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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Lampada per illuminazione di emergenza ad energia solare. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Fonti di energia alternative Le interruzioni della fornitura di energia elettrica non sono solo accompagnate da disagi e peggioramento dell'umore, ma sono anche una chiara fonte di pericolo. Una scala, un corridoio o uno spazio di lavoro ben illuminati possono diventare un potenziale pericolo durante un'interruzione di corrente. Con l'improvvisa oscurità, aumenta la probabilità di caduta e con essa di un incidente. Per evitare incidenti, è possibile installare un sistema di emergenza che fornirà illuminazione temporanea alle aree che rappresentano un potenziale pericolo durante un'interruzione di corrente. Con tale illuminazione è possibile uscire di casa in tutta sicurezza o eseguire i lavori di riparazione necessari, ad esempio la sostituzione di un fusibile di rete bruciato. Come funziona Il sistema di illuminazione di emergenza è progettato per fornire luce quando viene a mancare la fonte di energia principale. Il funzionamento del sistema si basa sull'utilizzo dell'energia immagazzinata in una batteria, che viene mantenuta costantemente carica. Uno schema a blocchi di un tipico sistema di illuminazione di emergenza è mostrato in Fig. 1.
Un sensore speciale monitora la tensione nella rete CA. Contiene un relè che accende il circuito di illuminazione di riserva quando viene a mancare l'alimentazione CA. Il circuito di illuminazione di riserva è costituito da una batteria e una torcia collegate in serie con contatti relè che fungono da interruttore a due posizioni. La batteria è l'unica fonte di energia elettrica durante un'interruzione di corrente e, pertanto, deve essere sempre carica. Ecco allora che servono i convertitori fotovoltaici. Convertono l'energia solare in elettricità e caricano la batteria. Progettazione del sistema di emergenza Il design del sistema di illuminazione di emergenza si basa su una batteria solare. Per selezionare correttamente un generatore fotovoltaico è necessario innanzitutto determinare due parametri: la tensione di funzionamento e la corrente assorbita dalla lampada di emergenza. Iniziamo determinando l'illuminazione richiesta. Dovrebbe essere sufficiente illuminare l'area di lavoro in qualsiasi momento. Tipicamente i sistemi di emergenza utilizzano una lampada sigillata (faretto) predisposta per una tensione di 12 V. Questa scelta è dovuta a due motivi. In primo luogo, tale lampada soddisfa i requisiti di illuminazione, avendo luminosità e affidabilità sufficienti. In secondo luogo, richiede alimentazione da una fonte a bassa tensione. Inoltre, è più semplice alimentare una lampada da 12 volt con una singola batteria da 12 volt piuttosto che collegare più batterie per alimentare una normale lampada a incandescenza. Ciò consente la progettazione di un dispositivo compatto e affidabile. Installare un sistema di illuminazione di emergenza a bassa tensione nella tua casa sarà meno complicato di un sistema comparabile a CA da 110 V. In base alle normative residenziali, un sistema a 110 V è più costoso e di solito richiede l'approvazione dell'ispezione dopo l'installazione. La situazione è completamente diversa con i sistemi a bassa tensione, che sono abbastanza sicuri da installare e utilizzare e il loro funzionamento viene raramente controllato. Inoltre, l'illuminazione di emergenza a bassa tensione non richiede precauzioni speciali in condizioni di umidità (pioggia o temporali) e può essere utilizzata senza rischio di scosse elettriche. Descrizione del sistema La potenza consumata dal sistema dipende interamente dal tipo di lampada utilizzata. È stato scelto un faro per automobile perché fornisce un'illuminazione sufficiente ed è anche economico e facilmente reperibile. Questa lampada consuma circa 2 A di corrente a 12 V. Il faro viene quindi collegato alla batteria. La capacità della batteria richiesta è direttamente proporzionale al tempo trascorso dopo un'interruzione di corrente. Solitamente pochi minuti sono più che sufficienti per mettere tutto in ordine. Si ritiene che 1 ora sia il tempo più lungo necessario per ripristinare l'illuminazione. Tenendo conto di tutti i fattori menzionati, è stata selezionata una batteria al piombo con una capacità di 6 Ah e una tensione di 12 V. Fornirà energia per illuminare la stanza per 2,5 ore - un tempo più che sufficiente. Queste batterie sono comunemente utilizzate per alimentare le motociclette. Convertitori fotovoltaici In genere, avrai bisogno di una batteria solare con una tensione di 12 V, che produce una corrente di 1 A. Tali batterie sono abbastanza convenienti e quindi puoi selezionare immediatamente una batteria della potenza richiesta. A volte vengono venduti kit di celle solari che consentono di realizzare la propria batteria solare. Se vuoi assemblare tu stesso una batteria solare partendo da singoli elementi, ti consigliamo di utilizzare gli elementi rotondi più comuni con un diametro di 7,5 cm, avrai bisogno solo di 35 elementi. Utilizzo del regolatore di carica Poiché è improbabile che l'illuminazione di emergenza venga utilizzata quotidianamente o anche settimanalmente, non c'è altra scelta che aspettare che succeda qualcosa. E se non regoli la corrente proveniente dai convertitori fotovoltaici, puoi sovraccaricare la batteria. Questo è un buon momento per utilizzare un regolatore di carica. Sono necessari solo quattro collegamenti per combinare pannello solare, regolatore di carica e batteria. Un conduttore dovrebbe collegare il terminale positivo della batteria solare all'ingresso positivo del regolatore di carica, come mostrato in Fig. 2. Il terminale negativo del pannello solare deve essere collegato all'ingresso negativo del regolatore.
