Производители смартфонов соревнуются между собой, оснащая каждую новую модель какой-либо уникальной «фишкой». Так пользователям стали доступны телефоны с функцией . Удобная, быстрая, она обещает максимальный комфорт при работе с гаджетом. Но, как правило, в комплект к смартфону она не идёт. Стоимость самой дешёвой модели начинается от 700 рублей, более или менее нормальная обойдётся в 2,5 тысячи рублей. И конечно, у пользователя возникает логичный вопрос: как сделать беспроводную зарядку своими руками? Оказывается, при желании и наличии некоторых деталей сделать это достаточно просто, но предварительно необходимо ознакомиться со всеми сопутствующими нюансами.
Беспроводное зарядное устройство позволяет телефона без подключения последнего к проводам. Мобильник укладывается на специальную подставку, где и происходит весь процесс.
Принцип работы заключается в передаче магнитного поля от передатчика к приёмнику. Второй в этом случае начинает генерировать напряжение, которое и заряжает аккумулятор.
Наличие встроенного приёмника можно посмотреть в характеристиках, если производитель указал поддержку стандарта Qi, то всё в порядке.
ВНИМАНИЕ. Отсутствие у гаджета встроенного приёмника не является поводом для отказа от идеи. Владельцу смартфона в этом случае просто необходимо приложить чуть больше усилий и изготовить приёмник собственноручно.
Как сделать беспроводную зарядку самостоятельно?
Существует несколько вариантов выполнения работ, суть которых в итоге сводится к одному. Если расположить все элементы на чистой плате, прикрепить их паяльником и оснастить конструкцию дросселем, можно получить высококачественное устройство . Оно будет способно выдавать напряжение до двух ампер, работая надёжно и бесперебойно. Однако, если под рукой минимум материалов, стоит воспользоваться и более простой схемой. Чтобы выбрать наиболее подходящий вариант, стоит рассмотреть оба.
Передатчик: вариант №1
Прежде чем изготовить надёжное и качественное беспроводное зарядное устройство своими руками, необходимо приготовить:
- плату;
- дроссель с диаметром проволоки 1 мм, завёрнутой в 5–10 витков;
- резисторы номинала до 1 Вт - 2 шт.;
- транзисторы напряжением 10 вольт и больше - 2шт.;
- диоды UF - 2 шт.;
- конденсатор плёночный ёмкостью от 0,35 до 1 мкФ;
- мультиметр;
- паяльник и паяльные принадлежности.
Первым делом из длинного провода изготавливается контур. Для этого провод складывается пополам, при помощи пальцев или контура диаметром 5–10 сантиметров мотаются 5 витков. По всей окружности контур прочно скрепляется скотчем или клеем.
Далее, необходимо обстричь петлю, получившуюся в результате складывания провода пополам, получается 4 свободных конца. Их зачищают, выполняется подключение начала первой обмотки к концу второй, конца первой обмотки к началу второй. Определить, какой из концов с которым должен соединяться, поможет мультиметр. «Активные» концы спаиваются между собой, образуя среднюю точку. Именно она пойдёт к плюсу питания через дроссель. К свободным концам в дальнейшем будут присоединяться резисторы.
Собирается для телефона своими руками в такой последовательности: припаиваются два транзистора, затем к ним диоды, к диодам, в свою очередь, резисторы. Концы последних распределяются между платой и диодами. Контур припаивается последним, предварительно выполняется лужение обеих отмоток.
Собранный таким образом передатчик для смартфона своими руками создаёт на первом контуре высокочастотное поле, которое на вторичном сглаживается конденсатором и стабилизируется приблизительно до 5 вольт.
Передатчик: вариант №2
Второй вариант подскажет, как сделать беспроводную зарядку для телефона более простым способом из минимума материалов. Потребуются:
- медная проволока диаметром 0,5 мм;
- два транзистора.
Проволока сматывается в сорок витков на оправу. Её необходимо подготовить заранее, основываясь на оптимальном диаметре в 7–10 сантиметров. После двадцатого витка делается отводка. К нему и концу катушки подключается по резистору, на этом устройство считается готовым.
СОВЕТ. Стоит учитывать проводимость резистора, если она прямая, при сборке в обязательном порядке меняется полярность.
