|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Chiếu sáng sân trong. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Nguồn năng lượng thay thế Bất kể tên gọi (đèn sân vườn, đèn đường), hệ thống chiếu sáng bên ngoài trông rất hấp dẫn trong mỗi ngôi nhà. Ngoài chức năng thẩm mỹ, chiếu sáng đường phố còn có tác dụng đảm bảo an toàn. Mọi người đều biết con đường không có ánh sáng có thể trở nên nguy hiểm như thế nào. Thế còn một bể bơi không có rào chắn thì sao? Những chiếc đèn nhỏ đặt dọc lối đi hoặc xung quanh hồ bơi có thể ngăn ngừa tai nạn khi đi bộ. Chương này cung cấp hướng dẫn lắp đặt hệ thống chiếu sáng ngoài trời sử dụng năng lượng mặt trời.
Tính năng hệ thống Theo nguyên lý hoạt động, chiếu sáng bên ngoài về cơ bản tương tự như chiếu sáng khẩn cấp đã thảo luận ở chương trước. Quang điện cũng được sử dụng để sạc pin axit chì, từ đó cung cấp năng lượng cho đèn. Tuy nhiên, cũng có một sự khác biệt đáng kể. Hệ thống chiếu sáng khẩn cấp chỉ thỉnh thoảng được bật. Trên thực tế, nó chỉ được yêu cầu khi nguồn điện vào mạng bị gián đoạn; thời gian còn lại hệ thống không hoạt động. Mặt khác, ánh sáng bên ngoài nên được sử dụng hàng đêm quanh năm. Trong trường hợp này, cần phải phát triển một hệ thống có dung lượng pin và công suất chuyển đổi quang điện đủ lớn để toàn bộ hệ thống hoạt động vào bất kỳ thời điểm nào trong năm và trong mọi điều kiện thời tiết. Những yêu cầu này đã không được tính đến khi phát triển hệ thống chiếu sáng khẩn cấp. Thiết kế hệ thống Thiết kế bắt đầu từ chính những chiếc đèn. Chúng được thiết kế cho điện áp thấp và do đó rất phù hợp cho các hệ thống cung cấp điện sử dụng bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời. Mặc dù có nhiều mẫu đèn khác nhau, nhưng tất cả chúng đều hoạt động ở điện áp 12 V. Theo quy định, các đèn đi kèm trong bộ đèn được thiết kế cho cùng công suất 12 W và do đó tiêu thụ dòng điện mỗi cái là 1 A. Trước tiên, bạn cần xác định số lượng đèn cần thiết trong hệ thống. Con số này tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể. Tôi chọn năm vì nó đủ để thắp sáng bãi cỏ phía trước và lối đi. Do đó, nguồn điện của tôi phải cung cấp năng lượng cho một hệ thống có dòng điện 5 A. Nếu tôi chọn sáu bóng đèn thì cần phải có 6 A. Dòng điện 5A không quá lớn và có thể dễ dàng lấy được từ một số loại pin axit chì có bán trên thị trường. Câu hỏi duy nhất là kích thước pin cần thiết. Phần phát triển này phức tạp hơn một chút. Để trả lời chính xác câu hỏi này, bạn cần thực hiện một số tính toán và đưa ra một số giả định. Đầu tiên, chúng ta hãy xem xét pin được đặc trưng bởi những thông số nào. Tất cả các loại pin (axit chì và các loại khác) được đặc trưng bởi dung lượng tính bằng ampe-giờ (thường được gọi là Ah). 