BSW - Solarna lampka

Co można zrobić z solarnej lampki ogrodowej

 

Solarne lampki ogrodowe dostępne są dziś w handlu w bardzo atrakcyjnych cenach, nawet poniżej 3PLN. Zatem nic dziwnego że budzą zainteresowanie hobbystów elektroników możliwością wykorzystania ich elementów do własnych konstrukcji. Ja również zakupiłem sobie taką lampkę - oczywiście na początek ją rozebrałem aby się dowiedzieć...

...jak to działa?

Rozebraną lampkę ogrodową prezentuje fotografia 1. W jej wnętrzu, poza najbardziej pożądanym elementem - panelem fotowoltaicznym, znajdziemy też mały akumulatorek niklowo-manganowo-hybrydowy (Ni-MH) oraz płytkę drukowaną z układem przetwornicy do zasilania diody LED. Schemat takiej lampki, powstały metodą "reverse engineering" ;-), prezentuje rysunek 2. Fotoogniwo F podłączone jest do pierwszego wyprowadzenia układu scalonego US, do drugiego wyprowadzenia, poprzez wyłącznik W, podłączony jest akumulator A. Napięcie uzyskiwane z fotoogniwa F wynosi od 1,5V przy średnich warunkach oświetleniowych do ponad 2,5V na słońcu.

Napięcie znamionowe akumulatorka A to 1,2V. To stanowczo za mało dla użytej białej diody LED. Dlatego w układzie jej zasilania znajduje się mały dławik L, stanowiący wraz z częścią układu US przetwornicę podwyższającą napięcie. Układ scalony zapewne działa tak, że porównuje napięcie panujące na fotoogniwie F i akumulatorze A. Jeśli napięcie fotoogniwa jest znacząco niższe niż akumulatora, to załącza się generator kluczujący dławik D. Napięcie samoindukcji powstające na wyprowadzeniach dławika w takim przerywanym obwodzie jest wystarczające do zaświecenia diody LED. Inny model lampki ogrodowej miał nieco odmienny schemat połączeń - patrz rysunek 3 - ale zasada działania pozostaje taka sama. Co by tu zrobić z części takiej lampki?

1. Zegarek

Zegarmistrz zachwala towar:
- Ten zegar chodzi dwa tygodnie bez nakręcania!
- A ile z nakręcaniem? - pyta klient.

Ten stary dowcip może być niezrozumiały dla młodych czytelników. Kiedyś wszystkie zegarki były mechaniczne i do poprawnego działania wymagały regularnego nakręcania, większość codziennie, a tylko niektóre rzadziej. Wyrabiając sobie taki regularny nawyk, mogło się być pewnym ich bezawaryjnego działania przez długie lata. Od tej uciążliwej czynności uwolniły nas zegarki elektroniczne. Energii do ich działania dostarczają baterie. Niestety z czasem baterie się wyczerpują i to zwykle w najmniej oczekiwanym momencie. A wtedy wymieniamy baterię albo... kupujemy nowy zegarek, a stary ląduje w koszu lub w szufladzie...

Ja też miałem w szufladzie taki zegarek ze zużytą baterią srebrową (nominalne napięcie 1,5V). Czy będzie pracował podłączony pod ogniwo fotowoltaiczne? Tak działa, ale niestety tylko w dzień. A co w nocy? Dołożyłem akumulatorek i zmontowałem układ jak na schemacie z rysunku 4. Dioda Schottky'ego D zabezpiecza fotoogniwo przed uszkodzeniem przez wyższe napięcie akumulatorka (w ciemności). Użyty przeze mnie egzemplarz tej diody ma spadek napięcia jedynie 0,24V zatem, nawet bez wystawiania panelu na mocne światło, akumulatorek powinien być doładowywany.

Akumulator wmontowałem do koszyczka, znajdującego się pod ogniwem fotowoltaicznym wewnątrz oryginalnej metalowej obudowy. Sposób montażu jest widoczny na fotografii 5. Widoczna jest też dioda D przylutowana katodą do blaszki dodatniej akumulatorka A. Dwa przewody doprowadzają napięcie do elektronicznego zegarka. Kompletne urządzenie jest widoczne na fotografii tytułowej. Metalowy grzybek z panelem słonecznym (i akumulatorem wewnątrz) oraz zegarek w swojej oryginalnej obudowie przymocowane zostały do plastikowej podstawki.

Z uwagi na trochę za małe napięcie zasilania (1,2V zamiast 1,5V), kontrast wyświetlacza LCD jest trochę niski w kierunku prostopadłym, ale patrząc pod kątem już jest OK. Dlatego zegarek jest zamontowany lekko pochylony. Jednak mimo niższego napięcia zegar pracuje stabilnie, niestrudzenie odliczając upływający czas.

Czyżbym wynalazł wieczny zegarek? Niestety nie. :-) Zegary bez baterii i bez nakręcania, i to zegary w pełni mechaniczne, są produkowane w Szwajcarii pod nazwą ATMOS. Nie są to "perpetuum mobile" - niezbędną do pracy energię pobierają z dobowej różnicy temperatur pomieszczenia w którym pracują. Zainteresowanych zachęcam do wpisania w wyszukiwarkę hasła: atmos zegar OR clock.

2. Latarka

Po skonstruowaniu zegarka zostało mi jeszcze sporo części z lampki solarnej. Najciekawszy dla elektronika jest oczywiście układ przetwornicy. Co istotne, działa ona również bez podłączonego fotoogniwa - wystarczy napięcie zasilające np. z półtorawoltowej bateryjki. Postanowiłem zatem wykorzystać tę płytkę do zbudowania latarki. Oryginalną diodę LED zastąpiłem dwiema, połączonymi równolegle, mocnymi diodami 28cd/15stopni. Z drugiej strony dolutowałem blaszkę stykową dla dodatniego bieguna bateryjki. Również oryginalny wyłącznik został wykorzystany, skróciłem jedynie jego dźwignię. Zmodyfikowana płytka przetwornicy jest widoczna na fotografii 6.

Na obudowę latarki również wykorzystałem elementy z lampki ogrodowej. Główna część obudowy latarki to metalowa metalowa rurka stanowiąca wcześniej jej korpus. Została ona odpowiednio skrócona oraz wzbogacona o wycięcie na wyłącznik. Przednią przeźroczystą część latarki wykonałem z klosza lampki ogrodowej. Przyciąłem go i oszlifowałem tak, że zostało z niego tylko denko z trzpieniem wkładanym do rurki. Tylna część latarki powstała z plastikowego szpikulca, a raczej z jego części chowanej w rurce. Fotografia tytułowa przedstawia części składowe latarki przygotowane do montażu. Przetwornica jest już wciśnięta do przedniej "zatyczki". Z częścią tylną łączy ją przewód, który wraz z sprężynką będzie zwierał ujemny biegun baterii. Dodatkowo tylny "korek" zaopatrzyłem w małe kółeczko do kluczy. Zmontowana i działająca latarka prezentuje się na fotografii 7. Świeci całkiem mocno. Na dodatek w jej konstrukcji wykorzystałem wszystkie pozostałe części lampki ogrodowej. To się nazywa recykling! ;-)

Zaprezentowane tutaj urządzenia zostały zainspirowane zadaniem numer 209 Szkoły Konstruktorów (nietypowe wykorzystanie tanich ogniw słonecznych). Wystarczyło trochę inwencji, kilka elementów wygarniętych z szuflady, oraz oczywiście solarna lampka ogrodowa, kupiona za trzy złote.


Powyższy artykuł ukazał się w czasopiśmie "Elektronika dla Wszystkich" w numerze 6/2014