�ݺ�ߣ

Tự ráp đèn Led chiếu sáng sân vườn dùng nguồn pin mặt
trời
Dẫn nhập:

Khi du lịch qua nhà Bạn ở Calgary, Alberta, Canada, đi đâu tôi cũng thấy người ta dùng rất nhiều loại đèn led gọn nhỏ, cắm ngoài sân vườn hay trên các lối đi, dùng nguồn pin charge 1.2V
và pin mặt trời để chiếu sáng mỗi khi trời tối và khi trời sáng thì mạch đèn led sẽ tự tắt và lúc này pin được cho nạp lại điện.
Theo gợi ý của Bạn tôi sẽ thiết kế một mạch điện có công dụng tương tự nhưng có thể dùng được nhiều led siêu sáng trắng hơn, nó sẽ cho ánh sáng mạnh hơn. Yêu cầu này thật ra không
khó đối với dân điện tử chuyên nghiệp như chúng ta, vấn đề là, tìm linh kiện ở đâu để ráp mạch? Từ ý nghĩa này tôi đã cùng Bạn đi dạo qua nhiều cửa hàng điện tử, đi nhiều nơi và sẽ kể
cho Bạn nghe công việc của chúng tôi. Trước hết hãy nói đến loại đèn một led gọn nhỏ bán trong các siêu thị, giá bán trên dưới 2 đô. Dĩ nhiên tôi cần một cái để phân tích, phải không?

1. Phân tích kiểu đèn một Led dùng chiếu sáng sân vườn bán trên thị trường Canada và vùng Bắc Mỹ.

Trong hình chụp, Bạn thấy trên tay tôi là một cây đèn một led siêu sáng dùng chiếu sáng ngoài trời mỗi khi trời tối. Bạn thấy nó có thể cắm xuống bất cứ ở đâu, bên trên là pin mặt trời
dùng để chuyển đổi ánh sáng ra điện năng để nạp vào pin. Nguồn pin charge 1.2V này sẽ cấp điện cho Led siêu sáng làm việc trong suốt đêm dài. Tóm lại cứ trời tối, thì Led được nguồn
pin 1.2V cấp điện để chiếu sáng và sáng ra thì tắm pin mặt trời lại phát ra điện và lại nạp điện lại cho pin.
Hình chụp dưới đây cho thấy các thành phần của loại đèn một Led siêu sáng hiện dùng trên các sân vườn.

Hình chụp cho thấy, bên trên là pin mặt trời. Bên trong có 1 pin charge loại NiCd 1.2V và một mạch điện tự nâng áp mức nguồn DC thấp lên xung volt cao với IC 4 chân dùng cuộn cảm và 1
led siêu sáng đặt trong bầu nhựa. Bên dưới là chân cắm, dùng để cắm trên lối đi hay ngoài sân vườn.
Sơ đồ mạch điện.

Tôi vẽ lại sơ đồ mạch điện và cho thấy trong mạch dùng IC ID1803 làm các nhiệm vụ sau:
♦ Tạo ra xung để kích thích một cuộn cảm 150uH, với mức xung trên cuộn cảm đủ cao, phải trên mức rào áp 3V của led siêu sáng trắng, mới có thể kích sáng các led siêu sáng. IC làm việc
với nguồn pin 1.2V.
♦ Ngoài ra lúc trời sáng, từ bản pin mặt trời (solar cell) sẽ phát ra mức áp khoảng 2V và nguồn điện này sẽ cho nạp lại điện cho pin charge 1.2V. Điều cần nhớ là trong IC phải có mạch
tránh xả điện ngược từ nguồn pin charge qua solar cell lúc trời tối.
Nói chung, cấu trúc mạch rất gọn nhỏ ổn định, nên nhớ tên IC này, chúng ta còn có thể dùng IC ID1803 loại 4 chân gọn nhỏ này cho nhiều ứng dụng khác nữa.
2. Tự ráp mạch tắt mở nhiều đèn Led dùng chiếu sáng sân vườn.
Bây giờ nói đến ý tưởng thiết kế mạch điện của chúng ta. Dĩ nhiên, trước hết từ các yêu cầu của người Bạn:
► Mạch phải cấp điện cho nhiều Led siêu sáng để có mức sáng mạnh hơn.
► Mạch tự phát sáng mỗi khi trời tối và phải tự tắt khi trời sáng.
► Mạch chạy nguồn pin charge và pin được nạp lại điện với nguồn điện của solar cell.
► Mạch phải ổn định, bền và chịu được nhiệt độ biến đổi lớn ở xứ lạnh lẽo này.
Dĩ nhiên, do điều kiện là không có đủ các linh kiện như ý, chúng ta sẽ chỉ dùng một sơ đồ mạch điện thật đơn giản, thật cơ bản để làm được các công năng trên. Sơ đồ mạch điện tôi định
ráp được vẽ ra như hình sau:

Phân tích sơ đồ mạch điện:

Mạch điện gồm có 4 phần:
(Phần 1). Mạch nạp pin. Ở đây, chúng ta sẽ dùng nguồn pin solar cell loại cho ra 6V, cho ghép nối tiếp 3 pin solar này sẽ có nguồn điện DC ra lúc cao nhất là 18V, chúng ta dùng nguồn điện
này để nạp lại điện cho một ắcqui nhỏ 12V. Trong mạch dùng diode D1 để tránh pin xả ngược vào solar cell khi mức áp trên solar cell xuống thấp khi trời tối.
(Phần 2). Mạch cảm biến dùng quang trở SCd để dò trời sáng/trời tối. Quang trở ghép nối tiếp với chiết áp RV1 tạo ra cầu chia áp. Khi trời sáng, quang trở sẽ tự giảm ohm, vậy điện áp cho
ra trên chân giữa của chiết áp RV1 sẽ tăng lên và ngược lại khi trời tối, do nội trở của quang trở tăng cao nên mức volt lấy ra trên chân giữa của chiết áp sẽ giảm xuống mức thấp. Chúng ta
sẽ dùng mức áp DC lên xuống này để làm bão hòa hay làm ngưng dẫn transistor Q1.
Có thể thấy, khi trời sáng, mức áp ra trên chân giữa của RV1 lên cao hơn 0.7V, nó sẽ làm cho Q1 bão hòa, lúc này mức volt trên chân C của Q1 sẽ xuống gần mức 0V. Ngược lại khi trời tối,
mức áp cấp cho chân B của Q1 xuống dưới mức 0.4V, thì Q1 sẽ ngưng dẫn và lúc này mức volt trên chân C của Q1 sẽ lên mức áp cao.
(Phần 3). Mạch điện dùng cấp nguồn cho các led siêu sáng. Đơn giản chúng ta dùng transistor Q2 với chân B cho ghim áp bằng 1 diode zener, ở đây chúng ta có thể dùng mối nối ngược
của chân BE của transistor 2SC1815 để dùng như một diode zener khoảng 8V. Trong mạch R2 là điện trở định dòng và cũng là điện trở cấp volt phân cực cho chân B của Q2. Với diode
zener trên chân B, mức áp lấy ra trên chân E của Q2 sẽ luôn trong trạng thái ổn định. Tụ C1 dùng lọc nhiễu tần cao trên chân B và tụ hóa C2 dùng tăng độ ổn định điện áp trên chân E. Ở
đây Bạn dễ dàng thấy, khi trời tối, Q1 ngưng dẫn, chân B của Q2 sẽ có mức áp cấp do R2, vậy chên E sẽ có mức áp DC cấp cho các led chiếu sáng, mức áp này ổn định nhờ có diode zener
tạo bởi chân EB của Q3. Khi trời tối, Q1 bão hòa, chân B của Q2 bị kéo xuống mức 0V và như vậy không có áp trên chân E của Q2, tất cả các led sẽ vào trạng thái tắt.

(Phần 4). Mạch chiếu sáng dùng các led siêu sáng trắng, có rào áp là 3V, đơn giản mạch chiếu sáng chỉ là các led siêu sáng mắc trên chân E của Q2. Ở đây Bạn cần nhớ, mức rào
áp của các led loại này là 3V, nếu Bạn mắc 2 led nối tiếp thì mức rào áp sẽ là 6V, vậy nếu mức áp nguồn cấp cho các led là 8V thì Bạn phải dùng thêm điện trở định dòng R3. Muốn biết trị
của R3, Bạn có thể xác định theo luật Ohm. Cách tính như sau:
Hệ thức trên cho thấy, khi lấy dòng làm việc là 5mA thì điện trở R3 là 390 ohm, muốn dòng làm việc của các led lớn hơn, nghĩa là Led sẽ phát sáng mạnh hơn, Bạn phải giảm trị của điện trở
định dòng R3. Ở mạch này Bạn không thể mắc 3 led siêu sáng nối tiếp trên một nhánh vì lúc đó mức rào áp sẽ là 9V, và với nguồn cấp của mạch chỉ có 8V nó sẽ không thể bơm dòng qua
các led này.
Vậy muốn dùng nhiều Led chiếu sáng, Bạn cho mắc song song nhiều nhánh, mỗi nhánh với 2 Led và một điện trở hạn dòng.
3. Bây giờ nói đến vấn đề ráp mạch.
Muốn ráp mạch chúng ta phải có cây hàn, bản mạch in, cây khoan và các linh kiện linh tinh đúng theo sơ đồ của mạch điện trên. Ở đây tôi đã có cây hàn viết, có chì hàn và kèm cắt (Vài
món đồ nghề bất ly thân, mang từ Mỹ qua Canada). Vậy chỉ thiếu có linh kiện và bản mạch in mà thôi.
Vậy tôi giải quyết vấn đề như thế nào?
Trước hết hãy nói đến linh kiện. Tôi cùng người Bạn đã đến vài cửa hàng bán linh kiện rời ở Calgary, Canada để tìm mua, khi nhìn vào các kệ để linh kiện và đọc giá tiền bên cạnh thì bật
ngữa, các linh kiện rời ở đây bán với giá quá cao. Còn bản mạch in cũng vậy, một bản mạch in không lớn hơn bàn tay bán trên 10 đô. Nói chung không thể mua linh kiện ở đây, vì nếu mua
đủ đồ cho mạch thì khi ráp xong mạch có thể phải tốn trên 40 đô. Cuối cùng tôi hỏi Bạn chổ tìm lượm các máy hư cũ để tháo máy lấy linh kiện trên board. Và chúng tôi đã mò ra vài
chổ người ta đến để bỏ đồ, với các máy cũ, hay hư bỏ này, chúng ta có thể lấy được đủ thứ linh kiện để có thể ráp được nhiều thứ mạch hấp dẫn khác nữa mà không phải tốn 1 đô nào cả.