Передатчик следует поместить в корпус, на его роль прекрасно подойдёт коробка из-под дисков.
Приёмник
Если смартфон не оснащён встроенным приёмником, то потребуется потратить время и на его изготовление. Свой приёмник можно устанавливать не только на смартфон, но и на обычный кнопочный, так как тот подключается к аккумулятору.
Беспроводная зарядка для смартфона своими руками в таком случае потребует проволоки диаметром 0,3–0,4 мм. А также пригодится двухсторонний скотч и суперклей. Для удобства работу по созданию контура можно выполнять на пластиковой поверхности.
Приёмник состоит из 25 витков, плотно прижатых друг к другу. Чтобы в дальнейшем конструкция не сломалась, витки рекомендуется крепить на двухстороннем скотче и по мере увеличения площади заливать их суперклеем.
Кроме проволоки, в состав приёмника входит кремниевый диод, маркировка которого особой разницы не имеет. Витки второй части аккуратно отделяются от поверхности и подключаются к аппарату через диод.
Помимо того, как сделать беспроводную зарядку, стоит подумать и о способе её подключения. Приёмник может подсоединяться либо к аккумулятору, либо к разъёму для зарядного устройства. Второй вариант, как показывает практика, более предпочтителен.
Остаётся только закрепить сделанный приёмник на крышке смартфона и можно приступать к тестированию.
ВАЖНО. Для проверки работоспособности беспроводного ЗУ стоит взять старый телефон, потеря которого при ошибках в сборке не нанесёт владельцу ущерба. А также не рекомендуется заряжать таким способом телефон, находящийся на гарантии производителя.
Что стоит знать о самодельной зарядке?
Прежде чем узнать, как сделать самому беспроводную зарядку, стоит узнать следующее:
- Самодельное устройство без должного качества и соответствия элементов конструкции не будет обладать большой мощностью. Поэтому время заряда может увеличиться до 7 часов.
- Заряд происходит на расстоянии 4 сантиметров, гаджет в процессе должен лежать непосредственно на передатчике.
- При должном подходе к созданию беспроводной зарядки можно получить поистине отличный аксессуар, который выручит в случае поломки стандартного ЗУ или входа!
Мы расскажем как сделать беспроводную зарядку для телефона своими руками или купить готовую.
Передающий контур имеет две полуобмотки, которые соединены со средней точкой.
Средняя точка идёт через дроссель к плюсу питания. К плюсу питания подключаются также ограничительные резистеры, которые идут к базам транзистеров. Диод идёт от базы одного транзистера к коллектору противоположного транзистера. То же самое со вторым диодом.
Коллектор идёт к концам обмотки. Для сооружения своими руками есть вариант без средней точки. Для этого нужно взять два дросселя, запараллелить один из выводов каждого дросселя и подключить к плюсу питания. Свободные выводы спустить на коллекторы каждого из транзисторов. Своими руками можно собрать и этот вариант, но элементы будут сильно нагреваться.
Мощность зависит от используемых элементов. Устройство, сделанное по этой схеме, можно сделать и послабее, и посильнее. Сконструировать по этой схеме беспроводную зарядку своими руками в 2 ампера в ваших силах.
Делаем своими руками катушку
Сначала смотаем своими руками контур. Необязательно делать его очень аккуратным. Можно использовать кусок пластика диаметром 5-10 см или пальцы.
Берём один длинный провод. Складываем его пополам. Выпрямляем.
На пальцы или пластик наматываем 5 витков.
Теперь закрепляем сами витки по всей окружности с помощью клея или скотча.
У нас остаётся три кончика. Один со сгибом. Отрезаем этот сгиб. Теперь у нас 4 кончика. Чистим их.
Нам нужно будет подключить либо конец первой обмотки к началу второй, либо начало первой обмотки к концу второй. Чтобы проверить, что к чему подключать, используем мультиметр.
Мультиметр переводим в режим проверки диода. Подсоединяем мультиметр к каждому кончику одновременно с обоих концов. Мы видим, что при подключении к одним кончикам мультиметр реагирует, а при подключении к другим - нет. Эти кончики должны находиться с разных сторон. Их мы должны скрутить друг с другом и запаять. Это средняя точка. Оставшиеся кончики - две коллекторные обмотки, которые идут к транзисторам. Теперь мы готовы собрать зарядку своими руками.
