Разгледахме схемата на просто автономно зарядно устройство за мобилно оборудване, работещо на принципа на обикновен стабилизатор с намаляване на напрежението на батерията. Този път ще се опитаме да сглобим малко по-сложна, но по-удобна памет. Батериите, вградени в миниатюрни мобилни мултимедийни устройства, обикновено имат малък капацитет и като правило са предназначени да възпроизвеждат аудио записи за не повече от няколко десетки часа при изключен дисплей или да възпроизвеждат няколко часа видео или няколко часа четене електронни книги. Ако мрежовият контакт не е наличен или поради лошо време или други причини захранването е изключено за дълго време, тогава различни мобилни устройства с цветни дисплеи ще трябва да се захранват от вградени източници на енергия.
Като се има предвид, че такива устройства консумират много ток, батериите им може да се разредят преди момента, в който електричеството е налично от контакта. Ако не искате да се потопите в примитивната тишина и спокойствие, тогава може да бъде осигурен резервен автономен източник на енергия за захранване на джобни устройства, който ще ви помогне както по време на дълго пътуване в дивата природа, така и в случай на изкуствени или природни бедствия, когато вашето населено място може да бъде няколко дни или седмици без електрозахранване.
Схема на мобилно зарядно устройство без 220V мрежа
Устройството е линеен компенсационен регулатор на напрежението с ниско напрежение на насищане и много ниска консумация на собствен ток. Като източник на енергия за този стабилизатор може да бъде обикновена батерия, акумулаторна батерия, соларен или ръчен електрически генератор. Токът, консумиран от стабилизатора при изключен товар, е около 0,2 mA при входно захранващо напрежение 6 V или 0,22 mA при захранващо напрежение 9 V. Минималната разлика между входното и изходното напрежение е по-малко от 0,2 V при ток на натоварване 1 A! Когато входното захранващо напрежение се промени от 5,5 до 15 V, изходното напрежение се променя с не повече от 10 mV при ток на натоварване 250 mA. Когато токът на натоварване се промени от 0 до 1 A, изходното напрежение се променя с не повече от 100 mV при входно напрежение 6 V и с не повече от 20 mV при входно захранващо напрежение 9 V.
Самовъзстановяващ се предпазител предпазва кардана и батерията от претоварване. Обратно свързаният диод VD1 предпазва устройството от обръщане на полярността на захранващото напрежение. С увеличаване на захранващото напрежение, изходното напрежение също има тенденция да се увеличава. За да се поддържа стабилно изходно напрежение, се използва регулиращ блок, монтиран на VT1, VT4.
Като източник на еталонно напрежение се използва супер ярък син светодиод, който едновременно с изпълнението на функцията на микромощен ценеров диод е индикатор за наличието на изходно напрежение. Когато изходното напрежение има тенденция да се увеличава, токът през светодиода се увеличава, токът през емитерния възел VT4 също се увеличава и този транзистор се отваря по-силно, а VT1 също се отваря по-силно. който шунтира входа-източник на мощен полеви транзистор VT3.
В резултат на това съпротивлението на полевия транзистор се увеличава и напрежението в товара намалява. Тримерният резистор R5 може да регулира изходното напрежение. Кондензатор C2 е предназначен да потиска самовъзбуждането на стабилизатора с увеличаване на тока на натоварване. Кондензаторите C1 и SZ са блокирани за захранващи вериги. Транзисторът VT2 е включен като микромощен ценеров диод със стабилизиращо напрежение 8..9 V. Той е предназначен да предпазва от пробив от високо изолационно напрежение на порта VT3. Напрежението порта-източник, което е опасно за VT3, може да се появи в момента на включване или поради докосване на клемите на този транзистор.
Подробности... Диодът KD243A може да бъде заменен с всеки от серията KD212, KD243. KD243, KD257, 1N4001..1N4007. Вместо транзистори KT3102G, всеки подобен колектор с нисък обратен ток ще направи, например, всеки от серията KT3102, KT6111, SS9014, BC547, 2SC1845. Вместо транзистора KT3107G е подходящ всеки от серията KT3107, KT6112, SS9015, BC556, 2SA992. Мощен n-канален полеви транзистор от типа IRLZ44 в пакет TO-220, има нисък праг на отваряне на порта-източник, максимално работно напрежение 60 V. Максималният постоянен ток е до 50 A, отворен съпротивлението на канала е 0,028 ома. В този дизайн той може да бъде заменен от IRLZ44S, IRFL405, IRLL2705, IRLR120N, IRL530NC, IRL530N. Полевият транзистор е инсталиран на радиатор с достатъчна площ за охлаждане за конкретно приложение. По време на монтажа клемите на полевия транзистор са късо съединени с проводен джъмпер.
Автономното зарядно устройство може да се монтира на малка печатна платка. Като автономен източник на захранване можете да използвате, например, четири парчета последователно свързани алкални галванични клетки с капацитет 4 A / H (RL14, RL20). Тази опция е за предпочитане, ако планирате да използвате тази конструкция сравнително рядко.
Ако планирате да използвате това устройство сравнително често или вашият плейър консумира много повече ток, дори когато дисплеят е изключен, тогава ще бъде препоръчително да използвате акумулаторна 6 V батерия, например, запечатан мотоциклет или от голяма ръчна лампа. Може да се използва и батерия от 5 или 6 броя никел-кадмиеви батерии, свързани последователно. По време на поход, на риболов, за презареждане на батериите и захранване на джобно устройство, може да е удобно да използвате слънчева батерия, способна да доставя ток от най-малко 0,2 A при изходно напрежение 6 V. Когато плейърът е захранен от този стабилизиран източник на захранване, трябва да се има предвид, че регулиращият транзистор е включен във веригата "минус", следователно, едновременното захранване на плейъра и, например, малка активна система от високоговорители е възможно само ако и двете устройства са свързан към изхода на стабилизатора.
Целта на тази схема е да предотврати критично разреждане на литиевата батерия. Индикаторът включва червения светодиод, когато напрежението на батерията падне до праговата стойност. Напрежението за включване на светодиода е настроено на 3,2V.
