Беспроводная зарядка для телефона — как сделать?

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
loading Загрузка...

Беспроводная зарядка Qi становится популярной в индустрии сопутствующих гаджетов для смартфонов. Давайте более подробно рассмотрим, что это за устройство и как сделать хорошую беспроводную зарядку для телефона своими руками.

QIcharger

Термин «беспроводная зарядка» широко используется производителями мобильных телефонов, но это упрощенное понятие, которое часто дает людям неправильное представление о том, что телефон способен заряжаться буквально через воздух, без какого-либо проводного подключения.

смартфон и беспроводная зарядка

Хотя это технически верно, но зарядная подушка должна быть все равно подключена к источнику питания, будь-то обычная розетка, компьютер или внешний/независимый источник питания. Но такие устройства действительно, в значительной мере, освобождают вас от лишних проводов.

На самом деле речь идет об индуктивной зарядке, подобно технологии, которую использует компания Apple в своих устройствах. Qi – это стандарт, разработанный консорциумом Wireless Power Consortium для индуктивной передачи электроэнергии на расстоянии до 4-х см.

Как использовать беспроводную зарядку

Если ваш телефон совместим с зарядкой Qi, все, что вам нужно сделать, это купить зарядную площадку/устройство Qi. Такие беспроводные зарядки могут варьироваться в цене от минимальных 10 долларов США и дороже, что обычно зависит от марки, модели и производителя.

Все они одинаковые по принципу работы, разница заключается только в скорости зарядки, дизайне и эргономичности. Некоторые модели могут работать как стенд-подставка, другие могут похвастаться быстрой беспроводной зарядкой, не уступающей проводным блокам питания. Очень полезная функция, если ваш гаджет поддерживает ее.

беспроводная зарядка

Некоторые из более дешевых или старых мобильных устройств не могут быть использованы для подзарядки на сертифицированных устройствах от брендовых производителей. Но вполне могут работать на беспроводном зарядном устройстве для телефона, сделанного своими руками.

Самый простой способ проверить, поддерживает ли ваш телефон технологию беспроводной зарядки – положить его на соответствующую площадку платформы Qi. Если технология поддерживается, смартфон начнет заряжаться. Если ничего не происходит, то переходим к следующему разделу статьи.

Как добавить Qi зарядку к неподдерживаемому телефону

Очень хорошо, если у вас есть смартфон с поддержкой Qi, но как насчет случаев, когда такая технология телефоном не поддерживается? Хорошей новостью является то, что есть альтернатива и для таких телефонов – специальный модуль-приемник, который подключается в разъем для зарядки и будет улавливать необходимый индукционный ток, заряжающий ваше устройство. К сожалению, это не самый привлекательный аксессуар, но зарядный приемник iQi Mobile Qi сможет обеспечить абсолютно любой телефон поддержкой беспроводной зарядки.

iQi Mobile Qi

iQi Mobile модуль имеет зарядный приемник Qi с уникальным разъемом, который подключается через ультратонкий ленточный кабель и крепится на задней крышке смартфона. Идея состоит в том, что, используя тонкий корпус, зарядный приемник Qi находится между вашим корпусом и телефоном, при этом соединяется довольно громоздким и несимпатичным кабелем. Просто приклеиваете его на задней панели с помощью прилагаемой пленки и подключаете Micro-USB к телефону. Модуль ультратонкий и не будет добавлять лишний вес телефону, что делает его отличной альтернативой беспроводной зарядки.

iQi Mobile Qi

Ну, а теперь – к самому главному. В данной инструкции вы узнаете, как создать беспроводное зарядное устройство своими собственными руками для любого смартфона, который поддерживает данный тип зарядки.

Общая информация

Технологии беспроводной энергетики в основном делятся на две категории: нерадиационные и радиационные. В методах ближнего поля энергия передается магнитными полями с использованием индуктивной связи между проводными катушками или электрическими полями посредством емкостной связи между двумя (иногда больше) металлическими электродами.

Особенности беспроводной зарядки

Индуктивная связь – наиболее широко используемая беспроводная технология, которая применяется для зарядки различных карманных устройств, таких как телефоны, электрические зубные щетки, имплантируемые медицинские устройства, искусственные кардиостимуляторы или элементы радиоуправляемых моделек. Радиационные технологии мы рассматривать не будем.

