Survivalowy powerbank

Wystarczy kilkugodzinna przerwa w dostawie prądu, aby zdać sobie sprawę, jak dalece jesteśmy od techniki uzależnieni, a pozbawieni jej dobrodziejstw bezradni. I nie musi za tym stać niszczycielski kataklizm, czasem winna jest zwykła drobna awaria. Prezentowane w tym artykule urządzenie może złagodzić skutki braku dostawy prądu, umożliwiając podładowanie telefonu czy zastępcze oświetlenie. Wykorzystuje ono energię elektryczną zgromadzoną w starym akumulatorze samochodowym. Co ważne, do takich celów wystarcza nawet zużyty akumulator, który nie ma już wystarczającej energii do rozruchu silnika na mrozie. Zastosowany przeze mnie model ma nominalną pojemność aż 74Ah [74 000mAh :-)]. Nawet jeśli zgromadzi tylko połowę tej energii, to i tak z powodzeniem wystarczy do naładowania niejednego telefonu czy kilkudziesięciu godzin oświetlenia LED. Trzeba tylko pamiętać, aby taki akumulator od czasu do czasu podładować (świetnie nadaje się do tego ładowarka AVT-2715).

Jak to działa?

Fot.1 Płytki obu przetwornic

Nominalne napięcie akumulatora samochodowego to 12,6V. Wiele urządzeń jest przystosowanych do zasilania takim napięciem z tak zwanego gniazda zapalniczki. Na obudowie mojego "powerbanku" zamontowałem takie gniazdo. Jednak większość małych urządzeń jak smartfony czy tablety wymaga zasilania napięciem 5V. Obniżanie napięcia przy użyciu stabilizatora napięcia (np. popularnego 7812) z uwagi na duże straty jest całkowicie pozbawione sensu. Rozwiązaniem są przetwornice impulsowe, które są w stanie obniżać wartość napięcia z dużo większą wydajnością.

Rys1. Schemat ideowy przetwornicy z układem MC34063

W moim urządzeniu zastosowałem dwie przetwornice – zobacz fotografię 1. Pierwszą zbudowałem samodzielnie w oparciu o popularny układ MC34063 – jej schemat jest widoczny na rysunku 1. Druga przetwornica to fabryczny moduł oparty na układzie scalonym LM2596 (schemat powstały techniką „reverse engenieering” przedstawiam na rysunku 2). Obydwie przetwornice bez obciążenia obniżają napięcie do poziomu 5V (moduł z LM2596 wymagał wstępnej regulacji). Niejako przy okazji postanowiłem zbadać obie przetwornice – jak zachowają się pod testowym obciążeniem w postaci rezystorów mocy. Wyniki tych badań przedstawiam w tabeli 1.

Rys2. Schemat ideowy przetwornicy z układem LM2596

Nie przeprowadzałem badań z dynamicznym obciążeniem, ale już z tego prostego testu wynika, że fabryczna przetwornica ma bardziej stabilne napięcie wyjściowe oraz nieco większą sprawność (liczoną jako Uwy * Iwy / Uwe * Iwe).

zasilanie 12,6 V przetwornica	obciążenie [ohm]	prąd pobierany [A]	prąd wyjściowy [A]	napięcie wyjściowe [V]	sprawność
MC34063	brak	0,00	0,00	5,01	-
MC34063	27,00	0,10	0,19	5,14	0,78
MC34063	13,50	0,19	0,38	5,10	0,81
MC34063	5,00	0,52	1,00	5,00	0,76
LM2596	brak	0,00	0,00	5,00	-
LM2596	27,00	0,09	0,19	5,04	0,84
LM2596	13,50	0,18	0,37	5,02	0,82
LM2596	5,00	0,49	0,99	4,97	0,80

Montaż i uruchomienie

Przeznaczenie urządzenia wymusiło jego formę jako kosza do wygodnego przenoszenia najcięższego elementu – akumulatora. Łatwy dostęp do jego klem umożliwia dołączenie prostownika w celu okresowego doładowania. Elementy urządzenia są umieszczone na jednej ze ścian bocznych obudowy-kosza. Znajdują się tam gniazda USB, kontrolki działania oraz wyłączniki – osobny dla każdej przetwornicy. Powyżej umieszczono gniazdo zapalniczki oraz wskaźnik napięcia akumulatora. Wskaźnik ten został zbudowany w oparciu o analogowy woltomierz 10V. Zakres pomiarowy został przesunięty przy użyciu połączonej z nim szeregowo diody Zenera 8,2V. Woltomierz otrzymał też nową czytelną kolorową skalę – zobacz fotografię 2. Nie zapomniałem też o bezpieczeństwie – każde gniazdo ma osobny bezpiecznik topikowy.

Fot2. Panel sterowania powerbanku

Warto posiadać takie urządzenie, zwłaszcza jeśli mieszka się poza miastem. Już zdarzyło mi się funkcjonować w domu bez prądu przez dwa dni. Teraz jestem na to znacznie lepiej przygotowany.

---

Powyższy artykuł ukazał się w czasopiśmie "Elektronika dla Wszystkich" w numerze 10/2017