Ценеровият диод трябва да има стабилизиращо напрежение по-ниско от желаното напрежение на включване на светодиода. Микросхемата използва 74HC04. Настройката на дисплея се състои в избор на прага за включване на светодиода с помощта на R2. Микросхемата 74NC04 прави така, че светодиодът светва при разреждане до праг, който ще бъде зададен от тримера. Консумацията на ток от устройството е 2 mA, а самият светодиод ще светне само в момента на разреждане, което е удобно. Намерих тези 74NC04 на стари дънни платки, затова го използвах.
Печатна електронна платка:
За да се опрости дизайна, този индикатор за разреждане не може да бъде инсталиран, тъй като SMD микросхемата не може да бъде намерена. Затова шалът е специално поставен отстрани и може да бъде отрязан по линията, а по-късно, ако е необходимо, да се добави отделно. В бъдеще исках да сложа индикатор на TL431 там, като по-изгоден вариант по отношение на детайлите. Полевия транзистор стои с марж за различни натоварвания и без радиатор, въпреки че според мен можете да поставите по-слаби аналози, но с радиатор.
SMD резисторите са инсталирани за устройства на SAMSUNG (смартфони, таблети и т.н., имат свой алгоритъм за зареждане и аз правя всичко с марж за бъдещето) и изобщо не могат да бъдат инсталирани. Не слагайте домашни KT3102 и KT3107 и техните аналози, имах напрежение на тези транзистори поради h21. Вземете ВС547-ВС557, това е. Източник на схемата: Бутов А. Радиоконструктор. 2009. Монтаж и настройка: Игоран .
Обсъдете статията МОБИЛНО ЗАРЕЖДАНЕ НА ТЕЛЕФОН
Поздрави, скъпи читатели. В днешната статия ще говорим за актуалната технология – безжично зареждане на телефони. Сигурно сте чували как бранд компаниите се фокусират върху него, представяйки друго преносимо устройство с неговата поддръжка. Без да искат да харчат "трудно спечелени пари", мнозина остават със стар мобилен телефон, без да престават да мечтаят да опитат безжично зареждане.
Безжичното зареждане „Направи си сам“ е много просто и доста бързо решение. Прочетете инструкциите и гледайте видеото. Интересно, а? Тогава да вървим по ред. Но не забравяйте да прочетете съветите в края на статията!
Нещо ново? Не, добре познатото "старо"
Когато за първи път видях безжичното зареждане, си помислих, че производителите правят пробив, като откриват някаква нова технология. За щастие има интернет, който ми каза истината. Всъщност появата на безжичното предаване на енергия стана възможно благодарение на откриването на закона от Андре Мари Ампер, който доказа, че електрическият ток създава магнитно поле.
И това се случи, за минута, преди почти 200 години. През следващите години редица учени потвърдиха съществуването на електромагнитни вълни, а Никола Тесла посвети години от живота си на изучаване на възможността за предаване на енергия от разстояние. С помощта на електромагнитна индукция физикът успял да запали лампа с нажежаема жичка от разстояние.
Стандартно Qi
Разбира се, безжичното предаване на енергия беше интересно в много области на човешкия живот, но дълго време не излизаше отвъд стените на лабораториите. Още през този век компаниите, които разработват потребителска електроника (таблети, смартфони), започнаха да предприемат инициативи за създаване на безжични зарядни устройства. Консорциумът за безжична мощност има огромен принос за развитието на стандарта Qi („Qi“) за ниски токове.
Спецификацията на стандарта беше безплатна и достъпна, така че скоро се използва в преносимите технологии. Три години по-късно Qi има спецификация за средни токове. Има и други стандарти, но те са по-сложни от Qi и по-рядко срещани. Съвсем наскоро, през 2015 г., учени от Вашингтонския университет откриха, че енергията може да се предава чрез Wi-Fi мрежи. Чакаме смартфона да се зареди, като се свържем с рутера.
Как работи безжичното зареждане Qi
Е, вече от името на устройството става ясно, че притурката не трябва да свързва проводници за прехвърляне на енергия. Принципът на действие е много прост. Зарядното устройство получава вградена намотка (медна), която поема ролята на създател и предавател на електромагнитното поле вече върху приемната намотка, поставена в смартфона (може да бъде над батерията или задния капак). Електромагнитното излъчване възниква, когато мобилен телефон с приемник е в непосредствена близост до предавателя (обикновено около 4 сантиметра). Тогава в действие влизат кондензаторите и токоизправителят (полупроводников диод с ниска мощност), които осигуряват енергия на батерията.
Така че мога да направя безжично зареждане със собствените си ръце?
Да, това дори не изисква специални познания по електротехника. Освен това ентусиастите вече са провели подобни експерименти преди нас, като са изложили подробни инструкции и диаграми за сглобяване на безжично зареждане със собствените си ръце. Ако всички необходими компоненти са под ръка, тогава създаването на най-простото безжично зареждане няма да отнеме дори час. Препоръчваме ви обаче първо да практикувате на старите устройства с „бутон“, а не да бягате да „преоткривате“ зареждането за чисто нов iPhone. Например, можете да сглобите такова нещо за вашата Nokia, която е паднала от гнездото за зареждане, като го реанимирате по този начин. Така че нека започваме.
Инструкции: как да направите безжично зарядно устройство за вашия телефон със собствените си ръце
Целият процес може да бъде разделен на две части: изработка на предавател и приемник. Първият компонент ще бъде отделно устройство, а вторият ще бъде инсталиран в телефона.
Схемата за безжично зареждане е много проста, тя се състои от две намотки (предавател и приемник), както и транзистор и резистор.
Предавателно устройство:
- За начало вземаме рамка, чийто диаметър трябва да бъде 7-10 сантиметра, но е възможна и друга - по ваша преценка.
- Сега имате нужда от медна тел с диаметър 0,5 мм. Навиваме го върху рамката. Необходимо е да направите 20 завъртания, след това да направите клон и да завъртите още 20 завъртания в обратната посока.
- Ще ви трябва транзистор. Можете да използвате всякакви, дори полярни, дори биполярни - няма голяма разлика. Ако има директна проводимост, тогава полярността ще трябва да бъде обърната. Транзисторът се свързва към края на бобината и крана.
