Obnovenie slnečného svetla zo záhradného napájania zo siete: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Toto skutočne nadväzuje na niektoré z mojich predchádzajúcich projektov napájaných zo siete, ale úzko súvisí s predtým zdokumentovaným LED Teardown.

Teraz sme všetci vyšli von a kúpili sme si ich v lete, tie malé kvetinové hraničné svetlá, ktoré sú napájané solárnou energiou a nabíjajú sa cez deň a keď príde noc, pôsobia ako hraničné záhradné svetlo. Samozrejme, majú obmedzenú životnosť. lacný dovoz, ktorý trpí v starom dobrom britskom počasí pokazenými batériami a niekedy iba pokazenými solárnymi panelmi.

Bežne kupujete tieto veci v baleniach po 4 a viac a svetelný zdroj je jediná LED dióda s nízkym výkonom lacného druhu. Keď sme mŕtvi, hodíme ich do koša a odchádzajú na skládku. Rozmýšľal som, prečo to nepreviesť na sieťovo napájanú jednotku s 10 W diód LED. Muselo by to byť bezpečné a chránené pred poveternostnými vplyvmi a musí to byť lacné. Zaujímalo by ma, či by bolo 10 W príliš veľa? Na obrázkoch vidíte, že zdrojom svetla je rúrkový dizajn s priemerom asi 60 mm z nehrdzavejúcej ocele a plastový difúzor. Plus ďalšie rúrkové veko, ktoré sa hodí na vrch so solárnym panelom. Prvou vecou, ktorú som urobil, bolo odstránenie pôvodnej malej bielej diódy a štvorcového solárneho panelu v streche. Ideálnym riešením je namontovať diódy LED na dosku pripevnenú k chladiču smerom nahor cez otvor solárneho panelu..

Krok 1: Špecifikácia LED

Keď som nedávno kúpil niekoľko 10W samostatných COB LED, zaujímalo by ma, či by bolo možné použiť jednu a použiť spínaný zdroj napájania priamo z elektrickej siete [240 V neizolovaný] Kandidátom bol čip napájacieho zdroja FL7701 a induktor s výkonom 1,4 mH. Konverzia z 240 V na FW bloku COB [12V] bohužiaľ nefunguje, pretože požadovaný prúd cez COB je oveľa väčší, ako dokáže čip vodiča zvládnuť, ak chcete 10 W. Čip zvládne 0,5 A, čo s predným napätím 12 V by vás dostalo iba na 5 W alebo okolo. Môžete použiť režim prepínania prevodníka dopredu s izoláciou, ktorá by vykonala prácu, ale náklady začali stúpať, pretože to všetko malo byť lacné a veselé. Ako by som teda mohol získať 10 W s prúdom iba 0,5 A. Vzhľadom na teóriu zachovania energie je jediným spôsobom, ako zvýšiť výkon, zvýšiť napätie a jediný spôsob, akým by som to mohol urobiť, by bolo zvýšiť dopredné napätie diód pomocou viac ako jedného z nich. Ak sa pozriete na môj návod na LED Teardown, môžete pochopiť, prečo to urobili v tomto dizajne. Pri prehliadaní EBAY som ochotne našiel niekoľko 1W LED diód s predpätím 0f 3V@330mA. Teraz, keby som použil 10 a pod nimi bežal pri 266 mA, skončil by som s 10 x 3 x0,266 A = 8 W … dostatočne blízko. Podbeh má dvojpólový prístup…. Teplo udržujte nižšie, a preto zachovajte alebo predĺžte životnosť. Nižšia teplota križovatky znamená šťastné svetlá.

Krok 2: LED základňa

Pri pohľade na obrázky záhradného svetla je potrebný spôsob montáže týchto diód LED a samozrejme, ak klesajú o 266 mA, musíme cez ne zbaviť 8 W energie, čo bude vyžadovať chladič. Vnútorný priemer nehrdzavejúcej ocele trubica je o niečo menej ako 57 mm, takže ak by som mohol namontovať akúkoľvek elektroniku do zapečatenej plastovej trubice a nainštalovať ju na vnútornú stranu trubice. Potom by som mohol namontovať dosku s diódami smerom nadol na vrch krytu, ktorý by potom osvetlil difuzér. Ako by sme teda usporiadali LED diódy?

