Схема зарядки фонарика от солнечной батареи

Схема садового светильника на солнечных батареях

Дата публикации: 26 мая 2020

Устройство и принцип работы

Для того чтобы понять принцип работы рассматриваемого оборудования, необходимо разобраться со схемой садового светильника на солнечных батареях. Составными элементами данного устройства являются:

• блок освещения (светодиод, как правило);
• преобразователь энергии;
• устройство, осуществляющее контроль включения и отключения;
• аккумулятор;
• крепеж.

Сам светильник состоит из корпуса, в котором находится светодиод. Рядом расположены контрольная плата и аккумулятор. Над ними находится фоторезистор, солнечная панель и защитное стекло.

Днем при солнечной погоде преобразователь аккумулирует солнечную энергию и преобразует ее в электрическую, которая поступает в аккумулятор. Данная энергия и позволяет функционировать садовому фонарю в темное время суток.

Более дорогие модели данных устройств имеют контроллер движений, который автоматически включает светильник при приближении человека.

В устройство садового светильника на солнечных батареях входят транзистор или микросхема, выполняющие функцию датчика, с помощью которых светодиод отключается при полном разряде батареи либо может уменьшать яркость освещения в случае потери части заряда.

Основные характеристики

Качество подобного устройства определяется применяемым кремнием. В недорогих светильниках используют его поликристаллическую или аморфную разновидности. Монокристаллический кремний может работать в любой сезон, он стоек к агрессивному воздействию. Если нет возможности приобрести монокристаллический элемент, лучше использовать мультикристаллические солнечные батареи.

Для придания долговечности изделиям их покрывают специальной пленкой.

Производители стали изобретать маркетинговые ходы для скрытия некоторых изъянов своей продукции. В частности, поликристаллические устройства стали называть уличными светодиодными фонарями, но срок их нормальной службы составит только один сезон.

Длительным сроком эксплуатации могут похвастаться брендированные устройства. Здесь достаточно мощный фотоэлемент, солнечный свет в него попадает в глубокие слои, что обеспечивает стабильную работу светильников в течение продолжительного времени. У китайских светильников толщина фотоэлемента сравнима с фольгой, поэтому срок службы его гораздо меньше.

На освещение оказывает влияние и структура стекла. При преобладании дней с пасмурной погодой лучше использовать текстурированное стекло, поскольку оно накапливает излучение, в то время как гладкая поверхность способствует его частичному отражению. Наиболее дорогое и долговечное покрытие — закаленное стекло.

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.

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.

Положительные стороны устройств

Садово-парковые светильники на солнечных батареях способствуют облагораживанию таких зон отдыха, как сады, парки, скверы. Данные устройства могут быть снабжены никель-металл-гидридными аккумуляторами, что позволяет им включаться при наступлении темноты, отключаться и начинать заряжаться при наступлении утра.

В настоящее время светильники выпускаются в различных исполнениях. В основном производятся традиционные столбики, имеющие различную высоту, а также гирлянды. Помимо этого начали выпускать светильники в виде собак, кошек, гномов, улиток и других потенциальных обитателей зеленой зоны. Также производители предлагают приборы в виде светильников, вокруг которых летают бабочки.

Рассматриваемые устройства не нуждаются во владении основами установки электропроводки, поскольку схема садового светильника на солнечных батареях не подразумевает подвода к нему электричества, что обеспечивает экономию финансовых средств их владельцам.

Свет, падающий от данных фонарей, не бьет по глазам, поскольку не является сверхъярким.

Данные светильники являются автоматическим оборудованием и могут обмануть воришек в случае имеющегося у них злого умысла напасть на вашу недвижимость.

Они не требуют осуществления работ по заземлению и полностью безопасны как для людей, так и для окружающей среды.

Не требуется какого-либо особого ухода за ними.

При этом срок эксплуатации рассматриваемых видов светильников достаточно продолжительный.

Так как они эксплуатируются на открытой местности, производители предусматривают для них высокий уровень защиты от неблагоприятных факторов погоды.

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 = Uбат х 100/N х 0,02, где N — количество светодиодов в цепи, а Uбат — рабочее напряжение аккумулятора.

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

Источник

Зарядное устройство из солнечных садовых фонарей

Солнечное зарядное устройство на 5 вольт / источник питания.

В этом учебном пособии я использовал 5 солнечных фонарей.

Шаг 1: Давайте начнем

Я подобрал контейнер, который был в бюджете экспериментатора, а также тот, который имел некоторые качества, которые я искал.
Эта коробка имеет функцию 4-х сторонней привязки. Его легко открывать / легко закрывать и т.д. Одна вещь, которая мне понравилась, это резиновая прокладка, встроенная в часть крышки.
Это должно сделать контейнер довольно водонепроницаемым.
Я могу использовать это во время чрезвычайных ситуаций. Солнечное зарядное устройство для мобильного телефона или другого гаджета было бы удобно.

Шаг 2: Подготовка комбинации клеток и батарей

Нижняя сторона / основание имеет три винта, которые должны быть удалены. Я обрезал КРАСНЫЙ и ЧЕРНЫЙ провода (положительный и отрицательный) как на батарее, так и на солнечном элементе, там, где они подключены к плате.
После того, как осветительная сборка была снята, я перевернул ячейку вверх дном. Я использовал острый нож для очистки овощей, чтобы зачистить провода длиной около 1 / 3-1 / 2 дюйма.

Далее нужно соединить оба красных провода вместе, как и два черных провода. Это создает параллельную цепь между солнечным элементом и никель-кадмиевой батареей.
Я создал дополнительный красный провод, который я использовал, чтобы соединить ячейку с ячейкой.

Шаг 3: Сборка

На этом рисунке вы можете увидеть 5 ячеек, соединенных положительно и отрицательно в последовательной цепи.
Каждая батарея известна как элемент 2/3 AA. Они 1,2 вольт при зарядке. Мы должны получить напряжение примерно 6 вольт или более. Как вы можете видеть, у меня было 6,25 вольт без загруженной цепи.
Это напряжение даст нам достаточно напряжения, чтобы отрегулировать его до где-то между 4,8 и 5,2 вольт. Большинство 5-вольтных устройств заряжаются от 5 до 5,2 вольт.
Как некоторые из вас знают, стабилитрон может снизить напряжение цепи на 0,5-1 вольт, если он помещен в цепь.
Вторая картинка показывает стабилитроны, которые я использовал. Они показывают падение напряжения примерно на 1/2 вольт каждый.
Использование регулятора напряжения, такого как LM317, было бы контрпродуктивно, поскольку потери были бы слишком велики.
Я поставил 2 диода в серии и получил примерно 1 вольт падение именно то, что я искал.
Как вы можете видеть, прибор показывает 5,11 вольт без нагрузки, это должно работать очень хорошо.
Я предполагаю, что зарядка телефона займет некоторое время из-за низкой силы тока.

Шаг 4: Сборка

Здесь вы можете видеть все 5 ячеек в контейнере, сидящих свободно.
Я решил использовать женский конец USB-кабеля для подключения.
На втором рисунке показано подключение кабеля USB. Красный и черный, очевидно, являются положительными и отрицательными. Зеленый и белый провода не используются. Зеленый и белый провода предназначены для передачи данных в компьютерном контексте.
Я ткнул отверстие в конце контейнера. После завязывания и подачи USB-линии через боковую сторону я завязал еще один узел, чтобы несколько закрепить его.
Используя женский USB-кабель, вы можете отключить все остальные 5-вольтовые дополнительные шнуры для разных устройств.
Скорее всего, я буду использовать прозрачный силикон вокруг кабельного ввода, чтобы сохранить его влагостойкость в условиях плохого климата.

Шаг 5: Защита компонентов

Я считаю, что картина определенно стоит тысячи слов.
Все, что я могу сказать, это то, что горячий клей – мой друг.
Вы заметите, что я также прикрепил два стабилитрона к боковой части корпуса центральной ячейки. Я также использовал около одной капли клея на место соединения припоя после тщательной обрезки лишнего провода.
Горячий клей действительно помогает закрепить соединения на этих очень тонких проводах.

Шаг 6: Результаты изготовления зарядки из солнечных садовых светильников

В основном я получил 5,09 вольт DC.
Вы увидите зарядный кабель micro-USB от моего сотового телефона.
******* ПРОСТО ЗАМЕЧАНИЕ *******
Возможно, вы помните, что для работы с горячим клеем вам понадобится влажная (более влажная, чем сухая) губка.
Во-первых, горячий клей опасен при неосторожном обращении.
Дети не должны использовать горячий клей без помощи .
** Когда я прикрепляю камеру к контейнеру, я предлагаю сделать это проще.
будьте осторожны с горячим клеем на солнечных элементах. Я сомневаюсь, что клей причинит им вред, но это будет выглядеть грязно.
После разбрызгивания клея вокруг ячейки держите палец на корпусе ячейки / батареи, чтобы удерживать его на месте. затем поднимите контейнер и установите его на влажную губку, чтобы поглотить избыточное тепло от клеевого соединения.
Это безопасно охлаждает вещи и позволяет вам двигаться вперед быстрее, когда компоненты случайно смещаются.
Я надеюсь, что вы получили несколько креативных идей для вашего следующего проекта.
Наслаждайтесь!
Источник

Один комментарий

Одна вещь, которую необходимо проверить, это напряжение под нагрузкой. Вы можете получить 5.1v без нагрузки, но когда происходит нагрузка, что происходит с выходом? Это может быть более жизнеспособным в качестве источника питания, а не зарядного устройства.

Источник