- Закрепваме получената конструкция с лента или друг вид изолация. За да изглежда всичко "солидно", можете да използвате кутии от DVD или CD-диск. Някои майстори дори си правят труда да издълбават, така да се каже, дървени калъфи.
- За да осигурите захранване, можете да използвате стандартен 5 волтов захранващ адаптер, който се свързва към контура.
- Всичко, устройството, което ще предава електричество, е готово.
Сега да преминем към направата на приемника:
- Ако производството на предавателя отнема няколко минути, тогава приемникът ще трябва да се поти. Първо трябва да направите намотка, но вече плоска. Ще ви трябва медна тел, но с по-малък диаметър - 0,3-0,4 мм. Ще трябва да направите 25 завъртания. За удобство ви съветвам да използвате някакъв вид подплата, например парче пластмаса. Постепенно укрепваме завоите със супер лепило, така че конструкцията да не се разпадне - ще трябва да я навиваме отново. В края на работата е необходимо внимателно да откъснете приемника от пластмасата, върху която е навит.
- Сега свързваме нашия приемник към батерията чрез високочестотен силициев диод, например SS14. Бобината трябва да е отгоре на батерията, близо до капака. За стабилизиране на напрежението трябва да се използва кондензатор.
- Можете да свържете приемника към конектора за зареждане или директно към батерията. Последният вариант е идеален за потребители, които имат "мъртъв" порт за зареждане.
- Това е всичко, затворете задния капак, за да не преместите бобината.
За много потребители мисля, че видео за това как да направите безжично зареждане със собствените си ръце няма да е излишно. Ето защо, запазете:
Това завършва безжичното зарядно устройство DIY. За да започнете да го използвате, просто поставете телефона на предавателя. Към днешна дата в мрежата не са се натрупали не дузина инструкции за сглобяване на безжични зарядни устройства. Принципът е приблизително същият, но ентусиастите продължават да подобряват това устройство, като допринасят с нещо свое. Вярно е, че за начинаещи е по-добре да практикуват за начало на най-простата версия, представена в инструкциите, така че да не се налага да носите телефона за ремонт.
Подходящ за всяко устройство
Най-важният плюс на безжичното зареждане "направи си сам" е възможността да го направите за почти всяко устройство: смартфон, обикновен телефон, камера, радио и т.н. Принципът на захранване на всички тези джаджи е подобен, следователно зареждането се извършва по същия сценарий.
Въпреки това силно съветвам да не се опитвате да направите безжично зарядно със собствените си ръце за скъпи смартфони. Първо, ще трябва да разглобите корпуса, за да свържете приемната бобина, тъй като съвременните модели често се правят неразделни (не можете просто да премахнете капака). Второ, рискувате да объркате нещо и да развалите устройството, особено за начинаещи. Трето, повечето съвременни смартфони поддържат безжично зареждане от фабриката или предоставено от други производители.
Минуси на безжичното зареждане „Направи си сам“.
имаш ли нужда от него? Плавно стигнахме до много важен момент - недостатъците на самоделните безжични зарядни устройства. Да, възможността да направите интересно и полезно устройство без допълнителни разходи е страхотно, но нека не забравяме за рисковете, които поемате.
- Грешки по време на производството в най-добрия резултат ще доведат до това, че безжичното зареждане не работи, в най-лошия телефонът няма да работи.
- Не разчитайте на вашия смартфон да се зарежда бързо. Дори фабрично направените безжични зарядни устройства все още изостават от конвенционалните зарядни устройства по отношение на скоростта на зареждане, да не говорим за зарядните устройства, които правите сами.
- Не мисля, че всяка къща има намотка от тел, диод и няколко транзистора. Ще трябва да купите всичко това, като похарчите сума, сравнима с необходимата за закупуване на готово, макар и китайско устройство.
Какво можете да добавите? Безжичното зареждане "направи си сам" е по-скоро начин да видите визуално как работи електромагнитното поле. Ще отнеме много време и пари, за да се събере наистина полезно и красиво устройство. По-изгодно е да поръчате готов комплект, без да губите време за навиване на веригата. Разбира се, ако сте фен на създаването на нещо необичайно със собствените си ръце, тогава не забравяйте да започнете да разработвате "своето" безжично зарядно устройство.
Снимка: Koolpad Qi Но какво да кажем за тези, които не искат да губят време за сглобяване на безжично зарядно устройство със собствените си ръце? Просто е - поръчваме готов комплект, който горе-долу качествено вече е сглобен във фабриката. Цената, като правило, не надвишава 300 рубли, а комплектът вече включва както предавател, така и приемник. Безжичните зарядни устройства се продават в магазините за електроника, но е по-изгодно да поръчате от китайски онлайн магазини.
Моля, имайте предвид, че много съвременни смартфони са оборудвани с приемник (приемник) от производителя. Следователно собствениците на тези модели не трябва да купуват нищо допълнително (в изключителни случаи продавачите може да не включват докинг станцията (предавателя) в комплекта). Списъкът с такива устройства е доста обширен:
- Samsung (Note 5, S6 / S6 Duos и по-нови)
- Google Nexus 4/5/6/7
- LG G3 и нови флагмани
- Blackberry 8900
- Nokia Lumia (810-930)
- Йотафон 2
Списъкът включва най-често срещаните модели, но не всички. Освен това той редовно се актуализира с нови устройства. За да разберете дали вашият смартфон поддържа безжично зареждане, потърсете обозначението „Qi“ в спецификациите на модела. Информацията трябва да присъства и на уебсайта на производителя.
Моят смартфон не получава поддръжка за безжично зареждане
Ако вашето устройство не е получило вграден приемник, не бързайте да се разстройвате - китайските "приятели" са се погрижили за потребителите, пускайки както специални за определени модели, така и универсални приемници. Мисля, че всичко е ясно за първия тип. Обикновено те посочват за кой модел смартфон е предназначен. Но вторият тип приемници е по-интересен. Такива приемници не са обвързани с конкретен смартфон, така че могат да бъдат инсталирани в почти всеки. Трябва обаче да се има предвид, че универсалните приемници са разделени на няколко класа:
- Филм със специални контакти. Побира се под капака на телефона, без да засяга функционалността. Устройството трябва да има контакти близо до батерията, за да го инсталирате. Основният плюс е, че слотът за зареждане остава безплатен.
