Схема светильника от солнечной батареи с датчиком движения

Схема светильника на солнечной батарее

Пост опубликован: 7 августа, 2017

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.

Источник

Светильник с датчиком движения на солнечных батареях своими руками

Давно не было интересных самоделок на этом сайте. Мы нашли отличную инструкцию на одном из зарубежных DIY-ресурсов. В этот раз разберёмся, как буквально за копейки собрать крутой светильник с датчиком движения, который питается от солнечной энергии.

Принцип работы светильника

1. Светильник заряжается в течение дня, находясь на солнечном месте.
2. Заряд накапливается в аккумуляторе.
3. Ночью устройство реагирует на движения человека и включает освещение.

Что понадобится

Материалы

1. Картон (для корпуса).
2. Кусочек матового пластика (будет скрывать светодиод и создавать эффект рассеянного света).
3. Плата контроллера YX-402.
4. Солнечная панель 1W / 5V.
5. Аккумулятор 18650.
6. Адаптер для аккумулятора.
7. Светодиоды.
8. Монтажная плата.
9. JST разъемы.
10. Провода.
11. Термоусадочная трубка.
12. Колпачок кнопки.

Какие светодиоды подойдут

Желательно придерживаться следующих характеристик:

1. Линза: 5 мм, холодный белый.
2. Прямое напряжение (Vf): 3,0 — 3,2 В.
3. Максимальный непрерывный ток (Ifm): 30 мА.
4. Максимальное рассеивание мощности (Pm): 80 мВт.
5. Сила света: 12000-14000 мкд при 20 мА.
6. Угол рассеивания: 30 градусов.

Рекомендации по расчетным значениям при проектировании светодиодной панели:

• Прямое напряжение: 3,2 В.
• Прямой ток: 20 мА.
• Сила света: 13000 мкд при 20 мА.
• Максимальная мощность: 80 мВт.

Общая потребляемая мощность и световой поток:

• В светодиодной панели используется 18 светодиодов.
• Макс. потребляемая мощность: 18 x 80 мВт = 1440 мВт = 1,44 Вт.
• Сила света на светодиод: 13000 мкд при угле обзора 30 градусов.
• Люмен на светодиод: 10,94 лм.
• Общий световой поток: 18 x 10,94 = 196,92 лм.
• С учетом потери 25% световой поток: 147,69 лм (примерно 150 лм).

Инструменты

1. Пистолет для термоклея.
2. Паяльник.
3. Технический фен.
4. Кусачки.
5. Инструмент для зачистки проводов.
6. Нож для резки.
7. Отвертка.

Схема светильника

Схема состоит из 4-х элементов:

1. Плата контроллера датчика движения.
2. Светодиодная панель из 18 светодиодов, подключённых параллельно.
3. Солнечная панель.
4. Литий-ионный аккумулятор.

Сборка светильника

Делаем светодиодную панель

Придерживаясь схемы, соедините светодиоды, чтобы они размещались на равном расстоянии друг от друга. На выходах припаиваем провода.

• 
• 
• 
• 
• 

Подготовка адаптера аккумулятора

Батарейный отсек обычно идёт с обычными проводами для подключения. Но клемма платы контроллера — это гнездовой разъем JST, а не паяльные площадки. Поэтому нужен штекерный разъем JST для подключения аккумулятора к плате контроллера.

Спаяйте провода адаптера и JST-разъёма, обязательно наложив изоляцию.

Подготовка солнечной панели

Сначала нанесите немного флюса на две паяльные площадки. Затем нанесите достаточное количество припоя, чтобы покрыть паяльные площадки. Подключите красный провод к положительной (+) клемме, а черный провод к отрицательной (-) клемме.

• 
• 

Плата контроллера

Самое лучшее в плате контроллера YX-402 — это то, что она поставляется с датчиком движения. Это позволяет обойтись без дополнительных телодвижений.

Клеммы должны быть промаркированы. Подключение солнечной панели: S + и S-, подключение светодиодов: L + и L-, а подключение батареи производится через разъем JST.

Нажатием на кнопку можно включать/выключать питание и переключать режимы работы.

Изготовление корпуса

Корпус можно вырезать из любого подходящего материала. На примере используется картон.

1. Задняя панель — прямоугольная — 14 х 7 см.
2. Передняя панель для светодиодов — прямоугольная — 14 x 8 см.
3. Верхняя панель для солнечной панели — прямоугольная — 14 x 7 см.
4. Две боковые панели — треугольные — 11 x 8,5 x 7 см.

На передней панели нужно вырезать слоты под светодиодную панель, датчик движения и кнопку.

На верхней панели нужны два отверстия для проводов солнечной панели.

• 
• 
• 

Рассеиватель света

Свет, исходящий от светодиодной панели, очень нагружает невооруженный глаз. Для создания равномерного приятного глазу светового потока на светодиоды нужно установить рассеиватель. Его можно купить или изготовить самостоятельно из подходящего пластика.

Размер рассеивателя 3,5 х 7 см.

Установка компонентов

1. Рассеиватель приклеивается к отверстию для светодиода.
2. Две небольшие полоски картона приклеиваются с обеих сторон слота для светодиодов. Они будут служить основанием для светодиодной панели.
3. Установите светодиодную панель на основание и приклейте её с помощью термоклея.
4. Точно так же установите плату контроллера, рассчитав её расположение.
5. Пропустите провода солнечной панели через отверстия на верхней панели и приклейте её (панель).
6. Адаптер с аккумулятором приклеивается к задней стенке.
7. Припаяйте провода к клеммам и подключите JST.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

Сборка корпуса

Выровняйте заднюю, переднюю и верхнюю стенки, временно соедините их клейкой лентой. На стыки нанесите достаточное количество термоклея. Сложите стенки и подождите несколько секунд, пока клей не высохнет. Затем нанесите клей на последний стык.

Осталось установить боковые треугольные стенки.

• 
• 
• 
• 
• 

Тестирование

Сборка светильника с датчиком движения завершена. Пришло время испытать его и ввести в эксплуатацию.

Чтобы свет начал гореть, накройте солнечную панель любым тёмным материалом. Светодиодная панель загорится с половинной яркостью. При обнаружении движения перед датчиком светодиоды начинают светить на полную мощность. Нажатием кнопки можно менять режим.

Установка светильника

Чтобы закрепить устройство на поверхности стены, можно использовать хорошую двустороннюю клейкую ленту.

• 
• 

Это максимально дешёвый самодельный светильник с датчиком движения на солнечной батарее. Готовый контролер выступает основанием для всей схемы, главное — всё правильно соединить и точно расположить элементы в корпусе.

Источник

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.

• 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