Светодиодное освещение на солнечной энергии

В наше время очень большое внимание уделяется солнечной энергии, сейчас очень много проектов по использованию это энергии в разных направлениях. Я интересуюсь идеями по использованию этой энергии в повседневной жизни. (У меня уже есть радиоприемник, работающий на солнечной энергии, но мне не приходилось еще использовать его в экстренной ситуации),

Прошлым летом мой отец пожаловался, что его задний двор плохо освещается. Дело в том, что для освещения обычным источником электричества ему придется прокладывать длинные провода (более 100 ярдов). К тому же провода нужно глубоко закапывать, что бы не повредить газонокосилкой. И я решил помочь ему.

Читайте также Как выбрать светодиодный прожектор

Я решил сделать очень яркую систему освещения, автономно работающую от солнечной энергии, и таким образом избавить его от хлопот по прокладке кабеля под землей и разного рода выключателям.

В качестве источника света я решил использовать светодиоды большой яркости и вмонтировать их в металлический корпус.

Как собрать всю эту автономную систему на солнечных батареях, я хочу рассказать вам в своей статье.

Что нам понадобится

Чтобы было легче все сделать, мы просто переделаем обычные светильники в светодиодные, работающую от солнечных батарей. Большинство нужных нам частей уже будут готовы. Мы главным образом просто обеспечим электричеством источники света. Ну и конечно для этого придется немного поработать паяльником.

Части:

• Дешевая система освещения (С 2 или больше металлическими «светильниками»)
• Толстый двухжильный кабель
• Мощные светодиоды (1 ватт или 3 ватта на ваш выбор)
• Драйвер (контроллер для светодиодов)
• Алюминиевые теплоотводы
• Термопаста
• 18-вольтовая (или выше) Солнечная батарея
• 12-вольтовый контроллер для солнечной батареи
• 12-вольтовый аккумулятор
• Провод
• Пластмассовый контейнер
• Клеммники для проводов
• припой

Датчик освещенности:

• Транзистор PNP (я использовал TIP42),
• Печатная плата (макета)
• Резистор на 10,000 Омов
• 1N4001 Диод

Инструменты:

• Паяльник
• кусачки
• Отвертки
• Инструмент для снятия изоляции и резак

Стоимость: 5-7 тыс.руб.

Время: 2 — 3 часа

Все электронные компоненты я купил подешевке на eBAy. Расходные материалы можно взять в любом хозяйственном магазине как я и поступил. Общая стоимость этого проекта была в диапазоне $75-100. Не очень дорого по сравнению с готовой системой автономного освещения да еще к тому же работающую от солнечной энергии.

Я также купил более дорогой контроллер, чем мне был нужен. Можете сэкономить 10$ купив более дешевый.

Большую часть времени вы потратите на то, что бы понять какие провода куда подключить. Количество реальной работы (сборки) довольно небольшое.

Сверхяркие светодиоды, отличаются от обычных. Они используют много тока и сильно нагреваются. Я покупал на eBay за несколько долларов. Я решил использовать диоды на 3 ватта. Но для начала вам вполне хватит на 1 ватт.

Вы должны, иметь ввиду что для работы этих светодиодов необходим драйвер. Это — устройство, разработано для того чтобы отрегулировать ток и не позволить сгореть светодиоду. Плюс Вы можете использовать светодиоды любого цвета, не меняя при этом резисторы. Довольно удобно. Перед покупкой драйвера вам необходимо определится с его мощностью. Мой драйвер может обработать 10 ватт, чего вполне достаточно что бы работали два 3 ваттных светодиода на 12 В. (Более точная информация в инструкции, файл PDF. )

На картинке выше я использую драйвер слева. Он может обработать 10 ватт нагрузки. Тот, что справа вы можете использовать, чтобы привести в действие один светодиод мощностью 1 ватт. Тот что слева дороже. Я выбрал драйвер подороже, так как у него есть дополнительные функции, Вы можете использовать стандартный драйвер он дешевле.

(Под дополнительными возможностями я имею в виду то, что к нему можно в дальнейшем подключить микроконтроллер и добиться разных эффектов, к примеру стробоскопа)

Разбираем светильники

Задача просто разобрать светильник и вынуть из него всю электронную начинку, оставляем только корпус.

Вставляем провод

Теперь берем жесткий двухжильный кабель, который приготовили и продеваем его в корпус.

Это не очень удобно так как кабель жесткий. Я использовал для этого кусачки.

Удостоверьтесь, что оставили хорошее количество провода, для того что бы спаять его.

(Удостоверьтесь, что Вы пронизываете его тем же самым способом как оригинальный провод.)

 Шаг 5 пайка светодиодов

Зачистите и облудите концы провода.

Используйте крепежник для пайки.

Теперь припаяйте один провод на + контакт и один на — контакт.

После того как припаяли светодиод монтируем на него теплоотвод. Он нужен для того что бы наш светодиод не перегрелся так как он находится в замкнутом пространстве.

Сборка светильника

Теперь закрепляем светодиод в корпусе.

(Я просто втиснул его в место, где была лампа. У меня не возникло никакой потребности в клее или скотче. Если вы решите приклеить его то удостоверьтесь в том что клей выдержит высокую температуру.)

Соберите корпус светильника.

Теперь у вас есть светодиодный светильник в готовом герметичном корпусе!

Далее делаем такие же светильники.

Я сделал 2 светильника для этого проекта.

 Делаем корпус

Поскольку это все будет снаружи, я решил сделать хороший герметичный корпус, который бы не боялся влаги.

Я взял простую пластмассовую коробку и вмонтировал в нее зажим для кабеля. Он позволит просунуть 2 или несколько проводов вместе и герметично их закрепить. Я нашел его в местном хозяйственном магазине.

Чтобы сделать отверстие я воспользовался паяльником и просто проплавил в корпусе дырку, вы можете просверлить его, но будьте осторожны при сверлении пластика могут возникнуть трещины. Лучше сначала потренироваться на куске похожего пластика.

Как только отверстие было готово, я вкрутил в него зажим. Я также добавил герметик, чтобы защитить его от попадания воды. (Да, когда вы просунете через отверстие провода, там еще будет свободное место, там также нужно будет воспользоваться герметиком.)

Если Вы волнуетесь по поводу воды, которая может попасть через отверстие под крышкой, можете воспользоваться резиновым уплотнителем. Можете так же промазать все герметиком.

 Провода и все остальное

Осталось подсоединить провода. Тяжелая работа закончена.

Я укоротил несколько проводов и зачистил их для того чтобы спаять с моим аккумулятором. Вы можете сделать так же или использовать специальные зажимы.

Далее я соединил + и — контакты с моим аккумулятором в клемники B+ и B- на контроллере.

Так дальше я подключил 2 провода в клемники L+ и L- на контроллере. С этих проводов пойдет питание на драйвер светодиодов.

Дальше на драйвере мы подключаем их в клемники V+ GND-.

Самое сложное позади.

 Подключаем провода к светодиодным светильникам

Наши светильники будем соединять последовательно к драйверу.

Возьмите положительный провод от одного из ваших светильников и зацепите его в плюсовой клеммник драйвера. (Если вы не знаете, который положителен и который отрицателен, захватите мультиметр и сделайте быстрый тест.)

Читайте также Как выбрать мультиметр

Отрицательный провод от светильника вставляем в клеммник.

Снимите положительный провод другого светильника, и поместите его в то же самое отверстие в клемнике.

Отрицательный провод, который у вас остался, вставляем в драйвер.

Более простым языком последовательная цепь означает, что все элементы стоят в одном ряду друг за другом от плюса к минусу. Если хотите можете добавить еще светильники и соединить их по такой же схеме.

10 проверка

Ну, тут либо вас слепит яркий свет, либо вы что-то сделали не так. Надеюсь на первое.

Собираем все внутри корпуса

Хорошо теперь, когда вы знаете, как все соединить, пора собрать все в корпус. (Это означает что вам нужно отключить все провода что бы просунуть в отверстие для проводов. Но не беспокойтесь это просто!)

Просуньте все провода от светильников и солнечных батарей в коробку.

Теперь повторно соедините все вместе. Проверьте, работает?

(Зацепите Солнечную батарею к контроллеру солнечных батарей, вворачивая провода в клеммники S+ и S-. )

Светильник готов!

Хорошо. Вы должны получить очень много яркого света. Прикрепите его снаружи и наслаждайтесь. У Вас теперь есть большая система освещения, которая и выглядит классно и обеспечит много света.

Вы можете использовать эту схему со светодиодами разных цветов. Я наслаждаюсь прохладным освежающим «белым» светом.

Вы можете также использовать эту идею для освещения на пороге своего дома или даже внутри.

Ну и заключительный шаг для тех кто хочет полной автономной работы этой системы. Датчик освещенности, который будет включать светильники с наступлением ночи.

 Еще не все…

Сейчас многие из Вас, вероятно, задаются вопросом, почему я не говорил о датчике освещенности. Действительно без этого датчика система будет постоянно включена.

Для того что бы собрать такой датчик нам понадобится PNP транзистор, резистор на 10к Ом и диод.

Чтобы понять, что я имею ввиду, взгляните на схему сверху.

То, что мы делаем, использует транзистор в качестве «тумблера». Когда транзистор получает электричество от солнечной батареи (значение дневного времени), «тумблер» выключен. В ночное время, когда нет никакого электричества, поступающего от солнечной батареи, «тумблер» включается, и электричество поступает в светильники.

Похожий принцип используется в маленьких садовых фонарях. И это все по цене транзистора и резистора.

Главное найти достаточно сильный транзистор. Стандартный 2N3904 НЕ будет работать. Вам понадобится, что-то с более высокими рабочими напряжением и током.

Поскольку моя солнечная батарея составляет 21 В при 0.6 амперах я использовал мощный транзистор.

Другой способ, если использовать Микродиспетчер (такого как Arduino), чтобы управлять Драйвером. У Драйвера, который у меня, есть порт PWM. Было бы легко подключить Arduino в цепь, чтобы он работал как датчик темноты. Хотя если честно, это излишне для такого проекта.

Делаем датчик темноты

Части:

• 1N4001 Диод (или что-то подобное)
• Транзистор TIP42 (или любой подобный транзистор PNP)
• Резистор на 10,000 Омов
• Печатная плата (макетка)
• Провод
• Теплоотвод

 Инструменты:

• Паяльник
• Кусачки

Все что нужно сделать транзистор, резистор на плате и припаять к ним провода. Диод мы используем позже вместе с солнечной батареей.

*** Прежде, чем вы сделаете ЧТО-ЛИБО, Вы должны знать, что на транзисторе три ноги эмиттер, коллектор и база. Вы обязательно должны знать, где какая нога находится. Обычно эта информация находится на упаковке или корпусе транзистора, если нет, то поищите в интернете. ***

Читайте также Как подключить интернет на даче

Поместите транзистор в середине платы и припаяйте его.

Найдите Основную ногу. Поместите резистор рядом с ней и спаяйте резистор. Теперь соедините одну ногу резистора к Основной ноге транзистора (базе).

Теперь зачистите провод. Нам нужно соединить один провод со свободным концом резистора, другой к ноге коллектора, и еще один к ноге эмиттера.

Также я приклеил теплоотвод на транзистор, чтобы исключить риск перегрева.

Подробно о транзисторе

Важно! Обязательно подпишите каждую ногу. Серьезно. Если Вы не сделаете этого, ваш транзистор может вспыхнуть и расколоться, как это случилось у меня.

 Как подключить его в вашу систему

Последнее что осталось сделать, это подключить датчик и диод в нашу систему освещения.

Демонтируйте положительные провода от солнечной батареи, светодиодного драйвера и от контроллера. (Мы полностью избавляемся от положительного провода, идущего между контроллером и драйвером, и заменяем его этой схемой.)

Найдите Положительный провод от вашей солнечной батареи и соедините его с положительной ногой диода. Отрицательную ногу от диода нужно подключить к положительному контакту контроллера.

Возьмите Основной провод (база) от датчика Обнаружения темноты (это — тот который с резистором, если Вы сделали все правильно), и соедините его к диоду в том же самом месте, где Вы соединили положительный провод солнечной батареи. Или другими словами, ПЕРЕД диодом.

Затем, возьмите провод, который идет от эмиттера, и поместите его в плюсовую клемму в контроллере.

Наконец возьмите провод коллектора и поместите его в плюсовой клеммник драйвера.

Проверяем. Поверните солнечную батарею лицом вниз (так чтобы свет не поподал на нее) и следите, включатся ли светильники. Вы можете изменять чувствительность датчика меняя номинал резистора.

Читайте также Кипящая крыша в Санкт-Петербурге