Proyek lampu surya DIY menawarkan cara yang ekonomis dan efisien untuk menyalakan rumah menggunakan energi dari matahari. Jadi masuk akal untuk merakit sistem lampu jalan yang menggunakan energi matahari untuk mengisi baterai di siang hari dan kemudian menggunakan baterai ini untuk menerangi jalan di malam hari. Dan Anda bisa membuatnya sendiri!
Sirkuit elektronik akan mengontrol sistem ini, secara otomatis menyalakan bola lampu LED di malam hari dan mati di siang hari. Kami juga akan menggabungkan sirkuit pelindung baterai untuk melindungi baterai dari pengosongan berlebih.
Apa yang Diharapkan
Sistem ini membutuhkan 5 unit utama:
- Panel surya: Untuk pengisian baterai di siang hari dan sebagai sensor cahaya.
- Baterai: Untuk menyimpan sirkuit & bola lampu saat ini dan memberi daya.
- Bohlam DC LED: Untuk penerangan saat gelap
- Kabel: Untuk interkoneksi sesuai diagram skematik.
- Sirkuit elektronik: Untuk secara otomatis mengontrol/mengganti bohlam LED dan untuk perlindungan pengosongan baterai.
Menggunakan Tenaga Surya untuk Mengisi Baterai
Untuk mengisi daya baterai, kami telah menggunakan panel surya kecil 10W (Anda dapat memilih yang lebih besar sesuai anggaran/persyaratan daya Anda). Itu dapat mengisi baterai 12V dan dapat memberikan arus hubung singkat 0,62A pada luminositas puncak. Ukuran fisiknya sekitar 12” x 9”.
Kami telah menggunakan baterai 12VDC dengan kapasitas arus 4Ah. Pada siang hari, panel surya menghasilkan arus yang digunakan untuk mengisi baterai. Baterai dapat memiliki tegangan rangkaian terbuka maksimum 13,7V dengan muatan penuh dan harus diisi ulang saat tegangan baterai turun menjadi 11VDC.
Untuk mengisi baterai, kabel merah panel surya (polaritas positif) dihubungkan ke terminal positif baterai melalui dioda Zener, yang disolder pada Veroboard tempat rangkaian elektronik juga ditempatkan.
Dioda Zener ditempatkan sedemikian rupa sehingga katoda (+ terminal) dihubungkan ke panel surya dan anoda (- terminal) dihubungkan ke terminal positif baterai melalui kabel. Dioda zener menyediakan isolasi antara panel surya dan baterai, yang sangat membantu dalam kegelapan saat rangkaian mengambil voltase panel surya untuk menyalakan lampu. Kabel hitam (polaritas negatif) langsung dipasang ke terminal negatif baterai.
Saat panel surya terkena sinar matahari, ia menyediakan arus untuk mengisi baterai, yang jumlahnya tergantung pada intensitas sinar matahari. Bohlam LED mengambil arus dari baterai. Sirkuit elektronik mengontrol bohlam menggunakan data sensor (tegangan panel surya). Hubungkan terminal positif atau katoda bohlam LED ke terminal positif baterai, sambil menghubungkan anoda LED dengan titik C seperti yang ditunjukkan dalam skema.
Membangun Sirkuit Elektronik
Sirkuit elektronik terdiri dari dua bagian. Satu dimaksudkan untuk mengontrol bola lampu LED, sedangkan yang lainnya dimaksudkan untuk mengontrol dan menghindari pengurasan baterai.
Skema Lampu Jalan Tenaga Surya Otomatis
Gambar di bawah menunjukkan keseluruhan skema untuk menghubungkan sistem ini bersama-sama. Buat sirkuit elektronik untuk peralihan otomatis dan perlindungan pengurasan baterai pada Veroboard.
Apa yang Anda Butuhkan
Alat & komponen berikut akan diperlukan untuk sirkuit elektronik. Anda bisa mendapatkannya dari toko online seperti Digikey, Tikus atau Ali Express.
- 1xULN2003IC transistor pasangan Darlington
- 1 x IC regulator tegangan LM7809 9 VDC
- 2 x IC pembanding Tegangan LM393
- 1 x Veroboard (untuk menghubungkan elemen sirkuit melalui penyolderan)
- Resistor (dalam Ohm) 1K, 10K, 36K, 53K, 100K, 280K (Atau kombinasi paralel/seri yang setara dari nilai-nilai ini)
- Kabel
- Besi solder & kawat solder
- Multimeter digital (untuk pengukuran tegangan dan arus)
- Konektor blok terminal sekrup (untuk menghubungkan kabel ke panel surya, baterai, dan bola lampu LED)
- Dioda zener (antara kabel merah panel surya dan baterai + terminal)
Mengontrol Bohlam LED
Untuk menyalakan LED dalam gelap dan mematikannya di siang hari, gunakan voltase panel surya sebagai sensor untuk memandu rangkaian. Panel surya dan baterai diisolasi menggunakan dioda Zener. Dioda zener bias maju di siang hari karena tegangan matahari akan lebih tinggi dari tegangan baterai untuk pengisian daya itu menjadi bias terbalik dalam gelap ketika tidak ada sinar matahari yang tersedia untuk menerangi panel surya, untuk memberikan hasil yang signifikan tegangan.