Что такое индуктивная связь

В индуктивной связи (передача индуктивной энергии, индукция, IPT) выработанная электрическая мощность, возникающая в катушке на проводах, распространяется посредством всепроникающего магнитного поля.

Как работает беспроводная зарядка

Как это работает? Передатчик и приемник соединяются вместе с трансформатором. Переменный ток через катушку передатчика создает колебательное магнитное поле по закону Ампера. Магнитное поле проходит через приемную катушку, где она индуцирует переменное электромагнитное поле (напряжение) по закону индукции Фарадея, что создает переменный ток в приемнике. Наведенный переменный ток может либо приводить нагрузку напрямую, либо быть выпрямленным до постоянного тока выпрямителем в приемнике, который управляет нагрузкой.

Резонансная индуктивная связь

Согласно теории, резонансная индуктивная связь (электродинамическая связь, связанный магнитный резонанс) является формой индуктивной связи, в которой энергия передается магнитными полями между двумя резонансными цепями (настроенные схемы), один в передатчике и один в приемнике.

Каждый резонансный контур состоит из катушки с проводом, подключенной к конденсатору, или саморезонансной катушки, или другого резонатора с внутренней емкостью (заводские модели). Они настроены на резонанс на той же частоте, что и приемник. Резонанс (а точнее его корректировка) между катушками может значительно увеличить передачу мощности к приемнику, то есть усиливает скорость зарядки любого устройства.

Пошаговая инструкция сборки беспроводной зарядки для телефона

С теорией покончено, теперь перейдем к самой сборке. Ниже представлена пошаговая инструкция по сборке беспроводной зарядки для любого телефона, поддерживающего данную технологию.

Шаг 1: Подбираем материалы

Для начала вам понадобятся следующие компоненты и материалы:

  • Dot PCB Board (x1).
  • Dot PCB Board

  • Провод толщиной 1 мм, 7 м длинной.
  • Модуль IC 7805 (x1).
  • Модуль IC 7805

  • Модуль IRFZ44N MOSFET (x4).
  • Модуль IRFZ44N MOSFET

  • Модуль IR2110 MOSFET, драйвер IC (x2).
  • Модуль IR2110 MOSFET

  • 555 timer IC (x1).
  • 555 timer IC

  • Модуль CD4049 IC (х1).
  • Модуль CD4049 IC

  • 10K trim pot [103] (x1).
  • 10K trim pot [103]

  • Резистор 10k (x4).
  • Резистор 10k

  • 10 OHM-резистор (x4).
  • Конденсатор 0.1uF [104] (x5).
  • Конденсатор 10nf [103] (x1).
  • 2.2nF конденсатор [222] (x1).
  • 2.2nF конденсатор [222]

  • Конденсатор 10uF (электролитический) (x3).
  • Конденсатор 47uF (электролитический) (x1).
  • Конденсатор 47uF

  • 47nF конденсатор (полиэстер) (x2).
  • Винтовые клеммы (10-20 шт.)
  • Диод IN5819 (x6).
  • Mini USB разъем (папа) (x1).
  • Mini USB разъем

  • DC – DC 5v конвертер обратной мощности.

Все эти компоненты очень легко найти в специализированных магазинах радиоэлектроники или на рынке. Многие элементы можно заменить на аналогичные. Когда все необходимые детали куплены, приступим к непосредственной сборке. Чуть ниже мы рассмотрим схему беспроводной зарядки своими руками.

Шаг 2: Обмотка катушки

Один из главных моментов сборки беспроводной зарядки – это катушка индукции, а точнее ее намотка. Намотка идеальной спиральной катушки немного сложна для среднестатистического пользователя, далекого от радиоэлектроники. Но вот самый простой способ, который поможет вам создать (выполнить намотку) катушку индукции.

Прежде всего, вырежьте небольшой круг диаметром 1 см из плотного картона, приклейте его к другому куску картона и сделайте отверстие в центре. Толщина кружка картона должна быть примерно равна толщине нашего провода, то есть 1 мм.

