Восстановление солнечного света в саду с питанием от сети: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Это действительно следует из некоторых из моих предыдущих проектов с питанием от сети, но тесно связано с ранее задокументированным LED Teardown.

Теперь мы все пошли и купили их летом, эти маленькие цветочные бордюрные фонари, которые питаются от солнечной энергии и заряжаются в течение дня, а когда наступает ночь, они действуют как бордюрный светильник. Конечно, у них ограниченный срок службы. дешевый импорт, который страдает в старую добрую британскую погоду из-за вышедших из строя аккумуляторных батарей, а иногда и просто из строя солнечных батарей.

Обычно вы покупаете эти вещи в упаковках по 4 или больше, а источником света является один дешевый светодиод с низким энергопотреблением. После смерти мы выбрасываем их в мусорное ведро, и они отправляются на свалку. Это заставило меня задуматься, почему бы не преобразовать его в блок питания от сети со светодиодами мощностью 10 Вт. Однако он должен быть безопасным, защищенным от непогоды и дешевым. Могу ли я это сделать? Я подумал, а будет ли 10 Вт слишком много? На фотографиях вы можете видеть, что источник света представляет собой трубчатую конструкцию из нержавеющей стали диаметром около 60 мм и пластиковый диффузор. Плюс еще одна трубчатая крышка, которая надевается сверху Первым делом я удалил оригинальный маленький белый светодиод и квадратную солнечную панель с крыши. Идея для этого - установить светодиоды на пластине, прикрепленной к радиатору, направленной вверх через отверстие в солнечной панели..

Шаг 1: Спецификация светодиода

Недавно я купил несколько светодиодов COB мощностью 10 Вт, и я подумал, можно ли использовать один и использовать импульсный источник питания непосредственно от сети [240 В UnIsolated]. Кандидатом была микросхема драйвера импульсного источника питания FL7701 с понижающим напряжением и катушка индуктивности 1,4 мГн.. К сожалению, преобразование из 240 В в FW блока COB [12 В] не работает, так как ток, требуемый через COB, намного больше, чем чип драйвера может выдержать, если вы хотите 10 Вт. Чип может обрабатывать 0,5 А, что при прямом напряжении 12 В даст вам только 5 Вт или около того. Вы можете использовать режим переключения прямого преобразователя с изоляцией, который справился бы с этой задачей, но стоимость начинает расти, в конце концов, это должно было быть дешево и выгодно. Итак, как я мог получить 10 Вт при токе всего 0,5 А. Хорошо, учитывая теорию сохранения энергии, единственный способ увеличить мощность - это увеличить напряжение, и единственный способ, которым я мог бы это сделать, - это увеличить прямое напряжение светодиодов, используя более одного из них. Если вы посмотрите мою инструкцию по разборке светодиодов, вы поймете, почему они сделали это в таком дизайне. Просматривая EBAY, я легко нашел несколько светодиодов мощностью 1 Вт с прямым напряжением 0/3 В при 330 мА. Теперь, если бы я использовал 10 и меньше их при 266 мА, я бы получил 10 x 3 x0,266A = 8 Вт… достаточно близко. Подъезд имеет двухполюсный подход…. Удерживает тепло и, следовательно, сохраняет или продлевает срок службы. Более низкая температура на стыке означает счастливые огни.

Шаг 2: Светодиодная база

Глядя на фотографии садового светильника, нам нужен способ установки этих светодиодов, и, конечно, если они потребляют 266 мА, нам нужно избавиться от 8 Вт энергии через них, для чего потребуется радиатор. Трубка немного меньше 57 мм, поэтому, если бы я мог установить любую электронику в герметичную пластиковую трубку и установить ее внутри трубки, я мог бы затем установить пластину светодиодов, направленную вниз, на верхнюю часть корпуса, которая затем осветила бы диффузор. Так как нам расположить светодиоды?

