На данный момент множество людей владеют дачами или усадьбами за городом. Многие хотят вечером отдохнуть, посидеть во дворе или прогуляться по саду. Чтобы осуществить все это, необходимо иметь освещение на участке. Однако подвести электричество получается не всегда, а оно еще и стоит дорого. Именно в таких случаях часто возникает вопрос, как самому сделать фонарь на солнечных батареях?
Первое, в чем стоит разобраться – это, как работают садовые светильники на солнечных батареях. Проще всего разобраться с принципом работы будет, если взять в качестве примера самый обычный садовый фонарик на солнечной батарее.
Составляющие элементы устройства:
- Блок освещения, которые чаще всего представлен, как обычный светодиод.
- Элемент преобразования энергии.
- Устройства контроля включения/отключения фонарика.
- Вмонтированное устройство накапливания энергии (аккумулятор) – для работы фонаря в темное время.
- Деталь крепления фонарика.
Разобраться с тем, как работают садовые фонарики на солнечных батареях довольно просто, если понимать принцип работы каждого из его устройств. В светлое время суток преобразователь накапливает энергию солнца и передает ее в аккумулятор в виде уже электрической энергии. Это необходимо для функционирования фонаря в темное время суток.
В более дорогих вариантах солнечного светильника может быть установлен контроллер движения, включающий фонарь при приближении человека.
Положительные и отрицательные стороны светильников
Прежде чем приступать к изучению вопроса, как самому сделать светильник на солнечной батарее, необходимо изучить все за и против этого устройства.
Плюсы солнечных светильников таковы:
- Возможность быстрой установки освещения, а также отсутствие необходимости знаний электропроводки, так как она не используется;
- Свет от светильников не такой ярки и не бьет по глазам;
- Существенная экономия материальных средств на электроэнергии;
- Фонари на солнечных батареях полностью автоматические, что очень удобно. В отсутствие хозяев на даче могут быть определенной защитой от злоумышленников;
- Устройства на солнечной энергии полностью безопасны для окружения, так как не требуют заземления;
- Простой процесс ухода за фонарями;
- Очень длительный срок эксплуатации солнечных светильников;
- Обладают высокой защитой от неблагоприятных погодных условий.
Но есть у солнечных фонарей и минусы. В их числе:
- Встроенного аккумулятора хватит не более чем на 8 часов освещения с условием того, что целый день было ясно. К тому же свет от фонарей слегка тусклый, поэтому некоторые участки все же придется освещать при помощи электричества.
- Приобрести хорошее и мощное устройство будет недешево.
- Некоторые покупатели жаловались на то, что во время дождя устройства не работали или работали с перебоями. В пасмурную погоду зарядка замедляется почти вдвое, а значит, светильников хватит не более чем на 4 часа работы ночью.
Типы светильников на солнечных батареях
Сделать светильник на солнечной батарее своими руками сможет даже начинающий мастер. Рассмотрим самые популярные устройства.
С короткой ножкой
Очень удобен для подсветки дорожки в саду. Самая дешевая модель из всех, а установка наиболее простая. Заостренная ножка просто вдавливается руками в землю.
Мощность таких ламп очень высока и равняется 100 Вт лампе накаливания, если солнечная лампа имеет мощность в 10 Вт. Используются для подсветки крыльца дома или сада.
Подвесные
Чаще всего используются для декорирования садового участка и могут быть размещены на ветках деревьях, могут быть подвешены в беседке.
Настенные
Используются для освещения фасада дома и крепятся к нему же.
Как можно улучшить готовую модель
Схема садового светильника на солнечной батарее довольно проста. Однако для того чтобы в ней разобраться, будет необходимо минимальное понимание обозначений электрических устройств. Вопрос улучшения уже приобретенного устройства стоит очень остро у тех, кто купил светильники китайского производителя.
Улучшение светильника на солнечной батарее
Как починить фонарик на солнечной батарее? Провести ремонт или множество улучшений здесь не особо получится, так как самих составляющих элементов очень мало. Весь процесс модернизации сводится к тому, чтобы заменить некоторые детали такие, как аккумулятор, чтобы увеличить время работы светильника ночью. Можно заменить диод на более мощный, если есть необходимость.
