Когда закончено строительство дачного домика, убран строительный мусор, самое время подумать о благоустройстве дачного участка. Определены места для беседки, для цветочных клумб, возможно, для бассейна. Намечены дорожки. И вот тогда возникает вопрос, а как освещать все это хозяйство. Можно, конечно, воспользоваться фонарным столбом и общей лампой уличного освещения. Но при этом вряд ли в темное время суток получится та неповторимая атмосфера таинственности и уюта, которую можно создать с помощью небольших разнообразных светильников, разбросанных в разных местах участка.
Установить такие светильники по всему участку не так уж и трудно. Но к ним нужно подвести электропитание. А как? Рыть траншеи и тянуть к ним кабель? Или, чего хуже, повесить на столбах провода? И устанавливать на каждом светильнике свой выключатель? Это нерационально. Проблему можно решить значительно проще. На участке устанавливаются светильники на солнечных батареях. Магазины предлагают огромный выбор таких светильников. От самых простых и дешевых, до самых сложных и дорогих, художественно выполненными, с программным управлением, с разноцветным свечением.
Но самые дешевые потому и дешевые, что качество их оставляет желать много лучшего, а через год-два службы их спокойно можно будет выбрасывать. А качественные светильники, которые удовлетворили бы любой взыскательный вкус, стоят дорого и не всегда по карману. Вот тогда на помощь приходит смекалка, и умельцы делают фонари на солнечных батареях сами, своими руками. Такой фонарь, сделанный, сделанный с любовью, на совесть, будет служить верой и правдой не один год. Сделать его абсолютно не сложно, как это может показаться поначалу. Могут возникнуть некоторые затруднения с выбором дизайна внешнего вида фонаря, но это уже будет зависеть только от художественного вкуса. Ну, и в какой-то степени, от того набора комплектующих деталей, из которых будет собрана электрическая часть фонаря.
Набор комплектующих элементов для фонаря на солнечной батарее
Прежде чем приступать к покупке деталей, нужно определиться, сколько светильников будет установлено и в каких местах. Какова будет их мощность. Определившись с этим, можно начать подбирать комплектующие элементы для светильников.
Естественно, для фонаря на солнечных батареях в первую очередь нужно приобрести солнечные модули. В продаже имеются гелиевые преобразователи различных модификаций, качества и эффективности. Если учесть, что основное назначение этих преобразователей состоит только в том, чтобы за световой день зарядить аккумулятор, то вполне достаточно приобрести в розницу некоторое количество солнечных модулей, из которых при необходимости можно собрать достаточно мощную батарею.
Для этих целей вполне подходит солнечная батарея на базе поликристаллического кремния 5.5 В, 90 мА, имеющая размеры 65х65х3 мм. Эта батарея ламинирована силиконом, благодаря чему батарея полностью защищена от всякого рода механических воздействий и от влаги. Это также позволило свести вес батареи до минимума – всего 15 грамм. Батарея идеально подходит для зарядки аккумуляторов 3.6 В – 4.8 В. Стоимость батареи в розницу 137 рублей.
Солнечные батареи Solar Panel 65x65
Следующий компонент светильника – аккумулятор. Для него вполне подойдет литий-ионный аккумулятор с выходным напряжением 3.6 В и емкостью не менее 3000 мАч.
Из имеющихся в продаже сравнительно недорогих аккумуляторов можно выбрать комплект, состоящий из четырех литий-ионных аккумуляторов модели 18650. Каждый аккумулятор имеет выходное напряжение 3.7 В при емкости 9800 мАч. В комплект поставки входит также зарядное устройство, которое может оказаться совсем нелишним, например, для первичной зарядки аккумуляторов. Аккумуляторы имеют такие размеры: диаметр –17 мм, высота – 65 мм. Цена комплекта (с зарядным устройством) – 411 рублей.
Комплект аккумуляторов модели 18650 с зарядным устройством
Далее нужно выбрать светящийся элемент. Наиболее подходящим для этих целей является светодиод. Можно, конечно, использовать и светодиодные лампы, но они будут расходовать слишком много энергии. Современные светодиоды с повышенной яркостью вполне могут удовлетворить любые потребности, поскольку для каждого конкретного светильника их можно устанавливать в нужном количестве.
Для таких фонарей вполне подойдет пятимиллиметровый сверхъяркий белый светодиод типа 3Н5 (helmet). Обычно он применяется в наружной рекламе, в различных электронных табло, в дорожных знаках. Так что для фонаря он подойдет вполне. Он может эксплуатироваться при температуре от -55°С до +50°С. Стоимость одного такого светодиода – 10 рублей.