Прежде всего, я вырезал круг диаметром 46,5 мм из алюминия с центральным отверстием с помощью кольцевой пилы [см. Рис.] И использовал двустороннюю ленту для радиатора, покрытую с одной стороны. Вы можете купить эту ленту на ebay, и она довольно дешевая, обычно используется для радиатора. приложение см. картинку. Алюминий был старым корпусом блока питания, но вы, вероятно, можете купить его на ebay. Я использовал кусок толщиной 2 мм. Вам нужно покрыть и изолировать металл от основания светодиода, но при этом он должен иметь хорошую теплопроводность. Используйте двойной нахлест термоленты, уложенный перпендикулярно в два слоя. Это изменит теплопроводность, и мы потеряем еще 20 градусов по Цельсию, но это то, что нужно. Я вернусь к этому позже и, возможно, посмотрю на полностью герметичный раствор для аквалузии, но не сейчас.

Шаг 3: BasePlate

Затем я использовал Autocad, чтобы разметить светодиоды на основании. См. Изображения в формате pdf.

Я распечатал дизайн в масштабе и использовал дырокол, чтобы сделать монтажный шаблон макета, который будет служить приблизительным ориентиром. Накладывая это на мою липкую опорную пластину, я нарисовал контуры кругов на ленте.

Затем я разложил светодиоды так, чтобы можно было расположить немного медной ленты, которую я использовал бы, чтобы соединить светодиоды на поверхности изолирующей термоленты.

Убедившись, что медная лента не попала на обратную сторону «заглушки», я спаял их все вместе. Конечно, нужно следить за тем, чтобы катоды переходили к анодам. Вы можете просто приклеить их и использовать соединительный провод между контактами, хотя использование медной ленты помогает рассеять часть тепла на ленту. Что касается тепла, они выделяют много тепла, поэтому потребуется довольно большой радиатор. Я выбрал радиатор 40x40x30 H, который поддерживает температуру нижней пластины около 58-60 градусов C. Так получилось, что его размер аккуратно вписывается в снятый солнечный чип, позволяя тепловому нагреву через переход к корпусу светодиода около 4 градусов c. на ватт и, скажем, 1 градус Цельсия на ватт от пластины к корпусу, это должно означать температуру перехода (8x1) + 4 = прибл. 60 + 12 градусов Цельсия = 72 градуса Цельсия, что должно быть разумным.

Общее напряжение на светодиодах будет 10 x 3 В или около того, поэтому следующим этапом будет проверка тока через них.

В прикрепленном PDF-файле есть план для использования в качестве шаблона, но вы всегда можете создать свой собственный дизайн.

Ознакомьтесь с вложением easam, которое вы можете загрузить в программу просмотра для просмотра.

Шаг 4: Сборка верхней части

Ранее мы сказали, что будем использовать для этого микросхему драйвера FL7701, и, играя с дизайнером электронных таблиц xcel, мы пришли к набору цифр, которые могли бы работать. Ключ к понижающему преобразователю заключался в том, чтобы снизить пульсацию до чего-то разумного с учетом необходимого нам среднеквадратичного значения. Пульсация напрямую влияет на размер индуктора и частоту срабатывания, а косвенно влияет. Таким образом, если мы увеличим пульсацию, мы должны увеличить размер катушки индуктивности, и единственный способ уменьшить требуемую индуктивность - это увеличить частоту. См. Прилагаемое изображение, на котором перечислено, что я повторял и что было ключом к значениям на схеме.

Вот припаянные светодиоды, наложенные на мой шаблон перед тем, как их приклеить. Обратите внимание на использование радиатора, к дну которого прикреплена пластина с установленными светодиодами.

Увеличение тока до 266 мА (среднеквадратичное значение) путем регулировки пикового тока до 500 мА установило напряжение чуть более 30 В на светодиодах, что означает, что напряжение на самом деле было близко к 3 В вперед, если у нас есть 10 светодиодов. Обратите внимание, что расчет предполагал 286 мА, тогда как на самом деле мы получили только 266. Частота должна была составлять 101 кГц, однако, глядя на осциллограф, это показалось немного заниженным. Я расскажу о схеме, драйвере и осциллограммах на следующем шаге.

