|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Iluminación del patio. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Independientemente del nombre (iluminación agrícola, farola), la iluminación exterior se ve muy atractiva en todos los hogares. Además de su función estética, el alumbrado público también sirve para garantizar la seguridad. Todo el mundo sabe lo peligroso que puede llegar a ser un camino sin iluminación. ¿Qué pasa con la piscina sin vallar? Pequeñas luces ubicadas a lo largo del camino o alrededor de la piscina pueden prevenir accidentes al caminar. Este capítulo proporciona recomendaciones para instalar iluminación exterior que utiliza energía solar.
Características del sistema Según el principio de funcionamiento, el alumbrado exterior es básicamente similar al alumbrado de emergencia comentado en el capítulo anterior. La energía fotovoltaica también se utiliza para cargar una batería de plomo-ácido, que a su vez alimenta las lámparas. Sin embargo, también hay una diferencia significativa. El sistema de iluminación de emergencia se enciende solo ocasionalmente. De hecho, se requiere solo durante las interrupciones en el suministro de electricidad a la red; el resto del tiempo el sistema está inactivo. La iluminación exterior, en cambio, debe utilizarse durante todas las noches del año. En este caso, es necesario desarrollar un sistema que tenga una capacidad de batería y una potencia de convertidor fotovoltaico suficientemente grandes para que el sistema en su conjunto funcione en cualquier época del año y bajo cualquier condición climática. Estos requisitos no se tuvieron en cuenta al desarrollar la iluminación de emergencia. Diseño de sistemas El diseño comienza con los propios accesorios. Están diseñados para baja tensión y por lo tanto son muy adecuados para un sistema de alimentación que utilice convertidores de energía solar. A pesar de que existen muchos modelos diferentes de lámparas de este tipo, todas funcionan con un voltaje de 12 V. Las lámparas incluidas en el juego de lámparas están diseñadas, por regla general, para la misma potencia de 12 W y, por lo tanto, consumen 1 A cada uno. Primero debe determinar la cantidad requerida de accesorios en el sistema. Este número depende de cada caso específico. Elegí cinco porque esta cantidad era suficiente para iluminar el jardín delantero y la acera. Por lo tanto, mi fuente de alimentación debe alimentar un sistema que consuma 5 A. Si elijo seis lámparas, se necesitarían 6 A. Una corriente de 5 amperios no es excesiva y se obtiene fácilmente con varias baterías de plomo-ácido disponibles comercialmente. La única pregunta es el tamaño requerido de la batería. Esta parte del desarrollo es algo más complicada. Para responder correctamente a la pregunta planteada, es necesario realizar algunos cálculos y hacer varias suposiciones. Primero, considere qué parámetros caracterizan la batería. Todas las baterías (de plomo-ácido y otras) se clasifican en amperios-hora (a menudo denominadas Ah). 1Ah significa que la batería puede suministrar 1A durante 1 hora, de manera similar, si una batería puede suministrar 5A durante 1 hora, tiene una capacidad de 5Ah. La misma capacidad se logra con una corriente de 1 A durante 5 horas Independientemente del voltaje, la capacidad de la batería se determina numéricamente por el producto de la intensidad de la corriente y el tiempo total de su flujo. Entonces, se encontró que el sistema consumirá una corriente de 5 A. Sin embargo, para una elección competente de la batería, es necesario saber la duración de la operación del sistema de iluminación exterior por día. Que esta duración para cada noche sea de 4 horas. Ahora, multiplicando el valor de la corriente consumida por las lámparas por el tiempo que trabajan por día, obtenemos la cantidad requerida de amperios-hora. En nuestro caso, 5 A x 4 h = 20 Ah. Este es el consumo diario de energía. De ello se deduce que una batería con una capacidad de 20 Ah es suficiente para la iluminación nocturna. Sin embargo, la batería se descargará por completo por la mañana y será necesario volver a cargarla para volver a utilizarla. Supongamos que llueve todo el día siguiente. ¿Cómo cargan una batería los convertidores fotovoltaicos? No funcionan sin luz solar. Dado este hecho, inmediatamente quedará claro que es necesario aumentar la capacidad de la batería. Una batería de 40 Ah alimentará el sistema de iluminación durante 2 días y una batería de 60 Ah durante 3 días. Ahora necesitas definir una condición más: elige el tiempo promedio entre ciclos de carga y decide cuánto debe durar la batería sin recargar. Este parámetro no es demasiado crítico en el caso de iluminar una parcela personal. Supongamos que la reserva de energía en la batería para 3 días será suficiente. Por lo tanto, se requiere una batería de 60 Ah. Resumiendo lo anterior, podemos formular la secuencia de un cálculo simple de los parámetros requeridos de las baterías solares y de almacenamiento:
