Uživatel:Danektom

Z MAM wiki

Přejít na: navigace, hledání

[editovat] Solární LED lampička

Rámcové zadání


Návrh solární LED lampičky s ochranou proti úplnému vybití akumulátoru - náhrada elektroniky lampičky se 2 NiCd akumulátory v sérii, nebo i s jediným, dobíjenými solárním článkem (další inspirace). AVR řešení má mít co nejlepší účinnost, rozsvítit se po (téměř úplném) setmění - měřeno napájecím solárním článkem nebo LED použitou jako fotodioda, zhasnout při vybití napájecích článků pod 1,1 V/článek, potom ho rozsvěcet vždy pouze na několik minut následujících po osvětlení a následném zhasnutí vnějšího osvětlení (orientační světlo).



Alternativní řešení


Alternativní řešení je zde uvedeno důvodu vysvětlení a lepšího pochopení problematiky, a zároveň představuje komponenty, které zlepšují životnost solární lampičky.

Základním problémem solárních lampiček obecně je životnost akumulátoru. Méně kvalitní NiCd (nikl kadmiové) akumulátory pohlehají tzv. paměťovému efektu (pokud není baterie úplně vybita, při dalším nabíjení se kapacita snižuje, více zde) a s tím spojený menší počet nabíjecích cyklů. Tento problém se u LED lampiček ještě prohlubuje, protože nelze nijak zajistit úplné vybití a následné nabití (letní/zimní dny, apod.). Zároveň jsou po dlouhou dobu nabíjeny malým proudem. Proto nejsou NiCd pro takový produkt příliš vhodné.

Řešením mohou být menší nabíjecí cykly, resp. intervalové sepínání (uvedeno níže pomocí microprocesoru), nebo náhrada jiným prvkem. Druhá varianta je uvedena zde.



Popis zapojení


Jednou z možných variant náhrady za NiCd akumulátoru je například GoldCap (či UltraCAP) kondenzátor. Tyto kondenzátory se používají pro zálohování různých pamětí, především z důvodu stálého a stabilního zdroje malého proudu. Lze s ním dosáhnout minimálního proudového zatížení jak při nabíjení, tak při vybíjení. LED lampička je napájena dvěma solárními články. Výhodou je použití amorfních solárních článků namísto mono nebo polykrystalických, protože mají malý vnitřní zkratový odpor. Mohou tak držet stálé napětí i při velmi malém osvětlení (použité například v solárních kalkulačkách). Těmito články je přes den napájeno celé zapojení skrze dvě usměrňovací diody, kvůli snížení maximálního nabíjecího napětí 5,5V na GoldCap kondenzátoru. Vzhledem k tomu, že pro nabití 1F kondenzátoru stačí za dne proud asi jen 60uA. Není tedy nutný přímý sluneční svit. Samotné řízení, tj. osvětlení/zhasnutí, lze sestavit pouze pomocí tranzistoru a rezistoru. Jako snímače osvětlení jsou použity přímo solární články, které mají 2 účely. Pokud se napětí na solárních článcích zvedne (jsou osvětleny), nebude do báze tranzistoru téct žádný proud, tím se uzavře a LED zhasne. V noci teče přes R1 do báze proud který vytvoří proudový zdroj pro LED o přibližné hodnotě 60uA.


Soubor:LED lampicka schema.jpg


V uvedeném zapojení teče do LED diody zmíněných 60uA, což sice vyžaduje výkonnější LED diodu, ovšem zvyšuje se tím výrazně její životnost.



Řešení s mikroprocesorem


Princip funkce LED lampičky s mikroprocesorem je takřka stejný jako u výše popsaného alternativního řešení. Hlavní výhodou řešení s mikroprocesorem je kontrola stavu baterie, kdy můžeme sledovat úroveň napětí na článcích (mezní hranice 1,1V/článek). Z důvodu minimalizace výkonového zatížení je také možné mikroprocesor držet po celou dobu v modu "power down" a budit ho vždy jen pro kontrolu úrovně napětí na NiCd článcích. Právě záměna kondenzátoru za kontrolovaný NiCd článek vytváří nutnost použití mikroprocesoru. Ten může kontrolovat úroveň napětí na článku například pomocí A/D převodníku s převodem reálné hodnoty (viz. níže).


Použité komponenty


AVR mikroprocesor - AT90S8535 ( Power-down Mode: <1 µ)

Osobní nástroje