Возьмите провод, заготовленный ранее, и пропустите его через отверстие, выполненное в центре, закрепите с другой стороны специальным клеем.

Нанесите немного клея на поверхность картона и начните обматывать провод вокруг маленького картонного диска, который приклеили ранее. Клей помогает удерживать обмотку на месте. Продолжайте наматывать до тех пор, пока количество витков не станет равным 30. Сделайте 2-е такие одинаковые катушки.

Когда обмотка закончена, внешнюю сторону также стоит промазать клеем для лучшей фиксации и предотвращения разматывания.

Шаг 3: Проведите предварительные измерения

Если у вас есть LCR счетчик/измеритель (по-другому данный прибор называют мультиметром, однако не все подобные приборы способны замерить индукцию), вы можете пропустить этот шаг. Если у вас нет счетчика LCR, постройте индуктивный измеритель, используя для этого Arduino Uno и модуль op-amp (LM339). Схему сборки такого несложного измерительного прибора можно посмотреть на сайте http://www.electronoobs.com/eng_arduino_tut10_3.ph или любом радиотехническом форуме. Данная схема беспроводной зарядки своими руками очень популярна и не должна вызвать особых сложностей при сборке.

схема беспроводной зарядки

Теперь измерьте индуктивность катушек с помощью этого самодельного счетчика или с помощью мультиметра LCR. Если у вас соблюдены все условия, которые мы описывали ранее (проволока толщиной 1,0 мм, внутренний диаметр катушки 1,0 см, количество оборотов/витков 30 шт.), вы должны получить индуктивность катушки примерно 21.56 uH или 26.08 uH (такой разбег допустим).

После получения значения индуктивности, вы должны вычислить резонансную частоту LC-схемы. Для этого используем формулу:

F = 1 / (2 * pi * sq-rt (LC))

Если возникли какие-либо сложности при расчетах, вы можете использовать этот онлайн-калькулятор для расчета частоты резонанса – http://www.deephaven.co.uk/lc.html .

В нашем будущем приборе беспроводной зарядки значения следующие:

L = 26.08 uH и C = 47 nF, что дает резонансную частоту F = 143,75 кГц.

Теперь необходимо построить схему осциллятора, частота колебаний которого составляет 143,75 кГц. Переходим к следующему шагу.

Шаг 4: Сборка осциллятора

Существует множество способов создания полноценной и рабочей схемы осциллятора (многие радиолюбители также называют его генератор). В нашей схеме мы будем использовать модуль 555 timer IC для генерации сигнала в 143,75 кГц. Однако его недостаточно для управления LC-схемой (передающая катушка с последовательным конденсатором), поэтому необходимо построить схему драйвера моста H для управления LC-схемой. Подробное руководство по созданию Н моста можно посмотреть по данному адресу — http://microcontrollerslab.com/how-to-make-h-bridge-using-ir2110/ .

Что касается схемы на вышеуказанном веб-сайте, то она максимально подробная. Мы немного упростили сборку создания для управления LC-схемой.

Несколько важных моментов:

  • Микросхема таймера 555 в Astable Multivibrator с 50-ти процентным рабочим циклом создает необходимый осциллирующий сигнал, который подается в IC IR2110.
  • Полная схема драйвера моста H будет выдавать прямоугольную волну, когда входы A=D и B=C и B(C) находятся в инвертированном состоянии. Поэтому для достижения конечной цели используется инвертор IC (4049).
  • Колебательное напряжение создает синусоидальный ток через катушку передатчика, которая вызывает вокруг него магнитное поле.
  • Когда приемник катушки располагается параллельно с конденсатором, резонансная частота которого такая же, как и катушка передатчика, магнитное поле начинает генерировать ток.
  • Этот индуцированный ток преобразуется в постоянный ток с помощью мостового выпрямителя и регулируется до 5 В постоянного тока для зарядки мобильного устройства с использованием конвертера buck.

Шаг 5: Контрольные измерения

Прежде чем собрать своими руками беспроводную зарядку, необходимо выполнить следующее. Построив все схемы в соответствии с инструкцией, необходимо произвести контрольные измерения.