Najprv som pomocou dierovej píly vyrezal 46,5 mm kruh z hliníka so stredovým otvorom [pozri obrázok] a pomocou jednej strany pokryl obojstrannú pásku chladiča. Túto pásku dostanete na ebay a je pomerne lacná, bežne sa používa na chladič príloha viď obrázok. Hliník bol starý kryt napájacieho zdroja, ale pravdepodobne ho môžete kúpiť na ebay. Použil som kus s hrúbkou 2 mm. Potrebujete zakryť a izolovať kov od základne diódy, ale stále budete mať dobrú tepelnú vodivosť. Použite dvojité kolo tepelnej pásky položenej kolmo na dve vrstvy. To zmení tepelnú vodivosť a stratíme ďalších 20 stupňov c cez križovatku, ale na to to je potrebné. Neskôr sa k tomu ešte vrátim a možno sa pozriem na plne uzavreté riešenie aqualúzie, ale zatiaľ nie.

Krok 3: BasePlate

Potom som pomocou Autocadu rozložil, kam musia LED diódy na základni ísť. Obrázky z tohto obrázku nájdete v prílohe vo formáte pdf.

Vytlačil som dizajn v mierke a dierovačom som vyrobil montážnu šablónu rozloženia, ktorá pôsobila ako hrubý sprievodca. Položením na lepivú základnú dosku som na pásku nakreslil obrys kruhov.

Ďalej som rozložil LED diódy, aby som mohol získať umiestnenie nejakej medenej pásky, ktorú by som použil na prepojenie diód na povrchu izolačnej tepelnej pásky.

Aby som sa ubezpečil, že žiadna medená páska neporušuje spodnú stranu „slimáka“, všetky som ich spájkoval. Samozrejme sa musíte uistiť, že katódy idú na anódy. Môžete ich jednoducho prilepiť a použiť medzi kolíky nejaký prepojovací drôt, aj keď medená páska pomôže rozptýliť časť tepla na pásku. Pokiaľ ide o teplo, generuje ich veľa, takže potrebujete pomerne veľký chladič. Rozhodol som sa pre chladič 40x40x30 H, ktorý udržiava spodnú dosku okolo 58-60 stupňov C. Stáva sa, že jeho veľkosť úhľadne zapadne do odstráneného solárneho čipu, čo umožní tepelné teplo cez križovatku k puzdru LED asi 4 ° C na watt a povedzme 1 ° C na watt od dosky k prípadu, to by malo znamenať teplotu spojenia (8x1)+4 = približne. 60+12 stupňov C = 72 stupňov C, čo by malo byť rozumné.

Celkové napätie na LED diódach bude 10 x 3 V alebo približne tak, takže v ďalšej fáze bude testovaný prúd cez ne.

Priložený dokument PDF obsahuje obrys, ktorý je možné použiť ako šablónu, ale vždy si môžete vytvoriť svoj vlastný návrh.

Pozrite sa na prílohu easam, ktorú si môžete stiahnuť

Krok 4: Horná montáž

Už sme predtým povedali, že na to použijeme čip ovládača FL7701 a hranie s návrhárom tabuliek xcel prišlo so sadou figúrok, ktoré by mohli fungovať. Kľúčom k prevodníku peňazí bolo dostať zvlnenie na niečo rozumné vzhľadom na hodnotu RMS, ktorú sme potrebovali. Zvlnenie má priamy vplyv na veľkosť induktora a frekvenciu činnosti, čo má nepriamy vplyv. Ak teda zvýšime zvlnenie, musíme zväčšiť veľkosť induktora a jediným spôsobom, ako potom znížiť požadovanú indukčnosť, je zvýšiť frekvenciu. Pozrite si priložený obrázok, ktorý uvádza, na čo som iteroval a bol kľúčový pre hodnoty na schéme.

Tu sú spájkované LED diódy umiestnené nad mojou šablónou pred ich prilepením. Všimnite si použitia chladiča, ktorý má dosku prilepenú k spodnej časti pomocou namontovaných LED diód.

Zvýšením prúdu na 266 mA RMS úpravou špičkového prúdu na 500 mA nastavte napätie na niečo viac ako 30 V cez LED diódy, čo znamená, že napätie je v skutočnosti blízke 3 V dopredu, ak máme 10 LED. Všimnite si toho, že výpočet očakával 286 mA, zatiaľ čo v skutočnosti sme zvládli iba 266. Frekvencia by mala byť 101 KHz, ale pohľad na rozsah sa mi zdal trochu nedostatočný. V nasledujúcom kroku prediskutujem schému a ovládač a priebehy.