Улучшение фонаря «башня»
Одна из распространенных разновидностей фонаря на солнечной батарее. Схема садового фонаря на солнечной батарее этого типа стандартной сборки включает в себя изначально слабоватый дроссель. Если заменить эту деталь на более мощную, то можно добиться большей яркости от фонаря в целом.
Подсветка на солнечной батарее светодиод своими руками также может быть модернизирована за счет манипуляций с дросселем. Однако при замене этих деталей возрастет потребление энергии от аккумулятора и его придется менять на более мощный. Если этого не сделать, фонарь либо будет работать небольшой промежуток времени, либо сгорит от перенапряжения.
Устройство с тремя светодиодами
Для того чтобы получить более яркое и равномерное освещение можно вмонтировать вместо одного стандартного диода, три. Однако при их установке следует следить за минимальным разбросом напряжения, иначе ярко освещаться участок будет лишь один, а еще два будут издавать тусклый свет.
Создание светильника своими руками
Простые схемы садового фонаря на солнечной батарее могут быть собраны любым человеком, который имеет минимальные знания в этой области.
Выбор деталей для фонаря
Прежде чем начать покупку всех комплектующих для сбора светильников, необходимо учесть и количество, так как от этого будет зависеть мощность каждого из них, а значит, и комплектующие будут разные:
- Первое, что необходимо – это купить преобразователь энергии. Батарея из поликристаллического кремния считается одной из лучших для таких целей. Ее вес очень мал, а защита от влаги и повреждений высока. К тому же мощность достаточная высокая.
- Необходимостью является аккумулятор литий-ионный.
- Далее необходим элемент освещения. В качестве него сейчас наиболее востребованным является обычный светодиод. Возможна установка светодиодной лампы, но затраты ее энергии неоправданно высоки. Освещение от солнечных батарей своими руками на основе обычного светодиода вполне хватит.
- Последняя и самая жизненно важная часть устройства – это электронный модуль управления, состоящий из двух пар резисторов и пары транзисторов.
Подключение светодиода, аккумулятора и солнечной батареи осуществляется отдельно. Для сборки можно приобрести довольно дешевую и универсальную плату DIY PCB 42х25мм.
Видео
Как сделать автоматический светильник на солнечном элементе, вы узнаете из нашего видео.
Продолжение, первая часть на сайте Дом Белка.
Прошёл ровно год
после первой статьи, время подводить итоги. Наконец-то удалось сделать часть фотографий
садовых светильников в темноте, я выложил их ниже по тексту. Приятно также
отметить, что и другие садовые участки увлеклись ночной электрификацией. А что?
Удобно и красиво!
Семь фонариков
оригинального светло-зелёного цвета отлично потрудились в прошлом году, но
после зимнего хранения у двух отказал аккумулятор. Вместо 1,1 - 1.4 вольта они
показывали 0,3, в каком бы зарядном устройстве не побывали. А ведь на зимнее
хранение ушли все полностью заряженными и хранились при низкой температуре.Вывод:
второе место по отказам изделия занимают аккумуляторные элементы. Ну а первое,
я напомню, из первой статьи, это некачественный объединительный монтаж изделия.
Если бы изготовитель комплектовал изделия надёжными аккумуляторами, то фонарик
из-завысокой цены был бы неконкурентноспособным.
Выявить неисправный аккумулятор проще простого.
В домашнем хозяйстве обязательно должен быть тестер, лучше с цифровой индикацией. Этим прибором и замеряем напряжение аккумуляторной батареи. Ставим предел = 2 V , что означает постоянное напряжение, оно же соответствует символу DC . Если послепребывания, ну хотя бы часа в зарядном устройстве, показание на элементе не изменилось в большую сторону, то его место в контейнере для технических отходов. Проверку аккумулятора можно произвести в заведомо исправном садовом фонарике. Причем, солнышко ждать не надо, достаточно использовать осветительную лампу, лучше энергосберегающую, мощностью 11-14 Ватт. Энергосберегающие лампочки не сильно нагреваются в процессе измерения, поэтому не принесут порчу фонарю.