- Apple приемник. Този тип е предназначен за устройства на Apple с конектор Lightning, тоест всички текущи модели.
- Android приемник. Проектиран за смартфони с microUSB конектор. Тъй като смартфоните с Android са в изобилие, а производителят изважда гнездото за зареждане както си иска (и където иска), трябва да погледнете конкретен модел. Като правило microUSB се намира в долния или горния край, има тип "A" (конектор под формата на обикновен трапец, ако погледнете смартфона с екрана нагоре), "B" (неправилен трапец) или "C" (овал).
Докинг станцията (предавателят) не играе специална роля - можете да я използвате дори не от един комплект или от напълно различна форма. Следователно приемникът и подложката за зареждане могат да бъдат закупени отделно, което ще ви помогне да спестите малко повече.
Освен приемници, които трябва да бъдат прикрепени към капака или скрити под него, се предлагат и калъфи с вграден приемник. Разбира се, те не са универсални, така че няма един за всеки смартфон. И не изглеждат най-добре. Както и да е, мнозина все още може да се интересуват от тази гледна точка.
Готови безжични зарядни устройства
И така стигаме до закупуване на безжично зарядно устройство от китайски интернет сайтове. Можете, разбира се, да отидете в магазин за електроника, който продава по-добри модели, но ще трябва да надплатите значително. Затова отиваме в един от магазините в интернет, където търсим нещо като „универсални безжични зарядни устройства“. Тук ще бъдете посрещнати от куп модели. След това имате няколко опции:
- Закупуване на пълен комплект. В този случай получавате както приемник (приемник), така и подложка за зареждане. При получаване остава само да свържете всичко.
- Купете части отделно. Може би вече имате приемник и докинг станцията ви е счупена (или обратно). За да не губите пари, можете да поръчате само това, от което се нуждаете.
- Закупуване на компоненти за самостоятелно сглобяване. Някои продавачи предоставят база (намотки, платки, транзистори и т.н.), за да може потребителят да сглоби каквото сърцето му пожелае.
Не можете да отделите популярни компании, тъй като продавачите дори не ги посочват. И ако е посочен производител, тогава името не казва нищо (някаква китайска компания). А да се занимаваш с намирането на добър производител е глупаво – цената на безжичното зареждане обикновено е смешна. Освен това отзивите на клиентите показват, че процентът на дефекти е доста нисък.
Пролог
Идеята за изграждане на тази структура е подтикната от полет в самолет Airbus A380, в който има USB конектор под подлакътника на всяка седалка за захранване на USB-съвместими устройства. Но този лукс не се среща във всички самолети и още повече не може да се намери във влакове и автобуси. И отдавна мечтая да прегледам поредицата „Приятели“ от началото до края. Така че защо да не убиете две птици с един удар - гледайте сериала и разведрявайте времето за пътуване.
Допълнителен стимул за конструирането на това устройство беше откритието.
Техническа задача
Преносимо зарядно устройство (зарядно устройство) трябва да предоставя следните възможности.
- Време за автономна работа при номинално натоварване, не по-малко - 10 часа. Литиево-йонните батерии с голям капацитет са идеални за това.
- Автоматично активиране и деактивиране на зарядното устройство, в зависимост от наличието на товар.
- Автоматично изключване на зарядното устройство в случай на критично разреждане на батерията.
- Възможност за принудително включване на зарядното при критично разреждане на батерията, ако е необходимо. Вярвам, че на пътя може да възникне ситуация, когато батерията на преносимото зарядно устройство вече е разредена до критично ниво, но е необходимо да презаредите телефона за спешно обаждане. В този случай е необходимо да се осигури бутон "Аварийно стартиране", за да се използва все още наличната енергия в акумулатора.
- Възможност за зареждане на акумулаторите на преносимото зарядно устройство от мрежовото зарядно устройство с Mini USB интерфейс. Тъй като зарядното устройство от телефона винаги се носи със себе си на път, можете да го използвате и за зареждане на батериите на преносимото захранване преди пътуването обратно.
- Едновременно зареждане на батерии на зарядно устройство и презареждане на мобилен телефон от едно и също мрежово зарядно устройство. Тъй като мрежовото зарядно устройство от мобилен телефон не може да осигури достатъчен ток за бързо зареждане на батерията на преносимо зарядно устройство, зарядът може да се разтегне за ден или повече. Следователно трябва да е възможно да свържете телефона за директно зареждане, докато зареждате батерията на преносимото захранване.
Въз основа на това техническо задание е изградено преносимо зарядно устройство на литиево-йонни батерии.
Блокова схема
Преносимото устройство с памет се състои от следните модули.
- Преобразувател 5 → 14 волта.
- Компаратор, който изключва преобразувателя на заряда, когато напрежението на батерията на литиево-йонните батерии достигне 12,8 волта.
- Индикатор за зареждане - LED.
- Преобразувател 12.6 → 5 волта.
- 7,5 волтов компаратор, който изключва зарядното устройство, когато батерията е дълбоко разредена.
- Таймер, който определя времето за работа на преобразувателя в случай на критично разреждане на батерията.
- Индикатор за работа на преобразувателя 12,6 → 5 волта - LED.
Превключвател на напрежение MC34063
Изборът на драйвер за преобразувателя на напрежение отне много време, тъй като нямаше от какво да избирате. На местния радиопазар на разумна цена (0,4 долара) намерих само популярната микросхема MC34063. Веднага купих няколко, за да разбера дали е възможно по някакъв начин да изключа конвертора, тъй като такава функция не е предвидена в листа с данни за този чип. Оказа се, че това може да стане, ако захранващото напрежение се приложи към щифт 3, предназначен за свързване на веригата за настройка на честотата.
На снимката е показана типична схема на понижаващ превключвател. Червеното показва верига за принудително изключване, която може да е необходима за автоматизация.
