怎样实现太阳能光控房屋

我从小就梦想有一个多啦A梦的太阳能光控房屋，如今我终于梦想达成，之所以能实现儿时的愿望，归功于自己不断的学习电子电路知识和不断探索的精神。儿时的自己总是想要得到这个想要得到那个，却没有去思考如何实现，这可能就是孩子的天性吧。如今，长大的我才知道一切想要的东西都需要凭借着自己的努力来获得。

想必您儿时也有过这样的梦想吧，下面就随我一起来实现吧！

太阳能光控房屋，顾名思义是一个依靠太阳能做能源的自动感光来实现光控制的小房子，当然这个房子是不能住人的房屋模型。将小房子放在窗台上或者能被太阳光照射到的地方，这样在白天或者光线强的情况下小屋内的灯不亮，并且默默地通过太阳能电池为充电电池储存能量，待到夜晚或者光线暗的情况下，小房子里的灯开始亮起来，就好像夜晚时小房子的主人回来了打开了屋子里的灯一样，听我说的是不是有些童话色彩，呵呵。有的朋友听我说完，可能在脑海中没有建立概念，下面先看我做好的这个太阳能光控房屋（如图1），从表面直观的了解下吧。

（图1）

制作之前我先说说设计思路。简单的说就是一个太阳能存储装置和负载的组合。话虽简单，但实现起来却要考虑几个问题，首先就是对太阳能的存储部分进行设计，其次就是设计光控部分，还有屋内的灯光准备使用高亮散光LED来照明，所以要设计一个LED升压部分。同时还要考虑小房子可用空间问题，以便将电路能顺利固定到小房子内。

看着电路图，我就简单介绍下工作原理。这个开关电路分为两大部分，第一部分是光控电路，第二部分是升压电路。第二部分的升压电路也可以整体上看成一个负载，这样比较容易理解。

当外界光线条件改变时，由两个三级管Q1和Q2的饱和与截止特性来构成非门控制结构，并经过末端的三极管Q3来驱动第二部分的升压电路来工作。当白天或光线强时，太阳能电池板BAT1为电池BAT2充电并且使发光二极管D3不亮；当夜晚或者光线暗时，电池放电，电路中三极管Q3的集电极上施加0.6-3V的电压时，三极管Q4和电感XFMR1构成了一个振荡电路，通过电磁感应会在输出端为发光二极管D3两侧产生峰值约为5V的脉冲电压，经过电解电容的滤波可将电流近似看成直流，驱动发光二极管D3亮起。电路的工作原理基本上就是这么一个过程。

看到这里，您是不是忍不住要动手制作了，呵呵，还不行，如果盲目入手这样是很容易失败的。所以需要知道这个电路每个元件的选用标准，下面我给大家介绍下制作时要使用的工具和元件具体选用情况。

选用的元件和工具有：

1、太阳能电池板一块（如图3）。太阳能电池板要根据小模型房屋的尺寸来选择合适的大小。小尺寸的太阳能电池板一般开路电压都在1-5V左右，单晶硅或者多晶硅太阳能电池的弱光性差，在阴天和室内基本上不会有什么电流，且在户外阳光直射的情况下短路电流一般不会超过150mA。所以选用2-4V的40-120mA的太阳能电池板比较合适。尺寸优先的情况下我选了一块边长是52mm的正方形电池板，参数是2V50mA0.1W。这块太阳能电池板的电流较小，充满1节AAA750mAh的镍氢电池需要较长的时间，在正常昼夜交替的情况下永远不会有电池过冲的冲情况出现，所以安全性还是比较高的。如果您选材时，建议使用2V~4V的电流在120mA以内的太阳能电池板。

（图3）

2、电阻4个和可变电阻1个（如图4）。电阻R1的阻值是100K，R2和R3都是20K，R4是200欧姆，可变电阻R5选用0~20K的电阻，这个可变电阻在电路中起到控制感光的灵敏度的作用，从0欧姆到20K是灵敏度降低的过程，在全国各地光照条件不同，屋内和屋外的光照效果也不同，可变电阻可按照自己的实际情况来调节感光灵敏度，这个可变电阻也可以不安装直接用导线代替。

（图4）

3、两个肖特基二极管1N5819。一个高亮白光发光二极管（如图5）。发光二极管可以根据自己的喜好选择各种颜色的一个或者多个并联。

（图5）

4、四个三极管，两个S9013和一个S9012还有一个S8050（如图6）。三个管脚要对应好不要弄错，初学者可以这样辨别三极管的三个管脚，把图6中三极管平面朝自己，三个管脚分别是E、B、C。或者最好用万用表测量下。

