Panel pomiarowy do instalacji 12V

Posiadam w garażu prostą instalację elektryczną 12V. Jest to akumulator samochodowy o dość sporej pojemności, który zasila oświetlenie zbudowane z diod LED (pierwsza wersja: Power LED jako oświetlenie wnętrza garażu i druga zmodernizowana: Liniowy driver do diod Power LED 3W) oraz elektronarzędzia akumulatorowe (np. przerobioną wkrętarkę: Trzecie życie wkrętarki akumulatorowej). Głównym problemem takiej instalacji jest pojemność akumulatora i konieczność jego doładowywania co pewien czas. Zasilając odbiorniki o dużej mocy łatwo zauważyć, że źródło prądu jest wyczerpane, ale gdy korzystamy tylko z oświetlenia można zbyt mocno rozładować baterię, co niekorzystnie wpływa na jej żywotność. Najłatwiej monitorować napięcie i doładowywać, gdy spadnie poniżej 10,5…10V. Od wielu lat posiadałem niewykorzystany, samochodowy wskaźnik napięcia i korzystając z chwili wolnego czasu postanowiłem zbudować prosty panel pomiarowy. Dla mnie DIY, prócz samodzielnej budowy, to również maksymalne wykorzystanie części z odzysku – i takie też użyłem do budowy tego urządzenia.

Części niezbędne do budowy panela pomiarowego.

Panel pomiarowy ciężko nazwać urządzeniem elektronicznym. Składa się on z 3 modułów – wskazówkowego woltomierza i amperomierza, cyfrowego miernika temperatury (opisałem go tutaj: Dwupunktowy termometr cyfrowy LED) i trzech przełączników, kabli, śrub M6 będących konektorami przyłączeniowymi, kawałkiem kostki elektrycznej, stabilizatora LM7805 oraz obudowy ze starego zasilacza ATX (Darmowe części elektroniczne ze starych zasilaczy ATX). Jedyną rzeczą, którą musiałem kupić był amperomierz o zakresie 30A. Całą resztę elementów posiadałem w swoich zapasach. Przygotowania do budowy rozpocząłem od skompletowania najważniejszych elementów:

Przygotowanie obudowy po zasilaczu ATX

Na pierwszy ogień poszła obudowa i związane z tym prace mechaniczne. Narysowałem w programie Inkscape (taki darmowy Corel Draw) szablon panelu przedniego, który posłużył mi do zrobienia otworów pod mierniki. Robiąc taki panel, warto rozmieścić rzeczywiste elementy, by później nie kazało się, że coś nie pasuje, lub jest za blisko. Szablon przykleiłem taśmą bezbarwną:

Duże okrągłe otwory wykonałem za pomocą otwornic do metalu. Nie ma z tym za wiele pracy, a efekty są zadowalające. Niewielkie niedoskonałości i tak zostaną zasłonięte przez naklejkę z opisami. Takie wycięcia można też wykonać za pomocą frezarki – o ile ktoś posiada lub ma dostęp. Otwór prostokątny wyciąłem za pomocą multiszlifierki kupionej kiedyś w markecie za kilkadziesiąt złotych. W zestawie znajdują się wymienne tarcze – mini wersja tych znanych z dużych szlifierek kątowych. Idealnie nadają się do cięcia w metalu. Małe dziurki na przełączniki zrobiłem zwykłymi wiertłami do metalu założonymi do wkrętarki akumulatorowej. Wszystkie ostre krawędzie zlikwidowałem multiszlifierką i końcówką z kamieniem.

Na ściance bocznej konieczne są otwory na przełącznik wyboru czujnika termometru i gniazdka do ich podłączenia. Dodatkowo wywierciłem dziurkę o średnicy 3mm potrzebną do przykręcenia stabilizatora napięcia LM7805 zasilającego termometr.