Сверхяркий белый светодиод типа 3Н5 (helmet)
И, наконец, сердце светильника – электронный блок управления. В его схеме четыре резистора, стоимостью по 1.5 рубля каждый, два транзистора типа КТ503, стоимостью по 9 рублей каждый, один диод Шоттки 11DQ04, стоимостью 24 рубля. Это все размещается на одной плате.
Отдельно подключаются солнечная батарея, аккумулятор, светодиод. Можно, конечно, все это собрать на кусочке пенопласта, текстолита, картона. Но ни один уважающий себя мастер, собирающий что-либо для себя, не позволит себе такую неряшливость.
Для монтажа блока вовсе не обязательно рисовать и вытравливать печатную плату. Для этих целей замечательно подойдет универсальная макетная плата DIY PCB 42x25мм. Эта плата предназначена специально для монтажа и настройки собственных электронных схем. Она изготовлена из высококачественных материалов и имеет позолоченные контакты. Габариты такой платы 45х35х2 мм. Вес 2.8 грамма. Стоимость упаковки 235 рублей. В упаковке 4 такие платы.
Универсальная макетная плата DIY PCB 42х25мм
При изготовлении блока электроники для монтажа лучше всего использовать провод марки МГТФ 0,2. Это многожильный гибкий медный провод во фторопластовой изоляции. Работает в температурном диапазоне от -60°С до +220°С.
Рабочие напряжения – до 250 вольт переменного тока с частотой до 5 кГц или до 350 вольт постоянного тока. Моток такого провода в 190 метров стоит порядка 15 рублей.
Схема электронного блока управления фонаря на солнечных батареях
Принцип действия электронного блока предельно прост. Схема работает следующим образом. Пока солнечная батарея освещается солнцем, она вырабатывает ток, который через диод Шоттки осуществляет зарядку аккумулятора. Одновременно ток поступает на базу транзистора Т1 и открывает его.
Так как транзистор Т1 открыт, то на базе транзистора Т2 держится нулевой потенциал, и этот транзистор закрыт. Когда наступает темнота, солнечная батарея прекращает вырабатывать электричество, транзистор Т1 закрывается, на базу транзистора Т2 через резистор R2 поступает ток, открывающий его. Тем самым создается цепь питания светодиода. При этом диод Шоттки предотвращает разряд аккумулятора на солнечную батарею.
Принципиальная схема блока управления фонаря на солнечных батареях
Емкости и заряда аккумулятора достаточно для питания нескольких таких светодиодов, которые будут создавать нужный световой поток. Данная схема позволяет включить параллельно до трех-четырех светодиодов.
Что касается внешнего вида фонаря, то здесь все зависит от фантазии мастера и его вкуса. Форму можно придать любую, которая будет более всего гармонировать с окружающей средой. Это могут быть и просто фонарики для освещения дорожек, это могут быть гирлянды для деревьев, кустов, это могут быть декоративные светильники для беседок, для освещения фонтанов. Но все они будут служить долго и верно. Потому что сделаны они были своими руками.
Показан пример удачного ремонта своими руками поврежденных коррозией солнечных элементов садовых фонарей. Секрет Мастера благодарит автора Cosmogor за предоставленные инструкции и подробный мастер класс восстановления солнечной батареи.
Как сделать ремонт солнечной батареи своими руками
Были приобретены дешёвые садовые фонари на солнечных элементах, куплено сразу двадцать штук, товар дешевый и рабочий. Целое лето они стояли в саду и в ночное время радовали глаз. Но к концу лета часть фонарей перестала работать. На следующее лето история повторилась и уже все фонари к концу лета перестали работать. ОБИДНО!
Разбор светильников выявил причину поломок. В виду негерметичночности крепления солнечного элемента, вода безпрепятственно проникала в корпус фонаря, а наличие постоянного напряжения вызывало электрокоррозию и, к сожалению, быструю смерть электроники. В некоторых фонарях после разборки наблюдалась очень печальная картина, на платах все дорожки исчезли, окислились и превратились в порошок, Схема фактически уничтожена, а у светодиодов ножки съедены коррозией до пластмассовлго корпуса, даже подпаять провода не к чему.
Выкинуть светильники конечно просто, но настоящий мастер попытается своими руками восстановить то, что можно использовать в дальнейших поделках. Самое ценное в садовом фонаре это солнечная батарея.