1 Ah nghĩa là pin có thể cung cấp cho tải 1 A trong 1 giờ Tương tự, nếu pin có thể cung cấp 5 A trong 1 giờ thì dung lượng của nó là 5 Ah. Công suất tương tự đạt được ở dòng điện 1 A trong 5 giờ. Bất kể giá trị điện áp là bao nhiêu, dung lượng pin được xác định bằng tích của cường độ dòng điện và tổng thời gian chảy của nó. Vì vậy, người ta nhận thấy hệ thống sẽ tiêu thụ dòng điện 5 A. Tuy nhiên, để chọn pin chính xác, cần biết thời gian hoạt động của hệ thống chiếu sáng bên ngoài mỗi ngày. Hãy để thời lượng này cho mỗi buổi tối là 4 giờ. Bây giờ, bằng cách nhân giá trị dòng điện mà đèn tiêu thụ với thời gian chúng hoạt động mỗi ngày, chúng ta sẽ thu được số ampe-giờ cần thiết. Trong trường hợp của chúng tôi, 5 A x 4 h = 20 A-h. Đây là mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày. Theo đó, pin 20 Ah là đủ để chiếu sáng buổi tối. Tuy nhiên, vào buổi sáng, pin sẽ cạn kiệt hoàn toàn và cần phải sạc lại trước khi có thể sử dụng lại. Giả sử trời mưa suốt ngày hôm sau. Bộ chuyển đổi quang điện sạc pin như thế nào? Chúng không hoạt động nếu không có ánh sáng mặt trời. Với thực tế này, sẽ ngay lập tức thấy rõ rằng cần phải tăng dung lượng pin. Pin 40Ah sẽ cung cấp năng lượng cho hệ thống chiếu sáng trong 2 ngày và pin 60Ah sẽ cung cấp năng lượng cho hệ thống chiếu sáng trong 3 ngày. Bây giờ bạn cần xác định thêm một điều kiện: chọn thời gian trung bình giữa các chu kỳ sạc và quyết định thời gian sử dụng pin mà không cần sạc lại. Thông số này không quá quan trọng trong trường hợp chiếu sáng một âm mưu cá nhân. Giả sử rằng năng lượng dự trữ trong pin trong 3 ngày là khá đủ. Vì vậy cần phải có ắc quy có dung lượng 60 Ah. Tóm tắt những điều trên, chúng ta có thể xây dựng một trình tự tính toán đơn giản các thông số cần thiết của pin mặt trời và pin:
Bây giờ mọi chuyện đã ổn. Số lượng đèn đã được chọn, thời gian hoạt động trong ngày của chúng đã được xác định và dung lượng pin cần thiết để đảm bảo hoạt động này đã được tính toán. Bây giờ tất cả những gì còn lại là giải quyết một phương pháp sạc pin cụ thể. Yêu cầu đối với bộ chuyển đổi quang điện Các yêu cầu đối với pin năng lượng mặt trời được xác định bởi điều kiện hoạt động của hệ thống chiếu sáng. Bạn có thể suy đoán một chút; nó không mất nhiều thời gian. Người ta cho rằng hệ thống chiếu sáng cần 20 Ah mỗi ngày để hoạt động. Người ta cũng biết rằng năng lượng được cung cấp bởi pin, do đó, năng lượng tiêu hao vào buổi tối, nói theo nghĩa bóng, sẽ được trả lại vào ngày hôm sau. Thật không may, không có pin nào là hoàn hảo. Thông thường, để sạc pin axit chì, bạn cần cung cấp năng lượng nhiều hơn 20% so với mức được cung cấp. Vì vậy, cứ 20 Ah nhận được từ pin thì phải trả lại 24 Ah. Bước tiếp theo là phát triển pin quang điện tạo ra 24 Ah mỗi ngày. Để đạt được điều này, cần phải biết độ xấc xược có sẵn. Giá trị này được xác định bởi số giờ nắng hữu ích, nói cách khác, khoảng thời gian (tính bằng giờ) mỗi ngày mà chúng ta có thể cho rằng mặt trời đang thực hiện công việc mà chúng ta cần. Có hai cách để xác định số giờ nắng hữu ích cho bất kỳ khu vực nào. Đầu tiên, bằng cách sử dụng trực tiếp máy đo độ cách nhiệt được mô tả ở Chương. 