Схема фонаря на солнечной батарее: Схема садового светильника на солнечных батареях

Схема светильника на солнечной батарее: схемы и характеристики

Любое электронное и электротехническое устройство обладает определенными техническими характеристиками, которые зависят от компонентов, из которых они собраны.

В зависимости от используемых электронных частей, которые могут различаться по своим параметрам, при одинаковой электрической схеме устройства, в результате можно получить различные технические характеристики, определяющие возможность его использования.

Схема садового светильника

Конструктивно, садовый светильник, работающий на солнечной батарее, состоит из следующих частей:

1. Корпус – может быть различной конструкции, в зависимости от способа установки, материала, используемого при изготовлении и его предназначения.
2. Солнечная батарея – является источником питания электрического аппарата.
3. Источник света – электрическая лампа, как правило малой мощности (светодиод) и значительным световым потоком.
4. Устройства автоматики – датчики освещенности и движения, обеспечивают включение в темное время суток и при попадании движущегося объекта в зону охвата датчика, соответственно.
5. Аккумулятор (АКБ) – является накопителем электрической энергии, обеспечивающей работу источника света.
6. Электронный блок (контроллер) – отвечает за режим заряда аккумулятора и работу источника света.
7. Коммутационный аппарат – служит для отключения прибора, когда нет необходимости в его работе.

Схематически, садовый светильник, работающего на солнечной батарее, выглядит следующим образом: 

На данном рисунке коммутационные устройства и средства автоматики не указаны. Принцип работы основан на преобразовании солнечной энергии в электрическую, которое происходит внутри фотоэлементов, являющихся основой солнечной батареи.

Все элементы – АКБ, контроллер и источники света, помещаются в общий корпус, солнечная панель может в него встраиваться или быть выносной, в соответствии с конструкцией конкретной модели.

Схема светодиодного светильника

Схема светильника, у которого в качестве источника света, используются светодиоды, аналогична выше приведенной, с той лишь разницей, что при наличии нескольких светодиодов в одном светильнике, появляется возможность создать режим работы устройства, когда в зависимости от заданных параметров, светят лишь часть светодиодов или все их количество.

Простейшая электронная схема подобного устройства, может выглядеть следующим образом: 

Работа светодиодов осуществляется от аккумуляторов, которые заряжаются от солнечной батареи. Стабилизаторы, диоды и катушки индуктивности, обеспечивают требуемые параметры напряжения в цепях питания и зарядки. Светодиоды светятся одновременно, при достаточном заряде аккумуляторных батарей.

Схема китайского светильника

Среди товаров, в конструкции которых предусмотрено электроснабжение электрических компонентов от солнечной батареи, большая доля принадлежит продукции китайских производителей, это относятся и к солнечным светильникам.

Схема подобных устройств может быть различна, в зависимости от требований, предъявляемых к конкретной модели. Принципиальная схема и внешний вид одной из моделей таких устройств, а именно — Solar Garden Light, приведены ниже. 

В данной схеме предусмотрена установка выключателя, который позволяет выключать источник света в дневное время и включать, по мере необходимости. 

Данная модель, изготавливается в виде «светильника на ножке», что позволяет ее устанавливать в любом удобном для эксплуатации месте и переустанавливать, по мере необходимости.

Внешний вид плафона и материал из которого он изготовлен, а также материал «ножки», могут быть различны, что отражается на стоимости, но не на технических характеристиках устройства.

Схема садового светильника на солнечной батарее

Загородным участкам, особенно с большой площадью, требуется ночное освещение. Эту задачу можно решить разными способами, среди которых все более популярной становится схема садового светильника на солнечной батарее. В первую очередь такие приборы используются для освещения дорожек, обеспечивая безопасное хождение в темное время суток. Подсветка отдельных элементов сада подчеркивает общую направленность и красоту ландшафтного дизайна.

Содержание

Разновидности садовых светильников

Садовые светильники, работающие от солнечных панелей, представлены широким ассортиментом моделей и конструкций.