При разборке ни одна солнечная батарея не была рабочей, коррозия не щадила металл. На фото хорошо видно как съедено коррозией металлической покрытие у положительного электрода. Аккуратно разбирам фонарь, чтобы не оторвать металлический электрод к которому припаиваются проводники отвода электричесва от солнечного элемента. Но на некоторых солнечных элементах и этот электрод был разрушен коррозией и попытки подпаяться к металлизаци не имели успеха. И как же можно припаять провод к стеклу?
Солнечный фонарь
Съеденная коррозией металлизация
Съеденный коррозией электрод
Итак начнем процесс восстановления солнечного элемента, самой ценной части фонаря.
Шаг 1. Для ремонта необходимо приобрести токопроводящий клей, например такой, как на фото.
Шаг 2. Отпаиваем провода от электродов,если таковы ещё остались.
Шаг 3. Зачищаем от краски, лака, если есть плёнка то убираем её тоже. Ширина зачистки несколько миллиметров и в том месте где были провода припаяны.
Шаг 4. Обезжириваем поверхность и применяем клей по инструкции. Клеем восстанавливаем съеденный коррозией электрод, нанося на зачищенное место клей. Даём клею высохнуть.
Токопроводящий клей
Отпаиваем проводники
Зачищаем повреждения
Наносим проводящий клей
Шаг 5. Прислоняем провод к месту нанесения клея и капаем припой, ну буквально чуть-чуть не более. В этом состоянии провода ещё слабо держатся на элементе, при малейшем рывке провод оторвется. Провод закрепляем на стекле термоклеем. В принципе на этом шаге восстановление солнечного элемента своими руками и заканчивается.
Новые технологии значительно упрощают жизнь. Благодаря им появились солнечные светильники, которые используют солнечную энергию для того, чтобы светиться в ночное время. Производители предлагают различные виды светильников, которые разделяются по видам и характеристикам. Садовые светильники на солнечных батареях заряжаются от солнца в дневное время, а их работы хватает надолго, если батарея заряжена полностью. Во многих светильниках есть функция автоматического включения при наступлении темноты.
Виды светильников на солнечных батареях
Те, кто следит за стилем и современными способами освещения своих дачных участков или сада, знают, что в продаже имеется настенный светильник, который работает от солнечной энергии. Чтобы зарядить светильник и подготовить его к работе в вечернее и ночное время, необходимо просто разместить его там, куда попадают солнечные лучи. Если условия заряда батареи соблюдены правильно, энергии хватить на 10 часов беспрерывной работы светильника.
Работа светодиодной лампы зависит от уровня ее заряда – лучше вывешивать лампу на зарядку под прямые солнечные лучи на весь день.
Лучше всего устройства заряжаются при ясной погоде. Срок службы таких ламп варьируется и зависит от качества и устройства. Примерно он составляет от пяти до десяти лет. Существенный минус заключается в том, что в зимнее время, когда солнце неактивно, лампы не заряжаются.
Виды светильников:
- «Globo». Ночные светильники от этого производителя отличаются надежностью и высоким качеством. Также потребителей порадует дизайнерские решения: светильники имеют различные формы и расцветки.
- «Старт». Производитель славится тем, то светильники активно заряжаются в любую погоду. Приборы автоматически включаются вечером и выключаются с рассветом.
- Газонные светильники. Удобное и практичное оборудование. Их используют в качестве декоративного украшения газона. Особенно удобны светильники отсутствием проводов, которые могут мешать при работе с землей. Светильник исправно работают в любых погодных условиях.
- Светодиодные светильники. Отличаются надежностью, экономичностью, простотой в использовании. За ними не нужно особо ухаживать. Светильники применяют в ландшафтном дизайне.
- Декоративные светильники. Отличаются обилием форм и цветов.
С использованием светильников на солнечной батарее можно забыть о затратах на электроэнергию. Существуют светильники, которые работают в любую погоду, а их заряда хватает на 12 часов. Особенно популярны светильники, имеющие долговечную батарею. Единственное условие – ее регулярный заряд от солнечного или искусственного света.
Преимущества садового светильника на солнечной батарее
Все солнечные светильники объединяют в три групп: дизайн, качество и поверхность стекла. Каждый солнечный светильник отличается дизайном и конструкцией. Это могут быть болларды, светильники, которые встраивают в ступеньки, приборы для освещения водоемов, декоративные устройства и светильники, используемые для подсветки деревьев.