Таким образом, подключение к розетке зажгло опорную плиту, как рождественская елка. Быстрое замечание по безопасности. Это неизолированная конструкция, поэтому все, что может быть поднято до уровня сети, требует тщательного заземления. Это будет включать в себя радиатор, который, если вы внимательно посмотрите, имеет пару отверстий, которые должны быть заужены с помощью метки заземления к радиатору и металлическим конструкциям из нержавеющей стали, а также к заземлению входящей сети. Будьте осторожны при подключении светодиодов, чтобы не произошло короткого замыкания между светодиодами и землей. Если это произойдет, то на светодиодах появится напряжение, превышающее расчетное, и они быстро выйдут из строя. У меня есть испытательная установка, в которой есть сетевой изолирующий трансформатор, но при непосредственном подключении к сети одна сторона индуктора находится под сетевым потенциалом, который, если он подключается к любым изолированным металлическим частям может быть опасно.

Шаг 5: Тестирование и схема

Итак, давайте вернемся назад и посмотрим, что нам нужно для управления светодиодами. Мы уже говорили, что нам нужно поддерживать 266 мА или около того, поэтому мы уже сделали цифры.

Ссылаясь на схематическое примечание, следующее:

Подача через предохранитель 1 на выпрямительный мост, затем на индуктор фильтра с двумя запорами.

D1 - это восстанавливающий диод и средство для снижения тока на катушке индуктивности. Затвор Q1 управляется контактом 2 FL7701 через R3, при этом D2 помогает вывести заряд из затвора при отрицательном ходе FL7701. Частота выхода устанавливается R5 / R4. Пара контактов имеет некоторую развязку, а контакт CS. Pin1 - это датчик тока, который контролирует напряжение и, следовательно, ток через R6. Обратитесь к пиковому току в R6 в 0,5A, который заставит IC сбросить и замедлить работу, готовую для следующий на период. Обратите внимание, чего не хватает в этой цепи. Нет необходимости в большом выпрямительном конденсаторе постоянного тока на входе. FL7701 ловко заботится о внутренних вариациях входа. Учитывая, что это обычно дорогая деталь, это помогает сэкономить на расходах. После того, как печатная плата была заполнена, я проверил пульсацию. Использование токового датчика на катоде светодиодного блока дало пульсацию 150 мА, а средний ток, измеренный измерителем, составил прибл. 260 мА. Это на 100 мА меньше максимального значения для светодиодов и позволяет им работать холоднее, что продлевает срок их службы. Частота составила 81 кГц, а спад - 1,71 мкс. Это 13% возможностей чипа / индуктора, поэтому должно быть хорошо. Отправной точкой для всей этой конструкции было использование готового индуктора на 1,4 мГн.

Шаг 6: Строительство печатной платы

Обратите внимание, что изображения относятся к прототипу платы, на котором были некоторые ошибки, которые я исправил в новых загруженных макетах печатных плат. Обратите внимание на перемычки на нем, чтобы обойти некорректное закрепление….doh. Это вызвало некоторые взрывы, прежде чем я понял ошибку… должно быть, устал!

Есть пара верхних и один нижних.

Шаг 7: Собираем все вместе

Итак, здесь они размещены вместе. Я приложу список всех необходимых деталей позже. Некоторые вещи, на которые следует обратить внимание. Я заземлил радиатор вверху и пропустил его через блок к точке заземления внизу, которая затем снова заземлена на источник питания. Остерегайтесь этого. Катод последнего светодиода на 30 В или около того ниже пикового сетевого напряжения 310 В. Это повредит при прикосновении, поэтому их необходимо изолировать, а любые металлические части, которые могут соприкоснуться с землей, прикрепить болтами к земле, чтобы обеспечить свободный путь для тока короткого замыкания. Обратите внимание на использование кабельных вводов сверху и снизу, чтобы вода не попала в воду. путь к электронике. Винт заземления внизу действует как стопор для «канистры» сети, и есть дренажное отверстие на случай попадания влаги внутрь. Это не водонепроницаемый контейнер, но сеть защищена от попадания пальцев и дренажное отверстие находится намного выше уровня земли. Верхнему радиатору нужно немного уплотнить верхнюю часть, и это еще предстоит завершить. Я собираюсь поставить его в саду на лето и, возможно, добавить еще несколько позже.