Аналогичным образом, имея заведомо исправный аккумулятор, проверяют работоспособность самого садового фонарика, а именно момент заряда аккумулятора от солнечной батареи аккумулятора. Для этой цели желательно использовать слегка разряженный аккумулятор с напряжением около 1,2 вольта. Если при включенной осветительной лампе показание прибора, измеряющего напряжение, начнёт увеличиваться, а цифровой прибор покажет изменение в четвёртом знаке в плюсовую сторону уже в течение нескольких минут – значит, солнечная батарея исправна. Полностью работоспособен фонарь, когда он горит в темноте и гаснет на свету.
Плохой контакт в контейнере питания - основная причина неисправности фонаря. Использование активного флюса для распайки проводов приводит к образованию солей на контактах контейнера питания. Аналогичный голубой налёт может быть и на монтажной плате электронного устройства фонаря. Такое изделие нуждается в ремонте.
В придачу мне подарили новые фонарики в виде светящихся лягушек. Время строить небольшой водоём для купания малыша или будущих малышей.
Правда, высокий
сугроб разобрал его на две части, оставив лежать в весенней луже. Я его поднял,
очистил от грязи, сложил, водрузил на место. Вроде ничего плохого не случилось.
Да это видно на фотографии.
Один из этих
фонариков отказал сразу, ещё в прошлом году. Конструкция, как выяснилось, была
неразборной. Даже проверить напряжение на аккумуляторе не было никакой
возможности. Но для этого и существует острый нож, с помощью которого и
добираемся до элемента питания. В этих светильниках контейнер питания является
выключателем, нажимом рычажка он смещается относительно элемента питания. Сам
же аккумуляторв контейнере сместился и
не контачил. Но отверстие теперь сделано не зря, да и выключатель теперь не
нужен. Для хранения достаточно только вынуть элемент из контейнера.
Больше всего отказов у моргающей гирлянды, а всё дело в двух контактах. Как надёжно соединить их с солнечной батареей, ума не приложу.
Разбирая гирлянду в очередной раз, хорошо тестер был под рукой, обнаружил, что неисправен один из аккумуляторов, а их там целых три! В процессе заряда они нагреваются, и дополнительно нагревается на солнце чёрный корпус электронного блока солнечной батареи, в котором они находятся. Высокая температура нежелательна для аккумуляторов, вероятность отказа такого изделия возрастает в три раза, поскольку элементов питания целых три штуки.
Добавлено 5 октября 2012 года.
Снова осень, темнеет быстро. В это время года фонари просто необходимы. Был в гостях у сына и обнаружил, что 2 фонаря не светят. Тестера с собой не было, и я решил взять их с собой, и дома, не торопясь проверить. Вот они на фото. Всё очень просто, аккумуляторная батарея показывала 0 вольт. Поставил новые элементы питания, и всё заработало. Первый фонарик я уже чинил в прошлом году. У него была интересная неисправность. Если его подвесить - то не горит, если поставить - то горит. Надо снять верхний колпак и на нижней части корпуса фонаря отогнуть вверх 2 контакта, к которым присоединены провода свечки. Сама конструкция оригинальна, свеча мерцает, как бы горит пламя по-настоящему. Второй фонарь сделан на века, чувствуется отечественное производство, его корпус не думает стариться. Надо только вовремя менять аккумулятор.
Поздняя осень, все реже и реже ездим на дачу. Солнечных дней всё меньше и меньше. За день аккумуляторная батарея полностью не заряжается. С наступлением сумерек фонарик загорится на 15 минут и погаснет. Не очень хороший режим работы аккумулятора, время позаботиться о нём и о самом фонаре. Ведь новый элемент питания стоит дороже самого фонаря. Обычно поздней осенью я разбираю свои светильники, протираю от грязи и складываю в упаковочные коробки до весны. Сами же элементы питания ставлю на зарядку. Хорошо, если есть нормальное зарядное устройство, в том смысле, что сможет переварить ваш сильно разряженный элемент, а не заморгать с испугу, думая, что подсунули что-то не то. Где я только не заряжал свои аккумуляторы: в батарейном отсеке карманного приемника, который был рассчитан на питания от аккумуляторов с последующей зарядкой, и контейнере радиомышки, работающей от тех же элементов питания.