Фотоэлемент, который используют в светильниках, состоит из поликристаллического кремния, который по качеству хуже монокристаллического кремния, который лучше защищает сам фотоэлемент.
Поверхность стекла светильника может быть гладкой, структурированной и закаленной. Гладкое стекло способствует отражению большого количества прямого света. Структурированное стекло отличается рассеянным излучением. Закаленное стекло считается самым надежным и качественным.
Преимущества светильников:
- Идеально освещают труднодоступные места.
- Грамотно распределяют энергетические ресурсы, что способствует их экономии.
- Светильники могут беспрерывно работать от до 12 часов.
Стоит заметить, что эффективность некоторых светильников значительно снижается в пасмурные и дождливые дни. Светильники отличаются декоративной способностью: с их помощью участок можно украсить красиво и со вкусом. Оригинальные решения можно найти в интернете на сайтах, посвященных ландшафтному дизайну.
Схема садового светильника на солнечной батарее
Управлять садовым светильником можно автоматически. Для этого нужно изучить схему светильника и способы его функционирования. В устройстве схемы садового светильника использован транзистор. Вид транзистора может быть разным: он может быть отечественным или зарубежным. Для того чтобы собрать простой светильник, понадобятся обычные диоды на один кристалл.
Светильник на обычных диодах может беспрерывно работать в течение семи часов при полном накале.
Заряжается светильник от солнечной панели , которая имеет выходные параметры: 5,5 v и 200 mA. С такими параметрами светильник может работать более восьми часов. Изготовить светильник, работающий от солнечной батареи можно самостоятельно.
Элементы солнечных светильников:
- Батарея, которая накапливает энергию.
- Светодиодный полупроводник. Он излучает свет, при прохождении по нему электрического тока.
- Датчик освещенности.
- Микросхема. Его функция заключается в управлении светодиодного свечения, которое зависит от силы напряжения. Если батарея разрядилась до определенного уровня, он отключает напряжение.
- Фотоэлемент. Управляет включением светильника и преобразованием световой энергии в электрическую.
На солнечную батарею воздействует ультрафиолет, который позволяет ей вырабатывать электрически ток, который заряжает аккумулятор. Аккумуляторы напрямую питают светодиод, который светиться в ночное время. Если аккумулятор заряжен полностью, обычно время его работы равно восьми часам.
Садовый фонарь своими руками
Садовый светодиодный светильник на солнечной батарее способен работать в автономно режиме, пользуясь зарядом солнечной энергии накопленном ранее. Уличный светильник можно сделать своими руками, для этого нужно знать, какие элементы использовать и как их правильно объединить. При изготовлении светильника и выбора элементов важно обратить внимание на то, в какой местности он будет использоваться.
При использовании светильников, которые заряжаются от солнечной батареи, важно обилие солнечной активности, так как без нее никакого заряда не произойдет.
Чтобы собрать схему светильника, необходимо приобрести или вытравить специальную печатную плату. Лампы для светильника лучше выбирать с мощностью в 3Вт: это обеспечит нормальную освещенность. В качестве корпуса некоторые мастера используют колпачок от дезодоранта.
Характеристики элементов:
- Резисторы от 47 до 56 Ом;
- Диод ух8016;
- Транзистор.
Важно собрать схему сразу правильно, иначе его ремонт или переделка займет много времени. Садовые светильники могут работать от солнца и не батарейках. Ночник или фонарик станет прекрасным украшением для sada, при этом выполняя свое прямое предназначение.
Предлагаем вашему вниманию обзор видеоролика по изготовлению светильника на солнечной батарейке. Этот светильник будет автоматически включаться, когда наступит тьма и отключаться, когда будет светло. Также в светлое время дня аккумулятор светодиода заряжается от солнечной батарейки.
Нам понадобится:
- солнечная батарея 5.5 вольт, 90 мАч, размером 65х65 мм;
- светодиодная лампочка;
- на 3.3 Ом;
- резистор на 50 кОм;
- ;
- кнопка выключения;
- силикон;
- ;
- пластиковая коробочка;
- аккумулятор на 3.7 вольт;
- коробочка для аккумулятора.
На боках коробочки, которую будем использовать в качестве корпуса, проделываем отверстия для крепежных болтов.
Ставим болты в отверстия.
Теперь необходимо собрать все элементы вместе, но перед этим можно взглянуть на схему предстоящей сборки.
Спаиваем все элементы по схеме, не забывая изолировать все термоусадкой и горячим клеем.