Ahora todo está bien. Se selecciona el número de lámparas, se establece la duración de su funcionamiento durante el día y se calcula la capacidad de la batería necesaria para garantizar este funcionamiento. Ahora solo queda detenerse en cierto método para cargar la batería. Requisitos para convertidores fotovoltaicos Los requisitos para una batería solar están determinados por las condiciones de funcionamiento del sistema de iluminación. Puedes especular un poco; no toma mucho tiempo. Se supuso que el sistema de iluminación requería 20 Ah por día para operar. También se sabe que la batería proporciona energía, por lo tanto, la energía gastada por la noche debe devolverse, en sentido figurado, al día siguiente. Desafortunadamente, ninguna batería es perfecta. Como regla general, para cargar una batería de plomo-ácido, es necesario suministrar un 20% más de energía de la que se liberó. Por tanto, por cada 20 Ah recibidos de la batería, hay que devolver 24 Ah. El siguiente paso es el desarrollo de una matriz fotovoltaica que genere 24 Ah por día. Para conseguirlo, es necesario conocer la insolación disponible. Este valor viene determinado por el número de horas útiles de sol, es decir, el periodo de tiempo (en horas) al día durante el cual podemos suponer que el sol hace el trabajo que necesitamos. Hay dos formas de determinar el número de horas útiles de sol para cualquier lugar. En primer lugar, utilizando directamente el contador de insolación descrito en el Cap. 3. O puede usar un significado más general basado en el mapa dado en el mismo capítulo. El mapa ha sido compilado teniendo en cuenta los cambios estacionales y la naturaleza general del clima. En el caso del sistema de iluminación descrito, se eligió para los cálculos la duración de la iluminación útil, correspondiente a una media de 4,5 horas útiles de sol al día. Como puede ver en el mapa, esta cifra es la misma para la mayoría de las áreas de los Estados Unidos continentales. Ahora bien, si dividimos el número de amperios-hora (24 Ah) necesarios para recargar la batería por el promedio de horas útiles de sol (4,5 horas), podemos obtener la cantidad de corriente que debe generar la batería solar: 5,3 A. En teoría, este requisito lo cumple una batería que genera una corriente de 5,3 A a un voltaje de 12 V. Sin embargo, hay otros factores que aún no hemos considerado. Estos incluyen pérdidas en los conductores de conexión, consumo de energía por parte del regulador, etc. Por lo tanto, para asegurar la confiabilidad, no es mala idea crear un cierto margen de potencia; Un margen del 10% está bien, por ejemplo. Así, la corriente mínima que genera la batería solar debería ser de unos 6 A. Haciendo el cálculo inverso, es decir, multiplicando 6 A por 4,5 horas, obtenemos que la batería solar producirá una media de 27 Ah al día. En algunos días el retorno puede ser menor, en otros puede ser mayor. Debe recordarse, por supuesto, que no se requieren 27 Ah para la carga diaria de la batería, la batería repondrá la cantidad de energía solar que falta en algunos días. Sin embargo, para el funcionamiento normal del sistema de iluminación, el valor promedio debe ser de 27 Ah. Bateria solar Una celda solar particular se puede hacer de varias maneras. Es posible conectar pequeños módulos en paralelo y lograr la potencia requerida de 87 W, pero esto será muy costoso. Como regla general, cuanto mayor sea el tamaño de los módulos a partir de los cuales se ensambla la batería, más barato será el costo de 1 W de electricidad generada por la batería solar. Para el sistema descrito, se usaron tres módulos, cada uno de los cuales generaba una corriente de 2 A. Todos los módulos estaban hechos de celdas solares redondas, relativamente baratas, con un diámetro de más de 10 cm. Si ensambla de forma independiente una batería solar a partir de elementos, puede recomendar el uso de elementos redondos con un diámetro de 10 cm de un solo cristal o elementos cuadrados de 10x10 cm2 de un material policristalino. Aunque las celdas cuadradas no son tan eficientes como las celdas monocristalinas redondas, son más baratas, pero se necesitarán más. Para garantizar el funcionamiento cíclico del sistema de iluminación (apagado durante el día y encendido por la noche), se requiere un temporizador. La mayoría de los sistemas de iluminación utilizan temporizadores de reloj mecánico que encienden y apagan las luces en momentos específicos; sin embargo, esto parece ser una pérdida de energía. ¿Por qué encender la luz antes de que se ponga el sol? La única salida en el caso de los temporizadores convencionales es configurar manualmente el temporizador, ajustándolo al ciclo solar, lo que se hace con bastante frecuencia. Sin embargo, es mejor "forzar" el sol poniente para que inicie el temporizador. Esto se hace usando el circuito electrónico que se muestra en la Fig. 1. Considere su trabajo. Como elemento fotorresistor sensible a la luz, se utiliza una fotocélula PC1 iluminada por la luz solar directa. Con un cambio en la intensidad de la luz que cae sobre una fotocélula, su resistencia cambia proporcionalmente. Durante el día, su resistencia es muy pequeña (alrededor de 100 ohmios). Sin embargo, con el inicio de la oscuridad, aumenta 100 veces o más y alcanza un valor de más de 500 kOhm.
