Без генераторів: як налаштувати освітлення в квартирі та зарядку гаджетів від автомобільного акумулятора

Привіт, я Олександр Цимбалюк, працюю науковим співробітником у Київському національному університеті імені Т. Г. Шевченка, факультет радіофізики, електроніки та комп’ютерних систем (кафедра фізичної електроніки). Раніше я писав на DOU статті про плазмохімію та алгоритми, але цей текст зовсім на іншу тему.

Тут я хочу поділитися своїм досвідом щодо організації освітлення у квартирі та зарядки мобільного телефона (та інших гаджетів) від автомобільного акумулятора. Так, я чудово розумію, що це — не основна тема для DOU, але зараз ці знання можуть виявитись корисними для людей з IT-індустрії.

Я також усвідомлюю, що для деяких з вас усе описане виявиться давно і добре відомими фактами, але пам’ятайте — навколо завжди є інші люди, які не знають всього того, що знаєте ви.

Важливо! Рішення, описані тут, підходять для ситуації, коли електроенергію відключають максимум на добу, дві. Якщо електроенергії немає довше, то вже варто розглядати рішення на базі генератора.

Переваги автомобільного акумулятора в домашніх умовах

Через російську агресію й удари по енергетичній системі ми часто залишаємось без електроенергії на довгий час. Я спробую максимально повно описати, як можна налаштувати освітлення та зарядку гаджетів на період відключення світла за допомогою автомобільного акумулятора.

Чому автомобільний акумулятор та використання 12-вольтового обладнання? Таке рішення має цілий ряд переваг (щоправда, недоліків також вистачає). Перше і основне — поки що немає дефіциту автомобільних акумуляторів, і ціни поки що не зросли на сотні відсотків. Подякуймо автомобілістам (і вже не так сильно сварімось за затори) — якби не вони та створений ними попит, такого розмаїття автотоварів не було б. Це спрощує й процес зарядки самого акумулятора, якщо електроенергії немає довгий час. Беремо цей акумулятор, ідемо до автомобіля (свого або автомобіля друга, знайомого) і за допомогою кабелю для прикурювання заряджаємо ваш. Тут всі автомобілісти знають, що робити.

Друга перевага — найбагатший вибір готових товарів для автомобілів, яких ще вистачає на складах. І це добре, тому що не кожна людина знайома з основами електротехніки та електроніки, а тут все можна купити в магазині, зарядки, перехідники та інші гаджети на будь-який запит.

Третя перевага — безпека використовуваної напруги 12 Вольт. Якщо непідготовлена людина починає самостійно розбиратися з високою напругою, це може закінчитися летально, а от напруга в 12 Вольт абсолютно безпечна. Це важливо, якщо вдома є діти або домашні тварини, адже доведеться тягнути додаткові дроти і завжди є ризик, що хтось з дітей чи домашніх улюбленців вирішить перевірити дроти на міцність. Так от, при 12 Вольтах їм нічого не загрожує. Також важливо, що варто використовувати саме 12-вольтові лампи для освітлення, без будь-яких перетворювачів напруги (ККД перетворювача напруги в середньому 90%), а це на 10% менше часу автономної роботи.

Який автомобільний акумулятор брати і чому

Отже, з чого варто почати? З купівлі автомобільного акумулятора та зарядного пристрою для нього. Купувати потрібно свинцево-кислотний акумулятор (він же автомобільний).

Звичайно, є гелеві, літій-іонні та інші, але ціни на них зросли настільки, що бюджет не кожної сім’ї це витримає, та й уже відчувається на них дефіцит.

Основні критерії:

• 12 Вольт;
• ємність у діапазоні від 60 до 100 А*Год. Більше 100 А*Год купувати, мабуть, не варто, тому що ви можете просто не встигнути зарядити його за час, коли електроенергія є, і такий акумулятор буде постійно недозарядженим;
• і найголовніше — акумулятор повинен бути необслуговуваним! Поясню про це нижче.

Приклад того, на який параметр треба звернути увагу в інтернет-магазині

Далі в статті я наводитиму посилання на різні торгові майданчики, щоб показати хоча б приблизно, що варто купувати. Не сприймайте як рекламу, це радше спроба навести реальні приклади з життя. От, можна взяти такий акумулятор, але підійде практично будь-який з описаними вище характеристиками з тих, що будуть в наявності в магазині.

Поясню, чому важливо, щоб акумулятор був необслуговуваним. Якщо вказано, що акумулятор має обслуговуватися, то це означає, що при зарядці з нього виділяються шкідливі пари сірчаної кислоти і використовувати його в квартирі не варто, це навіть небезпечно. Необслуговувані мають герметичний корпус (немає випаровувань) і відносно безпечні в квартирі.

В процесі використання такого акумулятора головне не допустити його перезарядження. І ось тут допоможе другий елемент, а саме зарядний пристрій з автоматизованим процесом заряду, який теж є необхідним в нашій ситуації. Наприклад, такий:

або будь-який інший подібний.

Він контролює струм заряду, і коли акумулятор вже заряджений, то пристрій його відключає, тим самим рятуючи акумулятор від надмірної зарядки. А для використання необслуговуваного акумулятора в квартирі це дуже важливо (не можна допустити кипіння електроліту).

