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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Solarbetriebene Notbeleuchtungslampe. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen Störungen in der Stromversorgung gehen nicht nur mit Unannehmlichkeiten und einer Verschlechterung der Stimmung einher, sondern stellen auch eine klare Gefahrenquelle dar. Ein gut beleuchtetes Treppenhaus, ein gut beleuchteter Flur oder ein gut beleuchteter Arbeitsplatz können bei einem Stromausfall zu einer potenziellen Gefahr werden. Mit dem plötzlichen Einbruch der Dunkelheit steigt die Wahrscheinlichkeit eines Sturzes und damit eines Unfalls. Um Unfälle zu vermeiden, können Sie ein Notfallsystem installieren, das bei einem Stromausfall vorübergehend Bereiche beleuchtet, die eine potenzielle Gefahr darstellen. Mit einer solchen Beleuchtung können Sie das Haus sicher verlassen oder notwendige Reparaturarbeiten durchführen, beispielsweise den Austausch einer durchgebrannten Netzsicherung. Arbeitsprinzip Die Notbeleuchtungsanlage dient dazu, Licht zu liefern, wenn die Hauptenergiequelle ausfällt. Der Betrieb des Systems basiert auf der Nutzung der in einer Batterie gespeicherten Energie, die ständig im geladenen Zustand gehalten wird. Ein Blockdiagramm eines typischen Notbeleuchtungssystems ist in Abb. dargestellt. 1.
Ein spezieller Sensor überwacht die Spannung im Wechselstromnetz. Es enthält ein Relais, das den Notbeleuchtungskreis einschaltet, wenn die Wechselstromversorgung ausfällt. Der Rückfahrlichtkreis besteht aus einer Batterie und einer Taschenlampe, die mit Relaiskontakten in Reihe geschaltet sind, die als Zweistellungsschalter fungieren. Bei einem Stromausfall ist die Batterie die einzige Stromquelle und muss daher immer aufgeladen werden. Dann werden Photovoltaik-Wandler benötigt. Sie wandeln Sonnenenergie in Strom um und laden die Batterie auf. Entwurf von Notfallsystemen Das Design des Notbeleuchtungssystems basiert auf einer Solarbatterie. Um einen Photovoltaikgenerator richtig auszuwählen, müssen Sie zunächst zwei Parameter ermitteln: die Betriebsspannung und die Stromaufnahme der Notlampe. Beginnen wir mit der Ermittlung der erforderlichen Beleuchtung. Es sollte ausreichen, den Arbeitsbereich jederzeit auszuleuchten. Typischerweise verwenden Notfallsysteme eine versiegelte Lampe (Scheinwerfer), die für eine Spannung von 12 V ausgelegt ist. Diese Wahl hat zwei Gründe. Erstens erfüllt eine solche Lampe die Anforderungen an die Beleuchtung und verfügt über ausreichende Helligkeit und Zuverlässigkeit. Zweitens benötigt es Strom aus einer Niederspannungsquelle. Darüber hinaus ist es einfacher, eine 12-Volt-Lampe mit einer einzigen 12-Volt-Batterie zu betreiben, als mehrere Batterien anzuschließen, um eine normale Glühlampe zu betreiben. Dies ermöglicht die Gestaltung eines kompakten und zuverlässigen Geräts. Die Installation eines Niederspannungs-Notbeleuchtungssystems in Ihrem Zuhause ist weniger aufwändig als die Installation eines vergleichbaren 110-Volt-Wechselstromsystems. Aufgrund der Wohnvorschriften ist ein 110-Volt-System teurer und erfordert in der Regel nach der Installation eine Inspektionsgenehmigung. Ganz anders verhält es sich bei Niederspannungsanlagen, deren Installation und Betrieb recht sicher sind und deren Funktion nur selten überprüft wird. Darüber hinaus erfordert die Niederspannungs-Notbeleuchtung keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen bei Nässe (Regen oder Sturm) und kann ohne Gefahr eines Stromschlags betrieben werden. Systembeschreibung Der Stromverbrauch des Systems hängt vollständig vom verwendeten Lampentyp ab. Die Wahl fiel auf einen Autoscheinwerfer, weil er ausreichend Ausleuchtung bietet und zudem günstig und leicht erhältlich ist. Diese Lampe verbraucht etwa 2 A Strom bei 12 V. Anschließend wird der Scheinwerfer an die Batterie angeschlossen. Die erforderliche Batteriekapazität ist direkt proportional zur Zeitdauer nach einem Stromausfall. Normalerweise reichen ein paar Minuten mehr als aus, um alles in Ordnung zu bringen. Es wird angenommen, dass 1 Stunde die längste Zeit ist, die jemals benötigt werden könnte, um die Beleuchtung wiederherzustellen. Unter Berücksichtigung aller genannten Faktoren wurde ein Blei-Säure-Akku mit einer Kapazität von 6 Ah und einer Spannung von 12 V ausgewählt, der für 2,5 