Светильники на солнечных батарейках своими руками. Набор комплектующих элементов для фонаря на солнечной батарее
В прошлой статье уже рассказывалось о том, как сделать солнечную панель из старых садовых светильников. Так как мощность солнечных элементов используемых в них не столь велика, то для создания панели средней мощности требуется достаточно большое количество элементов. После сборки солнечной панели, у автора осталось еще несколько садовых светильников, но для еще одной солнечной панели их недостаточно. Поэтому автор решил сделать зарядное устройство на основе солнечных элементов, используемых в садовых светильниках.
Материалы, которые использовал автор для создания зарядного устройства на солнечной энергии:
1) отрезок листа фанеры
2) садовые фонари 4 штуки
3) диод Шоттки
4) паяльник и необходимые расходники
5) аккумуляторные батарейки АА или ААА.
Рассмотрим основные этапы создания и сборки данного зарядного устройства.
Для начала автор рассчитал примерное количество солнечных элементов от светильников исходя из их мощности и мощности необходимой для питания аккумуляторных батарей. В итоге для создания зарядного устройство необходимо как минимум четыре садовых светильника.
После этого автор приступил к разборке садовых фонарей, чтобы достать из них солнечные элементы. Так же можно использовать имеющиеся держатели для аккумуляторов, а вот плата и светодиод в данной конструкции не пригодятся.
При желании можно аккуратно отделить солнечные элементы от крышки садового светильника, так как элементы покрыты специальной смолой, то они достаточно крепкие и при должном подходе останутся целыми. После чего поместить эти элементы в пластиковый корпус. Однако проводить подобную процедуру стоит только если вам необходим красивый внешний вид изделия, в ином случае допустимо использование элементов вместе с крышками. Автор не стал добавлять себе работы и просто прикрепил четыре солнечные элемента вместе с крышками на лист фанеры. После этого автор стал соединять элементы в одну конструкцию.
Ниже приведена схема подключения солнечной батареи, которая будет питать аккумуляторы:
Как видно из схемы, соединяются все элементы параллельно. Для того, чтобы аккумуляторы не разряжались через солнечные элементы при слабой освещенности, автор установил в разрыв между солнечными элементами и аккумуляторами диод Шоттки. Благодаря этому диоду зарядное устройство будет накапливать энергию на солнце, а в темное время суток успешно ее сохранять.
В итоге получилось такое зарядное устройство из 4 солнечных элементов от садовых светильников, которые питают аккумуляторные батареи.
Доброго дня уважаемые Радиолюбители!
Вот уже почти как месяц на сайте открыт раздел “От читателей
“. Честно говоря, я уже стал думать, что эта моя задумка не удалась – откликов читателей на предложение не было. А сегодня утром, просматривая почту сайта, я был приятно удивлен, обнаружив письмо с предложением публикации статьи. Но еще больше я был удивлен, да даже можно прямо сказать – поражен, когда увидел кто автор статьи.
Итак уважаемые Радиолюбители, сегодня, в разделе “От читателей”, я с большим удовольствием и почтением представляю вам статью автора множества интересных и познавательных публикаций и книг – Юрия Всеволодовича Ревича
:
Доработка садовых светильников на солнечных батареях
Несколько лет назад в крупных супермаркетах («Ашане», «Леруа-Мерлене») появились на удивление дешевые (по цене меньше ста рублей) садовые светильники на светодиодах и со встроенной солнечной батареей для подзарядки днем. Через некоторое время они появились практически во всех торговых точках, торгующих электрикой или товарами для сада и огорода. Выглядит светильник примерно так, как показано на рисунке:
Хорошее начинание, однако, оказалось несколько подпорчено тем, что яркости маленького светодиода не хватает для того, чтобы что-то осветить всерьез, потому светильник скорее выполняет декоративные функции и быстро надоедает своим мертвенным белым свечением. Кроме того, в реальных световых условиях мощности солнечной батареи не хватает для нормальной подзарядки аккумулятора – светильник горит часа два-три после захода солнца и затем «умирает».