Собираем всё вместе своими руками
Чтобы собрать устройство своими руками, берём припой, паяльник и плату. Припаиваем сначала два транзистора.
После этого припаиваем диоды.
К ним - резисторы. Один кончик - к диодам, другой - к плате.
Теперь припаиваем своими руками контур. Мы смотали его раньше. Теперь нужно залудить две его обмотки и присоединить к схеме.
Приёмник
Приемник беспроводной зарядки своими руками делать, как правило, не решаются, так как здесь уже нужно лезть в телефон. Довольно грубый отдельный приёмник можно сделать своими руками только для того, чтобы проверить, работает ли передатчик. В приёмнике, сделанном своими руками, диод желательно использовать тоже UF.
Конденсатор ёмкостью 47-100 мкФ. Рабочее напряжение - 25 вольт. Второй конденсатор можно использовать на 10-16 Вольт. Ёмкость - 47 мкФ. Контур у приёмника, сделанного своими руками, - также 10 витков. Диаметр провода - 0,75 мм.
В написанной инструкции разобраться сложнее, чем следовать показанным действиям. Мы прилагаем видео о том, как сделать беспроводную зарядку для телефона своими руками.
Обзор готовых устройств для тех, кто не хочет их собирать своими руками
Сделать зарядное устройство для телефона своими руками не так уж сложно, но немногие захотят с этим связываться. Купить намного проще, чем сконструировать его своими руками, если есть возможность и нет особого желания что-то мастерить. Для той категории пользователей, кто не захотел соорудить всё своими руками, предлагаем обзор популярных беспроводных зарядных устройств.
RAVPower Wireless Charging Pad
Аккумулятор этого устройства имеет ёмкость 5000 мАч, благодаря чему он может одновременно заряжать два смартфона. Но они должны поддерживать Qi-стандарт.
Anker Wireless Charger PowerPort Qi Wireless Charging Pad
У него есть температурный датчик, чтобы контролировать перегрев, защита от перезарядки. Когда это зарядное устройство не используется, оно входит в спящий режим. Стоит примерно $17.
Woodpuck FAST Edition Bamboo Qi Wireless Charging Pad
Эта зарядка более мощная и более стильная. Она сделана из бамбука, что само по себе большое преимущество. При этом заряжает телефон она на 40% быстрее. Цена около $40.
Samsung Fast Charge Qi Wireless Charging Pad
У этого варианта есть поддержка быстрой зарядки, но и стоит он порядка 50 долларов. Естественно, это наилучший вариант для тех же смартфонов и планшетов от Самсунг, если вы хотите на зарядку тратить не больше часа.
Tylt Vü
Это беспроводное зарядное устройство для телефона отличается от остальных необычной формой, из-за которой телефон заряжается в необычном положении. Выглядит он как обычная подставка. Телефон или планшет размещается на нём в полунаклоне, поэтому намного удобнее становится пользоваться ими во время зарядки.
Nokia DT-903
Зарядка для телефона от Нокиа имеет подсветку, которая меняет цвет, подстраиваясь под корпус. Специально для родной Нокиа Люмиа встроены индикатор пропущенных вызовов и смс.
Преимущества
Предыдущее преимущество используется для оснащения зарядками для телефона общественных заведений. То есть в скором времени вам не придётся везде таскать зарядное устройство с собой и искать кафе с розетками (столики рядом с которыми, как правило, всегда заняты; и надолго). Зато теперь придётся искать кафе с беспроводными зарядками. Которые, наверное, тоже будут заняты. Такова жизнь…
Если ваш смартфон не очень новый, у него могут износиться некоторые элементы в гнезде. Из-за этого тоже могут возникнуть проблемы: контакты просто не будут плотно соприкасаться друг с другом.
Недостатки
Минимальная стоимость подобной зарядки - около 700 рублей. Совсем недорого, скажете вы. Но учтите, что скорость при этом намного меньше, чем у стандартной модели. За высокую скорость приходится доплачивать. В результате одно беспроводное зарядное устройство для телефона обойдётся в 2,5 тысячи как минимум.