Тут слід пам’ятати досить просте (хоч і емпіричне) правило: зарядний струм не повинен перевищувати 10% від ємності акумулятора. Так, якщо ємність 75 А*Год, то максимальний струм заряду, який варто використовувати — це приблизно 7 А.

Для людини, яка з акумуляторами до цього справи не мала, набагато простіше використовувати зарядні пристрої з автоматичним контролем зарядного струму. З ним у користуванні все просто: з’єднуєте чорний затискач з мінусом акумулятора, червоний — з плюсом, і вставляєте виделку в розетку. Коли акумулятор буде заряджений, то зарядний пристрій повідомить про це (у моделі, яку використовую я, наприклад, з’являється напис «Full») і відключиться. Від’єднуйте від мережі в такій послідовності: спочатку витягніть виделку з розетки, потім від’єднайте клеми від акумулятора. Все, ваш акумулятор заряджений та готовий до використання.

Освітлення. Обираємо лампи

Тепер можна зайнятися освітленням. І знову повторю, що я не пропонуватиму купити інвертор для освітлення. Вони зараз і дуже дорогі, і дуже дефіцитні. Тому розглянемо освітлення від 12 Вольт.

Йдете до будівельного магазину або замовляєте онлайн такий набір:

• метрів 5-10 (залежить від розмірів квартири) найдешевшого двожильного освітлювального дроту;
• вимикач, що ставиться у розрив дроту;
• лампочки (обов’язково світлодіодні) на 12 Вольт, потужністю від 4 до 15 Вт.

Прикладами можуть бути такі лампи:

Або такі:

На жаль, з купівлею лампочок може бути проблема: їх або вже розібрали, або вони коштують досить дорого. Якщо гроші не проблема, то купуємо лампочку потужністю від 8 Ватт і вище (для освітлення кімнати) або 4 Ватт для ванної кімнати коридору і так далі.

Перед купівлею зверніть увагу на те, який у цих ламп цоколь, і не забудьте його купити також, а то примотуватимете проводи до контактів лампи, що не завжди зручно.

Якщо дістати лампочки саме на 12 Вольт складно, можна спробувати зробити наступне. У будівельному магазині шукаєте точкові світильники на 220 Вольт із зовнішнім драйвером (перетворювач напруги з 220 Вольт змінної в низьку постійну напругу), наприклад, як світильник на цьому фото:

Уважно читаєте, що написано на цьому драйвері. Якщо на ньому зазначено, що вихідна напруга лежить в діапазоні від 9 до 14 Вольт — беріть. Я, наприклад, знайшов ось такі в «Епіцентрі» (окремо дякую співробітникам цього магазину, що дозволили відкрити коробки світильників! Ви — найкращі, і добре виконуєте свою роботу). Приклад драйвера, який вам потрібен:

Далі ваша задача — відрізати цей перетворювач, зачистити провід, який йде до світильника.

Там зазвичай є два дроти (чорний і червоний), які вам треба примотати до купленого освітлювального дроту (не забудьте купити моток ізоляції та ізолювати місце з’єднання), і вішаєте отриманий світильник, де вам потрібно.

Щоправда, зазвичай такі світильники на 4 Ватт і їх вистачає лише на невеликі кімнати. Але можна купити два та з’єднати паралельно: тобто, червоний дріт одного світильника з’єднати з червоним дротом іншого. Те ж саме для чорних. Отримаємо світильник на 8 Ватт, чого вистачить для гарного освітлення вже більшої кімнати.

Після чого на цьому освітлювальному дроті (якщо потрібно, звичайно) вибираєте місце, де буде вимикач. Знімаєте верхнє обплетення, розрізаєте та зачищаєте один провід і ставите в його розрив вимикач. Другий кінець освітлювального кабелю примотуєте або з’єднуєте затискачами типу крокодил з клемами акумулятора (не переплутайте полярність).

Якщо ви все зробили правильно, то при включенні вимикача лампочка загориться — вважайте, проблему з освітленням ви вирішили. Те саме проробіть для тих кімнат, де хочете зробити освітлення.

На скільки часу вистачить роботи акумулятора за таких умов? Припустимо, ви придбали акумулятор на 75 А*Год. А лампочка чи світильник на 8 Ватт. Обчислюємо ємність акумулятора у Ватт годину. Для цього 75*12*0,6 = 540 Ватт*Год. Коефіцієнт 0,6 тут беремо тому, що свинцеві акумулятори «не люблять» повного розряду, для них оптимальним є розряд на 60%.

Тепер ми можемо дізнатися, скільки світитиме наш світильник без шкоди для стану акумулятора: 540/8 = 67,5 годин. З урахуванням, що освітлення нам потрібно 10 годин на добу (це з запасом), то 6 діб ми будемо з освітленням. Але це — лише один світильник в одній кімнаті. Якщо світильники працюють і в інших, то зменшуємо час (ділимо) на кількість кімнат.

Зарядка гаджетів

Після вирішення проблеми з освітленням варто подбати про зарядку телефону та всього іншого, що може заряджатися від USB. Для цього потрібно в автомобільному магазині купити гніздо для прикурювача.

Бажано із затискачами крокодил на кінцях дроту, але можна і без них. Можна просто з двома проводами (ті самі червоний і чорний) і підключати знову ж таки: чорний до мінусу, червоний — до плюса на клемах акумулятора.

Після цього ви можете використовувати все розмаїття готової автомобільної продукції. Так, існує дуже багато usb-зарядок для автоприкурювача. Наприклад:

Купуєте будь-яку, яка вам підходить, підключаєте до гнізда прикурювача, яке ви попередньо під’єднали до акумулятора, і отримуєте можливість багато разів зарядити телефон, планшет та інше. Якщо дозволяє бюджет (і в цьому є робоча необхідність), можна купити автомобільний блок живлення для ноутбуків. Так, це вже дорожче, але якщо ноутбук потрібен для роботи, то така покупка себе виправдає.

Порахуймо, скільки разів можна зарядити ноут від такого акумулятора. Місткість батарей більшості ноутбуків — в районі 80 Ватт год. Значить, ви зможете зарядити ноутбук приблизно 540*0,8/80=5 разів. Коефіцієнт 0,8 — це наявність перетворювача з напруги 12 Вольт в напругу для роботи ноутбука. Зазвичай цього вистачає, щоб перечекати період відключення.

Залишилось під’єднати до живлення роутер. Тут також все можна організувати досить непогано: якщо ваш роутер вміє працювати від usb, то проблема вже вирішена (опис вище за схемою, як зарядити телефон чи будь-який інший гаджет з USB).

Якщо ні, то уважно дивимося, що написано на його блоці живлення: якщо вказано, що висхідна напруга (зазвичай просто output) в діапазоні від 9 до 13 Вольт (а це, ну, просто левова частка роутерів), то шукайте шнур, схожий на той, що йде до роутера з гніздом з одного боку і штекером прикурювача з іншого (так, таких теж є багато), і просто підключайте цей штекер у гніздо прикурювача. Все, роутер має працювати. Зазвичай у роутерах вбудована додаткова стабілізація напруги і більшість з тих, на яких вказано 9 Вольт, відмінно працюють і від 12 Вольт. Додаю приклад такого шнура на сайті онлайн-магазину.

Можна сказати, що й освітлення, й зарядку гаджетів ми забезпечили, ще й не за десятки тисяч гривень, а значно дешевше.

Правильна організація роботи автомобільного акумулятора

Коли вже з’ясували та визначилися, що саме і як підключати для зарядки від акумулятора, потрібно поговорити й про те, як максимально продовжити термін його роботи. Автомобільні акумулятори не терплять повного розряду, тому якщо електроенергії немає достатньо довго і ви постійно використовуєте його, то періодично перевіряйте напругу на клемах акумулятора.

Для цього просто підключіть до клем зарядний пристрій і він покаже напругу у вольтах. Якщо напруга впала нижче 10,6 Вольт, такий акумулятор краще перестати використовувати, він розряджений приблизно на 60%. Потрібно дочекатись появи електроенергії для його підзарядки.

Але якщо це питання, як то кажуть, життя і смерті, і вам потрібно освітлення або зарядити гаджет, то сміливо розряджайте акумулятор повністю. Зрештою, це просто річ, а ваше життя та здоров’я набагато дорожче.

У чому привабливість використання схеми з автомобільним акумулятором та простими лампочками (без інверторів тощо) — в них немає контролерів і його можна розрядити до нуля. Потім, звичайно, є велика ймовірність отримати неробочий акумулятор, але навіть це — не кінцевий вирок. Переведіть зарядний пристрій у режим відновлення і він повільно, але все ж таки відновить акумулятор і після розрядки в нуль. Знову ж таки, краще так не робити, але ситуації можуть виникнути різні.

Також автомобільні акумулятори не люблять довготривалих великих струмів. Короткочасно вони здатні видавати сотні ампер (а це — більше кіловат потужності), але саме короткочасно. У середньо та довгостроковій перспективі струм не повинен перевищувати 10% від максимально можливого (також вказаний в характеристиках акумулятора). Якщо зазначено, що максимальний пусковий струм 600 А, то максимальний струм, який варто з нього витискати — це 60 А, що дорівнює приблизно 720 Ватт потужності.

Річ у тім, що для автомобілів продають і електрочайники, і кип’ятильники, і пилососи, і вони справді здатні розвивати таку потужність, але в цьому випадку заряду акумулятора вистачить хвилин на 20-30 (хоча, щоб заварити чай вистачить і 5 хвилин). Освітлення трьох кімнат + ноутбук (середньо офісної комплектації) + роутер не перевищить 100 Ватт, що є відносно безпечно для акумулятора. Дотримуючись цих простих рекомендацій, ви продовжите термін роботи автомобільного акумулятора.

Дякую за увагу. Сподіваюсь, цей матеріал стане комусь у пригоді та допоможе налаштувати освітлення приміщень на період відсутності електроенергії. Якщо потрібна детальніша інструкція — можна переглянути ось це відео.