Bây giờ nói đến cách làm bản mạch, trước hết tôi trở lại kiểu cách làm thực hành của các học viên của trường dạy nghề Điện Tử Thực Hành của mấy chục năm trước, thời 1980, thuỡ tình
hình máy móc, tìm các linh kiện, nói chung ở Việt nam còn rất khó khăn. Tôi đã cho lấy đinh đầu to cắm trên một tờ bìa giấy cứng dùng làm trạm hàn. Hình chụp sau đây cũng
cho thấy cách tự làm bản trạm để hàn ráp mạch điện của tôi ở nhà Bạn. Bây giờ tôi thử lại kiểu ráp mạch này thay cho cách dùng bản mạch in.
Cách tôi tự làm bản trạm thủ công để hàn ráp mạch điện trên xứ Calgary, Canada, năm 2012.
Cách làm rất đơn giản, lấy bìa giấy cứng, kẻ ô ngang dọc để định các giao điểm cho cách đều nhau, sau đó cắm các kim đầu dẹp ở các giao điểm này. Bạn xem hình, chú ý chừa khoảng
cách gần nhau nhưng không được để cho chạm nhau. Làm thế là Bạn đã có một bản mạch có thể hàn gắn các linh kiện rất tiện lợi.
Hình chụp sau đây cho thấy mạch điện đã được ráp hoàn chỉnh và đưa vào sử dụng.

Trong mạch này:
► Có 2 dây cho nối vào tấm pin mặt trời (solar cell) đặt trên mái nhà, hướng vào vùng nắng nhiều, không bị các vật cản che chắn nắng.
► Có 2 dây nối vào một ắcqui nhỏ, 12V, có thể dùng pin Lithium, lấy từ các máy điện thoại cell phone.
► Ra 2 dây để nối vào các đèn led siêu sáng gắn chung quanh nhà, trên lối đi và trong sân vườn.

► Có 2 dây nối vào một quang trở, bộ cảm biến quang, dùng để dò trời sáng hay tối để tắt mở led.
Để chọn độ nhậy, khi đặt xong mạch vào hộp, đặt quang trở ở chổ dễ phát hiện sáng tối, chúng ta có thể chỉnh chiết áp RV1 để định mức sáng dùng để tắt mở các led. Với mạch điện quá
cơ bản này, có thể thấy nó rất ít hư hỏng, mạch sẽ rất bền và có tuổi thọ vài chục năm.
Phần kể chuyện thư giản:
Cách tìm linh kiện để ráp mạch trên xứ Calgary, Alberta, Canada. Bạn thấy do nhu cầu tìm linh kiện để ráp mạch, tôi và người Bạn đã tìm ra chổ người ta mang bỏ các máy móc hư cũ hay
không thích dùng. Trong khi ở Mỹ, chổ tôi hiện ở, họ cứ mang máy móc ra bỏ ở vệ đường sẽ có người cần dùng đến lấy đi, trong khi đó ở Calgary, Canada, có các khu dùng làm nơi bỏ đồ,
máy móc Bạn không muốn dùng Bạn phải mang đến đây để bỏ. Cũng ở đây, tôi đã thấy có nhiều người Canada đến lục tìm các thứ máy móc mà họ cần mang về để dùng. Có thể
nói, với dân điện tử thì đây là kho linh kiện phong phú có đủ thứ mà Bạn cần. Có khi bê về cả một đóng máy mà chỉ dùng một vài linh kiện trong đó mà thôi.

