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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Lámpara solar de emergencia. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Los cortes de energía no solo vienen acompañados de molestias y deterioro del estado de ánimo, sino que también son una clara fuente de peligro. Una escalera, un pasillo o un área de trabajo bien iluminados pueden ser un peligro potencial durante un corte de energía. Con un inicio brusco de la oscuridad, aumenta la probabilidad de una caída y, con ella, un accidente. Para evitar accidentes, puede instalar un sistema de emergencia que proporcionará iluminación temporal a las áreas que representan un peligro potencial durante un corte de energía. Con tal iluminación, puede salir de la casa de manera segura o hacer las reparaciones necesarias, por ejemplo, cambiar un fusible quemado. ¿Cómo funciona? El sistema de iluminación de emergencia está diseñado para proporcionar luz cuando falla la fuente de alimentación principal. El funcionamiento del sistema se basa en el aprovechamiento de la energía almacenada en la batería, mantenida constantemente en estado de carga. Un diagrama de bloques de un sistema típico de iluminación de emergencia se muestra en la fig. 1.
Un sensor especial monitorea el voltaje en la red de CA. Contiene un relé que enciende el circuito de iluminación de emergencia cuando falla la alimentación de CA. El circuito de iluminación de respaldo consta de una batería y una lámpara conectada en serie con contactos de relé que actúan como un interruptor de dos posiciones. La batería es la única fuente de electricidad durante un corte de corriente y, por lo tanto, siempre debe mantenerse cargada. Ahí es cuando se necesitan convertidores fotovoltaicos. Convierten la energía solar en electricidad y cargan la batería. Diseño del sistema de emergencia La base del diseño del sistema de iluminación de emergencia es una batería solar. Para seleccionar el generador fotovoltaico adecuado, primero se deben determinar dos parámetros: la tensión de funcionamiento y el consumo de corriente de la luz de emergencia. Comencemos por determinar la iluminación requerida. Debería ser suficiente para iluminar el área de trabajo en cualquier momento. Por lo general, los sistemas de emergencia utilizan una lámpara sellada (foco) clasificada para 12 V. Esta elección se debe a dos razones. En primer lugar, dicha lámpara cumple con los requisitos de iluminación y tiene suficiente brillo y confiabilidad. En segundo lugar, requiere energía de una fuente de bajo voltaje. Además, es más fácil alimentar una lámpara de 12 voltios con una sola batería de 12 voltios que conectar varias baterías para alimentar una lámpara incandescente convencional. Esto hace posible diseñar un dispositivo compacto y fiable. La instalación de un sistema de iluminación de emergencia de bajo voltaje en su hogar será menos preocupante que un sistema similar alimentado por CA de 110 V. Según las normas residenciales, un sistema de 110 V es más costoso y, una vez instalado, generalmente requiere la aprobación del inspector correspondiente. Es un asunto completamente diferente con los sistemas de bajo voltaje, que son bastante seguros de instalar y operar, y es extremadamente raro verificar su funcionamiento. Además, el alumbrado de emergencia de bajo voltaje no requiere precauciones especiales en condiciones de alta humedad (lluvia o tormentas) y puede funcionar sin temor a descargas eléctricas. Descripción del sistema La potencia consumida por el sistema depende totalmente del tipo de lámpara utilizada. Se eligió un faro de automóvil porque proporciona suficiente iluminación y también es barato y fácil de conseguir. Esta lámpara consume alrededor de 2 A a 12 V. A continuación, el faro se conecta a la batería. La capacidad requerida de la batería es directamente proporcional al período de tiempo después de un corte de energía. Por lo general, unos minutos son más que suficientes para poner todo en orden. Se cree que 1 hora es el tiempo más largo que podría tomar restaurar la iluminación. Teniendo en cuenta todos los factores anteriores, se eligió una batería de plomo-ácido de 6 Ah y 12 V. Proporcionará energía para iluminar una habitación durante 2,5 horas, tiempo más que suficiente. Estas baterías se utilizan comúnmente para impulsar motocicletas. Convertidores fotovoltaicos Por lo general, necesitará un panel solar de 12 V que proporcione 1 A. Estas baterías son bastante asequibles, por lo que puede adquirir inmediatamente una batería de la potencia requerida. A veces se venden kits de celdas solares que le permiten fabricar una batería solar usted mismo. Si desea ensamblar una batería solar a partir de elementos individuales, se recomienda utilizar los elementos redondos más comunes con un diámetro de 7,5 cm, solo se necesitarán 35 elementos. Uso del regulador de carga Dado que es poco probable que el alumbrado de emergencia se utilice a diario o incluso semanalmente, no queda más que esperar a que suceda algo. Y si no regulas la corriente procedente de los convertidores fotovoltaicos, puedes recargar la batería. Este es un buen momento para usar un regulador de carga. Solo se necesitan cuatro conexiones para combinar el panel solar, el regulador de carga y el paquete de baterías. Un conductor debe conectar el terminal positivo del panel solar a la entrada positiva del regulador de carga, como se muestra en la fig. 2. La salida negativa del panel solar debe conectarse a la entrada negativa del regulador.