Есть, однако, простой способ исправить сразу оба недостатка, и превратить изделие из одноразовой игрушки в красивый и функциональный элемент садового ландшафта. Разумеется, превратить его в полноценный осветительный прибор невозможно, но легко значительно повысить декоративные качества светильника, если заменить светодиоды на цветные. Последних имеется в продаже множество различных цветов (не только белые-красные-желтые-зеленые-синие, но и разных оттенков – например, зеленые бывают не только просто зеленые, но и желто-зеленые и голубовато-зеленые, а желтые – и густо-желтые и лимонные). Все они, и обычные, и повышенной яркости, любого размера и геометрии могут работать в этих светильниках без доработки (за исключением специальных мощных осветительных и еще мигающих светодиодов, которые сами представляют собой законченную схему). При замене только следите за полярностью светодиода, и практически больше ничего не требуется. Светильники спокойно работают и зимой при небольших морозах, но при сильном похолодании их лучше убрать в помещение, вытащив аккумулятор.
Однако, вторая проблема при этом может даже усугубляться: малое падение напряжения на цветном светодиоде заставит его гореть очень ярко, но даже летом всего полчаса-час. Это особенно мешает осенью и зимой, когда световой день сокращается, а пасмурная погода приводит к тому, что накопленного за день заряда аккумулятора хватает лишь на пару минут.
Этот недостаток исправить тоже несложно, если подключить последовательно со светодиодом резистор номиналом в несколько десятков ом. Следует острым резаком разорвать дорожку на плате, ведущую от микросхемы к светодиоду и установить резистор вместо нее (на рисунке ниже показана переделка платы светильника из «Леруа-Мерлена», в других случаях плата может выглядеть иначе):
Подбор резистора следует осуществлять таким образом, чтобы ток через него составлял 4-6 мА – этого достаточно для нормальной яркости свечения, а при полной зарядке штатного Ni-Cd акуумулятора в 600 мА-ч светильник будет тогда работать несколько суток (на практике полная зарядка, конечно, не достигается).
На выходе микросхемы светильника имеет грубый источник тока с напряжением на холостом ходу порядка 2,5 В – то есть примерно равном удвоенному напряжению аккумулятора. При подключении нагрузки это напряжение падает, и резистор необходимо подобрать так, чтобы падение напряжения на нем соответствовало выбранному току. Например, для красного светодиода номинал может составить 75-91 Ом (падение напряжения на резисторе 0,4-0,5 В), для зеленого повышенной яркости – от 47 до 62 Ом (падение напряжения 0,2-0,3 В) и т.д.
Кстати, обычно штатного Ni-Cd акуумулятора хватает не более, чем на год, потом он выходит из строя. Опыт показал, что в светильник можно установить обычный пальчиковый Ni-MH аккумулятор, причем чем дешевле (то есть чем меньше его емкость), тем лучше – имеющейся солнечной батареи все равно не хватит, чтобы зарядить полностью аккумулятор с емкостью 2000-3000 мА-ч, и он в любом случае будет работать лишь на небольшую часть от своих возможностей.
Для тех кто (по молодости лет) незнаком с Ю.В. Ревичем:
Инженер и журналист с многолетним стажем. Основной круг интересов – информационные технологии, их влияние на современное общество, технологические инновации, история компьютеров и технологических инноваций. Регулярно публикуется в журналах, газетах и сетевых изданиях. Автор 6 популярных книг, среди которых “Занимательная электроника”, “Самоучитель работы на ПК для всех”, “Практическое программирование микроконтроллеров Atmel AVR на языке ассемблера” и др.
Уже многие знакомы садовыми фонариками, которые заряжаются от солнечных элементов. Данные садовые фонарики буквально заполонили рынок, и ввиду их дешевизны и новизны, многие приобретали их десятками. Но эти фонарики служат не так уж долго, как хотелось бы (не более 5-ти лет), поначалу умирают аккумуляторы, да и прозрачная колба из-за ультрафиолета теряет свою прозрачность. Вследствие чего, восстанавливать эти фонарики нет смысла, поскольку аккумуляторы не дешевые, да и внешний вид уже не тот.
Но с другой стороны, в этих садовых фонариках есть рабочие солнечные элементы, срок службы которых довольно длителен (примерно 25 лет). Вот из этих солнечных элементов мы можем изготовить своими руками маломощную солнечную батарею , которая вполне годится в качестве походного варианта, для питания радиоприемника или портативного телевизора, не говоря уже о зарядке мобильного телефона.
Преимущество солнечных элементов от садовых фонариков в том, что на них нанесен прозрачный слой полиэфирной смолы (общая толщина солнечного элемента 2мм), тем самым добавляя прочность солнечным элементам и защищая их от атмосферного воздействия. Вследствие чего их трудно сломать (в то время как обычные поли и монокристаллические солнечные элементы имеют толщину 0,2мм и хрупкие как стекло), и с их пайкой справится даже тот, кто первый раз в руках держит паяльник, ведь все соединяется обычными проводами.