Они классифицируются по различным параметрам и характеристикам;

• Материалы, применяемые в приборах. Чаще всего – это прочный пластик, металлы и их сплавы, дерево твердых пород. Каждое осветительное устройство монтируется на улице, поэтому для обработки материалов используются специальные средства. Металлы покрываются антикоррозийными составами, а дерево пропитывается веществами, предотвращающими рассыхание и гниение. Плафоны изготавливаются из различных видов стекол. Поверхности могут быть гладкими, максимально пропускающими свет или рефлекторными – наиболее эффективными при пасмурной погоде. Существуют более прочные закаленные стекла, защищающие от механических воздействий.
• Аккумуляторные батареи. Применяются для накопления электроэнергии, полученной из солнечного света. Никель-кадмиевые АКБ обладают мощностью до 700 мА/ч и обеспечивают работу ламп в течение 8-10 часов. Более современными и эффективными считаются никель-металлогидридные модели с высокими технико-экономическими показателями.
• Различные виды кремния, используемые в фотоэлементах. В основном используются монокристаллические и поликристаллические варианты. Первые стоят дороже, но они более эффективны и долговечны. Вторые элементы используются в дешевых моделях поскольку в процессе эксплуатации наступает быстрая потеря потенциала и снижение работоспособности. Они больше подходят для декоративной подсветки и применяются эпизодически в летнее время.

Где устанавливаются

Существует много вариантов установки садовых светильников. Как правило, используется несколько типовых дизайнерских решений, подходящих для большинства объектов. Среди них часто практикуется монтаж настенных фонарей, располагающихся на фасаде здания. Местами креплений служат наружные стены домов и другие вертикальные поверхности (рис. 1).

Данный способ установки требует внимательного выбора точек размещения, поскольку корректная работа будет зависеть от интенсивности потока солнечных лучей. В пасмурные дни заряд АКБ может быть низким и его не хватит на всю ночь. Поэтому рекомендуется дополнительно устанавливать традиционные дублирующие светильники.

Подвесные светильники (рис. 2) имеют много общего с настенными. Однако, использование специальных крепежных элементов, дает возможность устанавливать их в любых местах. Это могут быть ветки деревьев, ограждения и т.д. Можно выделить определенные зоны и создать праздничный декор.

Часто применяется уличный садовый фонарь, устанавливаемый на столбе (рис. 3). Вначале они применялись для освещения городских улиц, а в настоящее время нашли широкое применение на дачах и в загородных домах. Фонари выполняют не только осветительную, но и декоративную функцию.

Парковый светильник на солнечных батареях (рис. 4) устанавливается совместно с большой и мощной солнечной панелью и аккумуляторами повышенной емкости. Такие гелиосистемы обеспечивают продолжительную автономную работу. Корпус изготовлен из качественных материалов и защищен от пыли и влаги.

Газонные светильники (рис. 5), устанавливаются непосредственно на земле. Они оборудованы небольшой ножкой, втыкаемой в грунт или специальной опорой достаточной высоты. Такие приборы легко устанавливаются в любом месте и могут быть перенесены при необходимости.

Еще один вид осветительных приборов изготавливается в форме декоративных элементов (рис. 6). Это могут быть камни, цветы, сказочные персонажи, работающие на батарейках, с помощью которых выделяются наиболее эффектные места садового участка.

Плюсы и минусы

Прежде чем начинать изготавливать садовый светильник на солнечной батарее своими руками, необходимо выяснить их положительные и отрицательные стороны.

Несомненными плюсами осветительных приборов на солнечных батареях являются следующие:

• Не требуется специальных знаний и практических навыков работы с электропроводкой. За счет этого монтаж систем освещения становится быстрее и проще.
• Яркость садовых светильников невысокая, мягкий рассеянный свет не бьет в глаза.
• Отсутствие затрат на электроэнергию.
• Автоматическая работа фонарей очень удобна и в отсутствие хозяев обеспечивает определенную защиту от несанкционированного проникновения на участок.
• Обслуживание светильников легкое и простое: достаточно всего лишь регулярно протирать фонари и панели от пыли и грязи.
• Продолжительные сроки эксплуатации, защита от негативных воздействий.

