Neste post, vamos explorar a luz solar da estrada, o que é? Como eles funcionam? E como podemos construir o nosso próprio.
Neste post veremos o seguinte:
- O que são luzes de pino de estrada?
- O que são luzes de vigas de estrada solares ativas e passivas?
- Projeto e diagrama de circuitos.
- Luzes de pinos intermitentes e luzes de pinos não intermitentes.
- Tipos de baterias utilizadas e seu procedimento de carregamento.
O que são luzes de pino de estrada?
As luzes de pinos de estrada são dispositivos refletivos que são implantados nas estradas para segurança durante a noite para orientar os veículos para manter sua faixa e também para acompanhar a estrada.
As luzes dos prisioneiros são geralmente colocadas nas marcas da pista/centro da estrada. As luzes de pino são realmente úteis para os motoristas durante a noite, onde não há luzes de estrada instaladas e também quando nossa visibilidade normal é prejudicada durante chuva ou neve.
A luz de pino foi inventada por Percy Shaw e ele patenteou sua invenção em 1934; as luzes de pinos que vemos na estrada hoje podem ser diferentes do projeto original, mas o princípio de funcionamento permanece o mesmo.
As luzes dos prisioneiros são feitas com material plástico resistente, onde são resistentes à temperatura das estradas durante o pico do verão sem derreter, fortes o suficiente para suportar vários milhares de veículos que passam por cima diariamente e duram vários anos antes de precisarem ser substituídos.
Quais são os tipos de luzes de vigas de estrada passivas e ativas?
Tipo passivo:
O primeiro design de luz de viga de estrada era um tipo passivo, o que significa que eles não emitem sua própria luz, simplesmente reflete a luz de seus faróis de forma eficiente em sua direção. Ainda hoje, as luzes de vigas de estrada passivas são amplamente utilizadas devido à sua manutenção zero.
Tipo ativo:
As luzes de pinos ativos são alimentadas por baterias recarregáveis e, em vez de usar materiais refletivos, são usados LEDs. Ele pisca a luz várias vezes por segundo ou mantém a iluminação constante nas estradas. Acende-se automaticamente quando não detecta ou detecta luz solar fraca.
Ele obtém sua energia de células / painéis solares embutidos neles e usa baterias recarregáveis como íon de lítio ou Ni-MH ou Ni-Cd. A vida útil média das luzes solares da estrada é de 3 a 5 anos.
Diagrama de circuito da luz solar intermitente:
Valores:
T1 e T2 = BC 548
C1 e C2 = 2,2uF / 16V
R1 e R2 e R3 = 1K ohm
R4 = 47 ohms
O projeto de circuito proposto tem duas partes; o primeiro é responsável por carregar durante o dia e descarregar durante a noite.
O segundo circuito é chamado de multivibrador astável que é responsável por piscar os LEDs várias vezes por segundo.
Vamos tentar entender o projeto do circuito responsável por carregar e descarregar.
O circuito consiste em um painel solar classificado para 6 V e 100 mA, um transistor NPN de baixa potência, um diodo de silício, um resistor de polarização e três AA 1,2V Ni-MH conectados em série.
Agora vamos considerar o caso da hora do dia:
Quando o painel solar está produzindo energia, a bateria começa a carregar em torno de 80 a 100 mA, o +Ve do painel solar é conectado diretamente ao terminal +Ve da bateria, o terminal negativo do painel solar é conectado ao diodo que fica polarizado para frente e conduz energia para a bateria.
O transistor fica desligado quando o painel solar está gerando energia durante o dia; isso ocorre porque o negativo do painel solar está diretamente conectado à base do transistor, o que o torna polarizado reversamente (precisamos de tensão positiva acima de 0,7V para ligar o transistor).
Período noturno:
Durante a noite, o painel solar para de produzir energia e a bateria começa a fornecer energia para o circuito.
Agora, o diodo fica polarizado inversamente, pois a alimentação negativa da bateria é conectada ao ânodo do diodo, portanto, a alimentação negativa não atingirá o terminal base do transistor.
O diodo também desempenha um papel importante na proteção do painel solar do fornecimento da bateria.
Agora, se olharmos para a fonte positiva da bateria, ela está conectada à base do transistor com um resistor limitador de corrente de 4,7 K.
Agora há uma tensão +Ve constante no terminal base que ligará o transistor e a alimentação negativa da bateria está disponível no terminal coletor do transistor e agora pode ligar o circuito multivibrador que pisca os LEDs.
De nossa configuração prática, descobrimos que quando a tensão do painel solar cai abaixo de 3,1 V, o transistor começa a conduzir parcialmente e quando a tensão cai para 2,9 V, o transistor está totalmente ligado.
A partir desta observação, podemos dizer que o circuito de luz de pino proposto começa a funcionar antes que o sol se ponha completamente ou mesmo quando há luz artificial fraca ao redor da configuração do circuito, isso significa que o circuito não reconhecerá falsamente uma luz de rua para luz solar e interferirá na sua funcionalidade.
Multivibrador Astável:
O piscar das luzes LED é obtido usando um circuito multivibrador baseado em transistor. O multivibrador precisa piscar 6 LEDs (3 de um lado e outros 3 do lado oposto do pino), todos os LEDs devem piscar ao mesmo tempo.
O circuito multivibrador proposto pisca a 3 Hz ou 3 flashes por segundo e essa taxa de flash é alcançada selecionando os capacitores como 2,2 uF e os resistores como 1 K ohm.
A fórmula do período de tempo para o multivibrador astável baseado em transistor é:
T = 1 / (1,38 x R x C)
Suponha R2 e R3 = 1000 ohm e C1 e C2 = 2,2 uf
T = 1 / 1,38 x 1000 x 2,2 x 10^-3
T = 0,329
F = 1 / T = 3,036 Hz
Você pode usar a fórmula acima para alterar a taxa de intermitência dos LEDs.
Luz solar de viga de estrada não intermitente (iluminação contínua):
Se você quiser fazer uma luz de pino de estrada não intermitente, você pode pular a parte do multivibrador e conectar diretamente o ânodo do LED vermelho à alimentação +Ve com resistor de 47 ohm e conectar o cátodo do LED ao terminal do coletor, faça o mesmo para todos 6 LED.
Os tipos não intermitentes podem consumir mais energia do que os tipos intermitentes.
Procedimento de carregamento da bateria:
A classificação atual do painel solar e a capacidade da bateria são escolhidas com cuidado para que a bateria não seja sobrecarregada, pois nosso design simples não possui um recurso de corte de carga total, portanto, devemos carregar as baterias lentamente durante o dia até o sol se põe.
Escolhemos o tipo de bateria Ni-MH para este projeto em vez do tipo li-ion ou li-po porque os tipos de bateria Ni-MH / Ni-Cd podem operar em condições adversas e pequenas sobrecargas ou descargas excessivas não reduzem a vida útil significativamente da bateria em comparação com o tipo de lítio e também muito mais seguro.
A bateria Ni-MH é carregada com uma corrente de 1/10º da capacidade da bateria, por exemplo para uma célula com 1000 mAh, a corrente de carregamento é de 100mA por 12 a 16 horas e este procedimento é sempre mencionado no próprio corpo da bateria.
Assumimos uma luz do dia média de 10 a 12 horas; portanto, escolhemos um painel solar com classificação de 100 mA.
Se suas horas de luz do dia forem muito mais curtas, sugerimos que você escolha um painel solar classificado para uma saída de corrente muito maior.
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