Възстановяване на слънчевата градинска светлина от захранване от мрежата: 7 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Това наистина произтича от някои от моите предишни проекти, захранвани от мрежата, но е тясно свързано с документирания по -рано LED Teardown.

Сега всички сме излезли и сме ги купили през лятото, онези малки цветни бордюри, които се захранват със слънчева енергия и се зареждат през деня, а след като се включи нощта, те действат като гранична градинска светлина. Разбира се, те имат ограничен живот евтин внос, който страда в доброто старо британско време с неуспешни батерии и понякога просто с неуспешни слънчеви панели.

Обикновено купувате тези неща в опаковки от 4 или повече и източникът на светлина е единичен светодиод с ниска мощност от евтиния сорт. След като умрат, ги хвърляме в кофата за боклук и отиваме на депо. Това ме накара да се замисля, защо да не го преобразувам в захранващо се от мрежата устройство с 10W светодиоди. Той би трябвало да е безопасен и защитен от атмосферните влияния и трябва да е евтин. Можех ли да го направя, чудех се и дали 10W ще бъде твърде много? От снимките можете да видите, че източникът на светлина е тръбен дизайн с диаметър около 60 мм от неръждаема стомана и пластмасов дифузер. Плюс друг тръбен капак, който се побира отгоре със слънчевия панел. Първото нещо, което направих, беше да премахна оригиналния малък бял светодиод и квадратния слънчев панел в покрива. Идеята за това е да монтирам светодиодите върху плоча, фиксирана към радиатор, обърнат нагоре през отвора на слънчевия панел..

Стъпка 1: Спецификация на LED

След като закупих наскоро някои 10W единични светодиоди с COB, се чудех дали би било възможно да се използва единичен и да се използва захранване в режим на превключване директно от електрическата мрежа [240V UnIsolated] Кандидат беше чип за захранване на режима на долар FL7701 и индуктор 1.4mH coilcraft. За съжаление преобразуването от 240v в FW на блока COB [12V] не работи лесно, тъй като токът, необходим през COB, е много по -голям, отколкото чипът на драйвера може да понесе, ако искате 10W. Чипът може да се справи с 0.5A, което с напрежение напред от 12v ще ви отведе само до 5W или около това. Бихте могли да използвате режим на превключвател за пренасочване с изолация, който би свършил работата, но цената започва да нараства, след като всичко това трябваше да е евтино и весело. Като се има предвид запазването на енергийната теория, единственият начин за увеличаване на мощността е да се увеличи напрежението и единственият начин, по който бих могъл да направя това, би било да увелича напрежението на светодиодите напред, като използвам повече от един от тях. Ако погледнете инструкциите ми за LED Teardown, можете да видите защо са направили това в този дизайн. Разглеждайки EBAY с готовност открих някои светодиоди с мощност 1W с напрежение напред 0f 3V@330mA. Сега, ако използвах 10 и ги изпълних @266mA, щях да получа 10 x 3 x0.266A = 8W … достатъчно близо. Подложката има двуполюсен подход….задържа топлината и следователно запазва или удължава живота. По -ниската температура на кръстовището означава щастливи светлини.

Стъпка 2: LED базата

Гледайки снимките на градинската светлина, това, което е необходимо, е метод за монтиране на тези светодиоди и разбира се, ако те потъват 266mA, трябва да се освободим от 8W енергия през тях, което ще изисква радиатор. тръбата е малко под 57 мм, така че ако мога да монтирам част от електрониката в запечатана пластмасова тръба и да я инсталирам от вътрешната страна на тръбата. След това мога да монтирам плочата на светодиодите, обърната надолу, в горната част на корпуса, което след това ще осветява дифузора И така, как бихме подредили светодиодите?

Първо изрязах алуминиев кръг с диаметър 46,5 мм с централен отвор с помощта на трион за отвори [виж снимката] и с помощта на някаква двустранна радиаторна лента, покрита от едната страна. Можете да получите тази лента в ebay и доста евтина, обикновено използвана за радиатор прикачен файл вижте снимката. Алуминият беше стар корпус за захранване, но вероятно можете да го купите в ebay. Използвах парче с дебелина 2 мм. Трябва да покриете и изолирате метала от основата на светодиода, но все пак да имате добра топлопроводимост. Използвайте двойна обиколка от термолента, поставена ортогонално в два слоя. Това ще промени топлопроводимостта и ще загубим още 20 градуса c през кръстовището, но това е необходимо. Ще преразгледам това по -късно и може би ще разгледам напълно запечатан воден разтвор, но не засега.

Стъпка 3: BasePlate

След това използвах Autocad, за да изложа къде трябва да минат светодиодите върху основата. Вижте снимките на това приложение в pdf формат.

Отпечатах дизайна в мащаб и използвах перфоратор, за да направя шаблон за монтаж на оформлението, който да действа като груб водач. Поставяйки това върху лепкава ми основна плоча, нарисувах очертанията на кръговете върху лентата.

След това поставих светодиодите, за да мога да намеря някаква медна лента, която да използвам за свързване на светодиодите върху повърхността на изолационната термолента.

Уверявайки се, че никаква медна лента не е нарушена от долната страна на "охлюва", запоявах ги всички заедно. Разбира се, трябва да се уверите, че катодите отиват в анодите. Можете просто да ги залепите и да използвате някакъв свързващ проводник между щифтовете, въпреки че използването на медна лента помага да се разсее част от топлината в лентата. По отношение на топлината те генерират много от нея, така че се нуждаят от доста голям радиатор. Избрах радиатор 40x40x30 H, който поддържа долната плоча на около 58-60 градуса С. Така се случва, че размерът му се вписва добре в отстранения слънчев чип, позволяващ топлинната топлина през кръстовището до кутията на светодиода около 4 градуса c на ват и да кажем 1 ° C на ват от плоча до случай, това трябва да означава температура на кръстовище от (8x1)+4 = прибл. 60+12 градуса C = 72 градуса C, което трябва да е разумно.

Общото напрежение на светодиодите ще бъде 10 x 3v или около това, така че следващият етап ще бъде тестване на тока през тях.

Прикаченият PDF има контур, който да се използва като шаблон, но винаги можете да направите свой собствен дизайн.

Разгледайте прикачения файл easam, който можете да изтеглите за преглед, за да разгледате

Стъпка 4: Горно сглобяване

По -рано казахме, че ще използваме драйвер FL7701 за това и играта с дизайнера на електронни таблици xcel излезе с набор от цифри, които биха могли да работят. Ключът към доларовия конвертор беше да намалим пулсациите до нещо разумно, като се има предвид необходимата ни RMS стойност. Пулсациите имат пряко отношение към размера на индуктора и честотата на работа, индиректен ефект. Така че, ако увеличим пулсациите, трябва да увеличим размера на индуктора и единственият начин след това да намалим необходимата индуктивност е да увеличим честотата. Вижте приложената картина, в която е изброено това, което повторявах и беше ключово за стойностите на схемата.

Ето запоените светодиоди, поставени върху моя шаблон, преди да ги залепите. Обърнете внимание на използването на радиатора, чиято плоча е залепена за дъното с монтираните светодиоди.

Увеличаването на тока до 266mA RMS чрез регулиране на пиковия ток до 500mA задава напрежението на малко над 30v през светодиодите, което означава, че напрежението всъщност е близо 3v напред, ако имаме 10 светодиода. Имайте предвид, че изчислението очакваше 286 mA, докато в действителност успяхме да управляваме само 266. Честотата трябваше да бъде 101 Khz, но погледът върху обхвата изглеждаше малко по -слаб. Ще обсъдя схемата и драйвера и формите на вълната на следващата стъпка.