Основным минусом является слабый ресурс встроенной аккумуляторной батареи. В большинстве случаев ее не хватает на всю ночь, поэтому приходится устанавливать фотореле или датчики движения. Тусклый свет фонарей не всегда дает качественное освещение, в некоторые места приходится устанавливать обычные светильники. При пасмурной погоде скорость зарядки снижается почти в два раза, соответственно сокращается и период освещения в ночное время. Серьезным недостатком считается высокая стоимость качественного мощного оборудования.

Если все же принято решение об использовании автономных светильников, следует изучить типовое устройство и конструкцию одного из них.

Как устроен садовый светильник

Электрическая схема садового светильника на солнечных батареях будет примерно одинаковая для всех подобных устройств. Однако, используемые компоненты, могут различаться между собой по многим показателям, что влияет и на конечные технические характеристики того или иного прибора.

Стандартная принципиальная схема светильника на солнечной батарее состоит из следующих деталей и электронных компонентов:

• Корпус. Отличается формой, исполнением, материалами и выбирается, исходя из места установки светильника.
• Солнечная панель – основной источник питания системы освещения.
• Электрические лампы. Обычно это светодиоды, обладающие малой мощностью и высокими показателями светового потока.
• Устройства автоматического управления. К ним относятся датчики движения и освещенности, обеспечивающие включение и выключение прибора в нужные моменты.
• Аккумулятор. Накапливает электроэнергию днем и отдает ее в ночное время. Работает совместно с электронным блоком – контроллером, обеспечивающим оптимальный режим зарядки.
• Коммутационная аппаратура отключает прибор, когда освещение уже не требуется.

Далее нужно выбрать детали с соответствующими параметрами и техническими характеристиками. Будет вполне достаточно 3-4 ультра ярких светодиодов на 1-1,5 вольта, для которых потребуется АКБ на 3000 мАч и выходным напряжением 3,6 В. Светильник будет заряжаться при хорошей погоде в течение 8-10 часов, а светодиоды смогут проработать до 12 часов. Соответственно выбирается и солнечная панель. Лучше всего подойдет устройство с размерами 65х65х3 мм, с током 90 мА и выходным напряжением 4,4 вольта.

Для сборки электронного блока управления потребуются резисторы МЛТ на 22 кОм – 4 шт, транзисторы КТ503 – 2 шт, диод Шоттки 11DQ04 – 1 шт. Все элементы размещаются на плате, а дорожки на ней создаются из медного многожильного провода. После всех подготовительных работ собирается общая схема.

Сборка элементов схемы

Все подготовленные детали светильников на солнечных батареях компонуются в общую схему.

Конфигурация светильника и его устройство выбирается по собственному вкусу. Далее к готовому блоку управления подключаются светодиоды. Вместо обычного выключателя, в разрыв питания рекомендуется установить датчик движения и освещенности. С наступлением темноты светильник будет автоматически включаться, а утром – выключаться. При появлении в зоне ответственности движущегося объекта, автоматика также сработает и прибор включится.

Если используются цветные светодиоды, то можно подключить специальный контроллер, которые будет выполнять регулировки по цветам. Ему потребуется отдельное питание, но это вполне решаемая проблема. В целом, фонарь на солнечной батарее своими руками собранный из подручных материалов, стоит в несколько раз дешевле своих заводских аналогов.

Простая схема солнечного садового освещения с автоматическим отключением

300 комментариев

Очень простая автоматическая система солнечного освещения для освещения проходов в вашем саду может быть построена с использованием нескольких светодиодов, перезаряжаемой батареи и небольшой солнечной панели. Система автоматически включает лампы в сумерках и выключает их на рассвете.

Схема чрезвычайно проста и может быть понята по следующим пунктам:

Как видно из приведенной схемы, конструкция в основном состоит из солнечной панели, PNP-транзистора, нескольких светодиодов, батареи и нескольких резисторы.