I terminali positivo e negativo del regolatore di carica sono collegati rispettivamente ai terminali positivo e negativo della batteria. Questi collegamenti elettrici sono permanenti e non ha senso inserire alcun tipo di interruttore nel circuito; Se necessario, il regolatore di carica fornisce alla batteria la corrente di carica, a condizione che in quel momento splenda il sole. Quando la batteria non richiede corrente di carica completa (come accade nella maggior parte dei casi), il regolatore fornisce una piccola corrente per mantenere la batteria carica. L'entità di questa corrente di alimentazione è determinata dal valore del resistore limitatore di corrente Rs nel circuito del regolatore. In questo caso, come Rs, è adatto un resistore al carbonio da mezzo watt da 22 ohm. Sensore di mancanza di corrente Il circuito dell'illuminazione di emergenza è controllato da un sensore che reagisce in caso di interruzione di corrente. Il principio di funzionamento del sensore è abbastanza semplice, come si può facilmente vedere dalla Fig. 3.
La tensione alternata viene fornita al circuito tramite il trasformatore T1, che riduce la tensione di rete a 6 V. Quindi la tensione raddrizzata e livellata viene utilizzata per controllare il relè RL1. Il relè è acceso finché è presente tensione alternata nella rete. Non appena scompare la tensione, il relè si spegne ed i suoi contatti elettrici chiudono il circuito di alimentazione della lampada, accendendo così l'illuminazione di emergenza. Al ripristino della tensione di rete, il dispositivo ritorna automaticamente allo stato originale ed è pronto fino alla successiva interruzione di corrente. Il circuito del sensore comprende anche elementi di controllo e indicazione. L'indicazione viene effettuata utilizzando una lampadina a incandescenza di lunga durata collegata all'avvolgimento da 6 volt del trasformatore. La luce indica la presenza di tensione nella rete. Ma non può indicare la disponibilità della batteria o dell'illuminazione di emergenza per il funzionamento. A questo scopo, nell'interstizio di una delle estremità di uscita del trasformatore viene posizionato un pulsante di disconnessione non bloccabile. Quando lo premi, il circuito viene interrotto e il relè viene disattivato. Questo attiva il circuito dell'illuminazione di emergenza. Quando il pulsante viene rilasciato, il circuito ritorna al suo stato originale.
Design del sensore di interruzione di corrente Il circuito del sensore è abbastanza semplice e, pertanto, strutturalmente realizzabile in qualsiasi modo. Per chi volesse realizzarla utilizzando il cablaggio a circuito stampato, il layout della scheda a grandezza naturale è mostrato in Fig. 4. Il posizionamento delle parti è mostrato in Fig. 5.
Non c'è niente di speciale nel design; Come al solito, non dimenticare di rispettare la polarità. Al termine dell'installazione è necessario posizionare la scheda in una custodia di plastica. Per testare il dispositivo finito, è connesso alla rete. Prendere nota del momento in cui funziona il relè. Successivamente, collega i contatti del relè al circuito dell'illuminazione di emergenza e il gioco è fatto! Autore: Byers T.
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