Если у вас нет такого количества садовых фонариков, подобные солнечные элементы можно и приобрести, но хочу отметить, что цена таких элементов (4,5В, 0,25Вт) составит 1,5-2$ за штуку, когда обычные поликристаллические элементы такой же мощности, обойдутся 0,4$ за штуку.
Сколько элементов нам понадобится? Поскольку напряжение одного элемента составляет 4,5В, то для получения 18В (для зарядки 12В аккумулятора) нам достаточно соединить в последовательную линию 4 элемента. А дальше для наращивания мощности солнечной батареи, соединяем линии из 4-х элементов в параллель.
Сколько соединять в параллель, это уже зависит от количества доступных для вас элементов. В данном случае имелось в наличии 40 солнечных элементов, исходя из этого, и строился корпус для них.
Поскольку солнечная батарея предполагалась для использования в походных условиях и свободно помещалась в багажнике автомобиля, было принято решение изготовить ее раскладной в виде книги. Корпус был изготовлен из фанеры 50х32см толщиной 6мм и брусков 2х2см.
К основанию корпуса, солнечные элементы были приклеены на силикон.
После пайки элементов, незабываем на выходе всей цепи установить диод Шоттки , чтобы в случае отсутствия солнечных лучей, аккумулятор не разряжался через солнечные элементы.
Для защиты от дождей и пыли, на рамку приклеиваем кусок оргстекла. Чтобы при закрытии, оргстекло не царапалось, по углам были приклеены кусочки войлока.
Походный вариант самодельной солнечной батареи готов к использованию. Общая мощность его составляет примерно 15Вт .
Для питания аппаратуры, аккумуляторы и инвертор (преобразователь с 12В в переменные 220В), для походной солнечной батареи можно разместить в каком ни будь пластиковом контейнере, или например, в пластиковом ящике для инструментов.
Автономный садовый светильник может служить не только украшением садовой дорожки. Это устройство создает уют и достаточно эффективно освещает приусадебную территорию, избавляя от необходимости расходовать электроэнергию. Можно сэкономить и на его приобретении: светильник на солнечных батареях своими руками соберет даже школьник, немного знакомый с основами электроники и электротехники.
В 1998 году началось производство светодиодов, излучающих яркий белый свет, что позволило значительно увеличить эффективность светильников, основу конструкции которых составляет аккумуляторная батарея и солнечная панель. Аккумулятор придется приобрести в радиомагазине, его емкость должна быть не ниже 1500 мАч при 3,7 В на клеммах. Он полностью зарядится за 8 часов. Так же следует присмотреть и солнечную панель с параметрами 5,5 В/200 мА.
Светильник на солнечных батареях своими руками можно собрать по следующей схеме:
Элементная база состоит из таких элементов:
- резистор 47 – 56 Ом (для ограничения тока);
- резистор 47 – 56 кОм (выбор зависит от типа используемого транзистора);
- диод отечественного производства КД243А либо импортный аналог 1N4001/7/ 1N4148;
- отечественный транзистор КТ361Г или импортный 2N3906.
Диод и Транзисторы выглядят следующим образом:
Для сборки схемы потребуется печатная плата такой конфигурации (ее можно вытравить самостоятельно):
Светодиодные лампы следует использовать мощностью 3 Вт: такой источник будет давать достаточную освещенность. Можно установить несколько штук меньшей мощности (от 1 до 1,5 Вт).
В качестве корпуса для аккумулятора и электронной схемы можно использовать колпачок от дезодоранта. Сверху на него с помощью термоклея крепится солнечная панель. Отражателем может служить лазерный компакт-диск. Собранный светильник будет выглядеть следующим образом:
Собранный своими руками светильник на СБ будет автоматически включаться с наступлением темноты и отключаться утром. Затраты на изготовление будут в 2,5 – 3 раза меньшими стоимости готового изделия, а если светильников должно быть несколько – экономия становится более существенной. Хотя если быть откровенным, то стоимость садового светильника на солнечных батареях не высока. Мастерят светильник на солнечных батареях своими руками скорей не ради выгоды, а ради удовольствия.
