Солнечные светильники для дачи своими руками

Садовый светильник на солнечных батареях своими руками

Подсветка сада в ночное время — оригинальное решение на зависть всем соседям. Но даже на маленьком участке придётся растягивать провода, чтобы обеспечить равномерное распределение освещения, а в случае с большим такая затея вообще может показаться сомнительной. Выходом из ситуации может стать садовый светильник на солнечных батареях, который можно сделать своими руками.

Как работает светильник на солнечных батареях

Конструкция светильника

Садовый светильник — это небольшой декоративный фонарик на столбике (или без него), предназначенный для освещения в ночное время дорожек, клумб, грядок или фасадов.

Классический светильник состоит из 3-х элементов:

1. Плафон, в котором размещаются светодиоды или лампочки.
2. Ножка, на которой размещён плафон. Она вставляется в землю, выступая опорой всей конструкции.
3. Электронная часть — «внутренности светильника»: приборы освещения, микросхемы, транзисторы и пр.

В нашем случае сюда обязательно добавляется солнечная панель и аккумулятор.

Как работает солнечный светильник

Тут заложен очень простой принцип:

1. В дневное время солнечный свет попадает на фотоэлемент.
2. Благодаря полученной энергии заряжается аккумулятор.
3. Как только темнеет, накопленная энергия начинает питать светодиод, и фонарик горит.

Чтобы свет не горел днём в схеме предусмотрен транзисторный ключ. При достаточном напряжении от солнечной панели он перекрывает ток к светодиоду, чтобы всё уходило только на зарядку аккумулятора. Как только темнеет и напряжение фотоэлемента падает, происходит переключение: ток идёт от аккумулятора на светодиод.

Из чего сделать светильник для сада

Теперь пройдёмся подробнее по всем компонентам светильника на солнечных батареях.

1. Плафон

В качестве плафона можно использовать практически любую небольшую стеклянную ёмкость, которая есть под рукой:

• Флакон.
• Стакан.
• Рюмка.
• Банка из-под кофе.
• Банка для закаток.
• Баночка из-под приправ.
• Бутылка из-под напитка.

С учётом свойств поверхности выбранного плафона вы получите разные световые рисунки.

Пластиковые ёмкости тоже подойдут, но лучше остановиться на стекле, которое не будет мутнеть из-за постоянного воздействия солнечного света.

2. Солнечные элементы

А вот фотоэлементов под рукой чаще всего не оказывается. Но купить их несложно практически в любом популярном интернет-магазине. Дешевле всего заказывать на Aliexpress, но чтобы долго не ждать можно воспользоваться отечественными магазинами OZON, Wildberries или Яндекс Маркет.

Лучше покупать модули с совокупным напряжением не ниже 5 вольт, а мощность рассчитывайте от ёмкости аккумулятора. Рекомендуем взять солнечные батареи с запасом, учитывая вероятность брака или необходимость усовершенствования конструкции.

3. Аккумулятор

Подойдёт литий-ионный аккумулятор с напряжением 3,6 вольт. Ёмкость рассчитывайте от мощности светодиодов в светильнике, помноженной на нужное количество часов работы + 30%.

Важно! Аккумулятор быстро выходит из строя из-за воздействия минусовых температур, поэтому зимой светильники использовать не получится.

4. Светодиоды

Хорошим вариантом по яркости станут светодиоды BL-L513. На один светильник можно установить 3-4 таких светодиода для хорошего освещения. Лучше тоже взять с запасом и протестировать их яркость в естественных условиях. Так вы поймёте, сколько нужно светодиодов на светильник и сможете рассчитать мощность фотоэлементов и ёмкость аккумулятора.

5. Резисторы и транзисторы

Для каждого светильника:

1. Транзистор 2N4403.
2. Выпрямительный диод 1N5391 или КД103А.
3. Резистор с номиналом, рассчитанным по формуле: R = Напр. аккумулятора х 100/Кол. светодиодов х 0,02.
4. Токоограничивающий резистор на 33 Ом для каждого светодиода.

6. Ножка

Это не обязательный элемент, ведь готовый светильник можно просто поставить на землю или подвесить над клумбой.

В качестве материала для ножки можно использовать, например, обрезки полипропиленовых водопроводных труб или просто деревянные колышки.

Сборка

Схема садового светильника на солнечных батареях

Тут всё на уровне для начинающих.

