Индикатор освещённости на солнечной батарее
И. НЕЧАЕВ, г. Москва
Понадобится всего несколько деталей и немного времени, чтобы собрать индикатор освещённости. Он пригодится для сравнения яркости осветительных ламп, освещённости рабочих мест, а если его шкалу прокалибровать в единицах освещённости по эталонному прибору, то можно использовать и как измеритель.
Следует напомнить, что единицей измерения освещенности в Международной системе единиц служит люкс (лк), 1 лк= 1 лм/м2. Освещение — одно из естественных условий жизни, которое необходимо для здоровья и высокой производительности труда Недостаточная, как и избыточная. освещенность негативно влияет на работоспособность человека Недостаток снижает внимание, появляется сонливость избыток возбуждает, повышает утомляемость.
В таблице приведены средние уровни освещённости в разных ситуациях.
Освещенность, лк
Максимальная солнечная освещённость при чистом небе
100 000
В полдень летом в средних широтах
17 000
В облачную погоду летом в полдень
12 000
Зимой в средних широтах
5 000
На открытом месте в пасмурный день
1000 2000
Восход и заход солнца в ясную погоду
1000
В светлой комнате вблизи окна
100
На рабочем столе для тонких работ
500 2000
Нормальное для чтения
30...50
Минимально необходимое для чтения
1...3
Ночью в полнолуние
0.1...1
В безлунную ночь
0.001...0.002
Схема индикатора показана на рис. 1 Его основа — аккумуляторный светодиодный газонный светильник. От него использованы корпус и солнечная батарея. Применение солнечной батареи в качестве датчика освещенности позволили сделать прибор без источника питания, и поэтому он всегда готов к работе.
Puc.1.В устройстве использовано свойство солнечной батареи, заключающееся в том, что токI короткого замыкания (КЗ) напрямую зависит от её освещённости. Чтобы создать режим, близкий к режиму КЗ, к солнечной батарее надо подключить такую нагрузку, чтобы выходной ток определялся её внутренним сопротивлением. Поскольку максимальное напряжение (ЭДС) применённой солнечной батареи 2,4. .2,5 В, подключив нагрузку, при которой выходное напряжение не превышало бы 0,2.. .0,3 В, можно получить режим, близкий к КЗ. Этоможно реализовать с помощью микроамперметра и шунтирующих резисторов для получения нескольких поддиапазонов.
В индикаторе применен малогабаритный микроамперметр с током полного отклонения 100 мкА и сопротивлением катушки 2,6 кОм. Поэтому напряжение на нем при отклонении стрелки на полную шкалу — 0,26 В. Резисторы R1 и R2, которые подключают параллельно микроамперметру с помощью переключателя SA1, расширяют пределы измерения тока до 1 и 10 мА. Применены постоянные резисторы МЛТ, С2-23 и аналогичные, переключатель — любой малогабаритный, например движковый, Микроамперметр можно применить любой с током полного отклонения не более 150...200 мкА, от его конструкции зависят размеры индикаторной части.
Устройство состоит из двух частей, датчика и индикатора, соединённых двухпроводным кабелем длиной 1...1,5 м. Был применён светильник с цилиндрическим корпусом диаметром 45 мм, размеры солнечной батареи — 25x25 мм. Вся "электроника", кроме солнечной батареи, удалена, а высота корпуса уменьшена до 10 мм.
Микроамперметр, переключатель и резисторы размещены в рассеивателе. Для этого в его боковой стенке сделано прямоугольное отверстие для движка переключателя, к выводам которого припаяны резисторы. Для придания "товарного" вида рассеиватель покрашен чёрной краской.
Налаживание сводится к подборке резисторов R1 и R2 Для этого микроамперметр через резистор сопротивлением 1 кОм и образцовый амперметр (мультиметр в режиме измерения тока) подключают к лабораторному блоку питания с выходным напряжением 0...15 В. Плавно увеличивая выходное напряжение блока питания от 0 до 1 В, определяют ток полного отклонения стрелочного прибора. Подключают резистор R1 и увеличивают выходное напряжение блока, устанавливая ток в десять раз больше, а подборкой этого резистора устанавливают стрелку на максимальную отметку шкалы. Выполняют аналогичную операцию, подключив резистор R2 (подбирают его) и установив ток ещё в десять раз больше. Процедуру налаживания можно упростить, заменив постоянные резисторы подстроечными, например СПЗ-19 (R1 = 330 Ом, R2 = 47 Ом).
Датчик освещённости надо располагать перпендикулярно падающему свету. Когда лучи света падают наклонно, освещённость уменьшается пропорционально косинусу угла падения.
Радио 1-2016