Pripojením sa teda rozsvieti základná doska ako vianočný stromček. Stručná poznámka o bezpečnosti. Ide o neizolovaný dizajn, takže všetko, čo by bolo možné zvýšiť na úroveň siete, je potrebné dôkladne uzemniť. To bude zahŕňať chladič, ktorý, ak sa pozriete pozorne, má niekoľko otvorov, ktoré je potrebné zúžiť pomocou uzemňovacieho štítku na chladič a nehrdzavejúcu kovovú konštrukciu a prichádzajúcu sieťovú zem. Dávajte pozor na zapojenie LED, aby nedošlo k skratu medzi LED a zemou. Ak sa tak stane, objaví sa na diódach vyššie napätie, ako je navrhnuté, a rýchlo ich zničí. Mám testovacie zariadenie, ktoré má transformátor izolujúci sieť, ale keď je zapojený priamo do siete, jedna strana induktora je v potenciáli siete, ktorý ak sa pripojí akékoľvek izolované kusy kovu by predstavovali nebezpečenstvo.

Krok 5: Testovanie a schéma

Vráťme sa teda o krok späť a pozrime sa, čo potrebujeme na napájanie LED diód. Už sme povedali, že musíme podporovať 266mA alebo približne tak, aby sme už urobili čísla.

S odkazom na schematickú poznámku nasledujúce:

Vstupuje cez poistku 1 do mostíkového usmerňovača a potom do filtračnej tlmivky s dvoma c.

D1 je dióda obnovy a prostriedok na zníženie prúdu na induktore. Brána Q1 je poháňaná kolíkom 2 FL7701 cez R3 s D2, ktorá pomáha vymetať náboj z brány pri zápornom zdvihu FL7701. Frekvencia výstupu je nastavená pomocou R5/R4. Niekoľko pinov má nejaké oddelenie a pin CS..pin1 je aktuálny zmysel, ktorý monitoruje napätie, a teda prúd cez R6. Pozrite sa na špičkový prúd v R6 0,5 A, ktorý spôsobí reset IC a rampu pripravenú na ďalšie obdobie. Všimnite si toho, čo v tomto okruhu chýba. Pre vstup nie je potrebná veľká DC usmerňovacia krytka. FL7701 sa interne šikovne stará o variácie vstupu. Vzhľadom na to, že je to zvyčajne drahá časť, pomáha to ušetriť na nákladoch. Akonáhle bol DPS osadený, skontroloval som zvlnenie. Použitím prúdovej sondy na katóde vedeného bloku bolo zvlnenie 150mA a priemerný prúd pomocou merača bol nameraný približne. 260mA. To je 100 mA nadol na maximum pre LED diódy a necháva ich bežať chladnejšie, čím predlžuje ich životnosť. Frekvencia bola meraná ako 81 KHz a klesala ako 1,71us. Toto je 13% schopností čipu/induktora, takže by to malo byť v poriadku. Východiskovým bodom celého tohto návrhu bolo použitie 1,4 mH mimo regálového induktora

Krok 6: Konštrukcia DPS

Všimnite si toho, že obrázky sú z prototypovej dosky, na ktorej boli chyby, ktoré som opravil na nových nahraných rozloženiach PCB. Všimnite si prepojok, aby ste obišli nesprávne pripnutie….doh. To spôsobilo nejaké výstrely, než som si uvedomil chybu … musel byť unavený!

Existuje niekoľko horných a jedna spodná strana.

Krok 7: Dajte to všetko dohromady

Takže tu je všetko v poriadku. Pripojím zoznam kusovníkov všetkých požadovaných častí neskôr. Na niektoré veci si treba dávať pozor. Chladič som uzemnil v hornej časti a priviedol som ho cez jednotku k uzemňovaciemu bodu v spodnej časti. Potom je uzemnený späť k zdroju. Na toto si dajte pozor. Katóda konečnej LED je asi 30 V pod špičkovým sieťovým napätím 310 V. Ak sa ho dotknete, bude to bolieť, a preto je potrebné, aby bol izolovaný a všetky kovové časti, ktoré by mohli prísť do kontaktu, by mali byť priskrutkované k zemi, aby sa zaistila čistá cesta pre poruchový prúd. Všimnite si použitia káblových priechodiek zhora a zospodu, aby sa zabránilo vzniku vody cesta do elektroniky. Uzemňovacia skrutka v spodnej časti funguje ako zarážka pre "kanister" siete a je tu odtokový otvor pre prípad, že by sa do nej dostala vlhkosť. Nejde o vodotesný kontajner, ale sieť je chránená pred prstami a odtokový otvor je vysoko nad úrovňou zeme. Horný chladič potrebuje okolo hornej časti tesnenie a to sa ešte musí dokončiť. Mám v úmysle to dať na leto do záhrady a neskôr pridať ďalšie.