Опять же, если у вас есть какое-либо устройство для измерения частоты, тогда используем его, если нет – выше указано, как сделать собственный самодельный измеритель частот на базе Arduino Uno.

Приступаем к самим измерениям:

измерение мультиметром

Измерьте частоту на 3-м выводе таймера 555. В данном случае измерение частоты настраивает 10K конденсатор, благодаря ему и должна получиться требуемая частота на выходе, то есть — 143,75 кГц. Теперь возьмите мультиметр для измерения следующих параметров:

  • Входное напряжение [Vin] – проверьте, равно ли оно 12 В или нет.
  • Входной ток [Iin] – Е, ток в цепи от источника питания должен быть равен 12 В.
  • Выходное напряжение [Vout] – Е, проверьте, равно ли оно 5 В или нет.
  • Выходной ток [Iout] – Е, ток к основному модулю от конвертера buck.

Проверяем следующие расчетные параметры:

Pin = Vin *

IinPout = Vout * Iout

Эффективность (n) = Pout / Pin

Если вы все сделали верно, то получите следующие параметры:

  • Vin = 11,8 V;
  • Iin = 310 мА;
  • Vout = 5,1 В;
  • Vin = 290 мА.

Это дает эффективность (то есть КПД данного электроустройства) примерно в 40%.

Шаг 6: Корпус, финальная сборка

Вот мы и подошли к заключительному этапу сборки беспроводного зарядного устройства. Теперь всю эту электронную начинку необходимо поместить в какой-либо корпус. Наиболее оптимальным вариантом под корпус самодельной беспроводной зарядки для телефона будет использование упаковки от мобильного гаджета, как правило, это довольно плотная коробка, которая идеально подойдет для наших целей.

Просто кладем всю электронную начинку внутрь, выводим провод с катушкой на верхнюю плоскость (крышку коробки), при необходимости устанавливаем светодиодный индикатор, который показывает, когда устройство включено.

Как только вы это сделаете, то сможете зарядить мобильное устройство или любой гаджет, который требует 5-ти вольт, и имеет емкость аккумулятора не более 2300 мА. Большие емкости также будут заряжаться, но очень медленно. Выходная мощность может быть увеличена, но эффективность (то есть КПД зарядки) будет уменьшаться.

Еще один момент: Mini-USB-разъем на выходе подключается к конвертеру buck.

Подводим итоги

Как вы можете заметить, эффективность данного устройства очень низкая, но почему? Это связано с большой воздушной прослойкой между телефоном и катушкой, рассеиванием магнитного и индукционного поля, ошибкой при намотке катушки или частотой цепи генератора.

Как можно преодолеть все эти проблемы? Можно использовать специальный тип провода, называемый LITZ WIRE, чтобы получить максимальный эффект прилегания проводов в индукционной катушке обмотки.

беспроводная зарядка своими руками

Эффект, с которым ток проходит только через определенную глубину проводника на высокой частоте, известен как «skin effect». Преодолеть его можно, если использовать ферритовое основание для увеличения индуктивности и эффективного соединения двух катушек. Конечно, в интернет-магазинах есть много катушек с вышеуказанными требованиями и необходимыми параметрами, которые можно использовать для повышения эффективности беспроводного зарядного устройства. Но, сами понимаете, это потребует определенных (а иногда и немаленьких) денежных затрат.

Если вы хотите построить зарядное устройство в качестве экспериментальной установки, вышеуказанных катушек (намотанных самостоятельно) будет вполне достаточно. Далее такую самодельную беспроводную зарядку для телефона можно просто постепенно модернизировать.

logo

5 комментариев
  1. Sexy girls for the night in your town: http://webhop.se/bestadultapp29910

  2. Find yourself a girl for the night in your city: http://valeriemace.co.uk/bestadultapp17904

  3. $10000 per day Bitcoin Trading with Binary Options: http://rih.co/10000perday58682

  4. $10000 per day Binary Options Brokers Accepting Bitcoin Payments: http://www.abcagency.se/10000perday37933

  5. Treffen Sie sexy M?dchen in Ihrer Stadt: http://yourls.site/appadultdating73462

    Оставить отзыв