Как извесно, прогресс не стоит на месте. Развитие новых технологий обусловило появление на рынке новых сверхъярких светодиодов, стоимость которых с каждым годом снижается. Появилось и много инновационных изделий на основе этого полупроводникового прибора. Все эти новшества возникают только благодаря одной цели — энергосбережению. Государством, внедряющим повсюду новые »зеленые технологии», является Китай (уже перещеголявший в плане инноваций и схемотехники Японию). Рынок просто заполонили светодиодные (и не только) девайсы из Поднебесной, цена которых довольно демократична, по сравнению с аналогичными изделиями европейских производителей. Одним из новаторских устройств,массово ввозимом в нашу страну, является садовый декоративный светодиодный фонарь с зарядкой на солнечной батарее.
Рассмотрим его подробнее. »Вскрытие» пациента показало вот что. Питается светильник от NI-MH (никель-металлгидридного) аккумулятора емкостью 600мА*ч напряжением 1,2В.
В качестве осветительного элемента применен обычный сверхяркий светодиод белого свечения; в роли зарядного устройства выступает солнечная панелька размером 5 на 5см, выдающая в погожий солнечный день до 2,3В напряжения. Осмотр печатной платы устройства практически ничего не прояснил — кроме токового дросселя и неизвесной микросхемы, с 4 выводами и надписью на корпусе 5252F на плате ничего нет! Поиск по базам даташитов и базам LED преобразователей (драйверов) тоже ничего не дал.
По всей видимости это очередная инновация китайских мастеров (копирование фирменной микросхемы с упрощением внутренней части).
Так как светильник с одним светодиодом светит довольно тускло (оно и понятно, ведь главная цель такого девайса — декоративная функция) была предпринята попытка модернизации. Во первых, колпак светильника из прозрачного пластика недостаточно рассеивает направленный поток света от диода, поэтому для усиления эффекта рассеивания была предпринята попытка оклеить внутреннюю часть крышки плафона фольгой.
Помимо этого можно посоветовать применить вместо одного светодиода три сверхярких, включенных в паралель, хотя это сократит время свечения светильника с 8 часов до 4-6. Можно пойти другим путем — заменить дроссель на более мощный и диод на матрицу из 4 диодов. Эта модернизация также сокращает время свечения прибора в темное время суток. Если же эксперименты привели к поломке электронной части изделия, то ремонт можно произвести только полностью заменив электронную начинку (ведь микросхемы с такой маркировкой не продаются ни в одном из российских радиомагазинов). Можно полностью заменить внутреннюю схему, применив разработку инженеров из Дании и построив транзисторный преобразователь.
Или обратиться еще к одному западному источнику.
Дроссель для этой схемы придется мотать на ферритовом кольце диаметром 10 и толщиной 3мм. Обмотка содержит две секции по 20 витков провода 0,2-0,3мм. Вообще же тема применения преобразователей для сверхъярких светодиодов довольно обширна и интересна с точки зрения экспериментов.
Что же касается нашего светильника, то он практически вечный (если конечно активно не вмешиваться в его работу). Неисправности, которые могут в нем возникнуть, носят специфику всех приборов, работающих на открытом воздухе — окисление контактов в аккумуляторном отсеке, непропай радиоэлементов и окисление дорожек под действием осаждающейся из воздуха влаги (можно покрыть плату дополнительным слоем цапонлака), выход из строя батареи. Батарею можно заменить на аналогичную Ni-Cd (никель-кадмиевую). Для профилактики батареи желательно хотябы раз в месяц заряжать ее от сетевого зарядного устройства, либо поставить переключатель, для отключения питания схемы светодиода, а аккумулятор зарядить полностью в течении 2-х световых дней (все таки у нас не Африка, бывают и пасмурные дни). Данный декоративный светильник исправно проработал в течении 2-х дачных сезонов (без замены батареи), и при всей своей простоте и неприхотливости является изделием, несущим в себе смысл главной в наше время технологической идеи — энергосбережения!
В заключении хочется напомнить о том, что скоро Новый Год и в продаже появились свежие инновационные разработки от китайских инженеров — светодиодные гирлянды с зарядкой от солнечной энергии. Очень надеюсь что в скором времени на наших страницах появится статья и о таких изделиях!