По принцип, след като сте сглобили такава схема, вече е възможно да включите телефон или плейър, ако например захранването се захранва от обикновени захранващи елементи (батерии).
Няма да описвам подробно работата на тази микросхема, но от "Допълнителни материали" можете да изтеглите както подробно описание на руски език, така и малка преносима програма за бързо изчисляване на елементите на преобразувател за повишаване или понижаване, сглобен на тази микросхема.
Блокове за управление на зареждане и разреждане на литиево-йонна батерия
При използване на литиево-йонни батерии е препоръчително да ограничите тяхното разреждане и зареждане. За целта използвах компаратори, базирани на CMOS микросхеми. Тези микросхеми са изключително икономични, тъй като работят на микротокове. На входа те имат полеви транзистори с изолиран затвор, което прави възможно използването на микротоков източник на референтно напрежение (ION). Не знам откъде да взема такъв източник, затова се възползвах от факта, че в режим на микроток стабилизиращото напрежение на обикновените ценерови диоди намалява. Това ви позволява да контролирате стабилизиращото напрежение в определени граници. Тъй като това не е документирано включване на ценеров диод, възможно е да се наложи да се избере ценеров диод, за да осигури определен стабилизиращ ток.
За да се осигури стабилизиращ ток от, да речем, 10-20 μA, съпротивлението на баласта трябва да бъде в района на 1-2 MΩ. Но при регулиране на стабилизиращото напрежение съпротивлението на баластния резистор може да се окаже или твърде малко (няколко килоома), или твърде голямо (десетки мегаома). Тогава ще трябва да вземете не само съпротивлението на баластния резистор, но и копие на ценеровия диод.
Превключването на цифрова CMOS микросхема става, когато нивото на входния сигнал достигне половината от захранващото напрежение. Следователно, ако захранвате еталонния източник и микросхемата от източник, чието напрежение искате да измерите, тогава на изхода на веригата може да се получи управляващ сигнал. Е, същият този контролен сигнал може да бъде приложен към третия щифт на микросхемата MC34063.
Чертежът показва диаграма на компаратор на два елемента на микросхемата K561LA7.
Резистор R1 определя стойността на еталонното напрежение, а резисторите R2 и R3 определят хистерезиса на компаратора.
Устройство за включване и идентифициране на зарядното устройство
За да може телефонът или плейърът да започне да се зарежда от USB конектора, трябва да е ясно, че това е USB конектор, а не някакъв сурогат. За да направите това, можете да приложите положителен потенциал към контакта "-D". Във всеки случай това е достатъчно за Blackberry и iPod. Но моето собствено зарядно устройство също прилага положителен потенциал към контакта "+ D", така че направих същото.
Друга цел на този възел е да контролира включването и изключването на преобразувателя 12,6 → 5 волта, когато товарът е свързан. Тази функция се изпълнява от транзистори VT2 и VT3.
В дизайна на преносимото зарядно устройство е предвиден и механичен превключвател за захранване, но целта му е по-вероятно да съответства на "превключвателя за изключване на батерията" в автомобила.
Схема на свързване на преносимо захранване
Фигурата показва диаграма на мобилно захранване.
C1, C3 = 1000 µF
C2, C6, C10, C11, C13 = 0.1μF
C14 = 20µF (тантал)
IC1, IC2 - MC34063
| DD1 = K176LA7 | R3, R12 = 1k | R27 = 44М |
| DD2 = K561LE5 | R4, R7 = 300k | R28 = 3k |
| FU = 1A | R5 = 30k | VD1, VD2 = 1N5819 |
| HL1 = зелено | R6 = 0,2 ома | VD3, VD6 = KD510A |
| HL2 = червено | R8, R15, R23, R29 = 100k | VT1, VT2, VT3 = KT3107 |
| L1 = 50 mkH | R10, R11, R13, R26 = 1М | VT4 = KT3102 |
| L2 = 100 mkH | R16, R24 = 22M | Избрани са |
| R0, R21 = 10k | R17, R19, R25 = 15k | R14 * = 2М |
| R1 = 180Ω | R18 = 5,1 М | R22 * = 510k |
| R2 = 0,3 ома | R20 = 680Ω | VD4 *, VD5 * = KS168A |
Назначаване на възли на веригата.
IC1 е усилващ преобразувател 5 → 14 волта, който зарежда вградената батерия. Преобразувателят ограничава входния ток до 0,7 ампера.
DD1.1, DD1.2 - компаратор на заряда на батерията. Прекъсва зареждането при достигане на 12,8 волта на батерията.
DD1.3, DD1.4 - генератор на индикация. Накара светодиода да мига по време на зареждане. Индикацията е направена по аналогия със зарядните устройства на Nikon. Докато зареждането е в ход, светодиодът мига. Зареждането приключи - светодиодът свети непрекъснато.
IC2 е 12,6 → 5 волта понижаващ преобразувател. Ограничава изходния ток до 0,7 ампера.
DD2.1, DD2.2 - компаратор за разреждане на батерията. Прекъсва разреждането на батерията, когато напрежението падне до 7,5 волта.
DD2.3, DD2.4 - таймер за аварийно включване на преобразувателя. Включва преобразувателя за 12 минути, дори ако напрежението на батерията падне до 7,5 волта.
Тук може да възникне въпросът защо е избран толкова нисък праг на напрежение, ако някои производители не препоръчват да се позволи да падне под 3,0 или дори 3,2 волта на банката?
Аз разсъждавах така. Пътуването не се случва толкова често, колкото бихте искали, така че е малко вероятно батерията да премине през много цикли на зареждане-разреждане. Междувременно в някои източници, описващи работата на литиево-йонните батерии, напрежението от 2,5 волта просто се нарича критично.
Въпреки това, можете да ограничите границата на разреждане до по-високо ниво на напрежение, ако възнамерявате да използвате често такова зарядно устройство.
Конструкция и детайли
Бих искал да изразя своята благодарност на Сергей Соколов за помощта му при намирането на конструктивни компоненти!
Печатните платки (PCB) са изработени от фолио от фибростъкло с дебелина 1 мм. Размерите на печатната платка се избират въз основа на размерите на закупения корпус.