В том случае, если автономный светильник уже приобретен, но его декоративные качества оставляют желать лучшего, можно улучшить его характеристики. В светильник на солнечных батареях своими руками вместо белых ламп можно вставить цветные (они бывают зелеными, синими, желтыми, красными различных оттенков), соблюдая полярность. Может возникнуть проблема: садовый светильник через час-полтора станет гореть тускло и затем погаснет.
Чтобы исправить ситуацию необходимо внести изменения в схему, добавив в цепь последовательно сопротивление номиналом несколько десятков Ом. Для этого требуется перерезать дорожку на плате и впаять в разрыв резистор.
Выбор резистора осуществляется по току: его значение должно быть около 5 мА. Такого тока достаточно для того, чтобы светильник работал несколько часов даже от аккумуляторной батареи вдвое меньшей емкости.
Аккумулятор лучше использовать типа Ni-MH («пальчиковый» АА или ААА): он дешевле Ni-Cd акуумулятора, срок службы которого редко превышает 1 год. Это оправдывается еще и тем, что светлого времени суток все равно не достаточно для того, чтобы зарядить на 100% аккумуллятор 3000 мАч емкости.
Такие светильники, изготовленные или доработанные своими силами, можно устанавливать на дорожках в саду, возле въездных ворот или на крылечке дома.
Сегодня на садовых участках все встречаются фонари или светильники, которые работают на солнечных батареях. Садоводы смело применяют их в ландшафтном дизайне и в виде дополнительного освещения отдельных участков сада. Солнечные светильники целесообразно применять в тех ситуациях, когда нет возможности провести электрическое освещение или его обустройство экономически невыгодно.
Как устроены фонари на солнечных батареях?
В солнечных светильниках можно выделить следующие элементы :
Солнечная батарея под воздействием ультрафиолета вырабатывает электрический ток и заряжает им аккумулятор, который в свою очередь в темное время суток питает светодиод.
При полном заряде аккумулятора солнечные фонари работают 8 часов. Причем работа светильника не зависит от погодных условий, потому что ультрафиолет проникает сквозь облака. Только поздней осенью аккумулятор фонаря не может зарядиться полностью. Это связано с тем, что световой день становится короче. Даже в таких условиях светильники будут работать, правда, немного меньше.
Основные характеристики садовых солнечных фонарей
Солнечные светильники можно объединить в три группы по следующим характеристикам:
Преимущества садовых светильников на солнечных батареях
Недостатки садовых солнечных светильников:
- требуется убирать на зиму , т. к. у них не защищен аккумулятор от низких температур (исключение составляют садовые фонари);
- светильник во время зарядки желательно устанавливать таким образом, чтобы на него падал прямой солнечный свет;
- больше подходят для декоративного освещения;
- светильники достаточно дорого стоят.
Установка и эксплуатация садовых солнечных фонарей
Установка садовых фонарей очень проста. Для установки на ровной поверхности необходимо использовать светильники со специальной ножкой. Если у фонаря ножка выполнена в виде колышка , то его втыкают в землю. В твердой почве предварительно надо выкопать углубление, затем поместить в него фонарь и аккуратно утрамбовать землю со всех сторон. Нельзя использовать молоток и грубую силу. Светильник от этого сломается.
С помощью солнечных фонарей можно выделить:
Уход за светильниками заключается в том, чтобы периодически вытирать с них пыль, удалять грязь и убирать на зиму в дом. Несмотря на то, что солнечные светильники очень надежны , может возникнуть необходимость их починки. Сначала требуется проверить уровень заряда солнечной батареи и только потом включать. Если лампочка не включается, необходимо проверить на исправность аккумулятор. Для этого следует зайти в затемненное помещение и проверить места пайки. При обнаружении поврежденного проводка его нужно припаять, используя холодную сварку. Если результаты ремонта отсутствуют или они незначительны, необходимо произвести замену солнечной батареи.
Садовые светильники на солнечных батареях могут стать прекрасной альтернативой электрического освещения в отдаленных участках сада. Разнообразие форм, цветов, размеров позволяет использовать их в ландшафтном дизайне. Выполненные в виде фигур гномов или животных они превосходно дополнят альпийскую горку . В темное время суток такие фонари не только акцентируют внимание на красивых уголках сада. Подсветив ступеньки, можно подниматься или спускаться по лестнице, не опасаясь падения. Фонари можно расставлять группами или хаотично. Какой способ выбрать - зависит только от предпочтений владельца участка.
Статьи по теме