3. Hoặc bạn có thể sử dụng ý nghĩa tổng quát hơn dựa trên bản đồ được đưa ra trong cùng chương. Bản đồ được biên soạn có tính đến những thay đổi theo mùa và kiểu thời tiết chung. Trong trường hợp hệ thống chiếu sáng được mô tả, thời gian chiếu sáng hữu ích được chọn để tính toán, tương ứng với trung bình 4,5 giờ mặt trời hữu ích mỗi ngày. Như bạn có thể thấy trên bản đồ, con số này giống nhau ở hầu hết các khu vực trên lục địa Hoa Kỳ. Bây giờ, nếu bạn chia số amp-giờ (24 Ah) cần thiết để sạc lại pin cho số giờ nắng hữu ích trung bình (4,5 giờ), bạn có thể nhận được lượng dòng điện mà pin mặt trời phải tạo ra: 5,3 A. Về mặt lý thuyết, yêu cầu này được đáp ứng nhờ pin tạo ra dòng điện 5,3 A ở điện áp 12 V. Tuy nhiên, còn có những yếu tố khác mà chúng tôi chưa xem xét. Chúng bao gồm tổn thất khi kết nối dây dẫn, mức tiêu thụ năng lượng của bộ điều chỉnh, v.v. Do đó, để đảm bảo độ tin cậy, nên tạo ra một mức dự trữ năng lượng nhất định; Ví dụ, mức lãi 10% là khá phù hợp. Do đó, dòng điện tối thiểu do pin mặt trời tạo ra phải vào khoảng 6 A. Bằng cách thực hiện tính toán ngược lại, tức là nhân 6 A với 4,5 giờ, chúng ta thấy rằng pin mặt trời sẽ tạo ra trung bình 27 Ah mỗi ngày. Vào một số ngày, tiền lãi có thể ít hơn, vào những ngày khác có thể nhiều hơn. Tất nhiên, cần nhớ rằng 27 Ah không cần thiết phải sạc pin hàng ngày; lượng năng lượng mặt trời còn thiếu sẽ được pin cung cấp vào một số ngày. Tuy nhiên, để hệ thống chiếu sáng hoạt động tốt thì giá trị trung bình phải là 27 Ah. Pin năng lượng mặt trời Một pin mặt trời nhất định có thể được sản xuất theo nhiều cách khác nhau. Có thể kết nối song song các mô-đun nhỏ và đạt được công suất yêu cầu là 87 W, nhưng điều này sẽ rất tốn kém. Theo quy định, kích thước của các mô-đun mà pin được lắp ráp càng lớn thì chi phí 1 W điện do pin mặt trời tạo ra càng rẻ. Đối với hệ thống được mô tả, ba mô-đun đã được sử dụng, mỗi mô-đun tạo ra dòng điện 2 A. Tất cả các mô-đun đều được làm bằng pin mặt trời tròn, tương đối rẻ với đường kính hơn 10 cm. Nếu bạn lắp ráp pin mặt trời một cách độc lập từ các phần tử, bạn có thể khuyên sử dụng các phần tử tròn có đường kính 10 cm từ một tinh thể đơn hoặc các phần tử vuông 10x10 cm2 từ vật liệu đa tinh thể. Mặc dù các tế bào hình vuông không hiệu quả như các tế bào đơn tinh thể tròn, nhưng chúng rẻ hơn nhưng sẽ cần nhiều tế bào hơn. Để đảm bảo hệ thống chiếu sáng hoạt động theo chu kỳ (tắt vào ban ngày và bật vào buổi tối) cần có bộ hẹn giờ. Hầu hết các hệ thống chiếu sáng đều sử dụng đồng hồ hẹn giờ cơ học để bật và tắt đèn vào những thời điểm cụ thể; tuy nhiên, điều này có vẻ lãng phí năng lượng. Tại sao phải bật đèn trước khi mặt trời lặn? Cách duy nhất với bộ hẹn giờ thông thường là đặt hẹn giờ theo cách thủ công, điều chỉnh theo chu kỳ mặt trời, việc này được thực hiện khá thường xuyên. Tuy nhiên, điều tốt nhất nên làm là “ép” mặt trời lặn khởi động bộ hẹn giờ. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng mạch điện tử như trong hình. 1. Hãy xem xét công việc của cô ấy. Photocell PC1 được sử dụng làm phần tử cảm quang, được chiếu sáng bởi ánh sáng mặt trời trực tiếp. Khi cường độ ánh sáng tới tế bào quang điện thay đổi thì điện trở của nó cũng thay đổi tương ứng. Vào ban ngày, điện trở của nó rất thấp (khoảng 100 Ohms). Tuy nhiên, khi bắt đầu trời tối, nó tăng gấp 100 lần trở lên và đạt giá trị hơn 500 kOhm.