Всички елементи на веригата, с изключение на батерията, са разположени на две печатни платки. Освен това на по-малкия има само Mini USB конектор за свързване на външно зарядно устройство.
Захранващите блокове бяха поставени в стандартен Z-34 корпус от полистирол. Това е най-скъпата част от конструкцията, за която трябваше да отделя 2,5 долара.
Превключвателят за захранване, позиция 2, и бутонът за принудително включване, позиция 3, са скрити наравно с външната повърхност на кутията, за да се избегне случайно натискане.
Mini USB конекторът е насочен към задната част на кутията, а USB конекторът, поз. 4 заедно с индикатори поз. 5 и 6 отпред.
Печатните платки са оразмерени така, че да поберат батериите в кутията за преносимо захранване. Между батериите и други конструктивни елементи се поставя електрически картонен уплътнител с дебелина 0,5 мм, огънат под формата на кутия.
Този филм изисква Flash Player 9 |
||
И това е сглобен преносим захранващ блок. Плъзнете изображението с мишката, за да видите PSU от различни страни.
Персонализиране
Създаването на преносимо зарядно устройство се свежда до избора на екземпляри на ценерови диоди и съпротивления на баластния резистор за всеки от двата компаратора.
Как работи? Видео илюстрация.
Триминутно видео показва как работи този домашен продукт и какво има вътре. Видео формат - Full HD.
С течение на времето батериите на смартфона изразходват капацитета си, така че става неудобно да ги използвате и трябва да се сменят. Но и такива батерии не бива да изхвърляте. След като имате достатъчно от тях, можете да сглобите преносимо зарядно устройство. Той ще се окаже масивен (тъй като в него ще има много по-малко полезен заряд, отколкото в новия), но много евтин.
От какво имаш нужда:
Малка кутия
- Една или повече батерии
- Преобразувател на усилващо напрежение (например от 0,9-5 до 5 V)
- Табла за зареждане на батерии
- Превключете
- Поялник и проводници, горещо лепило и пистолет
Изберете кутия, достатъчно голяма, за да побере всички батерии, както и преобразувателя на напрежение и платката за зареждане.
Свържете последователно контактите на акумулатора. Това ще запази първоначалното им напрежение (обикновено по-малко от 5V) и ще увеличи общия капацитет. Свържете тази структура към преобразувател на напрежение. Това ще увеличи напрежението, захранвано от батериите до 5V, които се използват за зареждане на смартфони.
Сглобете компонентите според тази диаграма. Превключвателят и диодът са необходими, така че по време на зареждане токът да тече към платката за зареждане и батериите, а не към преобразувателя.
Поставете батериите и платките в калъфа, напълнете ги с горещо лепило, за да не увисват, и донесете порта за зареждане на батериите и изходния порт за зареждане на смартфона към калъфа.
Имайте предвид, че не всички батерии на смартфони ще могат да работят безпроблемно в такава схема. В някои случаи те ще започнат да се зареждат един друг и да изгаснат, когато цялата енергия се изразходва за отопление и загуби в електрониката. Освен това максималният капацитет на батерията за многократна употреба може да бъде ограничен от капацитета на най-слабата батерия. Затова се препоръчва използването на една батерия (въпреки че в този случай тя няма да е достатъчна за пълно зареждане на смартфона) или батерии от същата марка.
Създаването на слънчево USB зарядно за вашия телефон със собствените си ръце е един от най-интересните и полезни проекти. Направата на домашно зарядно устройство не е твърде трудно - необходимите компоненти не са много скъпи и са лесни за получаване. Слънчевите USB зарядни устройства са идеални за зареждане на малки устройства като вашия телефон.
Слабото място на всички домашни слънчеви зарядни устройства са батериите. Повечето са сглобени на базата на стандартни никел-металхидридни батерии - евтини, достъпни и безопасни за използване. Но за съжаление NiMH батериите имат твърде ниско напрежение и капацитет, за да се разглеждат сериозно като качество, чиято консумация на енергия само расте всяка година.
Например, 2000 mAh батерията на iPhone 4 все още може да се презарежда напълно от домашно слънчево зарядно устройство с две или четири батерии тип АА, но iPad 2 има батерия от 6000 mAh, която вече не е лесна за презареждане с подобно зарядно устройство.
Решението на този проблем е замяната на никел-металхидридните батерии с литиеви.
В този урок ще научите как да направите слънчево USB зарядно устройство с литиева батерия със собствените си ръце. Първо, в сравнение с това домашно зарядно устройство, това ще ви струва много. Второ, сглобяването му е много лесно. И най-важното е, че това литиево USB зарядно устройство е безопасно за използване.
Стъпка 1: Необходими компоненти за слънчево USB зарядно устройство.
Електронни компоненти:
- Слънчева клетка 5V или по-висока
- 3.7V литиево-йонна батерия
- Контролер за зареждане на литиево-йонна батерия
- DC USB усилваща верига
- 2,5 мм конектор за монтаж на панел
- 2,5 мм щепсел с тел
- Диод 1N4001
- Жицата
Строителни материали:
- Изолационна лента
- Термосвиваема тръба
- Двустранна дунапрен лента
- Спойка
- Тенекиена кутия (или друго заграждение)
инструменти:
- Поялник
- Пистолет за горещо лепило
- Пробивна машина
- Dremel (по избор, но желателно)
- щипки
- Устройство за отстраняване на тел
- Помощ от приятел
Това ръководство ще ви покаже как да направите слънчево зарядно за телефон. Можете да откажете да използвате слънчеви панели и да се ограничите само до производството на конвенционално USB зарядно на литиево-йонни батерии.
Повечето от компонентите за този проект могат да бъдат закупени от онлайн магазини за електроника, но USB DC усилващата верига и контролерът за зареждане на литиево-йонната батерия няма да бъдат лесни за намиране. По-късно в това ръководство ще ви покажа къде можете да получите повечето от необходимите компоненти и за какво е всеки от тях. Въз основа на това вие сами решавате кой вариант ви подхожда най-добре.
Стъпка 2: Предимства на зарядните устройства за литиеви батерии.
