Comment construire une simple lampe de jardin automatique à énergie solaire

Pour ceux qui ont un vif intérêt pour le jardinage, une lumière de jardin fournirait une option pour admirer la beauté de leurs plantes même pendant la nuit. Ces lumières seront normalement placées à l'intérieur du jardin, loin des prises électriques, car ce n'est pas une bonne idée de faire passer des fils dans la terre de votre jardin qui sera humide et peinée la plupart du temps. C'est là que les lampes de jardin à énergie solaire entrent en scène. Ces lumières auront une batterie qui sera chargée par un panneau solaire pendant la journée et pendant la nuit, l'énergie de la batterie sera utilisée pour alimenter les lumières et le cycle se répète. Dans certains de nos articles précédents, nous avons construit quelques projets liés à l'énergie solaire, tels que le chargeur de téléphone portable à énergie solaire et le circuit d'onduleur solaire.

Dans ce projet, nous allons construire une lampe de jardin solaire bricolage simple et bon marché. Le panneau solaire chargera une batterie au lithium pendant la journée et quand il deviendra la nuit, la batterie rallumera les lumières jusqu'à ce que l'heure du jour soit à nouveau. Contrairement à d'autres circuits, nous n'utiliserons pas de microcontrôleur ou de capteur, car l'idée du projet est de réduire le nombre de composants pour réduire le prix et la complexité du circuit. Cela étant dit, commençons à construire notre lampe solaire maison !!

Conception d'éclairage solaire de jardin

Avant de choisir la valeur des composants et d'entrer dans le schéma électrique, il est essentiel de choisir la charge pour notre projet. Par charge, nous nous référons au type de Garden Light que nous utiliserons dans notre projet. Parce que la tension et le courant nominal de la lumière déterminent comment le circuit peut être conçu.

Les LED que nous utilisons dans ce projet sont des LED normales chinoises avec une tension de fonctionnement de 3,2V avec un maximum de 4.5V tension directe. Par conséquent, si deux LED sont connectées en série, la tension directe sera de 6,4 V. Les LED utilisées dans notre projet sont illustrées ci-dessous.

Ainsi, une batterie au lithium de 7,4 V pourra fournir un minimum de 6,4 V (entièrement déchargé) au maximum de 8,4 V (entièrement chargé). Par conséquent, une batterie au lithium de 7,4 V est utilisée pour une source d'alimentation dans ce projet, la même chose est illustrée ci-dessous. Si vous êtes complètement novice en matière de batteries au lithium, vous pouvez consulter cet article sur les bases des batteries au lithium-ion pour mieux comprendre les batteries.

La batterie sélectionnée pour cette application aura un circuit de protection intégré qui protégera la batterie contre la surcharge, la décharge profonde et les conditions liées aux courts-circuits. Si votre batterie ne fournit pas ces fonctionnalités, assurez-vous d'utiliser un module de protection externe, car les batteries au lithium peuvent devenir très instables et pourraient même exploser si elles ne sont pas manipulées correctement.

Schéma du circuit d'éclairage solaire de jardin

Le circuit d'éclairage solaire de jardin sera composé de deux parties. L'un est en charge et l'autre est de contrôler les LED. Le schéma électrique complet est expliqué en deux parties, la première partie est donnée ci-dessous

N-Channel MOSFET Q2, IRF540N est utilisé pour l'opération de contrôle de charge. Le potentiomètre R1 est utilisé pour régler le niveau de tension de la batterie en contrôlant la tension de grille sur le MOSFET à canal N Q2. La diode de redressement Schottky D1 est SR160, une diode Schottky 1A 60V qui est utilisée pour protéger la batterie contre l'inversion de polarité ainsi que pour bloquer le flux inverse pendant les conditions de décharge. La diode Schottky de sortie D2 est utilisée pour isoler la tension du chargeur avec la tension de la batterie.

L'autre partie du circuit est utilisée pour allumer la LED dans des conditions d'obscurité. Ceci est fait par l'autre MOSFET à canal P Q1 qui est IRF9540. La porte MOSFET est contrôlée par la tension solaire. Ainsi, chaque fois que les cellules solaires produisent de la tension, le MOSFET reste éteint mais dans l'obscurité ou la nuit, les cellules ne produisent pas de tension et le MOSFET est activé. En utilisant le MOSFET à canal P, le LDR supplémentaire et le circuit comparateur sont complètement éliminés.

