Nätdriven Solar Garden Light Restoration: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Detta följer verkligen från några av mina tidigare elnätprojekt men är nära besläktad med LED -nedrivningen som tidigare dokumenterats.

Nu har vi alla gått ut och köpt dem på sommaren, de där lilla blomsterramsljusen som är soldrivna och laddas upp under dagen och när natten väl kommer igång fungerar de som ett gränsljus. Naturligtvis har de ett begränsat liv billig import som lider i det gamla goda brittiska vädret med misslyckade batteripaket och ibland bara misslyckade solpaneler.

Normalt köper du dessa saker i förpackningar om 4 eller fler och ljuskällan är en enda lågeffektsled av den billiga sorten. När de väl är döda kastar vi dem i papperskorgen och går till deponin. Det fick mig att tänka, varför inte konvertera den till en nätdriven enhet med 10W lysdioder. Det måste dock vara säkert och skyddat från vädret och det måste vara billigt. Kan det göras undrade jag och skulle 10W vara för mycket? Från bilderna kan du se att ljuskällan är en rörformad design med cirka 60 mm diameter av rostfritt stål och en plastdiffusor. Plus ett annat rörformat lock som passar ovanpå med solpanelen in. Det första jag gjorde var att ta bort den ursprungliga lilla vita ledningen och den fyrkantiga solpanelen i taket..

Steg 1: LED -specifikationen

Efter att nyligen ha köpt några 10W enkla COB -ledare undrade jag om det skulle vara möjligt att använda en enda och använda en switchlägesströmförsörjning direkt från elnätet [240V UnIsolated] Kandidat var en buck switch mode power driver chip FL7701 och inductor 1.4mH coilcraft. Tyvärr fungerar omvandlingen från 240v till FW för COB -blocket [12V] inte lätt, eftersom strömmen som krävs via COB är mycket större än drivrutinschipet kan hantera om du vill ha 10W. Chippet klarar 0,5A vilket med en framspänning på 12v bara skulle ta dig till 5W eller däromkring. Du kan använda ett växelriktarläge för omvandlare med isolering som skulle göra jobbet men kostnaden börjar stiga, trots allt var det tänkt att vara billigt och glatt. Så hur kunde jag få 10W med bara 0,5 A ström. Med tanke på bevarandet av energiteorin är det enda sättet att öka wattstyrkan att öka spänningen, och det enda sättet jag skulle kunna göra det på är att öka spänningen framåt på lysdioderna genom att använda mer än en av dem. Om du tittar på min LED Teardown instruerbar kan du se varför de gjorde detta i den designen. När jag surfar på EBAY hittade jag lätt några 1W lysdioder med en framspänning 0f 3V@330mA. Nu om jag använde 10 och under körde dem @266mA skulle jag sluta med 10 x 3 x0.266A = 8W … tillräckligt nära. Underkörningen har ett tvåpoligt tillvägagångssätt …. Håll ner värmen och bevara eller förläng därför livslängden. Lägre övergångstemperatur betyder glada ljus.

Steg 2: LED -basen

Att titta på bilderna på trädgårdsbelysningen, det som behövs är en metod för montering av dessa lysdioder och naturligtvis om de sjunker 266mA måste vi bli av med 8W energi över dem vilket kräver en kylfläns. röret är lite under 57 mm så om jag kunde montera någon av elektroniken i ett förseglat plaströr och installera det på insidan av röret. Jag kunde sedan montera plattan med lysdioderna nedåt ovanpå höljet som sedan skulle belysa diffusorn. Så hur skulle vi ordna lysdioderna?

Först och främst skär jag en 46,5 mm cirkel av aluminium med ett mittenhål med en hålsåg [se bild] och med hjälp av ett dubbelsidigt kylflänsband täckt ena sidan. Du kan få detta tejp på ebay och det är ganska billigt, används normalt för kylfläns bilaga se bild. Aluminiumet var ett gammalt nätaggregat, men du kan förmodligen köpa detta på ebay. Jag använde ett stycke 2 mm tjockt. Du måste täcka och isolera metallen från basen på ledningen men fortfarande ha god värmeledningsförmåga. Använd ett dubbelvarv av termotape som ligger tvärs ortogonalt i två lager. Detta kommer att förändra värmeledningsförmågan och vi förlorar ytterligare 20 grader c över korsningen men det är vad som krävs. Jag kommer att återkomma till detta senare och kanske titta på en helt förseglad aqualusion -lösning men inte för nu.

Steg 3: BasePlate

Sedan använde jag Autocad för att lägga ut var lysdioderna måste gå på basen. Se bilderna på detta bifogade som pdf.

Jag skrev ut designen i skala och använde ett hålslag för att göra en monteringsmall för layouten för att fungera som en grov guide. Lägga detta över min klibbiga bottenplatta ritade jag konturerna av cirklarna på tejpen.

Därefter lade jag ut lysdioderna så att jag kunde få en positionering av lite koppartejp som jag skulle använda för att länka lysdioderna på ytan av det isolerande värmebandet.

För att se till att ingen koppartejp kränkte på undersidan av "snigeln" lödde jag dem alla tillsammans. Naturligtvis måste du se till att katoder går till anoder. Du kan bara sticka ner dem och använda lite anslutningstråd mellan stiften, även om koppartejp hjälper till att släppa ut lite av värmen i tejpen. När det gäller värme genererar dessa mycket av det så behöver en ganska stor kylfläns. Jag valde en 40x40x30 H kylfläns som håller bottenplattan på runt 58-60 grader C. Det händer att hans storlek passar snyggt in i det borttagna solchipet Tillåter termisk värme över korsningen till fallet med lysdioden ca 4 grader c per watt och säg 1 grader C per watt från platta till fall detta borde innebära en övergångstemperatur på (8x1)+4 = ca. 60+12 grader C = 72 grader C vilket borde vara rimligt.

Den totala spänningen över lysdioderna kommer att vara 10 x 3v eller däromkring, så nästa steg kommer att testa strömmen genom dem.

Den bifogade PDF -filen har en översikt att använda som mall, men du kan alltid göra din egen design.

Kolla in easam -bilagan som du kan ladda ner eviewer för att läsa

Steg 4: Toppmontering

Vi sa tidigare att vi skulle använda ett FL7701 -drivrutinschip för detta och att leka med xcel -kalkylarkdesignern kom med en uppsättning siffror som kan fungera. Nyckeln till buck -omvandlaren var att få krusningen till något rimligt med tanke på RMS -värdet vi behövde. Ripple har en direkt inverkan på induktorstorlek och driftsfrekvens en indirekt effekt. Så om vi ökar krusningen måste vi öka induktorstorleken och det enda sättet att minska den erforderliga induktansen är att öka frekvensen. Se den bifogade bilden som listar vad jag repeterade till och var nyckeln till värdena på schemat.

Här är de lödda lysdioderna som läggs över min mall innan de sticker ner dem. Observera användningen av kylflänsen som har plattan fastnat i botten med de monterade lysdioderna.

Öka strömmen till 266mA RMS genom att justera toppströmmen till 500mA ställa in spänningen på drygt 30v över lysdioderna vilket innebär att spänningen faktiskt var nära 3v framåt om vi har 10 lysdioder. Observera att beräkningen förväntade 286mA medan vi i verkligheten bara lyckades 266. Frekvensen borde ha varit 101Khz men att titta på omfattningen verkade lite under. Jag kommer att diskutera schemat och föraren och vågformer i nästa steg.

Så att ansluta tändde bottenplattan som en julgran. Snabb notering här om säkerhet. Detta är en icke isolerad design så allt som kan höjas till elnätet behöver jordas noggrant. Detta kommer att inkludera kylflänsen som om du tittar noggrant har ett par hål som måste avsmalnas själv via en jordmärke till kylflänsen och det rostfria metallverket och den inkommande elnätet. Var försiktig med ledningarnas ledningar så att ingen kortslutning sker mellan lysdioderna och marken. Om den gör det visas större än den konstruerade spänningen över lysdioderna och kommer att förstöra dem snabbt. Jag har en testinställning som har en isoleringstransformator, men när den är ansluten direkt till elnätet är ena sidan av induktorn vid nätpotential som om den blir ansluten för isolerade metallbitar skulle vara en fara.

Steg 5: Testning och schematisk

Så låt oss ta ett hopp bakåt och titta på vad vi behöver för att köra lysdioderna. Vi har redan sagt att vi måste stödja 266mA eller där ungefär så vi har redan gjort siffrorna.

Med hänvisning till den schematiska noten följande:

Inkommande genom säkring 1 för att överbrygga likriktare sedan för att filtrera induktorn med två c: er.

D1 är återvinningsdiod och medel för att minska strömmen på induktorn. Q1 -porten drivs av stift 2 på FL7701 via R3 med D2 som hjälper till att sopa laddningen ur porten på den negativa slagen på FL7701. Frekvensen för utgången ställs in med R5/R4. Par stift har en viss avkoppling och CS -stiftet..pin1 är strömavkänningen som övervakar spänning och därmed ström genom R6. Se toppströmmen i R6 på 0,5A vilket kommer att få IC att återställa och rampa ner redo för observera vad som saknas i denna krets. Det finns inget krav på ett stort likriktar -DC -lock för ingången. FL7701 tar hand om ingångsvariationerna på ett smart sätt. Med tanke på att detta oftast är en dyr del hjälper det till att spara på kostnaderna. När kretskortet fyllts kontrollerade jag krusningen. Genom att använda en strömprob på katoden i ledblocket gav krusningen 150mA och den genomsnittliga strömmen med mätaren mättes som ca. 260mA. Detta är 100mA ner på max för lysdioderna och låter dem springa svalare och förlänger därför deras livslängd. Frekvensen mättes till 81Khz och sjönk till 1,71us. Detta är 13% av chipets/induktorns kapacitet, så det borde vara bra. Utgångspunkten för hela denna design var att använda en 1,4 mH från hyllspiralinduktorn

Steg 6: PCB -konstruktion

Observera att bilderna är av prototypkortet som hade några fel på det som jag korrigerade på de nya uppladdade PCB -layouterna. Notera hopparna på den för att komma runt några felaktiga fästningar ….doh. Detta orsakade några uppblåsningar innan jag insåg felet … måste ha varit trött!

Det finns ett par på ovansidan och en på undersidan.

Steg 7: Sätta ihop allt

Så här är det slitsat ihop. Jag bifogar en BOM -lista över alla delar som krävs senare. Några saker att se upp för. Jag jordade kylflänsen längst upp och matade den genom enheten till en jordningspunkt längst ner. Detta jordas sedan tillbaka till uttaget. Var försiktig med detta. Katoden på den slutliga lysdioden är 30V eller så under toppspänningen på 310V. Detta kommer att göra ont om det vidrörs så att det måste hållas isolerat och alla metalldelar som kan komma i kontakt bultas ner till jorden för att säkerställa en fri väg för felström. in till elektroniken. Jordskruven i botten fungerar som ett stopp för elnätet "behållare" och det finns ett dräneringshål ifall fukt skulle komma in. Detta är inte en vattentät behållare men elnätet hålls ur vägen från fingrar och dräneringshålet är långt över marknivå. Den övre kylflänsen behöver lite tätning runt toppen och detta är fortfarande klart. Jag tänker lägga ut detta i trädgården för sommaren och kommer nog att lägga till några andra senare.