W drugiej, dolnej części obudowy wyciąłem żeberka i wstawiłem zaciski na przewody, zdemontowane ze starej wieży stereo. Posłużą one do podłączenia modułu oświetlenia na diodach power LED:

W otwór po wentylatorze wstawiłem kawałek płytki drukowanej ze zdemontowanego urządzenia i wkręciłem śruby M6 – dwie do podłączenia akumulatora, dwie pozostałe do zasilania odbiorników o większym poborze prądu. Wywierciłem też jeden otwór do mocowania kostki elektrycznej.  Poniższe zdjęcie przedstawia dolną część obudowy z zamontowanym okablowaniem:

Wykorzystałem również istniejące w zasilaczu gniazdo 230V – styk uziemiający podłączyłem do plusa, a dwa górne do masy. Wszystkie gniazda wyjściowe są połączone za amperomierzem, dzięki temu będzie można zmierzyć pobór prądu z akumulatora.

Połączenia elektryczne modułów

Nie rysowałem schematu elektrycznego – połączeń jest niewiele i całość jest mało skomplikowana. Do kostki elektrycznej dołączone są wszystkie punkty masa, która jest wspólna. Do środkowego zacisku dochodzą przewody plusowe i “wyjście” amperomierza (oznaczone ‘-‘). Pierwszy zacisk do plus z akumulatora i “wejście” amperomierza (oznaczone ‘+’). Kable z akumulatora są podwójne, by zwiększyć przewodność i uniknąć spadków napięć po podłączeniu wkrętarki czy odkurzacza na 12V.

W górnej części obudowy jest znacznie więcej kabli. Duży, pierwszy włącznik jest wpięty do zacisków amperomierza. Jego zadaniem jest ich zwarcie – brak jest wtedy wskazań pobieranego prądu. Ostatecznie okazało się, że nie jest on potrzebny, bo przy prądzie 30A spadek napięcia jest bardzo niewielki, wręcz pomijalny. Drugi włącznik jest dołączony do wyjścia amperomierza i dodatniego zacisku woltomierza. Podświetlenie skali w oryginale było zrealizowane za pomocą żarówki o mocy kilka watów, którą zastąpiłem białą diodą LED z rezystorem. Trzeci wyłącznik, podobnie jak drugi jest dołączony do wyjścia amperomierza i wejścia stabilizatora LM7805. Wyjście jest dołączone do styków zasilania termometru. Zastosowanie tych dwóch przełączników ma za zadanie oszczędzać energię akumulatora. Odczyt temperatury i napięcia można więc włączyć lub wyłączyć, zależnie od potrzeb. Zdjęcie przedstawia całą pajęczynę przewodów:

Przed zamknięciem obudowy zrobiłem test w domu, podłączając panel do zasilacza 12V. Wszystko działało prawidłowo od pierwszego włączenia:

Naklejka na przodzie obudowy została dodatkowo zabezpieczona samoprzylepną bezbarwną folią. Przy okazji drobna porada – czerwony filtr na wyświetlacze został zrobiony z okładki do bindowania. Kosztują one grosze w sklepach papierniczych i są dostępne w różnych kolorach – czerwone, zielone, niebieskie, żółte, więc bez problemu można je dobrać pod zastosowane wyświetlacze.

Montaż końcowy

Mój panel zamontowałem w garażu. Przykręciłem do ściany tylną część obudowy, podłączyłem do kostki przewody z przedniej części i całość skręciłem czterema śrubkami. Kable od akumulatora zakończyłem oczkowymi konektorami, które założyłem na śruby przyłączeniowe i skontrowałem nakrętkami. Podczas tych prac akumulator był odłączony, ponieważ łatwo o zwarcie śrub metalowym kluczem. Jeden czujnik termometru umieściłem poza garażem, drugi wewnątrz. Na zdjęciu widać na amperomierzu pobór prądu przez oświetlenie zbudowane na diodach Power LED i prawidłowe napięcie akumulatora:

Na budowę panela poświęciłem niecałą sobotę i około 10zł na amperomierz. Wynik końcowy jest dla mnie zadowalający, i co najważniejsze użyteczny. Dopełnieniem całości byłby drugi moduł z panelem solarnym do ładowania akumulatora, ale jest to znacznie droższy projekt. Może kiedyś uda się go zrealizować. Nie zamieściłem tutaj pliku z panelem przednim, ale jeśli ktoś jest zainteresowany, to chętnie udostępnię.