На рис. 1.8 представлен внешний вид декоративного светильника с 4-мя последовательно включенными элементами RS5415.5, пальчико­вым аккумулятором 1400 мА/ч и устройством контроля зарядки.

Встечаются и другие конструкции, отличающиеся по внешнему виду (например, предназначенные для «втыкания» (вертикального крепления) непосредственно в землю на дачном участке. Предназна­чение у разного вида светильников может быть различным, емкость аккумуляторов и их тип (а также мощность солнечной батареи) от­личается в зависимости от конструкции, но принцип действия у всех один. При ясной погоде с большой солнечной активностью (днем) устройство, с помощью фотоэлементов солнечной батареи преоб­разует солнечную энергию в электрический ток, который заряжает маломощные аккумуляторы. При наступлении темноты естествен­ная солнечная активность снижается, зарядка аккумуляторов пре­кращается.

Рис. 1 8 Декоративный светильник с 4-мя последовательно включенными элементами RS5415 5

Внутренняя схема «чувствует» наступление сумерек и разрешает мерцание светового элемента, которым является светодиод оран­жевого свечения. Конструктивно светодиод выполнен в трубке из матовой пластмассы так, что кажется, как будто внутри корпуса фо­наря мерцает свеча. На рис. 1.9 представлена конструкция матовой трубки в корпусе фонаря, в которой «спрятан» светодиод оранже­вого свечения.

Благодаря конструктивным особенностям корпуса, удачным эс­тетическим решениям, а также электронной схеме устройства, уп­равляющей светодиодом хаотичными пачками импульсов, удалось получить эффект мерцания свечи.

Прогресс в области новых световых элементов необратим. Лет 10 назад повсеместно в продаже имелись специальные лампы (рассчи­танные под патрон Е27 и напряжение осветительной сети 220 В), которые производили аналогичный эффект мерцающей свечи бла­годаря инертному (неоновому) газу в колбе лампы. Сегодня такой же эффект можно получить от светодиода.

Стоимость таких фонарей-светильников невелика и колеблется от 3 до 10 Є (Евро). В России и ближнем зарубежье подобные све­тильники продаются в отделах электротоваров, сувениров и гипер­маркетах.

Рис. 1 9. Конструкция матовой трубки со светодиодом оранжевого свечения

Рассмотрим электрическую схему устройства и ее основные эле­менты.

Принцип работы устройства

Электрическая схема устройства представлена на рис. 1.10.

Микросхема DA1 является конструктивно «залитой» и на печат­ной плате представляет собой каплю твердой композиции с тре­мя выводами. Функция этой микросхемы — выработка импульсов с хаотичной частотой следования и скважностью. Как только на нее поступает питания с помощью замыкания электрической цепи включателем SB1, на выводе 3 DAI «OUT» присутствуют хаотич­ные импульсы положительной полярностью амплитудой 1,5-1,6 В (при нормально заряженных аккумуляторах). Ограничительный ре­зистор R3 ограничивает ток через светодиод HL1, чем осуществляет энергосберегающую функцию устройства в вечернее время.

Импульсы хаотичного порядка с выхода микросхемы поступают в базу транзистора VT3, на котором реализован усилитель тока.

В свою очередь, на транзисторах VT1, VT2 собран фоточувстви — тельный узел (фотореле), управляющее работой усилителя тока

Рис. 1 10. Электрическая схема фонаря с мерцающим светом и автоматической подзарядкой от солнечных батарей

VT2 и светодиода HL1. При ясной погоде или заметной солнечной активности пасмурный день (короче, говоря, в дневное время) сол­нечная батарея на элементах FB1-FB4 является генератором посто­янного тока. Максимальное суммарное напряжение на ее элементах (замеренное у катода диода VD1 и общего провода) не менее 3,4 В. Это напряжение поступает в базу транзистора VT1 (включенного вместе с VT2 по схеме Дарлингтона — с максимальным коэффи­циентом умножения напряжения) через делитель напряжения на резисторах Rl, R4. То есть, пока светло, напряжение на солнечной батарее достаточно для открывания транзистора VT1, и, соответс­твенно, запирания VT2. Через транзистор VT3 ток не течет, свето­диод не мерцает.

Аккумуляторы GB1, GB2 соединенные последовательно, когда SB1 замкнут, заряжаются небольшим током через диод VD1, вторая функция которого — не допустить разряд аккумуляторов в темное время суток через элементы солнечной батареи.

В вечернее (темное) время суток, когда естественного освещения недостаточно для зарядки аккумуляторов, фотореле на транзисто­рах VT1, VT2 разрешает ток через транзистор VT3 светодиод HL1 мерцает, напоминая горение свечи. В этом случае через светодиод течет ток порядка 8 мА.

При погашенном светодиоде устройство практически не потреб­ляет ток. Соответственно, хорошо заряженных аккумуляторов при условии свечения светодиода только в вечернее время и ночью (то есть ‘/г суток) было бы достаточно на трое суток (примерно, 88 ча­сов).

. Однако, в дневное время аккумуляторы заряжаются, поэтому на практике время работы нового фонаря увеличивается намного и за­висит (в основном) от солнечной активности в дневное время, то есть тока заряда аккумуляторов.

Как правило, фонарь устанавливают в комнате на окне, с тем, что­бы он лучше заряжался днем. На практике, устанавливать фонарь в глубину комнаты, а тем более в темные интерьеры нельзя, так как не удастся получить желаемый уровень зарядки аккумуляторов и заяв­ленные в руководстве (инструкции по эксплуатации) возможности «бесконечной работы, так как ресурс светодиода составляет не менее 100 ООО часов» не соответствуют действительности. Конечно, не из — за светодиода, а прорто устройство требует постоянной солнечной энергии для подзарядки, которую в темном углу или помещении будет неоткуда взять, да и аккумуляторы имеют не бесконечный цикл заряд-разряд. К прочим замеченным недостаткам устройства и путях их локализации подойдем ниже.

На рис. 1.11 представлен вид на монтаж солнечных элементов внутри корпуса.

О деталях

Устройство комплектуется Ni-Cd аккумуляторами типа АА с но­минальным напряжением 1,2 В и емкостью 700 мА/ч.

Транзисторы VT1-VT3 можно заменить на отечественные при­боры типа КТ312, КТ343 с любым буквенным индексом и анало­гичные.

Рекомендации по улучшению работы

Для улучшения работы устройства, включающего длительную бесперебойную работу в течении нескольких месяцев подряд (а не нескольких суток, как до доработки) необходимо сделать ряд про­стых изменений в схеме.

• Параллельно диоду VD1 установить еще 2 аналогичных диода

Рис. 111. Монтаж солнечных элементов внутри корпуса

увеличения тока заряда аккумуляторов. Главное, чтобы все три диоды были аналогичными.

• Аккумуляторы заменить на Ni-Mh (это продлит срок их по­лезной эксплуатации) в таком же корпусе АА, но с емкостью от 1400 мА/ч.

• Резистор R4 из схемы удалить. При этом фотореле будет срабатывать раньше, уже при минимальной освещенности и включать светодиод позже (в сумерки), что способствует бо­лее длительному заряду аккумуляторов, тем более с большей емкостью, чем штатные.

• Днем эксплуатировать (как уже было отмечено выше) фонарь лучше в максимально освещенных местах (например, на окне), а к ночи, в преддверии романтического ужина можно перено­сить его уже вглубь комнаты, что придаст атмосфере челове­ческого общения романтичность и оригинальность.

На рис. 1.12 представлены портативные светильники на солнеч­ных батареях с встроенным аккумулятором.

Рис 1.12. Портативные светильники на солнечных батареях с встроенным аккумулятором

Спектр применения

Спектр применения в быту и на природе солнечных элементов и миниатюрных солнечных батарей на их основе весьма разнооб­разен.

К примеру, 2-3 пластины солнечных батарей, встроенные в плече­вой ремень цифрового фотоаппарата или камеры, не позволят пол­ностью зарядить АКБ устройства, но их вполне хватит на то, чтобы подпитать аккумулятор и не позволить путешественнику остаться без возможности фотографировать на природе, вдали от цивили­зации, где подзарядить миниатюрный АКБ попросту нечем, кроме естественных солнечных лючей.

Для этого ремень крепится к камере обычным способом. От него отводится небольшой провод, который подсоединяется к фотоап­парату через разъем для внешнего питания DC-out. Такой ремень можно использовать для подзарядки аккумулятора в течение 10-12 часов при условии солнечной активности.