Многие дачники мечтают украсить вид ночного приусадебного участка портативными фонариками на солнечных батарейках, но многим такая роскошь просто не по карману. Выход есть: собрав светильники своими руками из недорогих радиодеталей, вы легко организуете в саду настоящую россыпь огней.
Покупные светильники чаще разочаровывают, чем радуют. Светят тускло, работают всего несколько часов и дольше двух лет почти не служат. Собирая светильник для сада своими руками, вы сами определяете необходимые параметры и можете рассчитывать на гарантированный результат.
Принцип работы такого светильника весьма прост. В дневное время солнце попадает на фотоэлемент, который вырабатывает электроэнергию и заряжает небольшой аккумулятор. Когда напряжение солнечной панели падает, транзисторный ключ перекрывает ток от солнечной батареи к аккумулятору и подает питание на один или несколько ярких светодиодов. При появлении напряжения на контактах фотоэлемента происходит обратное переключение.
Какие детали и где лучше заказывать
Наиболее сложно разжиться солнечными элементами. Подойдут некондиционные элементы, их проще всего купить на различных интернет-аукционах, таких как Aliexpress. Подбирайте модуль с напряжением на выходе не ниже 5 вольт, мощность должна соответствовать числу светодиодов. Очень важно, чтобы модуль имел отпайки проводников, в ином случае покупайте те, которые идут в комплекте с плоскими проводниками и карандашом-флюсом.
Самый дорогостоящий элемент светильника — это никель-металл-гидридный или литий-ионный аккумулятор. Нужны аккумуляторы напряжением 3,6 В, они выглядят как три пальчиковые батарейки, затянутые в пленку. Емкость также должна соответствовать суммарной мощности светодиодов, умноженной на количество часов автономной работы + 30%. Купить можно вместе с модулями.
Источниками света служат светодиоды. Опираясь только на характеристики, вы, скорее всего, не сможете подобрать подходящий уровень освещенности, поэтому выбирать придется опытным путем. Рекомендуется использовать яркие белые светодиоды BL-L513. Их легко найти в магазинах электронных компонентов, например, в «Чип и Дип» они стоят по 10 руб. К каждому светодиоду нужен токоограничивающий резистор на 33 Ом.
Также для каждого светильника нужен транзистор 2N4403, выпрямительный диод 1N5391 или КД103А, а также резистор, номинал которого рассчитывается по формуле R = U бат х 100/N х 0,02 , где N — количество светодиодов в цепи, а U бат — рабочее напряжение аккумулятора.
Во сколько обойдутся детали
В дешевых китайских светильниках стоимостью около 500 руб. используется всего один светодиод, чего явно недостаточно. Более того, напряжение аккумулятора составляет 1,5 В, именно поэтому свет очень тусклый.
| Элементы | Цена | Кол-во | Общая стоимость |
| Солнечные модули Eco-Source 52х19 мм | 675 руб. за 40 шт. (на 4 светильника) | 1 компл. | 675,00 руб. |
| Аккумулятор SONY HR03 (1,2 В 4300 мАч) | 885 руб. за 12 шт. (на 4 светильника) | 1 компл. | 885,00 руб. |
| Светодиоды BL-L513UWC | 10 руб./шт. | 12 шт. | 120,00 руб. |
| Резистор СF-100 (1 Вт 33 Ом) | 1,8 руб./шт. | 12 шт. | 21,60 руб. |
| Транзистор 2N4403 | 6 руб./шт. | 4 шт. | 24,00 руб. |
| Диод 1N5391 | 2,5 руб./шт. | 4 шт. | 10,00 руб. |
| Резистор CF-100 (1 Вт 3,6 кОм) | 1,9 руб./шт. | 4 шт. | 7,60 руб. |
| Итого: | 1743,20 руб. |
Выходит, что для сборки одного качественного светильника нужно комплектующих примерно на 435 руб. Но из этих же деталей, докупив последние 3 позиции, можно сделать 12 аналогов дешевых китайских светильников.