Pada rangkaian ini tegangan panel surya dibandingkan dengan tegangan baterai menggunakan komparator. Ketika lebih besar (pada siang hari), itu memberi sinyal untuk mematikan lampu. Ketika lebih rendah, itu memberi sinyal untuk menyalakan lampu. Bohlam LED dikontrol menggunakan logika ini dan dengan bantuan transistor pasangan Darlington ULN2003. ULN2003 mendapat input dari output komparator. Jika mendapat sinyal untuk "On" pada pin input (1-7) dari ULN2003 (yaitu dari pin output komparator 1), ini memungkinkan arus kolektor melewati C (Pin 10-16) untuk menyalakan lampu.
Untuk membuat sirkuit ini, gabungkan semua elemen sirkuit di Veroboard melalui penyolderan. Pemicu Schmitt (umpan balik positif pada pembanding) diimplementasikan pada pembanding LM393 untuk menghindari gangguan.
Mencegah Over-Discharge
Jika cuaca mendung atau berkabut, baterai mungkin tidak mengisi daya pada siang hari, yang menyebabkan pengosongan baterai yang berlebihan selama beberapa malam berturut-turut. Hal ini dapat menyebabkan pengosongan baterai ke titik di mana keseimbangan kimiawi baterai terganggu sehingga tidak dapat digunakan lagi.
Untuk melindungi baterai dari over-discharge, rangkaian komparator lain menggunakan IC LM393 ditunjukkan dalam skema, yang membandingkan tegangan baterai terhadap referensi yang stabil. Untuk tegangan referensi, regulator tegangan LM7809 digunakan, yang mengambil tegangan baterai (yaitu 11 hingga 14 VDC) sebagai input dan output konstan 9V.
Untuk memastikan baterai tidak melampaui tingkat pengosongan yang dalam yaitu ~11V, gunakan pembanding sebagai pemicu Schmitt. Ketika tegangan baterai turun di bawah 11 volt, pemicu Schmitt akan mengeluarkan logika rendah yang pada gilirannya akan menonaktifkan sirkuit switching. Untuk mengaktifkan kembali sirkuit switching, diperlukan pengisian penuh baterai ke 13.2V.
Anda dapat menentukan voltase pilihan Anda sendiri (alih-alih 11 V untuk level baterai rendah dan 13,2V untuk level baterai yang terisi daya) dengan memilih kombinasi resistor yang sesuai (walaupun itu lebih mendalam daripada yang akan kita selami sekarang). Untuk sirkuit pelindung baterai, sambungkan elemen sirkuit pada papan Vero dengan menyolder.
Setelah membuat sirkuit perlindungan peralihan otomatis dan pengurasan baterai pada Veroboard, akhirnya sambungkan sirkuit ini, panel surya, bola lampu, dan baterai sesuai diagram skematik.
Menguji Sistem Lampu Jalan Tenaga Surya Anda
Untuk menguji kinerja sistem ini, tempatkan panel surya di bawah sinar matahari. Anda akan melihat bahwa bohlam LED "Mati" saat panel surya terpapar sinar matahari. Ukur tegangan menggunakan multimeter digital di output panel surya dan terminal baterai. Anda akan menemukan bahwa tegangan panel surya lebih tinggi dari tegangan baterai. Sekarang untuk memeriksa apakah baterai sedang diisi di bawah sinar matahari, gunakan multimeter digital untuk mengukur arus yang mengalir ke baterai.
Pada langkah selanjutnya, tutupi panel surya dengan bahan tebal untuk menghalangi sinar matahari dan Anda akan melihat bola lampu LED menyala. Ukur tegangan pada panel surya; Anda akan melihat bahwa panel surya memberikan voltase sangat rendah yang tidak cukup untuk mengisi baterai. Kemudian, ukur arus dari baterai ke bohlam LED; Anda akan menemukan bohlam mengambil arus dari baterai untuk menghasilkan cahaya.
Berikut adalah demonstrasi video singkat dari pengujian ini:
Terangi Malam Dengan Cahaya Matahari
Proyek DIY ini memberi Anda konsep untuk membangun rakitan elektronik mini untuk merancang lampu jalan bertenaga surya otomatis menggunakan energi matahari alami dan terbarukan. Untuk pemanfaatan sumber daya secara maksimal; pilih spesifikasi yang tepat untuk panel surya, baterai, dan bohlam untuk memastikan bahwa panel surya mengisi daya baterai dengan cukup agar bohlam tetap menyala sepanjang malam.