Може да не се досещате, но най-вероятно литиево-йонната батерия е в момента в джоба ви или на бюрото ви, или може би в портфейла ви или. Повечето съвременни електронни устройства използват литиево-йонни батерии, които имат голям капацитет и напрежение. Могат да се презареждат многократно. Повечето батерии АА са никел-металхидридни по химичен състав и не могат да се похвалят с високи технически характеристики.
От химическа гледна точка разликата между стандартна AA NiMH батерия и литиево-йонна батерия се крие в химическите елементи, съдържащи се в батерията. Ако погледнете периодичната таблица на елементите на Менделеев, ще видите, че литият е в левия ъгъл до най-реактивните елементи. Никелът, от друга страна, се намира в средата на таблицата до химически неактивни елементи. Литият е толкова реактивен, защото има само един валентен електрон.
И точно поради тази причина има много оплаквания към лития – понякога той може да излезе извън контрол поради високата си химическа активност. Преди няколко години Sony, лидер в батериите за лаптопи, произведе партида нискокачествени батерии за лаптопи, някои от които спонтанно се запалиха.
Ето защо, когато работим с литиево-йонни батерии, трябва да се придържаме към определени предпазни мерки - много точно да поддържаме напрежението по време на зареждане. Това ръководство използва батерии от 3,7 V, които изискват напрежение на зареждане от 4,2 V. Ако това напрежение бъде превишено или намалено, химическа реакция може да излезе извън контрол с всички произтичащи от това последици.
Ето защо трябва да се внимава при работа с литиеви батерии. Ако се работи внимателно, те са сравнително безопасни. Но ако правите неподходящите неща с тях, това може да доведе до големи неприятности. Следователно те трябва да се използват само стриктно съгласно инструкциите.
Стъпка 3: Изберете контролер за зареждане на литиево-йонна батерия.
Поради високата химическа реактивност на литиевите батерии, трябва да сте 100% сигурни, че веригата за управление на напрежението на зареждане няма да ви подведе.
Въпреки че е възможно да направите своя собствена верига за управление на напрежението, по-добре е просто да закупите готова верига, за да сте сигурни, че ще работи. Предлагат се няколко схеми за контрол на заряда, от които да избирате.
В момента Adafruit пуска второ поколение контролери за зареждане на литиеви батерии с няколко налични входни напрежения. Това са доста добри контролери, но са твърде големи. Малко вероятно е на тяхна база да бъде възможно да се сглоби компактно зарядно устройство.
Можете да закупите малки модули за контролер за зареждане на литиева батерия в Интернет, които се използват в това ръководство. Събрах и много други на базата на тези контролери. Харесвам ги заради тяхната компактност, простота и наличието на LED индикация за заряда на батерията. Както при Adafruit, литиевата батерия може да се зарежда през USB порта на контролера, когато слънцето е навън. USB зареждането е изключително полезна опция за всяко слънчево зарядно устройство.
Независимо кой контролер изберете, трябва да знаете как работи и как да работите правилно с него.
Стъпка 4: USB порт.
Повечето съвременни устройства могат да се зареждат през USB порта. Това е стандартът в целия свят. Защо просто не включите USB порта директно в батерията? Защо ви е необходима специална USB верига за зареждане?
Проблемът е, че според USB стандарта напрежението е 5V, а литиево-йонните батерии, които ще използваме в този проект, са само 3,7 V. Следователно ще трябва да използваме USB DC усилваща верига, която увеличава напрежението до достатъчно за зареждане на различни устройства. Повечето търговски и домашни USB зарядни устройства, напротив, използват понижаващи вериги, тъй като са сглобени на базата на батерии 6 и 9 V. Веригите с по-ниско напрежение са по-сложни, така че е по-добре да не ги използвате в слънчеви зарядни устройства .
Веригата, използвана в това ръководство, е избрана в резултат на обширно тестване на различни опции. Тя е почти идентична със схемата Minityboost Adafruit, но струва по-малко.
Разбира се, можете да закупите евтино USB зарядно устройство онлайн и да го разглобите, но имаме нужда от схема, която преобразува 3V (напрежение на две батерии АА) в 5V (напрежение на USB). Разглобяването на обикновено или автомобилно USB зареждане няма да направи нищо, тъй като техните вериги работят за понижаване на напрежението, но напротив, ние трябва да увеличим напрежението.
Освен това трябва да се отбележи, че веригата Mintyboost и схемата, използвана в проекта, са в състояние да работят с джаджи на Apple, за разлика от повечето други USB зарядни устройства. Устройствата на Apple проверяват USB информационните щифтове, за да знаят къде са свързани. Ако притурката на Apple установи, че информационните щифтове не работят, тя ще откаже да зарежда. Повечето други джаджи нямат тази проверка. Повярвайте ми - пробвах много евтини схеми за зареждане от eBay - нито една от тях не успя да зареди моя iPhone. Не искате вашето домашно USB зарядно устройство да не може да зарежда джаджи на Apple.
Стъпка 5: Избор на батерия.
Ако потърсите малко в Google, ще намерите огромно разнообразие от размери, капацитети, напрежения и разходи. В началото ще бъде лесно да се объркате в цялото това разнообразие.
За нашето зарядно устройство ще използваме 3.7V литиево-полимерна (Li-Po) батерия, която е много подобна на батерия за iPod или мобилен телефон. Всъщност имаме нужда от батерия изключително за 3,7 V, тъй като веригата за зареждане е проектирана специално за това напрежение.
Фактът, че батерията трябва да бъде оборудвана с вградена защита срещу презареждане и преразреждане, дори не се обсъжда. Тази защита обикновено се нарича "защита на печатни платки". Потърсете тези ключови думи в eBay. Сам по себе си това е просто малка печатна платка с чип, който предпазва батерията от презареждане и разреждане.
Когато избирате литиево-йонна батерия, гледайте не само нейния капацитет, но и физическия й размер, който зависи основно от избрания от вас корпус. Имах тенекиена кутия Altoids като кутия, така че бях ограничен в избора на батерията. Първоначално мислех да си купя 4400 mAh батерия, но поради големия й размер се наложи да се огранича до 2000 mAh батерия.
