Налобный фонарь, переделанный на работу от пауэрнанка — это действительно удобно. Казалось бы, что тут может быть сложного: добавь шнур и резистор — и готово. Но здесь есть свои подводные камни.
Если в качестве объекта для опытов взят дешёвый фонарь, который до переделки питался от трёх элементов AAA, первым делом следует проверить состояние светодиодов. Во многих таких налобниках светодиоды работают в напряжённом режиме: например, если они 5-миллиметровые, то ток через каждый из них при свежем источнике питания превышает, часто довольно значительно, дозволенные 20 миллиампер. Вышедшие из строя и просто сильно изношенные диоды следует заменить.
Затем нужно решительно избавить фонарь от «умных» функций, если в нём предусмотрены таковые. «Банка силы» тоже не «глупа», а двое «умных» могут спорить, не уступая друг другу, бесконечно. Преобразователь пауэрбанка не запустится, пока фонарь не начнёт потреблять заметный ток, а чип фонаря не подключит к источнику питания ни одну из групп светодиодов, пока напряжение питания не возрастёт до близкого к номинальному. Так что все группы светодиодов необходимо объединить (т.е., запараллелить все диоды) и запитать в обход чипа через включённый последовательно резистор.
Ну а теперь, казалось бы, самая простой этап переделки — подбор резистора. На именно здесь не всё так очевидно, как кажется. Алгоритм работы пауэрбанка очень приблизительно можно описать следующим образом. В исходном состоянии на выход устройства поступает напряжение, равное напряжению аккумулятора. Если потребляемый ток превышает некоторое значение, назовём его I1, преобразователь запускается, и напряжение на выходе возрастает до 5 В. Затем, если ток нагрузки меньше другого значения, которое мы назовём I2, превышающего I1, преобразователь вскоре останавливается и больше не запускается. Возврат в исходное состояние происходит после отключения нагрузки. Если же ток нагрузки больше I2, преобразователь продолжает работать. Значения I1 и I2 индивидуальны для каждой модели пауэрбанка. Назовём это «алгоритмом 1».
Есть «банки», работающие по отличающемуся алгоритму. Запуск преобразователя в них происходит по кратковременному нажатию кнопки, а останов — по снижению потребляемого тока до значения, меньшего I2, либо по длительному нажатию. Такого параметра, как I1, у них нет.Назовём это «алгоритмом 2».
Важно обеспечить, чтобы налобник мог работать не только от определённого пауэрбанка, но и от практически любого оказавшегося под рукой. Это условие соблюдается, если употребляемый ток фонаря превышает I2 даже тех моделей, у которых его значение велико.
Вот перед нами испытуемые — три пауэрбанка, выборка небольшая, но определённые выводы о минимально допустимом потребляемом токе фонаря сделать можно.
Понятно, что пауэрбанк номер 2 для решения задачи непрактичен — его неудобно крепить на фонаре. А первый и третий — запросто:
Первый и третий пауэрбанки работают по алгоритму 1, второй — по алгоритму 2. Кнопка есть и на третьей «банке», но она предназначена для другого: проверять уровень заряда аккумулятора при отключённой нагрузке. Горит индикаторный светодиод — джоулей пока хватает, мигает — аккумулятор сильно разряжен, преобразователь запускаться не будет ни под какой нагрузкой.
Начались мои опыты с того, что в ходе переделки налобника на USB я нечаянно впаял вместо 100-омного резистора 1-килоомный. Заметил я это не сразу, так как, несмотря на очень малый потребляемый ток, фонарь светил достаточно ярко для использования по назначению — так высок КПД у белых светодиодов. Падение напряжения на резисторе составило 2,5 В, из чего можно сделать вывод, что суммарный ток через светодиоды был равен 2,5 мА. Это всего 0,36 мА на светодиод.
Можно было и оставить так, но «дружил» с фонарём только пауэрбанк номер 1, у которого очень малы значения I1 и I2. «Банки» номер 2 и 3 за нагрузку его не считали: второй выключался через несколько секунд после включения кнопкой, третий — вообще не запускался.
Затем я заменил килоомный резистор на последовательную цепочку из двух 62-омных. Яркость сильно возросла, реакция первого и второго пауэрбанков не изменилась, а третий стал запускаться, но затем отключаться. Стало быть, для него фонарь стал проходить по I1, но не по I2. Измерений в этом режиме я не проводил.
После этого я сократил количество 62-омных резисторов до одного. Яркость стала даже избыточной, рефлектор этого налобника в сочетании с линзами самих светодиодов обеспечивает фокусировку в довольно узкий луч. Падение напряжения на диодах составило 2,8 В, на резисторе — 2,3 В, значит, ток — 37 мА, т.е., 5,3 мА на один диод, что намного меньше предельных 20. На этот раз все три «банки» «согласились» с тем, что налобник является нагрузкой, чего и требовалось добиться.
Осталось наклеить на плату со стороны проводников несколько слоёв изоленты, чтобы острые выводы диодов не перерезали провода, выходящие из центра дна отсека — и можно собирать и пользоваться. Посчитаем, сколько просветит на полной зарядке. Если кпд преобразователя принять за единицу, то при 37 мА по 5 вольтам, от 3,6-вольтового аккумулятора он будет потреблять 51,5 мА. Реальный преобразователь имеет кпд порядка 0,7, значит, он будет потреблять от аккумулятора 73,6 мА. Считаем, что аккумулятор на 2600 мАч изношен до 2000 мАч, получаем 27,2 часа.