（图6）

5、一个电感一个电容和一节充电电池（如图7）。首先说电容，电容选用带极性的电解电容47μF，焊接时正负极性不要接反。电池根据自己的情况选择，不要选用锂电池不然还要考虑充电电路。一般选用AAA1.2V单节容量在600mAh左右的镍氢电池就可以，因为电路中如果只带一个LED的话，电池电流在35mA以下，600mAh的充电电池足可以使LED整夜常亮了。如果充电电池选用大容量的，那么太阳能电池的电流也相应选大些，不然在室内或者太阳光不强的情况下，充电电池没办法充满或者不够夜间使用，毕竟太阳能电池的工作效率还是很低的。电感需要自己绕制，磁芯可以在废旧的节能灯或者镇流器的电路里得到，然后使用0.5mm的漆包线或者单股导线分别绕9匝以及15匝。对于初学者来说也许绕制电感是个大问题，那么经过我的实验，有个简单的方法，可以用0.5mm的漆包线对折成双股的同样长短，然后留足够长后将一头穿过磁环逆时针方向绕制13至20圈都可以，绕制完成后将对折的漆包线头端剪断，然后这一端就出现了两个头，另一端也是两个头，再把四根线修剪到合适长度后，将一端的两根线的一根与另一端两根线的一根焊接在一起，这样一来四个端子就变成三个端子，这样简单的电感就制作完成了。

（图7）

6、小房子模型一套（如图8）。这个木质房屋模型到书店或者玩具店可以买到，我买的这个模型5元钱一套，大小正合适而且经济实惠。房屋模型可以根据个人爱好来选择适当的大小和款式，不过小房屋模型要有窗户或者门，为了夜间LED亮时出现半透光效果。

（图8）

有的朋友是不是没做过这样的手工啊，这次可以做一个了。先打开模型包装，会看到两层带轮廓的薄木板（如图9）。

（图9）

房屋的制作我这里就不多说了，相信朋友们都能顺利完成，不过拆木板块时要注意毛刺不要扎到手，有毛刺的地方可以用砂纸打磨下，下面看我怎么做的（如图10）。

（图10）

我选的这个小房子模型安装完成后，长度大概10公分宽度8公分高度8公分（如图11），如果除去屋顶空间不能使用外高度也就剩4公分左右，这样一来屋内可用空间就很有限了，为了适应小房子的空间，电路和电路板就要设计的小巧一些。

（图11）

怎么样，自己盖的房子还不错吧。房子放在一边一会儿用。

7、需要用到的工具有30W电烙铁和低熔点焊锡丝（如图12）。

（图12）

电子元件和工具都准备完成了，这时我们该动手制作电路了，如果有条件的朋友可以制作一块PCB板，或者用一块万能板（如图13），我根据房子的尺寸选用了一块木色的万能板，大小正好放到小房子里。

（图13）

为了节省篇幅，焊接过程不详细介绍了，焊接应该是基础课了，不多说。焊接完成的电路板（如图14），图中下面红色的小电路板是用感光膜自制的贴片电路板，这个贴片板体积很小利于小空间DIY。如果有条件的朋友可以根据自己的实际空间大小来自制电路板，也可以自制贴片电路板。这里我为了安装电池方便，在电路板上焊接了一个电池盒，也可以点焊到充电电池上，这个按自己实际情况来定。

（图14）

裸板电路制作完成后，我们首先要做的就是测试。先安装好事先准备的充电电池，然后撕掉太阳能电池上的保护薄膜（如图15）。

（图15）

将裸板电路移动到有阳光的地方，这个电路没有设置任何手动开关，只用了一块太阳能电池作为电源和感光开关。这时你观察下LED灯亮吗，毫无疑问是不亮的，当然必须是电路焊接正确的前提下了，如果在阳光下LED亮了，你就要检查下哪里焊接错了。在阳光下测试正常后，我们继续对弱光情况进行测试，找一个不透光的遮盖物盖住太阳能电池板，观察下LED是不是马上就亮了起来，把遮盖物拿走是不是LED马上灭了，如果这样你就成功了。看看我测试的效果图（如图16）。

（图16）

到这里，有的朋友可能就有疑问了，我的电路怎么什么情况下都没有反应啊。这对初学者来说是很有可能出现的。先别急，听我来分析：首先检查电池是否接好，LED的正负极性是否接反，二极管极性接的是否正确，还有就是自己手工做的电感是不是按规定做的。这几点检查后基本就没什么问题了，你试试看吧。是不是LED听话了。

电路测试通过后，下面就是最后的工作了，就是把电路板安装到小房子里，这个工作说简单也简单，说难也难，为什么这么说呢，因为把电路放到房子里有一个美观的问题，即能让LED显现出效果，又不能让电路显露出来，这个工作就因人而异吧，只要自己看着好看就行，呵呵。安装前把太阳能电池用适当长度的引线连接到房屋顶，自己设置好角度和位置然后固定，之后再固定小屋子里的电路板，最后固定你的一个或者多个LED灯吧。我都固定好了，看看我做的吧（如图17、18）。这是在昏暗灯光条件下照的效果图。

（图17）

（图18）

我这里就用了一个高亮散光LED，看我的二层阁楼还黑着呢（如图19），如果你的模型的房间多，可以多并联几个LED，把每个屋子都点亮。

（图19）

我的哆啦A梦的太阳能光控房屋完成了，我的梦想通过自己的努力实现了，心里的滋味美极了。

你想拥有一个自己的太阳能光控房屋吗，快来跟我一起DIY吧。