Паяем простенькую схему и компонуем детали
Для сборки такой схемы не обязательно иметь текстолитовую основу и вытравливать дорожки. Катоды (короткая ножка) всех светодиодов собираются в один узел, к анодам (длинная ножка) припаиваются резисторы на 33 Ом. Хвосты резисторов также спаиваются вместе и припаиваются к коллектору транзистора. С базой транзистора соединен резистор на 3,6 кОм, а с эмиттером — катод выпрямительного диода. Анод диода соединен с резистором базы, на этот же узел подается положительный полюс солнечных модулей. Минус от модулей и аккумулятора соединен проводами с объединенными катодами светодиодов. Положительный полюс аккумулятора подключается к эмиттеру транзистора.
Электрическая схема светильника
Отдельные солнечные модули имеют напряжение 0,5 В, а для зарядки аккумуляторов нужно 4,5-5 В. Поэтому отдельные модули нужно объединять в цепочки. Для начала припаяйте к модулям проводники, если их нет. Для этого нарежьте плоский проводник на полоски, длиною чуть больше, чем ширина модуля. Если модуль 19 мм, режьте по 25 мм.
Положительный контакт модуля расположен на тыльной стороне, а отрицательный — эта та самая центральная полоска на лицевой части. По этой полоске нужно провести флюсом — это такой бесцветный маркер из комплекта. Затем поверх контакта укладывается отрезок проводника. Остается только медленно провести сверху паяльником: тонкий слой олова уже есть на проводнике. Оставшийся хвост припаивается к контакту на тыльной стороне следующего модуля и так по цепочке, пока не соберется 10 модулей в два ряда.
Между рядами нужно сделать перемычку из плоского проводника, а к оставшимся двум концам припаять тонкие медные проводки. Будьте осторожны при работе с модулями, они очень хрупкие. Их также не желательно перегревать, поэтому не держите паяльник на одном месте слишком долго.
Конструкция и сборка светильника
Для светильника нужен корпус, желательно влагозащищенный. Очень удобно использовать пустую банку от консервации с закручивающейся крышкой.
Пример компоновки деталей
Для сборки такого светильника нужен кусок фанеры, чтобы наклеить на него два ряда модулей. Предложенные фотоэлементы имеют размер 52х19 мм, сложив их в два ряда, получится прямоугольник с размерами примерно 110х110. Клеить модули можно на двухсторонний скотч для зеркал, но не нужно придавливать слишком сильно.
Перед тем как наклеить модули, вырежьте в центре дощечки отверстие под крышку банки и закрепите ее внутри парой капель термоклея. В крышке нужно проколоть два отверстия для ввода проводков от модулей, не забудьте потом восстановить герметичность.
Чтобы удобно разместить внутри электронику, приклейте на внутреннюю сторону крышки небольшую шайбу из пенопласта. Если вы, паяя схему, не будете обкусывать ножки, то сможете воткнуть элементы в пенопласт и так их зафиксировать. А если сделать прямоугольные разрезы в пенопласте, в них вы легко вставите аккумуляторы. Для контакта используйте пару сплющенных шариков из алюминиевой фольги с припаянными к ним проводками.
Перед тем как будете закрывать крышку, хорошо погрейте банку изнутри феном. Так детали будут меньше окисляться, а на стенках банки не появится конденсат.
Некоторые секреты эксплуатации
Светильники очень плохо переносят холода, поэтому на зиму их желательно занести в теплое помещение. Аккумуляторы нужно полностью разрядить, закрыв солнечную панель чем-то непрозрачным. Замотайте аккумуляторы в бумагу по отдельности, так они прослужат дольше. Также подумайте о том, чтобы накрыть модули прозрачным защитным покрытием или используйте пленочные фотоэлементы. В целом таких светильников хватает на 6-7 лет активного использования.
Если вы задумались об организации подсветки приусадебного участка, то не спешите покупать осветительные приборы в магазине. Садовые светильники на солнечных батареях можно сделать своими руками.
Если вы хотите осветить открытую территорию, а подводка электроснабжения к ней затруднена, то стоит подумать о светильниках на солнечных батареях, зарядка аккумуляторов которых происходит от лучей солнца. С наступлением темноты подобные приборы начинают работать, создавая комфортную обстановку на вашем приусадебном участке. Светильники просты в использовании и установке, а также привлекают вполне демократичными ценами на них и широким выбором.