Работает схема так:

1. Фотоэлемент S на протяжении светового дня преобразует солнечную энергию в электрическую.
2. Ток поступает через диод D1 на аккумулятор А.
3. Транзистор T1 находится в закрытом состоянии, потому что к нему через резистор R1 приложен положительный потенциал от солнечной панели.
4. Благодаря закрытому транзистору R1 светодиод D2 не горит.
5. Когда на улице темнее и положительный потенциал падает, транзистор открывается и светодиод D2 начинает получать питание от аккумулятора.
6. Светильник горит.
7. Диод D1 не позволяет аккумулятору разряжаться через фотомодуль.
8. Как только солнечный свет снова поступает на солнечную панель, положительный потенциал закрывает транзистор, светодиод D2 перестаёт работать, а аккумулятор начинает заряжаться.

Собираем электронную часть

Для работ понадобится стандартный паяльный набор, нож, пинцет и провода.

Соединить все компоненты можно двумя способами:

1. На монтажной плате. Вариант для любителей грамотной организации электронных схем. Так все узлы будут наглядно скомпонованы.
2. Навесным способом. Учитывая, что схема несложная и у компонентов длинные ножки, то можно обойтись и без платы, соединив всё «напрямую».

Пайка всей цепи производится по вышеприведённой схеме.

Сборка корпуса

Солнечная панель должна располагаться на плафоне, наверху которого необходимо просверлить отверстие. Через него пропускаем провода от панели. Фотоэлемент можно зафиксировать с помощью герметика.

Все швы нужно герметизировать, чтобы влага не попадала внутрь конструкции.

Светодиоды размещаются в прозрачной части плафона, а аккумулятор и прочую электронику лучше спрятать от солнца. Это может быть, например, крышка банки, которую вы используете в качестве плафона.

Для размещения светодиодов можно использовать подобную сердцевину:

Стойка крепится к нижней части плафона. Способ соединения зависит от того, из чего у вас плафон и какая стойка. Если у плафона зауженное горлышко, то можно сделать наплыв пластиковой трубки, которая используется в качестве стойки. Кстати, полость в такой ножке хорошо подойдёт для размещения электроники.

Нижняя часть стойки обрезается под углом, чтобы её можно было вставить в землю.

Если светильник в тени

В саду много теней, а значит место размещения светильника может быть недостаточно освещено в течение дня и аккумулятор может не зарядиться полностью.

Сразу нужно сказать, что даже в тени фотомодули работают, пусть и не на полную мощность. Для начала лучше провести тестовую зарядку аккумулятора от солнечной панели, разместив их в месте, где планируется поставить светильник. Вполне возможно, что такого солнечного освещения будет достаточно для полной зарядки.

В противном случае нужно располагать светильник в другом месте или выносить солнечные панели на свет. Хорошим вариантом для её расположения станут:

• Стена или крыша ближайшей постройки.
• Столб.
• Дерево.

Важно, чтобы солнечный модуль располагался как можно ближе к светильнику, т.к. из-за длинных проводов будут большие энергопотери.

Имея даже начальные знания в соединении электронных схем, вы сможете с лёгкостью сделать садовый светильник на солнечных батареях своими руками. В итоге вы не только украсите свой сад оригинальным способом, но и пополните коллекцию электронных самоделок.

Источник

Изготовляем садовый фонарь на солнечной батарее своими руками

Многие, наверное, задумывались о том, как осветить придомовую территорию так, чтобы было и уютно, и эстетично. Но ведь это дополнительные затраты на электроэнергию. Да и к тому же, чтобы подвести напряжение к каждому из уличных светильников, придется испортить ландшафт, прокопать канавы, в которые будет уложен кабель. Ну а висящие по воздуху провода от одного садового светильника к другому – это совсем некрасиво.

И вот тут возникает мысль: «А ведь можно установить фонарь на солнечной батарее, и тогда электрическая энергия будет производиться таким бесплатным генератором, как солнце!». Естественно, человек идет в магазин за подобными приборами и, глядя на цены этих световых приборов, забывает о своем желании, потому как их стоимость очень высока.

Но ведь есть же руки и голова, и этот прибор создали такие же люди, а значит, вполне по силам собрать садовый фонарь на солнечных батареях своими руками.

Садовые фонарики на солнечных батареях

Попробуем разобраться, возможно ли это, и насколько сложна эта работа.

Подготовительные работы

Конечно, идеальным будет вариант, если имеется неисправный прибор – помимо того, что станет понятным его устройство, можно заодно понять, как своими руками отремонтировать солнечный фонарь, но и в реализации этой идеи есть недостаток. Естественно, можно взять несколько дешевых садовых фонариков, требующих ремонта, и заменить их солнечные батареи, но модернизация их китайской начинке все равно будет необходима. А потому их база нужна лишь для обучения, т. к. отремонтированный фонарик не прослужит дольше сделанного с нуля.

Прежде чем приступить к созданию светильника на солнечных батареях, необходимо разобраться в конструкции подобных устройств.

Хотя все фонари с виду разные, схема их работы очень проста. Состоит она из солнечной батареи (панели), аккумулятора, преобразователя напряжения и светодиода или модуля.

Схема подобного светильника будет понятна любому начинающему радиолюбителю и выглядит она следующим образом:

Схема светильника на солнечных батареях

И вот уже разобравшись со схемой и поняв принцип работы фонаря, работающего на энергии, которую вырабатывают солнечные элементы, можно определиться с тем, какая яркость требуется, какие выбрать световые элементы, и в соответствии с этим выбирать аккумулятор и солнечную панель.

Для освещения дачного участка вполне подойдут ультраяркие светодиоды Cree, по 1–1.5 вольт в количестве 3 или 4 штук на один светильник. При таких элементах достаточно будет батареи с емкостью 3 000 мА·ч и выходным напряжением в 3.6 вольт. На подобный элемент питания будет подаваться зарядка от солнечной панели в течение 8–10 часов, чего вполне достаточно для работы выбранных светодиодов до 12 часов.

Ну и, естественно, сама солнечная панель. Дело в том, что солнечная батарея из садовых светильников, выпускающихся в наше время, очень мала. Подходящей станет батарея, размер которой 65 х 65 х 3 мм, с выходным напряжением в 4.4 В, 90 мА. Она вполне может обеспечить необходимое питание.

Электронный блок управления. Теперь необходимо собрать «голову» светильника, а именно сам блок управления. Для этого понадобится:

• четыре резистора МЛТ 22 кОм;
• два транзистора КТ503;
• один диод (оптимальным будет Шоттки 11DQ04).

Т. к. все это разместится на одной плате, то конечно лучше ее вытравить самому. Но есть вариант и аккуратнее, и менее трудозатратный. Сейчас в магазинах можно приобрести универсальные макетные платы. В дополнение под рукой при работе должен быть и многожильный медный провод для создания дорожек.

Итак, когда все элементы будущего электронного блока управления в сборе, можно приступить к пайке. Необходимо собрать следующую схему.

Схема электронного блока управления светильника на солнечной батарее

В подобную схему свободно включаются 4 светодиода. И если качество сборки на высоком уровне, то прослужит такой блок управления многие годы.

Сборка фонаря

Форму светильника на солнечной батарее, естественно, каждый придумывает сам, здесь уже полный простор мысли и фантазии мастера. При собранной схеме электронного блока управления подключить к нему светодиоды проблем не составит. Конечно, можно в разрыв питания светодиодов включить обычный выключатель, но намного удобнее будет, если вместо него установить фотоэлемент параллельно с датчиком движения. Тогда при наступлении сумерек светильник на солнечных батареях, сделанный своими руками, автоматически включится, а с рассветом выключится. Либо же будет срабатывать на проходящего человека, что тоже удобно.

Также возможно и подключение контроллера при использовании светодиодов RGB, тогда солнечные фонари будут регулироваться еще и по цвету свечения, причем дистанционно, но в таком случае нужно понимать, что и ему понадобится питание. Хотя этот вопрос тоже решаем. Ведь выбор солнечных панелей на прилавках магазинов электротехники в наши дни необычайно широк. А это значит, что подобрать подходящие будет делом несложным.

Дополнительные возможности использования солнечных батарей в домашних условиях

Выводы

Конечно, каждый решает сам, в меру своей занятости и финансового положения, как ему поступить – покупать подобный светильник или сделать его своими руками. Но ведь дело даже не в сумме, потраченной на новые фонари, хотя здесь и выходит экономия более чем в 4 раза.

Разве не приятно осознавать, что на участке дома или в квартире работает светильник, который создан не на заводе, а своими руками, как говорится «на коленке»? Наверное – это главное, из-за чего следует попробовать самостоятельно собрать садовый светильник на солнечной батарее.

Источник

Светильники на солнечных батарейках своими руками

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.

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.

Чтобы не тратить время зря, рекомендуется собирать светильники с оптимальной конфигурацией, в которую входят:

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.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник