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.

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.

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. . 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.

Схема светильника на солнечной батарее

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 https://lampagid.ru/osveshchenie/dom-i-uchastok/svetilnik-na-solnechnoj-bataree

Источник https://electric-220.ru/news/skhema_sadovogo_svetilnika_na_solnechnoj_bataree/2019-02-08-1646

Источник https://alter220.ru/solnce/shema-svetilnika-na-solnechnoj-bataree.html