Садовый светильник на солнечных батареях
Данная статья будет интересна тем, кто любит создавать полезные в хозяйстве вещи собственноручно. К преимуществам изготовления светильников «своими силами» можно с уверенностью отнести то, что ваша модель будет эксклюзивна и вполне надежна (ведь вы ее сделали сами). При этом помните: осуществить значительную экономию денежных средств вряд ли удастся. Мы не будем приводить описание дорогостоящих схем с использованием готовых контроллеров, а остановимся лишь на наиболее простом варианте. Повторить его сможет, практически, любой человек, хоть раз державший в руках паяльник.
Принципиальная схема простого для повторения светильника
Приведенная ниже принципиальная схема светильника, работающего от энергии солнечного света весьма проста, и многократно опробована многочисленными любителями, специализирующихся на изготовлении полезных устройств своими руками.
Принципиальная схема
Как она работает:
- В дневное время солнечная панель (S) преобразует энергию световых лучей в электрическую.
- Вырабатываемый ею ток через диод D1 заряжает аккумуляторную батарею (А).
- Положительный потенциал, приложенный к базе через резистор R1, «удерживает» транзистор Т1 в закрытом состоянии и светодиод D2 не горит.
- При значительном снижении освещенности солнечной панели транзистор открывается (из-за уменьшения положительного потенциала, приложенного к базе) и подключает светодиод D2 к аккумуляторной батарее. Светодиод начинает гореть.
- Диод D1 препятствует разряду аккумулятора через солнечную панель.
- С наступлением рассвета положительное напряжение, поступающее с «+» вывода солнечной панели на базу «закрывает» транзистор Т1 и светодиод D2 перестает гореть, а аккумуляторная батарея снова начинает заряжаться.
Критерии выбора деталей и цены
Выбор деталей зависит от того, насколько мощный светильник вы намереваетесь изготовить. Приводим конкретные номиналы для самодельного осветительного прибора мощностью 1 Вт и интенсивностью светового потока 110 Лм.
Так как в вышеприведенной схеме отсутствуют элементы контроля уровня заряда аккумуляторной батареи, то, прежде всего, необходимо обратить внимание на выбор солнечной батареи. Если выбрать панель со слишком маленьким током, то за световой день она просто не успеет зарядить аккумулятор до нужной емкости. И наоборот слишком мощная световая панель может перезарядить батарею за время светового дня и привести ее в негодность.
Вывод: ток, вырабатываемый панелью, и емкость аккумулятора должны соответствовать друг другу. Для грубого расчета можно воспользоваться соотношением 1:10. В нашем конкретном изделии мы используем солнечную панель с напряжением 5 В и вырабатываемым током 150 мА (120-150 рублей) и аккумуляторную батарею форм-фактора 18650 (напряжением 3,7 В; емкостью 1500 мАч; стоимостью 100-120 рублей).
Также для изготовления нам понадобятся:
- Диод Шоттки 1N5818 с максимальным допустимым прямым током 1 А – 6-7 рублей. Выбор именно этой разновидности выпрямительной детали обусловлен низким падением напряжения на нем (около 0,5 В). Это позволит использовать солнечную панель наиболее эффективно.
- Транзистор 2N2907 с максимальным током коллектор-эмиттер до 600 мА – 4-5 рублей.
- Мощный белый светодиод TDS-P001L4U15 (интенсивность светового потока – 110 Лм; мощность – 1 Вт; рабочее напряжение – 3,7 В; потребляемый ток – 350 мА) – 70-75 рублей.
Важно! Рабочий ток светодиода D2 (или суммарный общий ток при использовании нескольких излучателей) должен быть меньше максимального допустимого тока коллектор-эмиттер транзистора T1. Это условие с запасом выполняется для примененных в схеме деталей: I(D2)=350 мА < Iкэ(Т1)=600 мА. Батарейный отсек KLS5-18650-L (FC1-5216) – 45-50 рублей. Если при монтаже устройства аккуратно припаять провода к выводам аккумулятора, от покупки этого элемента конструкции можно отказаться.
- Резистор R1 номиналом 39-51 кОм – 2-3 рубля.
- Добавочный резистор R2 рассчитываем в соответствии с характеристиками применяемого светодиода.