Maintenant, pour la deuxième partie du circuit, les LED sont connectées dans une condition série-parallèle. Deux LED en série augmentent la tension directe en deux fois plus qu'une seule LED, mais le courant circulant à travers les LED est divisé. 4 connexions parallèles sont réalisées avec deux LED en série. Plus de LED en parallèle augmentent le courant et affecte la batterie de secours.

On estime que le courant circulant dans chaque série est de près de 40 mA. Par conséquent, 4 chaînes parallèles consomment 160 mA de courant. La batterie sélectionnée pour ce projet éclairera efficacement les LED pendant près de 5 à 6 heures à une condition de charge nominale. On peut augmenter les chaînes de LED selon les besoins.

Construction d'éclairage solaire de jardin

Pour construire le circuit, les composants suivants sont nécessaires -

1. Batterie au lithium 7,4 V (mAH dépend du temps de sauvegarde) avec un circuit de protection intégré.
2. LED avec tension directe de 3,5 V (une autre tension est également applicable mais la construction de la bande LED sera différente)
3. IRF9540N - Mosfet canal P
4. IRF540N - Mosfet canal N
5. Diode SR160 Schottky 2 pièces
6. Résistance 680R
7. Potentiomètre 50k
8. Résistance 4,7k
9. Panneau solaire 15 - 18V avec un courant nominal de plus de 300mA si une batterie 3600mAH est sélectionnée.
10. Fils pour connecter le panneau solaire et les LED
11. Fils de branchement

L'image ci-dessous montre le brochage de l'IRF540N N-channel et de l'IRF9540 P-Channel Mosfet, que nous utiliserons dans le projet.

Une fois que le circuit d'éclairage solaire de jardin est construit sur une planche à pain, mon arrangement ressemble à ceci ci-dessous

Nous avons utilisé le panneau solaire avec les spécifications ci-dessous.

C'est un panneau solaire 10W avec une sortie 18V. Le panneau solaire est placé en plein soleil dans des conditions solaires de pointe. Le potentiomètre est contrôlé pour avoir 8,5 V sur le D2. Cela est dû à la tension de charge, car la tension d'une batterie au lithium sera de 8,4 V lorsqu'elle est complètement chargée. Lorsque la batterie commence à se charger, un ampèremètre est connecté en série avec la batterie pour vérifier le courant de charge. Vous pouvez également improviser le projet en utilisant un tracker solaire pour une charge maximale de la batterie, mais c'est quelque chose qui sort du cadre de ce projet.

Comme vous pouvez le vérifier à partir de la lecture du multimètre ci-dessous, le courant de charge est de presque 300 mA. Ce changement dépendra de la condition solaire, il augmentera lors d'une journée ensoleillée et diminuera les jours nuageux.

Pendant la nuit, lorsque le panneau solaire ne reçoit aucun rayonnement, il n'y aura pas de courant de sortie du panneau et, par conséquent, la batterie arrêtera de se charger et les lumières LED s'allumeront. Le fonctionnement complet du projet peut également être trouvé dans la vidéo ci-dessous, où nous démontrons que la lumière s'allume automatiquement si le panneau ne reçoit aucun rayonnement.

Améliorations supplémentaires

Le circuit est un circuit de chargeur de batterie au lithium de base pour un projet simple lié à l'éclairage de jardin. Ainsi, il n'emploie aucun problème de sécurité. Pour une charge correcte et l'utilisation de la méthode de charge solaire appropriée en utilisant des circuits intégrés de pilote dédiés MPPT (Maximum Power Point Tracker) peuvent être utilisés.

Comme il s'agit d'un projet d'exploitation à l'extérieur, un PCB approprié avec une boîte fermée doit être utilisé. Le boîtier doit être conçu de manière à ce que le circuit reste étanche à la pluie. Pour modifier ce circuit ou pour discuter d'autres aspects de ce projet, veuillez utiliser le forum actif du circuit digest.