Така че включването осветява основната плоча като коледно дърво. Бърза забележка тук за безопасността. Това е неизолиран дизайн, така че всичко, което би могло да се издигне до мрежово ниво, се нуждае от задълбочено заземяване. Това ще включва радиатора, който, ако се вгледате внимателно, има няколко дупки, които трябва да бъдат самостоятелно заострени чрез заземяващ маркер към радиатора и неръждаемата метална конструкция и входящата захранваща мрежа. Внимавайте с окабеляването на светодиодите, за да няма късо съединение между светодиодите и земята. Ако това се случи, тогава светодиодите се появяват по -голямо от проектираното и бързо ще ги унищожат. Имам тестова настройка, която има мрежов изолиращ трансформатор, но когато е свързан директно към електрическата мрежа, едната страна на индуктора е с мрежов потенциал, който ако се свърже за всякакви изолирани парчета метал би било опасно.

Стъпка 5: Тестване и схема

Така че нека да скочим назад и да видим какво ни е необходимо, за да задвижваме светодиодите. Вече казахме, че трябва да поддържаме 266mA или там, така че вече сме направили числата.

Позовавайки се на схематичната бележка следното:

Входящ през предпазител 1 към мостовия токоизправител, след това към филтърния индуктор с две c.

D1 е диодът за възстановяване и средство за намаляване на тока на индуктора. Q1 портата се задвижва от щифт 2 на FL7701 през R3 с D2, подпомагащ измиването на заряда от портата при отрицателния ход на FL7701. Честотата на изхода се задава от R5/R4. Няколко пина имат известно отделяне и CS щифт.. pin1 е токът, който наблюдава напрежението и следователно ток през R6. Вижте пиковия ток в R6 от 0.5A, което ще доведе до нулиране на IC и готовност за следващ период. Забележете какво липсва в тази схема. Няма изискване за голям токоизправител DC капачка за входа. FL7701 умело се грижи за вътрешните вариации. Като се има предвид, че това обикновено е скъпа част, тя помага да се спестят разходи. Използването на токова сонда върху катода на светодиодния блок даде пулсации като 150mA, а средният ток с помощта на измервателния уред беше измерен като прибл. 260mA. Това е 100mA надолу от максимума за светодиодите и им позволява да работят по -хладно, което удължава живота им. Честотата се измерва като 81Khz и се увеличава като 1.71us. Това е 13% от възможностите на чипа/индуктора, така че би трябвало да е добре. Изходната точка за целия този дизайн беше използването на 1.4mH от рафтовия индуктор

Стъпка 6: Конструкция на печатни платки

Обърнете внимание, че изображенията са на прототипната платка, на която има някои грешки, които коригирах при новите качени оформления на печатни платки. Обърнете внимание на джъмперите върху него, за да заобиколите некоректно закрепване….doh. Това предизвика някои пробиви, преди да осъзная грешката … сигурно беше уморен!

Има няколко от горната и една от долната страна.

Стъпка 7: Съберете всичко заедно

Тук той е разделен заедно. Ще приложа списък с спецификации на всички необходими части по -късно. Някои неща, за които трябва да внимавате. Заземих радиатора отгоре и го подадох през уреда до заземителна точка в долната част, която след това се заземява обратно към захранването. Внимавайте с това. Катодът на крайния светодиод е 30V или повече под пиковото мрежово напрежение от 310V. Това ще навреди, ако се докосне, така че трябва да се държи изолирани и всички метални части, които биха могли да влязат в контакт, да бъдат закрепени към земята, за да се осигури чист път за ток на повреда. път към електрониката. Заземяващият винт в долната част действа като ограничител за захранващия „контейнер“и има дренажен отвор, в случай че проникне влага. Това не е водоустойчив контейнер, но мрежата се държи на разстояние от пръстите и дренажният отвор е доста над нивото на земята. Горният радиатор се нуждае от малко уплътняване около горната част и това все още предстои да бъде завършено. Възнамерявам да го пусна в градината за лятото и вероятно ще добавя някои други по -късно.