Una resistencia VR1 está conectada en serie con la fotorresistencia, formando un divisor cuya tensión de salida depende del valor de la resistencia de la fotorresistencia PC1. Cuanta más luz, menor es el voltaje de salida y viceversa. El valor del voltaje es controlado por dos comparadores. Cabe señalar que el inferior se usa en la versión no inversora de la inclusión, y el superior, en el inversor. Esto significa que con un voltaje de entrada cero, el comparador inferior genera un voltaje de nivel bajo y el comparador superior genera uno alto. Los comparadores están conectados de tal manera que el comparador inferior cambia a un voltaje de entrada más bajo que el superior. Tan pronto como aumenta el voltaje en la PC 1 (cuando se pone el sol), el primer comparador cambia, su salida se establece en un nivel de alto voltaje. Ahora las salidas de ambos comparadores están configuradas a un voltaje de alto nivel. En este caso, una cadena de dos elementos lógicos AND-NOT (7C2) emite un voltaje de alto nivel al pin 11 del chip /C3. El chip /C3 es un temporizador programable. Puede medir intervalos de tiempo de hasta un día. Dentro de este chip hay un contador binario de transferencia cuyas salidas se pueden usar para configurar la hora. Al cambiarlos, es fácil aumentar el tiempo de respuesta de 2 a 4 veces. El tiempo de respuesta nominal del temporizador está determinado por la resistencia R8 y la capacitancia C1. Con los valores indicados en el diagrama R8 y C1, el voltaje en el pin 8 aumenta después de 4 horas. En el pin 7 conectado al dígito de orden inferior del contador, el voltaje aparecerá después de 2 horas, en el pin 6, después de 1 hora. El temporizador comenzará cuando un alto el potencial se aplica al pin 11. El tiempo de funcionamiento del temporizador se selecciona mediante el interruptor 51 "Tiempo". Al comienzo del ciclo de trabajo, todas las salidas están a bajo potencial. Los contactos del relé RL 1 están cerrados en estas condiciones debido al transistor Q1 y al chip /C2. Se suministra electricidad a la iluminación externa y las luces están encendidas. A medida que cae la noche, el voltaje en la PC 1 continúa aumentando. Pronto se activa el comparador superior y se establece un voltaje bajo en su salida. Esto cambia el estado de las entradas de IC2 y se aplica un voltaje de bajo nivel a la entrada de IC3. Sin embargo, este cambio no afecta el funcionamiento del temporizador. Al final del intervalo especificado, IC3 se reinicia automáticamente. El reinicio se realiza mediante un pulso de retroalimentación proveniente de la salida del microcircuito. Dado que el pin 11 ahora tiene un potencial bajo, el chip no se reinicia. Además, como resultado, el relé se apaga y la iluminación se apaga. A la mañana siguiente, a medida que sale el sol, la resistencia de la PC 1 disminuye gradualmente y, como resultado, disminuye el voltaje de entrada de los comparadores. Esto podría hacer que el comparador superior se dispare antes que el inferior, para aplicar un alto potencial a la entrada del temporizador y reiniciar el temporizador. Para evitar que el temporizador se dispare al amanecer, se introduce una pequeña retroalimentación positiva en el comparador superior a través de la resistencia R5. Esto da como resultado una histéresis que retrasa la respuesta hasta que cambia el comparador inferior. No se puede aplicar un potencial alto a ambas salidas al mismo tiempo y el temporizador no se iniciará. Sin embargo, por la tarde el ciclo comenzará a repetirse y los comparadores volverán a su estado "nocturno". El nivel de operación de los comparadores se establece precisamente por la resistencia variable VR1 "Sensibilidad". Es necesario ajustar el valor de su resistencia para que la iluminación exterior se encienda inmediatamente después del anochecer. diseño El diseño del temporizador utiliza cableado impreso. La configuración de PCB se muestra en la fig. 2, y la ubicación de los elementos del circuito se muestra en la Fig. 3. El relé se puede soldar directamente a la placa o colocar en un enchufe para conectar la iluminación.
