera o wschodzie słońca, do górnego komparatora wprowadza się małe dodatnie sprzężenie zwrotne przez rezystor R5. Powoduje to histerezę, która opóźnia odpowiedź do momentu przełączenia dolnego komparatora. Wysoki potencjał nie może być przyłożony do obu wyjść w tym samym czasie, a timer nie uruchomi się. Niemniej jednak wieczorem cykl zacznie się powtarzać i komparatory powrócą do stanu „nocnego”. Poziom działania komparatorów jest precyzyjnie ustawiany przez zmienny rezystor VR1 „Sensitivity”. Należy tak dobrać wartość jego rezystancji, aby oświetlenie zewnętrzne włączało się natychmiast po zmroku. projekt Konstrukcja timera wykorzystuje drukowane okablowanie. Konfiguracja PCB jest pokazana na rys. 2, a rozmieszczenie elementów obwodu pokazano na rys. 3. Przekaźnik można przylutować bezpośrednio do płytki lub umieścić w gnieździe do podłączenia oświetlenia.
Zmontowany timer należy umieścić w nieprzezroczystym pudełku, a fotorezystor PC1 umieścić na pokrywie tak, aby był wystawiony na działanie promieni słonecznych. Timer ma tylko trzy wyjścia: wspólną masę, przewód do podłączenia zasilania +12 V z akumulatora oraz przewód fazowy podłączony do instalacji oświetleniowej. Upewnij się, że wszystkie otwory wykonane w obudowie są odpowiednio uszczelnione i wodoszczelne, aby zapobiec przedostawaniu się wilgoci.
Ostateczne połączenie jednostek konstrukcyjnych Teraz wszystkie elementy niezbędne do stworzenia systemu oświetleniowego są znane, z wyjątkiem jednego. Układ musi być również wyposażony w regulator ładowania. Bez regulatora ładowania nie można wykluczyć możliwości przeładowania akumulatora i wynikającego z tego skrócenia jego żywotności. Prawdopodobieństwo to jest szczególnie wysokie latem, kiedy dni są długie, a noce krótkie. W tych warunkach następuje stopniowe gromadzenie się ładunku w ogniwach akumulatora, co może łatwo doprowadzić do przeładowania.
Możesz rozpocząć montaż systemu od umieszczenia świateł na miejscu. Nie ma tutaj żadnych ograniczeń, możesz zainstalować światła tam, gdzie będą bardziej przydatne. Lampy są połączone równolegle grubymi przewodami. Jeśli używany jest odpowiedni zestaw przewodów, niezbędny drut jest koniecznie zawarty w jego składzie. Jeśli nie, zalecany jest płaski przewód oświetleniowy nr 18. Przewody elektryczne prowadzące do świateł są podłączone do obwodu timera. Zegar należy ustawić tak, aby był wystawiony na działanie promieni słonecznych, a nie reflektorów przejeżdżających samochodów lub innych źródeł zewnętrznych. Timer jest podłączony do baterii 12 V. Żywotność baterii zależy od rodzaju używanej baterii. Jeśli chcesz, możesz użyć akumulatora samochodowego, ale nie wytrzyma on długo w trudnych warunkach pracy okresowej. Lepiej jest używać akumulatora łodzi. Takie akumulatory są przystosowane do pracy w warunkach powtarzających się cykli głębokiego rozładowania. Chociaż kosztują trochę więcej, będą działać znacznie dłużej niż zwykły akumulator samochodowy. Regulator ładowania jest podłączony między akumulatorami słonecznymi i akumulatorowymi. Idealny do regulatora ładowania. ten regulator. Wystarczy podłączyć wyjście regulatora do akumulatora, a wejście do akumulatora słonecznego, przestrzegając biegunowości. Przedni panel panelu słonecznego znajduje się w kierunku południowym. Timer jest ustawiony na czas, w którym potrzebne jest oświetlenie po zachodzie słońca. W przypadku zmiany pór roku może być konieczne ustawienie timera, aby lepiej dopasować się do pogody.Teraz ścieżki w pobliżu domu będą oświetlone nawet po zachodzie słońca. Autor: Byers T.
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Wpływ lamp energooszczędnych na przyrodę ▪ Komory parowania w systemach chłodzenia smartfonów ▪ Klej wytwarzali neandertalczycy ▪ Superkondensator wykonany z cementu i sadzy ▪ Miniaturowy kluczowy element komputera kwantowego
▪ sekcja serwisu Muzyk. Wybór artykułu ▪ artykuł Nonsens na oleju roślinnym. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Kiedy żywność została zamrożona po raz pierwszy? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Praca na maszynach do szycia wkładek. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ artykuł Sześcioelementowa antena pętlowa. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony