Вступление
Светодиодные ночники отличаются крайне низким энергопотреблением (1 Вт и менее), что позволяет использовать их круглосуточно без значительного увеличения расходов. Однако постоянное свечение может вызывать психологический дискомфорт, так как в дневное время наличие включенной лампы является совершенно ненужным.
В связи с этим автоматические ночники, активирующиеся в темноте, становятся всё более популярными, заменяя постоянно включенные модели и те, которые управляются обычным выключателем.
Для работы таких ночников необходим датчик освещённости. Обычно такие датчики изготавливаются с использованием фоторезисторов, фотодиодов или фототранзисторов.
В данном случае датчик выполнен на базе небольшой солнечной панели. Это решение позволяет достичь требуемых характеристик с помощью недорогого светочувствительного элемента. Более того, на обратной стороне солнечной панели размещена вся электрическая схема ночника.
В основе создания ночников лежит принцип, согласно которому они должны излучать рассеянный свет. Точечные или остронаправленные источники света в качестве ночников не рассматриваем.
Управляющая схема для автоматического ночника с использованием солнечной панели в качестве датчика света
Разработка схемы управления для автоматического ночника является ключевым этапом его создания. После разработки и сборки этой схемы её можно будет использовать для создания ночника с любой желаемой конструкцией.
Уникальность предложенной в этом материале схемы заключается в том, что она размещается на обратной стороне светочувствительного элемента — компактной одноэлементной солнечной панели.
Солнечная панель имеет размер 53x18 мм, выходное напряжение - до 0.6 В.
Вот принципиальная схема управления ночником для питания 5 В (она нарисована от руки, потому что рисовать в программе было лениво):
Входы 2 и 3 второго компаратора, который не используется, заземлены.
Вот как выглядит сборка схемы методом навесного монтажа на обратной стороне солнечной панели:
На металлизированной поверхности солнечной панели с помощью скальпеля были вырезаны несколько "островков", к которым затем были припаяны все необходимые компоненты.
Резисторы в схеме рассчитаны на питание напряжением 5 В и предназначены для односекционного подключения белых светодиодов, включая, в том числе, подключение 5-вольтовой светодиодной ленты.
Основой схемы является компаратор LM393, имеющий выход типа "открытый коллектор".
Резисторы R1 и R2 обеспечивают смещение входов компаратора в рабочую точку, находящуюся примерно на половине напряжения питания. Их номиналы могут составлять 1-10 кОм.
Резистор R3 смещает неинвертирующий вход компаратора ниже напряжения инвертирующего входа. Фактически, этот элемент задает уровень срабатывания схемы по уровню освещенности: компаратор переключается, когда ток солнечной панели превышает ток смещения, определяемый резистором R3. В условиях отсутствия света смещение неинвертирующего входа относительно инвертирующего составляет 50-60 мВ, что обеспечивает надежное включение ночника.
Выходной ток регулируется резистором R5, который в данном случае обеспечивает ток около 50 мА, что соответствует мощности на светодиодах около 150 мВт.
Резистор R4 не является обязательным, но его добавление улучшает техническую эстетику схемы и повышает жесткость навесного монтажа.
При адаптации схемы под более высокое напряжение питания, номинал резистора R3 необходимо пропорционально увеличить. Кроме того, номинал этого резистора можно скорректировать для достижения желаемого порога срабатывания схемы по уровню освещенности.
Автоматический ночник в цилиндре с матовой поверхностью
Этот ночник (смотрите первое фото в статье) выглядит особенно стильно; хотя окончательный выбор был сделан всё-таки по практическим соображениям на другой конструкции.
Он состоит из матового пластикового цилиндра. Для его создания был использован отрезок пластиковой гильзы диаметром 8 см и высотой 12 см от рулона солнцезащитной плёнки (такие гильзы часто применяются для хранения и продажи рулонных строительных материалов). Однако есть и другие варианты: например, можно сделать подобный цилиндр из нескольких витков матовой плёнки, обеспечив ему достаточную прочность.
Форма ночника не обязательно должна быть цилиндрической. Она может быть треугольной или квадратной. Создание призмы с более чем четырьмя боковыми гранями может быть слишком сложным.
Подставкой для цилиндра, который выполняет функцию излучателя света, служит деревянная дощечка размером 115×115×18 мм. Но подставка, разумеется, не обязательно должна быть деревянной или квадратной.
В качестве источника света используется светодиодная лента на напряжение 5 В с тёплым оттенком (2700K). Она наклеена на внутреннюю поверхность цилиндра так, чтобы свет был направлен к его центральной оси.
На дно цилиндра уложен белый кружок для повышения яркости света в цилиндре.
Датчик освещения был приклеен с помощью двухстороннего скотча на переднюю сторону подставки:
Двухсторонний скотч толщиной 0.75 мм сначала наклеивался на свободные края датчика освещения в четыре слоя, а затем вся конструкция закреплялась на передней стороне подставке. Однако у этого метода есть существенный недостаток: со временем скотч теряет свои свойства и может отклеиться, что приведёт к отсоединению датчика от подставки. Вероятно, мне пришлось бы ежегодно заменять скотч, если бы я окончательно выбрал этот вариант ночника.
Существуют и другие методы фиксации датчика освещённости. Важно лишь, чтобы на него не попадал свет от самого ночника, так как это исказит его реакцию на внешний свет (возникнет паразитная обратная связь).
Автоматический ночник из разбитого экрана планшета
Экраны современных гаджетов, таких как планшеты, смартфоны и мониторы, включают в себя два ключевых компонента: подсветку и LCD-матрицу. Подсветка представляет собой плоский источник света, который обеспечивает равномерное освещение; а матрица отвечает за формирование изображения, работая на просвет.
При повреждении матрицы её можно извлечь, а подсветку использовать в качестве ночника. Она создаёт мягкий, рассеянный свет, подходящий для этой цели.
Особенность применения подсветки от неисправных дисплеев заключается в том, что они обычно содержат многосекционные линейки светодиодов. Это требует более высокого напряжения питания по сравнению с одиночными белыми светодиодами. Если для одного белого светодиода достаточно около 3 В, то для многосекционной схемы рабочее напряжение будет равно N * 3 В, где N — количество секций.
Если секций больше трёх, схема ночника чрезмерно усложняется. Требуется либо источник питания с напряжением выше стандартных 5 или 12 В, либо повышающий DC-DC преобразователь.
В домашних закромах был найден 9-дюймовый дисплей от планшета Samsung с трёхсекционной схемой питания (напряжение 9 В). Для питания такой схемы подойдёт стандартный блок питания на 12 В.
Чтобы сохранить параметры порога освещённости, номинал резистора R3 был увеличен с 330 КОм до 910 КОм. Для сохранения мощности свечения номинал токозадающего резистора R5 был увеличен с 47 Ом до 200 Ом.
Определение контактов подсветки в шлейфе от дисплея может быть затруднительным. Обычно они отличаются от сигнальных контактов. Если явных отличий не заметно, можно использовать традиционный метод проб и ошибок.
В данном случае контакты подсветки на определялись легко, и выглядели следующим образом:
Датчик освещённости был зафиксирован на правом нижнем углу рамки дисплея при помощи двухстороннего скотча:
И, наконец, получившийся ночник из LCD дисплея в работе:
Этот ночник можно поставить у стены или повесить на неё, прикрепив петельку.
Однако стоит учесть, что такие светильники (с подсветкой LCD-дисплеев) излучают "холодный" свет, который может не подойти некоторым людям. Врачи же советуют для вечернего и ночного освещения использовать "тёплый" свет, так как он способствует расслаблению и засыпанию.
Теперь рассмотрим третий вариант — ночник в виде хрустального стакана.
Автоматический ночник из хрустального стакана
Ночник из хрустального стакана изготавливается аналогично первому рассмотренному ночнику, который был сделан из цилиндра с матовой поверхностью. Для его создания также понадобится какая-либо подставка, к которой с помощью двухстороннего скотча крепится датчик освещения.
Однако здесь возникают дополнительные трудности.
Поскольку доступ к внутренней поверхности стекла возможен только с верхнего торца, сложно аккуратно разместить светодиодную ленту по кругу так, чтобы светодиоды были направлены к центру.
В качестве решения я соединил четыре светодиода из 5-вольтовой ленты в форме ромба и прикрепил их к плоскому грузу, который затем поместил на дно стакана:
В данной конструкции невозможно подвести провода питания к светодиодам снизу стакана, приходится делать это только сверху, что не добавляет эстетической привлекательности ночному светильнику. Чтобы провода располагались ровно, их пришлось прикрепить к стакану с помощью канцелярского скотча, что. аналогично, не является оптимальным техническим решением.
Вот что вышло в итоге:
А вот вид на этот ночник сверху (видны 4 светодиода):
Резной орнамент из углублений на внешней стороне стакана создаёт тени от светодиодов, которые выглядят как причудливые пятна. Этот эффект может показаться необычным и красивым, особенно для ночников.
Эстетические преимущества, такие как этот оригинальный дизайн, могут перевесить конструктивные недостатки, но это зависит от предпочтений пользователя.
В качестве основы ночника вместо хрустального стакана можно использовать вазу - будет то же самое, только крупнее.
Теперь мы переходим к завершающей части, которая принесла автору удовлетворение.
Автоматический ночник из прозрачного футляра магнитофонной кассеты
Название этой главы даёт понять, какие материалы будут использованы для создания ночника своими руками.
Для создания ночника понадобятся следующие компоненты: прозрачный корпус от кассеты для магнитофона, светодиодная лента, рассеиватель для света (матовый или с текстурой, напоминающей пузырьки) и ранее изготовленный датчик освещённости.
Заднюю внутреннюю поверхность коробки от кассеты необходимо покрыть несколькими полосками светодиодной ленты:
Сначала вырезаем из матового или пузырчатого пластика рассеиватель света. Он должен быть больше, чем коробка от магнитофонной кассеты. Учитываем запас, чтобы на рассеивателе хватило места для датчика освещённости.
Затем закрепляем датчик освещённости на той части рассеивателя, которая будет обращена наружу. С внутренней стороны выводим проводники питания и выхода.
Если рассеиватель имеет пупырчатую поверхность, то эти пупырки должны быть направлены наружу, а гладкая сторона обращена внутрь (к коробке от кассеты).
Датчик освещенности был установлен стандартно: с использованием двустороннего скотча и, для дополнительной надежности, — скрученных проводников питания.
Далее, с помощью всё того же двустороннего скотча, мы присоединяем рассеиватель к коробке от кассеты. На этом сборка ночника завершена. Вид спереди:
На ночнике была сделана проволочная петля для подвешивания на стену.
Вид этой конструкции сзади:
Теперь - технические испытания получившегося изделия:
Ночник можно использовать двумя способами: прислонить к стене, как показано на фотографии, или сделать петлю и повесить на стену, как это сделал автор (в этом случае ночник не занимает места).
Окончание симпозиума
Создание ночника своими руками — это не просто экономия (и даже вообще не экономия), а возможность создать устройство, идеально подходящее под Ваши предпочтения и отражающее вашу любовь к рукоприкладству (приложению рук с пользой для хозяйства).
Вы сами сможете настроить яркость, цветовую температуру и порог срабатывания ночника по уровню освещённости. Кроме того, у Вас есть возможность проявить креативность в дизайне: конструкция ночника не ограничивается предложенными в статье вариантами!
Все описанные конструкции ночника объединяет одна особенность: у них внешний блок питания, а не встроенный. Это значит, что ночник, напрямую подключаемый к розетке, по предложенным схемам создать не получится.
Теперь давайте обсудим, где можно приобрести необходимые компоненты для изготовления автоматического ночника своими руками.
Некоторые детали и материалы, возможно, найдутся у вас дома (включая блок питания). Однако, скорее всего, некоторые из них придётся купить.
Важно, чтобы светодиодная лента и блок питания были совместимы по напряжению, то есть оба должны быть на 5 В или оба на 12 В.
Светодиодную ленту на напряжение 5 В можно купить на Алиэкспресс в катушках по 5 м ($4.5), 60 LED/м, тёплый, ширина 8 мм. Там же (на Али) можно найти ленту и на 12 В (ссылка).
Оставшиеся части светодиодных лент могут в дальнейшем пригодиться в хозяйстве.
Солнечные панели 53*18 мм можно купить, например, у этого продавца на Алиэкспресс. Правда, одну штуку купить не получится, минимальная партия - десяток (около $3). Лишние панели можно использовать для создания датчика пульсаций света (статья) или для изготовления "вечной батарейки" к электронным часам (статья).
Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158
Найти компаратор LM393 — это задача, которая может вызвать затруднения. Эти устройства стоят недорого (для автора они обошлись в 13 российских рублей), но на AliExpress их продают только в наборах по 10 штук, и это без учёта стоимости доставки. Поэтому, если есть возможность, лучше приобрести этот компонент в каком-либо российском магазине радиодеталей (как это сделал автор).
Спасибо за внимание!
Подписывайтесь на этот Дзен-канал - будет ещё много интересного!