Транзистор является единственным активным компонентом, который позиционируется как переключатель для предотвращения попадания напряжения батареи на подключенные светодиоды в дневное время.

В светлое время суток солнечная панель вырабатывает необходимое количество напряжения, которое подается на аккумуляторную батарею через диод 1N4007 и резистор R*. Это напряжение заряжает аккумулятор постепенно от рассвета до заката.

Выбор резистора-ограничителя тока

Значение резистора R* следует отрегулировать в соответствии со спецификациями батареи для ограничения избыточного тока.

Резистор также служит токоограничивающим резистором для подключенных светодиодов, когда транзистор включен.

Здесь рассчитано как 10 Ом.

Пока солнечная панель вырабатывает оптимальное количество энергии, положительный потенциал на базе транзистора удерживает ее в выключенном состоянии.

Однако, когда наступают сумерки, солнечное напряжение начинает падать, и когда оно падает ниже номинала стабилитрона, транзистор медленно начинает проводить, постепенно зажигая светодиоды.

При полном отсутствии солнечного света или когда совсем темно, транзистор полностью проводит ток с помощью резистора 1K и выдает полную яркость светодиодам.

На следующее утро цикл повторяется снова.

Схема может быть изменена различными способами.

Принципиальная схема

Приведенная выше схема может быть также построена следующим образом. Теперь это выглядит более разумно, поскольку резистор удален из эмиттера для облегчения эффективного запуска транзистора.

Конструкция печатной платы

Иллюстрированная схема

Список деталей

На схеме указан неверный номер транзистора (8050), используйте вместо него 8550.

Рекомендуемые характеристики солнечной панели

от 6 до 8 В/2 Вт

Напряжение — 6 В

Ток — 330 мА

Использование батареи 9 В и ярко-белого светодиода

На следующем рисунке показана сложная, но простая схема солнечного садового освещения в графической форме. рассчитывается по следующей формуле:

R2 = напряжение батареи — напряжение светодиода Fwd / ток светодиода

R3 — это резистор ограничителя зарядного тока для батареи, который можно рассчитать по следующей формуле:

R3 = Напряжение солнечной панели — напряжение батареи / 10% от номинального значения батареи в мАч

Напряжение батареи должно быть как минимум на 3 В выше, чем напряжение светодиода.

Напряжение панели должно быть не менее чем на 3 В выше напряжения батареи.

Использование NPN-транзисторов

Вышеописанные схемы могут быть также воспроизведены с использованием двух NPN-транзисторов, как показано на следующей схеме:

Схема солнечного освещения с постоянным напряжением

выше описанной схеме, функция постоянного напряжения становится решающей для защиты и продления срока службы батареи.

На следующей схеме показано, как этого можно добиться, добавив простую схему повторителя напряжения:

Если используется литий-ионный аккумулятор 3,7 В, обязательно отрегулируйте предустановку 10K, чтобы получить точно 4 В на выходных точках, где батарея должна быть подключена, выполните эту регулировку, не подключая батарею.

Уровень 4 В гарантирует, что аккумулятор никогда не будет перезаряжен (при 4,2 В), а также позволяет схеме заряжать аккумулятор без источника постоянного тока.

Садовый светильник на солнечных батареях 1,5 В с расширенными функциями

Следующий садовый светильник на солнечных батареях был разработан г-ном Гвидо и включает в себя дополнительные функции, такие как отключение при перезарядке и низком уровне заряда батареи, а также триггер Шмидта.

Это гарантирует, что подключенная батарея никогда не будет заряжаться или разряжаться выше небезопасного уровня.

Главной привлекательностью схемы является использование одной перезаряжаемой батарейки-карандаша AAA, которая способна зажечь яркий светодиод 3,3 В через подключенную схему похитителя Джоуля.

Высокомощная цепь садового освещения 12 В

На следующем рисунке показана мощная автоматическая цепь освещения садового крыльца с аккумулятором 12 В 7 Ач. Используемые светодиоды имеют мощность 1 Вт каждый. Поскольку используется 9 светодиодов, общая выходная мощность становится 9 Вт.

Не забудьте подключить диод между R1 и плюсом батареи.

Схема предназначена для автоматического включения светодиодов при достаточном снижении уровня темноты и снижении напряжения на солнечной панели ниже 3 В.

Значения резисторов серии светодиодов можно рассчитать по следующей формуле:

R = питание от батареи — падение напряжения светодиода FWD / ток светодиода

= 13 — (3,3 x 3) / 0,3

Мощность резистора = 2,1 x 0,3 = 0,63 Вт или 1 Вт.

Солнечная панель может быть рассчитана на 18 В, 3 ампера. Характеристики аккумулятора 12 В, 7 Ач. Выходное напряжение солнечной панели регулируется с помощью регулятора напряжения LM338.

Убедитесь, что потенциометр 5K схемы LM338 точно настроен на выработку 14 В для зарядки 12-вольтовой батареи.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете ответить через комментарии, я буду очень рад помочь!

Садовый солнечный свет | Доступна подробная принципиальная схема

— Реклама —

У большинства домов есть сады на заднем дворе или несколько открытых площадок. Установка там садового фонаря обеспечивает видимость в ночное время. А вот при его установке могут возникнуть проблемы, так как проводка может сковывать движение и мешать растениям в саду. Здесь представлена ​​схема солнечного фонаря, который достаточно яркий, чтобы освещать сад, не требуя подключения к сети и, таким образом, снижая счет за электроэнергию.

Цепь солнечного света

Схема солнечного садового светильника показана на рис. 1. Он построен на базе контроллера солнечной лампы IC CL0116 (IC1), миниатюрного солнечного элемента, яркого белого светодиода (LED1) и нескольких другие компоненты.

Рис. 1: Схема солнечного садового светильника

Для этой схемы требуется только одна перезаряжаемая никель-кадмиевая батарея, чтобы белый светодиод горел более пяти часов в зависимости от емкости батареи в ампер-часах (Ач).

— Реклама —

Когда солнечные лучи падают на солнечный элемент в дневное время, солнечный элемент заряжает перезаряжаемую батарею и выключает светодиод 1. Когда свет не падает на солнечный элемент в ночное время, микросхема получает энергию от аккумулятора и обеспечивает постоянный ток для освещения вверх светодиод 1. Поскольку солнечный элемент действует как датчик света, нет необходимости в фототранзисторе или светозависимом резисторе для автоматического переключения светодиода в темноте.

Контроллер лампы

IC Контроллер лампы CL0116 представляет собой специализированную интегральную схему (ASIC), в которой секции солнечной зарядки и управления светодиодами интегрированы в микросхему. Для создания импульсного источника питания с КПД более 90% требуется только внешняя катушка индуктивности. Он предлагает преимущества низкой рассеиваемой мощности, низкого минимального рабочего напряжения и автоматического переключения от заката к рассвету.

Микросхема CL0116 выпускается в корпусе TO-94, а ее общая схема может быть помещена в спичечный коробок. Для светодиода нет необходимости во внешнем токоограничивающем резисторе, поскольку схема драйвера светодиода встроена в микросхему контроллера.

Микросхема работает при напряжении от 0,8 В до 3,0 В. Напряжение на выводе SBAT не должно превышать 3,0 В. Для лучшей защиты подключите стабилитрон на 2,7 В между контактом SBAT и землей, чтобы поддерживать 2,7 В, если напряжение солнечного элемента превысит 2,7 В.

Солнечный элемент

Солнечного элемента 1,5 В, 100 мА достаточно для зарядки аккумулятора и включения светодиода. Он может быть монокристаллическим или поликристаллическим. Номинальный ток солнечной батареи не должен превышать 800 мА. Для лучшей производительности используйте солнечный элемент с номинальным током ниже 400 мА.