Стъпка 6: Свържете слънчевия панел.
Ако няма да правите слънчево зарядно устройство, можете да пропуснете тази стъпка.
Този урок използва 5.5V 320mA твърд пластмасов соларен панел. Всеки голям слънчев панел ще свърши работа. За зарядното устройство е най-добре да изберете батерия с капацитет 5 - 6 V.
Вземете края на телта, разделете го на две и оголете малко краищата. Проводникът с бялата ивица е отрицателен, а напълно черният проводник е положителен.
Запоете проводниците към съответните щифтове на гърба на слънчевия панел.
Покрийте спойките с тиксо или горещо лепило. Това ще ги предпази и ще помогне за намаляване на напрежението върху проводниците.
Стъпка 7: Пробиваме тенекиена кутия или калъф.
Тъй като използвах кутия за калай Altoids за кутията, трябваше да поработя малко с бормашина. Освен бормашина се нуждаем и от инструмент като дремел.
Преди да започнете да работите с тенекиената кутия, сгънете всички компоненти в нея, за да се уверите на практика, че ви подхожда. Помислете как най-добре да поставите компонентите в него и едва след това пробийте. Местоположенията на компонентите могат да бъдат маркирани с маркер.
След обозначаването на местата можете да започнете работа.
Има няколко начина за премахване на USB порта: направете малък разрез точно в горната част на кутията или пробийте дупка с подходящ размер отстрани на кутията. Реших да направя дупка отстрани.
Първо, прикрепете USB порта към кутията и маркирайте местоположението му. Пробийте две или повече дупки в определената зона.
Смелете дупката с dremel. Не забравяйте да спазвате предпазните мерки, за да не нараните пръстите си. В никакъв случай не дръжте кутията в ръцете си - хванете я в менгеме.
Пробийте 2,5 мм отвор за USB порта. Разширете го с dremel, ако е необходимо. Ако не планирате да инсталирате соларен панел, тогава дупката от 2,5 мм не е необходима!
Стъпка 8: Свържете контролера за зареждане.
Една от причините да избера този компактен контролер за зареждане е неговата висока надеждност. Има четири контактни подложки: две отпред до мини-USB порта, където се подава DC напрежение (в нашия случай от слънчеви панели), и две отзад за батерията.
За да свържете 2,5 мм конектор към контролера за зареждане, трябва да запоите два проводника и диод от конектора към контролера. Освен това е препоръчително да използвате термосвиваеми тръби.
Поправете диода 1N4001, контролера за зареждане и 2,5 мм конектор. Поставете конектора пред себе си. Ако го погледнете отляво надясно, левият контакт ще бъде отрицателен, средният ще бъде положителен, а десният изобщо не се използва.
Запоете единия край на окабеляването към отрицателния крак на конектора, а другия към отрицателния извод на платката. Освен това е препоръчително да използвате термосвиваеми тръби.
Запоете още един проводник към крака на диода, до който се нанася маркировката. Запоете го възможно най-близо до основата на диода, за да спестите повече място. Запоете другата страна на диода (без маркировка) към средния крак на конектора. Отново опитайте да запоявате възможно най-близо до основата на диода. Накрая запойте проводниците към положителния извод на платката. Освен това е препоръчително да използвате термосвиваеми тръби.
Стъпка 9: Свържете батерията и USB веригата.
На този етап трябва само да запоите четири допълнителни контакта.
Трябва да свържете батерията и USB веригата към платката на контролера на зареждане.
Първо изрежете няколко проводника. Запоете ги към положителните и отрицателните щифтове на USB веригата, които се намират от долната страна на платката.
След това свържете тези проводници заедно с проводниците, идващи от литиево-йонната батерия. Не забравяйте да свържете отрицателните проводници заедно и свържете положителните проводници заедно. Нека ви напомня, че червените проводници са положителни, а черните са отрицателни.
След като завъртите проводниците заедно, ги заварете към контактите на батерията, които са на гърба на платката на контролера на зареждане. Преди запояване на окабеляването е препоръчително да го прокарате през дупките.
Сега можем да ви поздравим - свършихте 100% от електрическата част на този проект и можете да се отпуснете малко.
На този етап е добре да проверите дали веригата работи. Тъй като всички електрически компоненти са свързани, всичко трябва да работи. Опитайте да заредите вашия iPod или друга джаджа с USB порт. Устройството няма да се зарежда, ако батерията е изтощена или дефектна. Също така поставете зарядното устройство на слънце и вижте дали батерията се зарежда от соларния панел - това трябва да освети малкия червен светодиод на платката на контролера на зареждане. Можете също да зареждате батерията чрез мини-USB кабел.
Стъпка 10: Електрическа изолация на всички компоненти.
Преди да поставим всички електронни компоненти в тенекиената кутия, трябва да сме сигурни, че тя не може да причини късо съединение. Ако имате пластмасов или дървен калъф, пропуснете тази стъпка.
Поставете няколко ленти електрическа лента на дъното и отстрани на кутията. Именно на тези места ще бъдат разположени USB веригата и контролерът за зареждане. Снимките показват, че контролерът за зареждане е останал разхлабен.
Опитайте се да изолирате всичко старателно, за да не се получи късо съединение. Уверете се, че спойката е здрава, преди да нанесете горещо лепило или лента.
Стъпка 11: Поставете електронните компоненти в корпуса.
Тъй като 2,5 мм конекторът трябва да бъде завинтен, поставете го първо.
Моята USB верига имаше превключвател отстрани. Ако имате същата верига, тогава първо проверете дали превключвателят, който е необходим за включване и изключване на "режим на зареждане", работи.
Накрая трябва да закрепите батерията. За тази цел е по-добре да използвате не горещо лепило, а няколко парчета двустранна лента или електрическа лента.
Стъпка 12: Работете с вашето домашно слънчево зарядно устройство.
В заключение, нека поговорим за правилната работа на домашно USB зарядно устройство.
Батерията може да се зарежда през мини-USB порта или от слънцето. Червен светодиод на платката на контролера на зареждане показва зареждане, а син светодиод показва напълно заредена батерия.