Điện trở VR1 được mắc nối tiếp với điện trở quang, tạo thành một bộ chia, điện áp đầu ra của nó phụ thuộc vào giá trị điện trở của điện trở quang PC1. Càng nhiều ánh sáng thì điện áp đầu ra càng thấp và ngược lại. Giá trị điện áp được điều khiển bởi hai bộ so sánh. Cần lưu ý rằng phiên bản thấp hơn được sử dụng trong phiên bản kết nối không đảo ngược và phiên bản trên được sử dụng trong phiên bản đảo ngược. Điều này có nghĩa là ở điện áp đầu vào bằng 0, bộ so sánh phía dưới tạo ra điện áp thấp và bộ so sánh phía trên tạo ra điện áp cao. Các bộ so sánh được kết nối sao cho bộ so sánh phía dưới chuyển mạch ở điện áp đầu vào thấp hơn so với điện áp trên. Ngay khi điện áp trên PC 1 tăng (lúc hoàng hôn), bộ so sánh đầu tiên sẽ chuyển mạch, đầu ra của nó được đặt ở mức điện áp cao. Bây giờ đầu ra của cả hai bộ so sánh được đặt ở mức điện áp cao. Trong trường hợp này, một chuỗi gồm hai phần tử logic AND-NOT (7C2) tạo ra điện áp mức cao tới chân 11 của vi mạch /C3. Chip /C3 là một bộ đếm thời gian có thể lập trình được. Nó có thể đo khoảng thời gian lên đến một ngày. IC này chứa bộ đếm nhị phân truyền qua có đầu ra có thể được sử dụng để đặt thời gian. Bằng cách chuyển đổi chúng, có thể dễ dàng tăng thời gian phản hồi lên gấp 2 hoặc 4 lần. Thời gian đáp ứng danh nghĩa của bộ hẹn giờ được xác định bởi điện trở R8 và điện dung C1. Với các giá trị được chỉ ra trong sơ đồ R8 và C1, điện áp ở chân 8 tăng sau 4 giờ. Ở chân 7 nối với bit bậc thấp của bộ đếm, điện áp sẽ xuất hiện sau 2 giờ, ở chân 6 - sau 1 giờ. điện thế cao được cấp vào chân 11. Thời gian phản hồi của bộ hẹn giờ được chọn bằng công tắc 51 “Thời gian”. Khi bắt đầu chu kỳ vận hành, tất cả các đầu ra đều có điện thế thấp. Các tiếp điểm của rơle RL 1 được đóng trong các điều kiện này nhờ bóng bán dẫn Q1 và vi mạch /C2. Điện được cung cấp cho hệ thống chiếu sáng bên ngoài - và đèn được thắp sáng. Khi màn đêm buông xuống, điện áp trên PC 1 tiếp tục tăng. Bộ so sánh phía trên sẽ sớm được kích hoạt và mức điện áp thấp được thiết lập ở đầu ra của nó. Trong trường hợp này, trạng thái đầu vào của IC2 thay đổi và điện áp mức thấp được cung cấp cho đầu vào của IC3. Tuy nhiên, sự thay đổi này không ảnh hưởng gì đến hoạt động của bộ đếm thời gian. Khi hết khoảng thời gian quy định, IC3 sẽ tự động trở về trạng thái ban đầu. Việc thiết lập lại được thực hiện bằng xung phản hồi đến từ đầu ra của vi mạch. Vì chân 11 lúc này có điện thế thấp nên chip không khởi động lại. Ngoài ra, rơle tắt và đèn tắt. Sáng hôm sau, khi mặt trời mọc, điện trở của PC 1 giảm dần và kết quả là điện áp đầu vào của bộ so sánh giảm. Điều này có thể khiến bộ so sánh phía trên kích hoạt trước bộ so sánh phía dưới, khiến bộ hẹn giờ được đẩy lên cao và khởi động lại bộ hẹn giờ. Để ngăn bộ hẹn giờ kích hoạt khi mặt trời mọc, một phản hồi dương nhỏ được đưa vào bộ so sánh phía trên thông qua điện trở R5. Điều này dẫn đến hiện tượng trễ, làm trì hoãn hoạt động cho đến khi bộ so sánh thấp hơn chuyển mạch. Điện thế cao không thể được áp dụng cho cả hai đầu ra cùng một lúc và bộ hẹn giờ sẽ không khởi động. Tuy nhiên, đến tối, chu kỳ sẽ bắt đầu lặp lại và bộ so sánh sẽ trở về trạng thái “đêm”. Mức đáp ứng của bộ so sánh được thiết lập chính xác bằng biến trở VR1 “Độ nhạy”. Cần điều chỉnh giá trị điện trở của nó để đèn ngoài trời bật ngay sau khi hoàng hôn. Xây dựng Thiết kế hẹn giờ sử dụng dây in. Cấu hình của bảng mạch in được thể hiện trong hình. 2, và vị trí của các phần tử mạch trên nó được hiển thị trong Hình 3. Rơle có thể được hàn trực tiếp vào bảng hoặc đặt trong ổ cắm để kết nối đèn chiếu sáng.
Bộ hẹn giờ đã lắp ráp phải được đặt trong hộp mờ đục và điện trở quang PC1 phải được đặt trên nắp để tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Đồng hồ hẹn giờ chỉ có ba đầu cuối: một điểm nối đất chung, một dây nối nguồn +12 V từ ắc quy và một dây pha nối với hệ thống chiếu sáng. Bạn phải đảm bảo rằng tất cả các lỗ được tạo ra trên vỏ đều được bịt kín và kín nước để ngăn hơi ẩm xâm nhập.
Kết nối cuối cùng của các đơn vị kết cấu Bây giờ tất cả các yếu tố cần thiết để tạo ra một hệ thống chiếu sáng đều đã được biết, ngoại trừ một yếu tố. Hệ thống cũng phải được trang bị bộ điều chỉnh sạc. Nếu không có bộ điều chỉnh sạc, không thể loại trừ khả năng sạc quá mức pin và dẫn đến giảm tuổi thọ của pin. Xác suất này đặc biệt cao vào mùa hè, khi ngày dài và đêm ngắn. Trong những điều kiện này, điện tích sẽ tích tụ dần dần trong các tế bào pin, điều này có thể dễ dàng dẫn đến tình trạng sạc quá mức.
Bạn có thể bắt đầu lắp ráp hệ thống bằng cách đặt đèn trên trang web. Không có hạn chế nào ở đây; bạn có thể lắp đặt đèn ở nơi chúng hữu ích nhất. Các đèn được kết nối song song bằng dây dày. Nếu sử dụng bộ dây thích hợp thì nhất thiết phải có dây cần thiết trong đó. Nếu không, nên sử dụng cáp chiếu sáng phẳng số 18. Các dây điện dẫn đến đèn được nối với mạch hẹn giờ. Đồng hồ hẹn giờ phải được đặt sao cho tia nắng có thể chiếu vào chứ không phải ánh sáng của đèn pha của ô tô chạy qua hoặc các nguồn bên ngoài khác. Bộ hẹn giờ được kết nối với pin 12 V. Tuổi thọ của nó phụ thuộc vào loại pin được sử dụng. Nếu muốn, bạn có thể sử dụng ắc quy ô tô, nhưng nó sẽ không tồn tại được lâu trong điều kiện vận hành định kỳ khắc nghiệt. Tốt hơn là sử dụng pin thuyền. Loại pin này được thiết kế để hoạt động trong điều kiện chu kỳ xả sâu lặp đi lặp lại. Mặc dù đắt hơn một chút nhưng chúng sẽ có tuổi thọ cao hơn nhiều so với ắc quy ô tô thông thường. Bộ điều chỉnh sạc được chuyển đổi giữa pin năng lượng mặt trời và pin. Hoàn hảo như một bộ điều chỉnh sạc bộ điều chỉnh này. Bạn chỉ cần kết nối đầu ra của bộ điều chỉnh với pin và đầu vào với pin mặt trời, quan sát cực tính. Mặt trước của pin năng lượng mặt trời được đặt ở hướng Nam. Bộ hẹn giờ được đặt cho thời gian cần chiếu sáng sau khi mặt trời lặn. Có lẽ, để phù hợp hơn với điều kiện thời tiết, đồng hồ sẽ cần được điều chỉnh khi chuyển mùa. Giờ đây, những con đường gần nhà sẽ được chiếu sáng ngay cả sau khi mặt trời lặn. Tác giả: Byers T.
Nồng độ cồn của bia ấm
07.05.2024 Yếu tố nguy cơ chính gây nghiện cờ bạc
07.05.2024 Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con
06.05.2024
▪ Xe điện không người lái mô-đun ▪ IC tích hợp công tắc RF, mạch điện dung thay đổi và vi điều khiển ▪ Làm thủ tục chuyến bay bằng sinh trắc học
▪ phần của trang Những câu chuyện từ cuộc đời của những người nghiệp dư trên đài. Lựa chọn bài viết ▪ bài viết Không có giáo điều. biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Taj Mahal là gì? đáp án chi tiết ▪ bài báo Y tá rửa bát đĩa nhà thuốc. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động ▪ bài viết Máy đo tốc độ ô tô. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài báo Một số thẻ xuất hiện luân phiên ở trên cùng và dưới cùng của bộ bài. bí mật tập trung
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này