Los terminales positivo y negativo del regulador de carga están conectados a los polos positivo y negativo de la batería, respectivamente. Estas conexiones eléctricas son permanentes, y no tiene sentido poner ningún tipo de interruptor en el circuito; si es necesario, el regulador de carga alimenta la batería con corriente de carga, siempre que el sol esté brillando en ese momento. Cuando la batería no requiere corriente de carga completa (que es el caso más frecuente), el regulador proporciona una pequeña corriente para mantener la batería cargada. El valor de esta corriente de alimentación está determinado por el valor de la resistencia limitadora de corriente Rs en el circuito regulador. Para este caso, una resistencia de carbono de medio vatio de 22 ohmios es adecuada como Rs. Sensor de falla de energía El circuito de iluminación de emergencia es monitoreado por un sensor de falla de energía. El principio de funcionamiento del sensor es bastante simple, como se puede ver fácilmente en la Fig. 3.
Se aplica voltaje alterno al circuito a través del transformador T1, que reduce el voltaje de la red a 6 V. Luego, el voltaje rectificado y suavizado se usa para controlar el relé RL1. El relé está encendido mientras haya voltaje de CA en la red. En cuanto desaparece la tensión, el relé se apaga y sus contactos eléctricos cierran el circuito de alimentación de la lámpara, encendiendo así el alumbrado de emergencia. Cuando se restablece el voltaje de la red, el dispositivo vuelve automáticamente a su estado original y está listo hasta el próximo corte de energía. El circuito sensor también incluye elementos de control e indicación. La indicación la proporciona una bombilla incandescente de larga duración conectada al devanado de 6 voltios del transformador. La luz indica la presencia de tensión en la red. Pero no puede indicar la disponibilidad de la batería o la iluminación de emergencia para el funcionamiento. Para ello se coloca un pulsador de apertura sin enclavamiento en el hueco de uno de los extremos de salida del transformador. Cuando lo presiona, el circuito se rompe y el relé se apaga. Esto activa el circuito de iluminación de emergencia. Cuando se suelta el botón, el circuito vuelve a su estado original.
Diseño de sensor de falla de energía El circuito del sensor es bastante simple y, por lo tanto, puede implementarse estructuralmente de cualquier forma. Para aquellos que deseen hacerlo utilizando cableado de circuito impreso, el diseño de tamaño completo de la placa se muestra en la Fig. 4. La ubicación de las piezas se muestra en la fig. 5.
No hay nada especial en el diseño; como de costumbre, no te olvides de la polaridad. Una vez finalizada la instalación, coloque la placa en una caja de plástico. Para probar el dispositivo terminado, se conecta a la red. Tenga en cuenta el momento en que se activa el relé. Después de eso, conecte los contactos del relé al circuito de iluminación de emergencia, ¡y listo! Autor: Byers T.
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