Bổ xung thêm cho bài viết trên:
Sau khi viết xong bài này, cửa hàng Phúc Lan đã nhận ráp theo yêu cầu của một Bạn ở vùng Bắc Mỹ. Bạn dùng mạch điện này để chiếu sáng theo vòng rào của sân vườn (back yard rất
rộng) và tạo đường sáng cho hàng lang để xe chạy trong buổi tối qua sân vườn. Do vậy ở đây tôi cung cấp một vài hình ảnh của mạch điện đã ráp này để các Bạn tham khảo thêm.

Cách dùng mạch:
1. Hai dây ngả vào cho nối vào nguồn pin ắcqui 12V (Nhớ mắc đúng cực âm dương).
2. Hai dây ngả ra cho chạy dọc theo hàng rào sân vườn, hay theo hàng lang xe, chổ nào cần chiếu sáng thì Bạn mắc một nhánh 3 Led vào, nhớ gắn đúng cực nguồn. Như vậy Bạn có thể
mắc được rất nhiều nhánh Led trên 2 dây điện ngả ra này và cho chiếu sáng ở rất nhiều nơi chung quanh nhà Bạn.
3. Đặt quang trở SCd ở bên ngoài để nó phát hiện lúc trời sáng mà tắt đèn và lúc trời tối mà tự động cho mở đèn, Bạn chỉnh chiết áp để định ra mức tối để mạch cho mở đèn.
Qua các hình trên Bạn thấy mạch điện thực dụng này rất dễ ráp, nếu có đủ các linh kiện trong tay tôi nghĩ Bạn dễ dàng ráp thành công mạch điện này. Có phải không?
Các hình chụp dưới đây là các kệ trong một cửa hàng bán linh kiện điện tử khá lớn, khá lâu năm ở Calgary, Alberta, Canada. Nếu nhìn vào bản giá tính bằng đô Canada, và so với linh kiện,
vật dụng bán ở Việt Nam thì gía đắc hơn vài chục lần, thật hết biết. Tôi tự hỏi, không biết dân chơi điện tử ở xứ này có mua các thứ này về để ráp mạch hay không?

Tạm kết.
Khi hết giờ học ở trường BHCC, tôi bước ra khỏi phòng học và đang ngồi ngoài sân trường dưới cái nắng chói chang của vùng Bắc Mỹ, trong cái lạnh gần 0 độ C của mùa xuân. Trước mặt
xa xa là các đoàn xe điện ngầm màu cam chạy vào (inbound) chạy ra (outbound). Tôi gọi điện thoại về bên nhà và trao đổi về chủ đề sắp viết, chàng rể út của tôi gợi ý là nên bổ sung thêm
để thành ra mạch Emergency Lamp, tức là Bộ đèn tự sáng khi mất điện, mạch điện này sẽ hữu dụng hơn ở Việt Nam. Do đó khi viết xong bài này, tôi đã thêm vào tính năng để dùng làm
đèn dự phòng.

Nguyên lý làm việc của mạch cũng khá đơn giản: Khi có điện 220V, qua biến áp T1, chúng ta có nguồn điện 15V AC. Qua diode nắn dòng D5 và điện trở hạn dòng nạp 220 ohm, chúng ta
cho nạp điện bổ xung vào nguồn pin charge. Lúc này trên tụ C3 cũng có mức áp dương nên nó sẽ làm cho transistor Q1 bão hòa, vậy Q2 sẽ ngưng dẫn và các Led siêu sáng sẽ tắt.
Còn khi bị mất điện thì sao?
Lúc này mất volt dương trên tụ C3, nên transistor Q1 sẽ vào trạng thái ngưng dẫn, nó để cho Q2 dẫn điện và trên chân E sẽ có áp DC khoảng 8V làm sáng các Led, các Led này làm việc với
nguồn pin charge 12V với dòng tiêu thụ nhỏ nên có thể chiếu sáng được nhiều giờ liên tục.
Khi có điện lại thì sao?
Thì trên tụ C3 lại có volt dương và Q1 lại bị bão hòa và Q2 lại ngưng dẫn và các Led lại tắt, và lúc này thì nguồn pin charge lại được cho nạp điện bù.
Tôi nghĩ nếu thấy thích và thấy cần có bộ đèn dự phòng, phòng khi mất điện vẫn có nguồn sáng dự bị, Bạn hãy ráp theo sơ đồ mạch điện này thử xem! Đừng lo, sẽ thành công 100% thôi.
Chào! Sẽ gặp lại trong bài tới...Mong Bạn thường xuyên vào trang web nhà phuclanshop.com để cùng nhau trao đổi.

�ݺ�ߣ

Tự ráp đèn led chiếu sáng sân vườn dùng nguồn pin mặt trời

More Related Content

Tự ráp đèn led chiếu sáng sân vườn dùng nguồn pin mặt trời