Назначение и расчет добавочного резистора в цепи питания светодиода
Напряжение аккумулятора может быть слишком большим для светодиода (это может привести к выходу из строя последнего). Чтобы компенсировать его излишки используем добавочный резистор R2. Расчет его номинала производим исходя из формулы: U(A) = U(D2) + U(R2), где:
U(A) – напряжение аккумуляторной батареи;
U(D2) – рабочее напряжение светодиода;
U(R2) – падение напряжения на добавочном резисторе R2.
Для используемого в приведенной выше схеме светодиода TDS-P001L4U15 с рабочим напряжением 3,7 В применение резистора R2 не требуется, так как U(A) = U(D2). То есть наша конкретная схема будет выглядеть следующим образом:
В качестве примера расчета добавочных резисторов рассмотрим схему с подключением двух разнотипных светодиодов: D2 – BL-L813UWC (рабочее напряжение – 2,7 В; потребляемый ток – 30 мА; стоимость – 15 рублей) и D3 – FYL-5013UWC/P (2,2 В; 25 мА; 20 рублей).
Рассчитываем добавочный резистор R2 для светодиода D2.
U(A) = U(D2) + U(R2)
U(R2) = U(A) – U(D2) = 3,7 – 2,7 = 1 В
По закону Ома (знакомого всем со школьной скамьи):
U(R2) = R2 I, где I – потребляемый светодиодом ток, следовательно
R2 = U(R2) : I = 1: 0,03 = 33,33 ≈ 33 Ом
Аналогично рассчитываем добавочный резистор R3 для светодиода D3:
U(R3) = U(A) – U(D3) = 3,7 – 2,2 = 1,5 В
R3 = U(R3) : I = 1,5: 0,025 = 60 ≈ 62 Ом
На заметку! После произведенных расчетов величины добавочных резисторов округляем полученные значения до ближайших стандартных номиналов.
Окончательно схема с двумя разнотипными излучателями будет выглядеть следующим образом:
Монтаж
Схема состоит из минимального количества элементов, поэтому монтаж можно без труда осуществить навесным способом. Длины «ножек» деталей будет вполне достаточно, чтобы произвести пайку без применения дополнительных проводов. После окончания монтажа и проверки работоспособности изготовленного светильника все места соединений следует заизолировать с помощью теплового карандаша или соответствующего герметика.
Для тех, кто предпочитает монтировать компоненты на печатной плате, могут сделать это, используя универсальную монтажную плату подходящих размеров или изготовленную самостоятельно.
Из чего изготовить плафон?
Прежде, чем рассказать, какие формы можно использовать при изготовлении плафона, напомним о требованиях, которые необходимо соблюдать при самостоятельном изготовлении корпуса светильника:
Солнечная панель должна быть расположена снаружи на верхней части изделия, чтобы она хорошо освещалась в дневное время.
Все стыковочные швы между элементами конструкции надо тщательно герметизировать (компоненты схемы боятся влаги).
Светодиоды необходимо располагать в прозрачной части плафона.
В остальном все будет зависеть только от вашей фантазии, личных предпочтений и имеющихся в наличии подручных материалов. Одним из наиболее простых вариантов является применение в качестве плафона стеклянной банки (например, для хранения сыпучих продуктов) с широким горлышком и плотной крышкой:
- делаем отверстие в крышке и пропускаем через него провода от солнечной панели;
- фиксируем на внешней стороне солнечную панель с помощью герметика;
- на внутренней поверхности монтируем батарейный отсек и элементы схемы;
- светодиоды располагаем в нижней части банки.
В качестве практически готового корпуса можно с успехом использовать пищевой контейнер из прозрачного пластика. В продаже имеется большое количество таких изделий различных размеров и форм (круглые, квадратные, прямоугольные). Выбор будет зависеть от размеров солнечной панели и количества светодиодов.
В заключении
Повторив простейшую схему и приобретя необходимый опыт изготовления, вы сможете изготовить необходимое количество самых разнообразных самодельных светильников на солнечных батареях. Такие экономичные и мобильные осветительные приборы не только украсят ваш приусадебный участок, но и в значительной мере повысят комфорт его использования в темное время суток (например, если расположить их вдоль садовых дорожек, над входной дверью или у летней беседки).
Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .