Bagaimana membangun lampu taman otomatis bertenaga surya sederhana

Bagi mereka yang memiliki minat dalam berkebun, lampu taman akan memberikan pilihan untuk mengagumi keindahan tanaman mereka bahkan pada malam hari. Lampu ini biasanya akan ditempatkan di dalam taman, jauh dari outlet listrik karena bukanlah ide yang baik untuk memasang kabel melalui tanah taman Anda yang akan basah dan bekerja keras di sebagian besar waktu. Di sinilah lampu taman bertenaga surya muncul. Lampu ini akan memiliki baterai yang akan diisi melalui panel surya pada siang hari dan pada malam hari energi dari baterai akan digunakan untuk menyalakan lampu dan siklus berulang. Dalam beberapa artikel kami sebelumnya, kami telah membangun beberapa proyek yang berhubungan dengan energi matahari seperti pengisi daya ponsel bertenaga surya dan rangkaian inverter surya.

Dalam proyek ini, kami akan membangun lampu taman surya DIY yang sederhana dan murah. Panel surya akan mengisi baterai lithium pada siang hari dan saat malam hari, baterai akan menyalakan lampu hingga siang hari kembali. Tidak seperti rangkaian lain, kami tidak akan menggunakan mikrokontroler atau sensor, karena ide dari proyek ini adalah mengurangi jumlah komponen untuk mengurangi harga dan kompleksitas rangkaian. Karena itu, mari kita mulai membangun lampu surya buatan sendiri !!

Desain Lampu Taman Surya

Sebelum memilih nilai komponen dan masuk ke diagram sirkuit, penting untuk memilih beban untuk proyek kita. Dengan beban, kami mengacu pada jenis Lampu Taman yang akan kami gunakan dalam proyek kami. Karena nilai tegangan dan arus lampu menentukan bagaimana rangkaian dapat dirancang.

LED yang kami gunakan dalam proyek ini adalah LED Cina normal dengan tegangan operasi 3,2V dengan tegangan maju maksimum 4,5V. Oleh karena itu, jika dua LED dihubungkan secara seri, tegangan maju akan menjadi 6,4V. LED yang digunakan dalam proyek kami ditunjukkan di bawah ini.

Jadi baterai lithium 7.4V akan mampu memberikan minimum 6.4V (terisi penuh) hingga maksimum 8.4V (terisi penuh). Oleh karena itu, baterai Lithium 7,4V digunakan untuk sumber daya dalam proyek ini, hal yang sama ditunjukkan di bawah ini. Jika Anda benar-benar baru mengenal baterai Lithium, Anda dapat membaca artikel Dasar-dasar Baterai Lithium-Ion ini untuk memahami lebih baik tentang baterai.

Baterai yang dipilih untuk aplikasi ini akan memiliki sirkuit perlindungan bawaan yang akan melindungi baterai dari kondisi overcharge, deep discharge, dan korsleting. Jika baterai Anda tidak menyediakan fitur ini, pastikan untuk menggunakan modul perlindungan eksternal, karena baterai litium bisa menjadi sangat tidak stabil dan bahkan bisa meledak jika tidak ditangani dengan benar.

Diagram Sirkuit Lampu Taman Surya

The taman surya sirkuit cahaya akan terdiri dari dua bagian. Satu sedang mengisi daya dan yang lainnya untuk mengontrol LED. Diagram rangkaian lengkap dijelaskan sebagai dua bagian, bagian pertama diberikan di bawah ini

N-Channel MOSFET Q2, IRF540N digunakan untuk operasi pengendalian biaya. Potensiometer R1 digunakan untuk mengatur level tegangan baterai dengan mengontrol tegangan gerbang melintasi N Channel MOSFET Q2. Dioda penyearah Schottky D1 adalah SR160, dioda Schottky 1A 60V yang digunakan untuk melindungi baterai dari polaritas terbalik serta untuk memblokir aliran balik selama kondisi pemakaian. Output Schottky diode D2 digunakan untuk mengisolasi tegangan charger dengan tegangan baterai.

Bagian rangkaian lainnya digunakan untuk menyalakan LED saat kondisi gelap. Ini dilakukan oleh P-Channel MOSFET Q1 lainnya yaitu IRF9540. Gerbang MOSFET dikendalikan oleh tegangan matahari. Jadi, setiap kali sel surya menghasilkan tegangan, MOSFET tetap dimatikan tetapi dalam gelap atau pada malam hari, sel tidak menghasilkan tegangan dan MOSFET dihidupkan. Dengan menggunakan P Channel MOSFET, tambahan LDR dan rangkaian komparator dihilangkan sama sekali.

Nah, untuk rangkaian bagian kedua, LED dihubungkan dalam kondisi seri-paralel. Dua LED secara seri meningkatkan tegangan maju menjadi dua kali lipat dari satu LED, tetapi arus yang mengalir melalui LED terbagi. 4 koneksi paralel dibuat dengan dua LED secara seri. Lebih banyak LED secara paralel meningkatkan arus dan memengaruhi cadangan baterai.

Diperkirakan arus yang mengalir melalui setiap rangkaian hampir 40mA. Oleh karena itu, 4 string paralel mengkonsumsi arus 160mA. Baterai yang dipilih untuk proyek ini akan secara efektif menyalakan LED selama hampir 5-6 jam dengan kondisi pengisian nominal. Satu dapat meningkatkan string LED sesuai kebutuhan.

Konstruksi Lampu Taman Tenaga Surya

Untuk membangun rangkaian komponen berikut diperlukan -

1. Baterai lithium 7.4V (mAH tergantung pada waktu cadangan) dengan sirkuit perlindungan bawaan.
2. LED dengan tegangan maju 3,5V (Tegangan lain juga berlaku tetapi konstruksi strip LED akan berbeda)
3. IRF9540N - P saluran MOSFET
4. IRF540N - N Channel Mosfet
5. SR160 dioda Schottky 2 buah
6. Resistor 680R
7. Potensiometer 50k
8. Resistor 4.7k
9. Panel Surya 15 - 18V dengan peringkat arus lebih dari 300mA jika baterai 3600mAH dipilih.
10. Kabel untuk menghubungkan panel surya dan LED
11. Kabel hookup

Gambar di bawah ini menunjukkan pinout dari IRF540N N-channel dan IRF9540 P-Channel Mosfet, yang akan kami gunakan dalam proyek ini.

Setelah sirkuit lampu taman Surya dibangun di atas papan tempat memotong roti, pengaturan saya terlihat seperti ini di bawah ini

Kami telah menggunakan panel surya dengan spesifikasi di bawah ini.

Ini adalah panel surya 10W dengan output 18V. Panel surya ditempatkan di bawah sinar matahari yang cerah pada kondisi matahari puncak. Potensiometer dikontrol agar memiliki 8,5V di D2. Ini karena tegangan pengisian daya karena tegangan baterai lithium akan menjadi 8,4V saat terisi penuh. Ketika baterai mulai mengisi amp meter dihubungkan secara seri dengan baterai untuk memeriksa arus pengisian. Anda juga dapat berimprovisasi dengan menggunakan pelacak surya untuk mengisi daya baterai secara maksimal, tetapi itu adalah sesuatu di luar cakupan proyek ini.

Seperti yang dapat Anda periksa dari pembacaan multimeter di bawah ini, arus muatan hampir 300mA. Perubahan ini akan tergantung pada kondisi matahari, akan meningkat pada hari yang cerah dan akan turun pada hari yang mendung.

Pada malam hari, ketika panel surya tidak menerima radiasi, tidak akan ada arus keluaran dari panel sehingga baterai akan berhenti mengisi dan lampu LED akan menyala. Pekerjaan lengkap proyek ini juga dapat ditemukan dalam video yang ditautkan di bawah ini, di mana kami menunjukkan lampu menyala secara otomatis jika panel tidak menerima radiasi.

Perbaikan Lebih Lanjut

Rangkaian ini adalah rangkaian pengisi daya baterai lithium dasar untuk proyek terkait lampu taman sederhana. Jadi tidak ada masalah keselamatan. Untuk pengisian daya yang tepat dan penggunaan metode pengisian daya matahari yang tepat menggunakan IC driver khusus MPPT (Maximum Power Point Tracker) dapat digunakan.

Karena ini adalah proyek operasi luar ruangan, PCB yang tepat bersama dengan kotak tertutup perlu digunakan. Enklosur perlu dibuat sedemikian rupa agar rangkaian tetap kedap air saat hujan. Untuk memodifikasi sirkuit ini atau untuk membahas aspek lebih lanjut dari proyek ini, silakan gunakan forum aktif intisari sirkuit.