El temporizador ensamblado debe colocarse en una caja opaca, y el fotorresistor PC1 debe colocarse en la tapa para que quede expuesto a la luz solar. El temporizador tiene solo tres salidas: una tierra común, un cable para conectar la alimentación de +12 V de la batería y un cable de fase conectado al sistema de iluminación. Asegúrese de que todos los orificios realizados en la carcasa estén debidamente sellados y sean impermeables para evitar la entrada de humedad.
Conexión final de unidades estructurales Ahora se conocen todos los elementos necesarios para crear un sistema de iluminación, excepto uno. El sistema también debe estar equipado con un regulador de carga. Sin un regulador de carga, no se puede descartar la posibilidad de sobrecargar la batería y la consiguiente reducción de su vida útil. Esta probabilidad es especialmente alta en verano, cuando los días son largos y las noches cortas. En estas condiciones, se produce una acumulación gradual de carga en las celdas de la batería, lo que puede conducir fácilmente a una sobrecarga.
Puede comenzar a ensamblar el sistema colocando luces en el sitio. Aquí no hay restricciones, puede instalar luces donde sean más útiles. Las lámparas están conectadas en paralelo con cables gruesos. Si se utiliza un kit de cables apropiado, entonces el cable necesario se incluye necesariamente en su composición. De lo contrario, se recomienda el cable de iluminación plano n.º 18. Los cables eléctricos que conducen a las luces están conectados al circuito del temporizador. El temporizador debe colocarse de manera que pueda estar expuesto a los rayos del sol y no a los faros de los automóviles que pasan u otras fuentes externas. El temporizador está conectado a una batería de 12 V. La duración de la batería depende del tipo de batería utilizada. Si lo desea, puede usar una batería de automóvil, pero no durará mucho en las duras condiciones del trabajo periódico. Es mejor usar una batería de barco. Estas baterías están diseñadas para funcionar en condiciones de ciclos repetidos de descarga profunda. Aunque cuestan un poco más, durarán mucho más que una batería de automóvil normal. El regulador de carga está conectado entre la batería solar y la de almacenamiento. Ideal para un regulador de carga. este regulador. Solo necesitas conectar la salida del regulador a la batería, y la entrada a la batería solar, respetando la polaridad. El panel frontal de la matriz solar está ubicado en la dirección sur. El temporizador se ajusta al tiempo durante el cual se necesita iluminación después de la puesta del sol. Puede ser necesario ajustar el temporizador cuando cambien las estaciones para adaptarse mejor al clima. Ahora los caminos cerca de la casa estarán iluminados incluso después de la puesta del sol. Autor: Byers T.
Máquina para aclarar flores en jardines.
02.05.2024 Microscopio infrarrojo avanzado
02.05.2024 Trampa de aire para insectos.
01.05.2024
▪ Memoria flash no volátil B4-Flash ▪ Cuaderno Huawei MagicBook 14 ▪ Nuevo Modelo de la Expansión del Universo ▪ Lectura del genoma del álamo ▪ Nueva serie de controladores PWM para convertidores AC-DC y DC-DC
▪ sección del sitio Fuente de alimentación. Selección de artículos ▪ artículo de Charles Louis Montesquieu. Aforismos famosos ▪ artículo ¿Por qué el as de cartas pasó del uno a la carta más alta? Respuesta detallada ▪ artículo El bucle de Luchnikov. Consejos de viaje ▪ artículo Marcado de lámparas fluorescentes. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. ▪ artículo Agua coloreada. secreto de enfoque
Hogar | Biblioteca | Artículos | Mapa del sitio | Revisiones del sitio
www.diagrama.com.ua |
Ver otros artículos sección 
Últimas noticias de ciencia y tecnología, nueva electrónica:
Todos los idiomas de esta página