Stunden Energie liefert, um den Raum zu beleuchten – mehr als genug Zeit. Diese Batterien werden üblicherweise zum Antrieb von Motorrädern verwendet. Photovoltaik-Konverter Normalerweise benötigen Sie eine Solarbatterie mit einer Spannung von 12 V, die einen Strom von 1 A erzeugt. Solche Batterien sind recht erschwinglich, sodass Sie sofort eine Batterie mit der erforderlichen Leistung auswählen können. Manchmal werden Solarzellen-Kits verkauft, mit denen Sie Ihre eigene Solarbatterie herstellen können. Wenn Sie eine Solarbatterie selbst aus einzelnen Elementen zusammenbauen möchten, empfiehlt es sich, die gängigsten runden Elemente mit einem Durchmesser von 7,5 cm zu verwenden. Sie benötigen lediglich 35 Elemente. Verwendung des Ladereglers Da es unwahrscheinlich ist, dass die Notbeleuchtung täglich oder gar wöchentlich genutzt wird, bleibt uns nichts anderes übrig, als abzuwarten, bis etwas passiert. Und wenn Sie den Strom der Photovoltaik-Wandler nicht regulieren, kann es zu einer Überladung der Batterie kommen. Dies ist ein guter Zeitpunkt, einen Laderegler zu verwenden. Für die Kombination von Solarpanel, Laderegler und Batterie sind nur vier Anschlüsse erforderlich. Ein Leiter sollte den Pluspol der Solarbatterie mit dem Pluseingang des Ladereglers verbinden, wie in Abb. 2. Der Minuspol des Solarpanels muss mit dem Minuseingang des Reglers verbunden werden.
Die Plus- und Minuspole des Ladereglers sind jeweils mit den Plus- und Minuspolen der Batterie verbunden. Diese elektrischen Verbindungen sind dauerhaft und es macht keinen Sinn, irgendeinen Schalter in den Stromkreis einzubauen; Bei Bedarf versorgt der Laderegler die Batterie mit Ladestrom, sofern zu diesem Zeitpunkt die Sonne scheint. Wenn die Batterie nicht den vollen Ladestrom benötigt (was am häufigsten der Fall ist), liefert der Regler einen kleinen Strom, um die Batterie geladen zu halten. Die Größe dieses Speisestroms wird durch den Wert des Strombegrenzungswiderstands Rs im Reglerkreis bestimmt. Für diesen Fall eignet sich ein Halbwatt-Kohlenstoffwiderstand von 22 Ohm als Rs. Stromausfallsensor Der Notlichtkreis wird durch einen Sensor gesteuert, der auf Stromausfall reagiert. Das Funktionsprinzip des Sensors ist recht einfach, wie aus Abb. leicht ersichtlich ist. 3.
Über den Transformator T1 wird dem Stromkreis Wechselspannung zugeführt, wodurch die Netzspannung auf 6 V reduziert wird. Anschließend wird die gleichgerichtete und geglättete Spannung zur Steuerung des Relais RL1 verwendet. Das Relais ist eingeschaltet, solange im Netz Wechselspannung anliegt. Sobald die Spannung verschwindet, schaltet das Relais ab und seine elektrischen Kontakte schließen den Stromkreis der Lampe und schalten dadurch die Notbeleuchtung ein. Bei Wiederherstellung der Netzspannung kehrt das Gerät automatisch in den Ausgangszustand zurück und ist bis zum nächsten Stromausfall betriebsbereit. Der Sensorkreis umfasst auch Steuer- und Anzeigeelemente. Die Anzeige erfolgt über eine langlebige Glühlampe, die an die 6-Volt-Wicklung des Transformators angeschlossen ist. Das Licht zeigt das Vorhandensein von Spannung im Netzwerk an. Es kann jedoch nicht die Betriebsbereitschaft der Batterie oder der Notbeleuchtung anzeigen. Zu diesem Zweck wird in der Lücke an einem der Ausgangsenden des Transformators ein nicht verriegelnder Trennknopf angebracht. Wenn Sie darauf drücken, wird der Stromkreis unterbrochen und das Relais ausgeschaltet. Dadurch wird der Notbeleuchtungskreis aktiviert. Beim Loslassen der Taste kehrt der Schaltkreis in seinen ursprünglichen Zustand zurück.
Design des Stromausfallsensors Die Sensorschaltung ist recht einfach und kann daher konstruktiv beliebig umgesetzt werden. Für diejenigen, die es mit gedruckter Schaltung herstellen möchten, ist das Layout der Platine in voller Größe in Abb. dargestellt. 4. Die Platzierung der Teile ist in Abb. dargestellt. 5.
Das Design ist nichts Besonderes; Vergessen Sie wie immer nicht, die Polarität zu beachten. Nach Abschluss der Installation müssen Sie die Platine in ein Kunststoffgehäuse legen. Um das fertige Gerät zu testen, wird es mit dem Netzwerk verbunden. Beachten Sie den Moment, in dem das Relais aktiviert wird. Anschließend schließen Sie die Relaiskontakte an den Notlichtkreis an und fertig! Autor: Byers T.
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