Автор идеи решил не использовать выключатель и установить самоделку в качестве дворового светильника на даче.
Вначале сборки закрепляем светодиод при помощи силикона на крышке коробочки. Предварительно на крышке нужно просверлить отверстие, чтобы светодиод светил через него.
Также силиконом приклеиваем солнечную батарейку на обратной части коробочки.
Также по словам автора, в этом случае силикон жалеть не следует, поскольку он очень важен для сохранения герметичности.
Продолжаем сборку. В конце фиксируем крышку коробочки силиконом. Важно закрыть все возможные отверстия, чтобы в конструкцию не попало влаги. Уникальность и простота использования силикона в том, что при необходимости его можно с легкостью удалить, заменить что-то внутри конструкции, и снова заклеить. Однако по словам автора, изготовленное таким образом устройство будет работать примерно 3 года.
Мы измерили энергопотребление уличных садовых фонариков на солнечных батареях, а также скорость зарядки на прямом солнце, в облачный день и в тени. Картина получилась интересной, хотя и вполне ожидаемой.
Эта статья рассказывает не столько про конкретные фонарики, сколько вообще про практическую сторону работы светильников на солнечных батареях.
Для проведения эксперимента мы взяли два недорогих фонарика на солнечных батареях. Один из них относительно нового типа (коричневый на фото), коих сейчас в продаже по цене от 40 до 150 руб. абсолютное большинство. Второй (черный на фото) – старого образца, которые с той же высокой плотностью населяли полки магазинов несколько лет назад по аналогичной цене.
Главное отличие фонариков в солнечной батарее. И там и там она пленочного типа, но из разных материалов. Также в старом фонарике был установлен Ni-MH аккумулятор АА емкостью 600 мА·ч, в то время как в новом он меньшего размера (ААА) и емкостью всего 100 мА·ч. Это закономерное удешевление, благодаря которому цена на эти фонарики после скачка доллара изменилась не так сильно.
Энергопотребление у обоих светодиодов в фонариках оказалось одинаковое и составило около 12 мА (~14 мВт·ч). Это значит, что при полностью заряженном аккумуляторе новый фонарик сможет проработать 8-9 часов, а старый (только в теории) 45-50. Но тут важно помнить, что работая в условиях постоянной недозарядки (об этом чуть ниже) Ni-MH аккумуляторы быстро теряют свою емкость, потому более емкий аккумулятор в старом фонарике оказался бы предпочтительнее только с той точки зрения, что он проработал бы на годик подольше.
Теперь разберемся с мощностью панелей и зарядкой.
Эффективность зарядки солнечных батарей
Для оценки эффективности зарядки в разных условиях мы выбрали удачный день: солнце, которое время от времени закрывалось небольшими легкими облаками. Фонарики располагались как на открытом месте, так и в тени садовых деревьев. Напряжение и ток замерялись на клеммах аккумуляторов. Полученные значения мы перевели в количество произведенной энергии, выраженной в мВт·ч. Вот что у нас получилось:
Мощность солнечной батареи у старого фонарика оказалась заметно выше, но это не столь интересно. Куда важнее, и это хорошая новость, что при прямом солнечном свете маленький аккумулятор у нового фонарика способен полностью зарядится примерно за 2,5-3 часа. А теперь плохая новость. Если фонарик размещен в тени или день выдался слегка облачным, то эффективность зарядки упадет в 10 раз. А если на небе тучи, то тут и вовсе не о чем говорить. Аккумулятор заряжаться не будет.
Для тех, кому интересны детали наших замеров показателей работы солнечных батарей, приведем небольшую табличку.
Выводы
Фонарики показали себя вполне работоспособными. Новая модель на прямом солнце способна полностью зарядить встроенный аккумулятор примерно за 3 часа, чего будет достаточно для работы встроенного светодиода в течение 8-9 часов. Модель старого образца мощнее и имеет более емкий аккумулятор, но рассуждать о ней смысла нет, т.к. в продаже таких уже не найти.
Еще один важный момент, это то, что эффективность работы солнечной батареи в облачную погоду падает в 10 раз. А в пасмурную зарядка и вовсе прекращается. То же можно сказать и о размещении фонариков в тени деревьев, где при условии солнечной погоды за целый световой день они не смогут зарядить свой маленький аккумулятор даже наполовину, а при наличии легкой облачности зарядка и вовсе остановится.
Также вам может быть интересно
:
—
—
—
