Изготовляем садовый фонарь на солнечной батарее своими руками

Садовые светильники, работающие от солнечных батарей – удобное и полностью автономное решение. Для него не нужно тянуть кабель и тратить деньги на коммуникации, оборудование стоит недорого, а при желании его можно сделать своими руками. Все комплектующие есть в продаже, надо изучить схему, купить все необходимое и провести работу по простой инструкции.

Самодельный садовый светильник может быть стильным.

Устройство солнечного светильника

В первую очередь нужно разобраться, из каких частей состоит конструкция и как она работает. Садовые светильники имеют простое устройство, так как в них есть только то, что нужно:

1. Корпус, внутри которого располагаются детали. Чаще всего это пластиковый кожух в верхней части, а нижняя сделана в виде сужающейся книзу стойки, чтобы ее можно было просто воткнуть в землю. Пластик атмосферостойкий и ударопрочный, поэтому не повреждается ультрафиолетовым излучением и не трескается при случайных ударах.
2. Защитное стекло. Есть плоский элемент в верхней части и рассеиватель сбоку. Чаще всего материалом изготовления выступают полимеры, поэтому даже при разбивании на участке не будет опасных осколков.
3. Солнечная батарея, обычно небольшой элемент площадью около 9 квадратных сантиметров. Качество может отличаться, поэтому и работают светильники по-разному. При выборе готового варианта нужно внимательно осмотреть поверхность панели, она должна быть идеально гладкой, без трещин и повреждений.
4. Аккумулятор накапливает преобразуемую солнечной батареей энергию, чтобы в темное время обеспечить работу светильника. Емкость и конструкция могут отличаться, все зависит от цены изделия. При покупке можно уточнять этот момент, так как от него напрямую зависит время автономной работы.
5. Светодиоды обеспечивают хорошее освещение при минимальном потреблении энергии. Количество зависит от яркости, обычно ставятся небольшие варианты, которые экономно расходуют электричество.
6. Фоторезистор или датчик освещенности автоматически включает подсветку на участке в вечернее время. При уменьшении количества света в этом узле меняется сопротивление и загорается свет.
7. Контрольная плата является соединяющим элементом, который связывает между собой все узлы и обеспечивает их работу.

Садовые светильники могут сделать участок намного уютнее.

Если нужен аккумулятор типа АА, можно купить самый дешевый садовый светильник. Оттуда можно извлечь аккумуляторную батарею и ее цена получится в разы дешевле, чем при покупке отдельно.

У этого варианта много преимуществ:

1. Автономность: не нужно проводить проводку, делать проект и т.д. Можно просто поставить светильник в любом месте и он сразу начнет работать.
2. Оборудование дает рассеянное освещение, которое не бьет по глазам, но обеспечивает хорошую видимость на участке в темное время.
3. Не требуются уход и обслуживание. Достаточно несколько раз за сезон протереть пыль, чтобы солнечная батарея легче накапливала энергию, а свет лучше рассеивался.
4. Светильники безопасны для детей и домашних животных. В них нет никаких вредных веществ и острых деталей.

В продаже есть очень много разнообразных моделей.

Кстати! Если остались корпуса от старых, сломанных садовых светильников, их можно использовать для изготовления самодельных вариантов. Это упростит работу.

Плюсы и минусы самодельного устройства

В дачных домиках часто бывают перебои с электричеством, либо оно полностью отсутствует. Желание сделать световой дизайн садового участка может иметь большие сложности при прокладке проводов. Светодиодные фонарики, сделанные своими руками, помогут решить проблему.

Их создание и применение связано со следующими достоинствами:

• 
  могут быть изготовлены из недорогих подручных материалов;

• не требуют профессиональных навыков при сборке;
• легко устанавливаются и демонтируется по необходимости;
• не требует никакого источника энергии, кроме естественного света;
• не предполагает расходов во время эксплуатации;
• экологическая чистота прибора.

Несмотря на видимые преимущества, у самодельного светодиодного фонарика есть и некоторые недостатки:

1. чтобы фонарик работал, придется поработать над качественными соединениями;
2. если установить его в затемнённое место, аккумуляторы не будут пополняться, а светодиод светиться;
3. в работе над светильником потребуется использовать инструменты, которыми не все умеют пользоваться;
4. потребуется приобрести некоторые детали для платы и организации частей светильника, что способствует расходам;
5. невозможно отремонтировать в случае поломки.

Электрическая схема

Здесь показана самая простая схема, с которой разобраться сможет даже начинающий мастер, который никогда не занимался созданием садовых светильников и других подобных изделий. В системе всего 7 составляющих.

Используя эту схему собрать садовый светильник не составит труда.

Чтобы разобраться в схеме и понять, для чего нужны те или иные детали, надо рассмотреть, как работает готовое изделие:

1. Когда солнечный свет попадает на поверхность, транзистор находится в закрытом состоянии. Поэтому накапливаемая энергия подается на аккумуляторную батарею и заряжает ее.
2. После заката солнца, когда свет не попадает на фотоэлемент, транзистор открывается и напряжение подается на светодиоды. То есть, все возможное время днем оборудование заряжается, а с наступлением сумерек включается.
3. Время работы светильника напрямую зависит от емкости аккумулятора и мощности светодиодов, используемых в конструкции. Обычно подбирают составляющие так, чтобы хватало на 6-8 часов работы.

Примерные траты

Смету на создание садового солнечного фонарика сложно оценить из-за разницы в элементах конструкции. Если использовать подручные материалы расходы будут небольшими. Для приобретения платы и других радиодеталей потребуется не больше 500 рублей.

Самой затратной частью будет солнечная панель. Ее стоимость может начинаться от 10 рублей до 1000 рублей, в зависимости от качества исполнения изделия и бренда. Самые дорогие элементы будут служить долго, и радовать владельца участка ярким светом.

Дешевые платы быстро ломаются, могут не работать сразу после изготовления. Дополнительными расходами могут стать ПВХ трубы. Лучший вариант подобрать им альтернативу, либо использовать имеющиеся запасы.

Таблица расходов может выглядеть следующим образом:

Бюджетный вариант одного светодиодного фонарика будет иметь стоимость около 500 рублей, согласно таблице. Можно приобрести необходимые для его создания оптом, чтобы собрать сразу несколько изделий этого типа, тогда общая сумма покупки будет еще ниже на единицу светящегося прибора.

Список нужных деталей

В этом перечне всего 7 элементов, большую часть деталей можно найти в магазине радиоэлектроники. Но чтобы сэкономить, можно заказать комплектующие через “Алиэкспресс” или другие подобные сайты. Главное – подбирать все детали по маркировке, чтобы в итоге получилась работоспособная конструкция:

1. Резистор на 3,6 кОм.
2. Резисторы на 33 Ом (зависит от количества и мощности светодиодов).
3. Диод 1N5391 или аналоги (есть как импортные, так и отечественные варианты).
4. Транзистор 2N4403 (могут быть другие виды с подходящими характеристиками).
5. Аккумуляторная батарея на 3,6 В. Лучше подбирать литий-ионные, так как никель-кадмиевые не отличаются надежностью.
6. Солнечная фотопанель, лучше всего подойдут монокристаллические варианты как самые производительные и долговечные. Можно использовать и поликристаллические элементы. Главное – выбрать изделия сорта А или В, не брать варианты С и тем более D, так как они по характеристикам намного хуже, а срок службы меньше.
7. Светодиоды. Можно использовать 1 элемент на 3 Вт, но лучше взять 3 штуки мощностью 1 Вт. В этом случае хорошо использовать DIP-диоды, так как они лучше работают в условиях открытого воздуха, чем SMD.

Детали, которые необходимо иметь под рукой при сборке садового светильника.
Стоит заранее определить, в каком корпусе скомпоновать все узлы. Подойдут любые варианты, которые обеспечат удобное расположение деталей. Также надо приобрести паяльник и все материалы для пайки, если их нет под рукой.

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.

Компоновка фонаря

Проводить работу нужно на столе, который хорошо освещен, а под рукой есть все необходимое. Может понадобиться пинцет, нож и другие инструменты. Также лучше иметь под рукой несколько проводов. Соединять части по схеме можно двумя способами:

1. Использовать универсальную монтажную плату или сделать ее самостоятельно. В этом случае основные узлы будут скомпонованы в одном месте и надежно закреплены. Купить проще всего в магазинах радиоэлектроники, там есть варианты разного размера, поэтому подобрать несложно.
2. Если платы под рукой нет, можно соединить детали навесным способом. У всех деталей ножки длинные, поэтому их можно соединять даже без использования проводов, но если нужно вынести какие-то детали подальше (например, вывести солнечную батарею наружу или выставить светодиоды), использовать медные провода в изоляции.

Продумайте расположение деталей заранее, разложите и примерьте их, чтобы понимать, как лучше соединить. На этом этапе можно внести поправки и избежать ошибок и сложностей.

Плата используется во всех готовых светильниках.

Из чего сделать плафон и как собрать светильник

После выбора варианта компоновки нужно подобрать корпус, чтобы защитить изделия от атмосферных воздействий. Это может быть небольшая пластиковая емкость, которая плотно закрывается или стеклянная баночка с крышкой. Чтобы сделать светильник на солнечных батареях своими руками, нужно следовать инструкции:

1. На выбранном плафоне (его верхней части) закрепить солнечную батарею. К ней должны быть прикреплены контакты, если их нет, впаивается контактная дорожка. Лучше всего приклеить на двухсторонний скотч, но сильно прижимать не надо. Контакты пропустить через крышку или другой элемент, предварительно сделав небольшие отверстия в подходящих местах. После того, как провода протянуты, отверстия заделать небольшим количеством атмосферостойкого герметика, влага не должна проникать внутрь.
2. Внутри корпуса нужно закрепить отсек для аккумуляторной батареи, его проще всего приклеить на герметик или клеевой пистолет. Далее расположить все остальные детали по схеме, надежно соединяя их. Если в работе не используется печатная плата, можно закрепить небольшой кусок пенопласта и вставлять ножки электронных элементов в него, чтобы они хорошо зафиксировались.
3. Светодиоды обычно располагают в нижней части. Если используется баночка, ничего особенно делать и не нужно. Но для повышения яркости можно собрать отражатель, используя толстую фольгу или компакт-диск, нарезанный на кусочки подходящего размера. Определить качество освещения сложно с первого раза, лучше попробовать разные варианты, чтобы подобрать тот, который будет светить лучше всего.
4. Если используется непрозрачный плафон, то одну из его стенок или нижнюю часть нужно вырезать и вставить рассеиватель или кусок прозрачного пластика подходящего размера. Тут нужно исходить из ситуации и подбирать то, что есть под рукой. Можно использовать рассеиватели или стекла от старых светильников или фонариков. Чтобы закрепить элемент и сделать соединение водонепроницаемым, лучше использовать прозрачный герметик, стойкий к ультрафиолету.
5. После соединения всех деталей схемы надо обязательно проверить ее работоспособность. Если все нормально, соединения нужно загерметизировать специальным карандашом или составом для контактов. Перед сборкой корпуса стоит прогреть его изнутри феном, чтобы убрать излишки влаги и предотвратить окислительные процессы внутри.
6. Можно прикрепить к готовому светильнику ножку, чтобы втыкать его в землю в подходящем месте, а можно подвешивать его. Для этого снаружи проще всего сделать крючок или петельку.

Обзор настенных уличных светильников на солнечных батареях с датчиками движения

Плюсы:

• Не требует организации электропроводки. Купил, прикрепил и пользуешься.
• Экономия электроэнергии.
• В условиях средней полосы России уличные настенные светильники на солнечных батареях без датчиков движения светят не всю ночь, поскольку аккумулятор не успевает полностью зарядиться под нашим обычно хмурым небом. Датчик движения экономит заряд батареи.

Минусы:

• Место крепления светильника должно быть таковым, что бы солнечная батарея располагалась на прямом солнечном свете.
• Зимой на солнечную батарею ложится снег и она перестает работать.
• Аккумулятор рано или поздно придется поменять.
• Светят только когда мимо идет человек. Для декоративной подсветки ландшафта следует использовать светильники без датчиков движения, освещающие пространство постоянно.

Популярная модель с хорошим конструктивом. Есть датчик движения, дальность срабатывания зависит от расположения светильника. Светодиодов — 16 шт. Уровень защиты: IP65. Литий-ионный аккумулятор: 3.7 В, 1000 мАч. Яркость: 100 lm. Цена: 929 руб за 2 штуки. ..

Пластиковый корпус. Защита: IP65. Литиевая аккумуляторная батарея 3.7 В / 900 мАч. Светодиодов — 16 шт. Вес: 185 г. Сенсор движения срабатывает на расстоянии 3-5 м. Цена: 428 руб.

Популярная и симпатичная модель с датчиком движения. Дальность срабатывания датчика зависит от расположения светильника. Корпус алюминий с пластиком. Светодиодов — 20 шт. Цветовая температура 5500-6000 К. Уровень защиты: IP55. Аккумулятор Ni-MH 1000 мАч/3.7 В. Яркость: 340-600 lm. Цена: 841 руб. ..

Удобная конструкция с петелькой позволяющей легко снимать светильник со стены (например для того, что бы убрать его на зиму). Датчик движения по заявлению продавца работает на 8 метров (в реальности наверняка меньше). Свет включается на 20 секунд и если движения в зоне действия сенсора не происходит, светильник отключается. Довольно тусклый, светодиодов — 6 шт. Литиевая батарея: 600mA, 3.7 В. Цена: 964 руб. .. В белом корпусе может и есть дешевле, но нам удалось найти только за 822 руб. ..

Корпус из нержавеющей стали и пластика. Защита корпуса IP65. Литиевый аккумулятор 3.7 В / 2200 мАч. Светодиодов — 8 шт. Свет теплый белый или холодный белый на выбор. Два режима работы. Когда нет движения яркость 20 люмен. Когда мимо проходит человек 2000 люмен — 18 секунд. Цена: 587 руб. ..

Два варианта окраски корпуса (черный и белый). Уровень защиты: IP65. Несколько режимов работы. В одном из них светит тускло, а при срабатывании сенсора движения загорается на полную мощность. Способ крепления светильника позволяет легко снимать его со стены. Литий-ионный аккумулятор: 3.7 В / 1000 мАч. Светодиодов — 16 шт. Цена: 696 руб.

Светодиодный настенный уличный светильник на солнечной батарее с поворотным механизмом. Светодиодов: 18 шт. Степень защиты корпуса: IP65. Цена: 1 039 руб. ..

Светодиодный настенный уличный светильник на солнечной батарее. Светодиодов: 17 шт. Степень защиты корпуса: IP65. Цена: 317 — 1 265 руб. .. 46 светодиодов. Литий-ионный аккумулятор 3.7 В / 1700 мАч. Уровень защиты: IP65. Цвет корпуса черный или белый. Есть датчик движения. Цена: 1 272 руб. .. Яркий светильник на 118 светодиодов. Защита корпуса: IP65. 3 режима работы. Датчик движения. Цена: 1 033 руб. ..

Настенный светильник на 14 светодиодов с поворотным механизмом. Яркость — 70 LM. Защита корпуса: IP65. Датчик движения. Цена: 1 742 руб. ..

Для участков стен расположенных в тени используются уличные настенные светильники позволяющие вынести солнечную батарею на солнце.

Уличный светодиодный светильник с вынесенной солнечной батареей. Яркость: 180LM. Датчик движения. Светодиодов — 56 шт. Цена: 1116 руб. ..

Уличный светодиодный светильник с вынесенной солнечной батареей. Корпус в белом или черном исполнении. Датчик движения. Яркость: 450 LM. Светодиодов — 22 шт. Цена: 828 руб. ..

Уличный светодиодный светильник с вынесенной солнечной батареей. Датчик движения. Яркость: 750 LM. Цена: 1900 руб. ..

Уличный светодиодный светильник с вынесенной солнечной батареей. Корпус в белом или черном исполнении. Датчик движения. Яркость: 1000 LM. Светодиодов — 188 шт. Цветовая температура: 6000 K. Цена: 2 704 руб.

Как можно улучшить готовую модель

Если купленные садовые светильники не работают как положено, или их характеристики не соответствуют заявленным, можно провести некоторые доработки. Они помогут улучшить конструкцию и обеспечат качественный свет:

1. Если светильник дает тусклый свет, стоит разобрать его и убрать один из резисторов. На его место ставится перемычка, делать все надо аккуратно, чтобы не повредить другие узлы. Обычно этого достаточно, чтобы яркость возросла на порядок.
2. Когда свет вначале яркий, но через короткий промежуток времени становится тусклым, а потом гаснет, нужно добавить резистор примерно на 50 кОм. Это позволит системе ярко светить как минимум на несколько часов больше.
3. Еще одна типичная проблема – свет гаснет через несколько часов после наступления темноты. Чаще всего это происходит из-за того, что изготовитель сэкономил на аккумуляторной батарее и поставил вариант с маленькой емкостью. Нужно разобрать корпус и проверить номинал батареи, если он 600 мАч и меньше, поменять на модели от 1000 мАч или больше, все зависит от производительности солнечного модуля. Подбирать аккумулятор из расчета – 8 часов работы светодиодов плюс запас примерно в 30%.
4. В некоторых моделях стоит один светодиод, что не дает качественного света. В этом случае нужно уточнить его мощность, после подобрать 3 диода, которые в сумме будут потреблять примерно столько же энергии и расположить их по периметру плафона под углом примерно в 120 градусов.
5. Можно вместо стандартного светодиода впаять RGB-вариант и тогда свет будет переливающимся.

Устройство готовых светильников несложное, разобраться в нем не составит труда.

Чтобы экономить энергию и включать садовый светильник только тогда, когда это нужно, можно впаять в цепь небольшой выключатель.

Сделать садовый светильник своими руками по силам любому человеку, обладающему хотя бы начальными навыками пайки. Купить комплектующие можно через интернет или в магазине радиоэлектроники. Также пользуясь рекомендациями несложно провести ремонт или улучшить работу готовых светильников.

Как работает садовая лампа?

Отсутствие подключения к сети питания делает светодиодный фонарик очень удобным и выгодным способом освещения. Днем, в то время пока светит солнце, фонарик запасает солнечную энергию в свою батарею.

Погода должна быть безоблачной и ясной, чтобы собирать свет максимально эффективно. Внутри некоторых фонариков предусмотрен контроллер, который запускает свечение, как только на улице достаточно стемнеет. Тогда начинается расходоваться накопленная энергия в аккумуляторах.

При полной разрядке светильник перестает вырабатывать свет. Работа выглядит следующим образом:

1. Днем накопительная панель перерабатывает энергию солнца в электричество небольшой мощности.
2. Полученная энергия с помощью диода перенаправляется в аккумулятор.
3. Плюсовой потенциал через резистор контролирует отсутствие свечение до наступления темноты.
4. Как только наступают сумерки, либо другой вид затемнения, транзистор включается в работу (эффект получается за счет небольшого плюсового потенциала, соприкасающегося с базой) и запускает свечение светодиода на основе энергии, содержащейся в батарее. Фонарик испускает свет.
5. Световой диод равномерно дозирует выработку энергию от аккумулятора для исключения полной разрядки.
6. Как только начинает светлеть, плюсовое напряжение перекрывает транзистор, в результате чего светодиод перестает получать энергию для свечения. В этот период снова запускается процесс зарядки батареи.

Более простые модели без контроллера накапливают энергию и равномерно тратят ее, обеспечивая свечение в любое время суток.

Основы и состав солнечных станций

Назначение гелиопанелей — сбор и концентрация (притягивание) на себе солнечного света (ультрафиолета), преобразование его через контроллеры, инвертор в электричество и подача его через аккумуляторные батареи или напрямую в сеть 220 В (или 380 В) дома.

Излишки электричества можно продавать. Одно из преимуществ системы — полная автономность, автоматичность. Недостаток — зависимость от погоды, климата, затенения.

Стандартная цель пользователя — подобрать элементы так, чтобы они окупились за наименьший срок. Поэтому очень важна правильная сборка — от нее зависит эффективность оснащения.

Светильники для установки на столбы ограды или ворот

Корпус пластиковый. Исключительно декоративный элемент ландшафта, светит тускло (1 светодиод), но позволяет располагать эти фонарики на уровне глаз. Степень защиты корпуса: IP33. Цена: 690 руб.

Корпус пластиковый, но сделан аккуратно. Исключительно декоративный элемент ландшафта, светит тускло, что позволяет располагать эти фонарики на уровне глаз. Степень защиты корпуса: IP33. Цена: 2 092 руб

Назначение и расчет добавочного резистора в цепи питания светодиода

Напряжение аккумулятора может быть слишком большим для светодиода (это может привести к выходу из строя последнего). Чтобы компенсировать его излишки используем добавочный резистор R2. Расчет его номинала производим исходя из формулы: U(A) = U(D2) + U(R2), где:

U(A) – напряжение аккумуляторной батареи;

U(D2) – рабочее напряжение светодиода;

U(R2) – падение напряжения на добавочном резисторе R2.

Для используемого в приведенной выше схеме светодиода TDS-P001L4U15 с рабочим напряжением 3,7 В применение резистора R2 не требуется, так как U(A) = U(D2). То есть наша конкретная схема будет выглядеть следующим образом:

В качестве примера расчета добавочных резисторов рассмотрим схему с подключением двух разнотипных светодиодов: D2 – BL-L813UWC (рабочее напряжение – 2,7 В; потребляемый ток – 30 мА; стоимость – 15 рублей) и D3 – FYL-5013UWC/P (2,2 В; 25 мА; 20 рублей).

Рассчитываем добавочный резистор R2 для светодиода D2.

U(A) = U(D2) + U(R2)

U(R2) = U(A) – U(D2) = 3,7 – 2,7 = 1 В

По закону Ома (знакомого всем со школьной скамьи):

U(R2) = R2 • I, где I – потребляемый светодиодом ток, следовательно

R2 = U(R2) : I = 1 : 0,03 = 33,33 ≈ 33 Ом

Аналогично рассчитываем добавочный резистор R3 для светодиода D3:

U(R3) = U(A) – U(D3) = 3,7 – 2,2 = 1,5 В

R3 = U(R3) : I = 1,5 : 0,025 = 60 ≈ 62 Ом

На заметку! После произведенных расчетов величины добавочных резисторов округляем полученные значения до ближайших стандартных номиналов.

Окончательно схема с двумя разнотипными излучателями будет выглядеть следующим образом:

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.

Централизованное освещение на солнечных батареях

Если дача подключена к центральному электроснабжению и имеет проводку, целесообразно использовать солнечные модули для получения электричества, которое будет идти на нужды всего дома. Для этого потребуются специальные модули, которые, как правило, устанавливаются на крыше.

Освещение на даче своими руками с помощью альтернативной энергии организовывается в несколько этапов.

1. Выбор и покупка солнечной батареи.
2. На поверхность, где будут установлены батареи, крепят опорные элементы и скобы.
3. На фиксирующие элементы крепят рейки.
4. После того как рейки установлены, на них накладывают сами солнечные батареи.
5. С помощью проводки, идущей в комплекте, происходит подсоединение к действующей системе проводки дачи.

Функциональные характеристики зависят от мощности. Для обеспечения светом дачного домика достаточно модулей с мощностью 12—24 В.

Комплект стандартной солнечной батареи включает в себя:

• контроллер заряда аккумулятора;
• инвертор;
• проводку;
• предохранители;
• коннекторы;
• защитные автоматы.

Отдельные модели могут включать дополнительные элементы. Например, некоторые содержат счётчик энергии для контроля её расхода.

Если в земле проложены провода, уличную подсветку тоже подключают с помощью такой системы. По сути, в проводке дома будет точно такое же электричество, только преобразованное из солнечной энергии.

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 65×65

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.

Транзистор КТ503

резистор МЛТ 22 кОм

диод Шоттки 11DQ04

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 42×25мм. 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.

Варианты соединения гелиобатарей

Солнечные батареи состоят из нескольких отдельных панелей. Чтобы увеличить выходные параметры системы в виде мощности, напряжения и тока, элементы присоединяют друг к другу, применяя законы физики.

Соединение нескольких панелей между собой можно выполнить, применив одну из трех схем монтажа солнечных батарей:

• параллельная;
• последовательная;
• смешанная.

Параллельная схема предполагает подключение одноименных клемм друг к другу, при котором элементы имеют два общих узла схождения проводников и их разветвления.

При параллельной схеме «плюсы» соединяются с «плюсами», а «минусы» с «минусами», в результате чего выходной ток увеличивается, а напряжение на выходе остается в пределах 12 Вольт

Величина максимально возможного тока на выходе при параллельной схеме прямо пропорциональна количеству подключенных элементов. Принципы расчета количества приведены в рекомендуемой нами статье.

Последовательная схема предполагает подключение противоположных полюсов: «плюс» первой панели к «минусу» второй. Оставшийся незадействованный «плюс» второй панели и «минус» первой батареи подключают к расположенному дальше по схеме контроллеру.

Такой вид соединения создает условия для протекания электрического тока, при котором остается единственный путь для передачи энергоносителя от источника к потребителю.

При последовательной схеме подключения напряжение на выходе увеличивается и достигает отметки в 24 Вольт, чего бывает достаточно для запитки портативной техники, светодиодных ламп и некоторых электроприемников

Последовательно-параллельную или смешанную схему чаще всего используют при необходимости соединения нескольких групп батарей. Посредством применения этой схемы на выходе можно увеличить и напряжение и ток.

При последовательно-параллельной схеме подключения напряжение на выходе достигает отметки, характеристики которой наиболее подходят для решения основной массы бытовых задач

Такой вариант выгоден и в том плане, что в случае выхода из строя одного из конструктивных элементов системы, другие связующие цепи продолжают функционировать. Это существенно повышает надежность работы всей системы.

Принцип сборки комбинированной схемы построен на том, что устройства внутри каждой группы соединяются параллельно. А подключение всех групп в одну цепь осуществляется последовательно.

Комбинируя разные типы соединений, не составит труда собрать батарею с необходимыми параметрами. Главное – число соединенных элементов должно быть таким, чтобы подводимое к аккумуляторам рабочее напряжение с учетом его падения в зарядной цепи превышало напряжение самих аккумуляторов, а нагрузочный ток батареи при этом обеспечивал необходимую величину зарядного тока.

Как устроен типичный светодиодный светильник

Конечно, все они выглядят по-разному.

В коробке находится сам светильник в сборе, отдельно две «ноги» — короткая и длинная. Еще есть пластиковый черный наконечник, который втыкается в землю, и инструкция.

Наличие двух «ножек» очень удобно. Ведь кому-то захочется «посадить» светильник прямо на поверхность почвы. Тогда подойдет короткая трубка. Кому-то захочется приподнять лампу над поверхностью. Тогда используется длинная. Во всяком случае, не придется сразу что-то отпиливать или искать подходящий удлинитель. Такая забота о потребителе всегда приятна.

Сам шар не стеклянный, а пластмассовый. Это облегчает конструкцию и делает ее более безопасной. Правда, стекло в отличие от пластика не царапается, но тогда изделие стоило бы дороже.