Кроме того, что энергоэффективность меньше, часть её будет просто уходить в виде тепла.
При этом такой способ подходит не для всех телефонов. Те же айфоны, например, нуждаются в дополнительном приспособлении.
FAQ
Выше мы рассказали, как сделать зарядку своими руками и какую лучше купить. Теперь осталось прояснить некоторые моменты. Эта технология достаточно новая, поэтому далеко не все знают, что это такое и как пользоваться беспроводной зарядкой. Здесь мы отвечаем на наиболее популярные вопросы.
Как называется беспроводная зарядка для телефона?
Беспроводная зарядка - это, конечно, название «для масс». Немногие знают, как называется беспроводная зарядка для телефона. А название у неё такое: индукционная катушка стандарта Qi. В названии отражается принцип её работы. В зарядных устройствах для телефонов этого типа помещается передатчик индукционного тока, который и заряжает телефон. А маленькое словечко Qi также имеет свою историю, весьма древнюю - это энергия Ци, так оно пишется латиницей. Понятие взято из традиционной китайской медицины.
Как работает беспроводная зарядка?
Основной принцип работы беспроводной зарядки для телефона - магнитная индукция. Электрический ток создаёт магнитное поле в зарядном устройстве, которое и передаёт напряжение аккумулятору в телефоне или планшете. На Консорциуме беспроводной э/м энергии специально для таких устройств был разработан свой стандарт Qi, по которому можно оценивать устройства вне зависимости от производителя. Стандартом определена мощность тока, подаваемого в катушку - 5 Ватт.
Как работает беспроводная зарядка? Магнитное поле действует на расстоянии 4 см. Оно начинает образовываться, когда подаётся сигнал - в зоне действия появилось совместимое устройство. Чаще всего этот сигнал подаёт сам смартфон. В этом им помогает функция NFC. Она расшифровывается как Near Field Communication - коммуникация ближнего поля. Под воздействием напряжения этого поля в катушке, встроенной в телефон, также появляется ток, который подаётся в аккумулятор.
Какие телефоны поддерживают беспроводные зарядки?
В предыдущем пункте мы описали принцип действия беспроводной зарядки телефона. Прочитав его, мы понимаем, что по стандарту Qi беспроводная зарядка будет работать, если в смартфон встроен приёмник-ресивер. Этот приёмник сможет принять энергию от того магнитного поля, которое создаётся в катушке зарядного устройства. Какие телефоны поддерживают беспроводную зарядку? Почти все современные смартфоны и планшеты созданы с учётом этой технологии. Это такие фирмы как Yota, Sony, Nokia, Samsung, Kyosera, Motorola, LG, Asus, Google, HTC и Blackerry.
Как узнать, поддерживает телефон беспроводную зарядку или нет?
Как узнать, что ваш телефон поддерживает беспроводную зарядку? Это зависит от конкретной модели. Например, Samsung Galaxy Note Edge поддерживает, а Sasung Galaxy Note 3 - нет.Можно спросить у продавца-консультанта или посмотреть на сайте Консорциума. На этой странице есть форма. Введя название бренда в строку Brand name и название телефона в строку Product name, вы и узнаете, есть ваш аппарат в списке или нет. Если нет - нестрашно. Для тех моделей, которые не оснащены нужной технологией, производят специальные адаптеры. И их нелишним будет купить, ведь беспроводные зарядные устройства постепенно появляются в общественных местах вроде кофеен или аэропортов. Даже в икеевскую мебель их собираются встраивать.
Как заряжать беспроводную зарядку
Как заряжать беспроводную зарядку? Как это ни парадоксально, делать это нужно с помощью провода. Если на телефон напряжение подаётся по воздуху, то в само зарядное устройство ток проходит стандартным способом. Сначала собираем адаптер питания и подключаем к устройству. Потом адаптер подключаем к розетке. Некоторые модели имеют провода микро-USB, что позволяет заряжать их от ноутбуков, например.
Как подключить и заряжать телефон беспроводной зарядкой
Как подключить и заряжать телефон беспроводной зарядкой? Проще простого. Подключив устройство к источнику энергии, нужно поставить его на ровную поверхность, а телефон положить сверху. Расположить его нужно так, чтобы аккумулятор попал в зону действия, то есть серединой спинки.
Схему этого достаточно мощного индукционного зарядного делал для зарядки пинпоинтера. Однотактная не подошла - при катушках размерами 25х30 мм сложно передать большой ток, нужный для заряда аккумулятора 18650 емкостью 2,5 А/ч. Но обо всём по порядку. Взглянем на саму принципиальную схему (кликните для её увеличения).Рабочая частота - 100 кГц. Пробовал 200 кГц - лучше не стало, а ключевым полевикам (да и IR2153) проще работать на 100 кГц. Важным элементом схемы является конденсатор С4, с ним катушка L3 образовывает параллельный колебательный контур. Катушка содержит всего 7 витков провода 1 мм, а без этого конденсатора пришлось бы мотать значительно больше витков, уменьшая диаметр провода, чтобы вписаться в наши габариты, вследствие чего - больше потери на нагрев провода, так как даже с проводом 1 мм катушка греется достаточно сильно. Да и нужный ток без этого конденсатора не получить.
Резистор R2 нужен для подстройки частоты, чтобы не подбирать конденсатор С4. В итоге меняя частоту, мы меняем выходной ток схемы. Это нужно чтобы выставить нужный ток. Через 3 мм пластик, ЗУ способно передать ток 1А
, но при этом сильно греются катушки (значительно сильнее, чем транзисторы). Лучше выставить порядка 0.5 А
.
Передатчик зарядного:
Катушки мотал на разборную бобину из пластика 2 мм толщиной:
Приемную мотал без одной боковой крышки, подстелив под нее кусок бумаги и пропитывая в процессе суперклеем. Передающую пропитывал цапон лаком или резиновым клеем - что было под рукой. Но так как в процессе работы она будет сильно нагреваться, лучше залить ее эпоксидкой.
Контролер заряда использую от Eddy71 , но можно поставить и TL431 + LM317 или вообще, плату защиты от дохлого АКБ. Или взять батарею со встроенным контролером заряда. Просто тот контролер, который использую, не только заряжает, но и не дает разрядится аккумулятору ниже 3,1 Вольта и к нему подключена тактовая кнопка, позволяющая включать/выключать нагрузку.
Блок питания для беспроводной зарядки применил 12 Вольт 2 Ампера, стоит 5 баксов, зато внутри стоит ШИМ контролер и полевичек на радиаторе. Есть даже фильтр сетевой, что меня порадовало. Это вам не дешёвый простой электронный трансформатор.
Явление электромагнитной индукции наблюдалось еще до Фарадея, но великий Майкл первым нашел ему объяснение и попытался передать электрическую силу на расстояние путем индукции. В настоящее время передача электроэнергии на небольшие расстояния на повышенных частотах без проводов все более распространяется; таким образом заряжают уже автомобильные аккумуляторы обычных машин и даже тяговые батареи электромобилей. Как следствие, беспроводная зарядка своими руками – запрос, весьма востребованный любителями мастерить. Подогревает интерес к теме то, что производители беспроводных зарядных устройств цену на них назначают от души, а приемники электроэнергии с возможностью беспроводного питания стоят непропорционально дорого по сравнению с однотипными проводными собратьями.
Беспроводная зарядка для телефона очень удобна: не надо возиться с проводами и штекером, особенно на ночь глядя, когда глаза уже слипаются. Кроме того, телефоны, смартфоны и планшеты становятся все тоньше. В целом это неплохо, но разъем заряда, который должен пропускать ток до 2А, стал до того хлипким, что может сломаться от неловкого движения или выйти из строя, чуть окислятся контакты. А без проводов – просто положил аппарат (гаджет) на зарядку, он и заряжается.
В индукционном буме зарядки для гаджетов стоят особняком, уж больно горячая развернулась вокруг них полемика. Одни считают беспроводные зарядки едва ли не порождением адских сил: мол, там зашито что-то, зомбирующее пользователя на активное восприятие определенных религиозных, коммерческих или политических тенденций, а заодно губящее его здоровье. Другие наоборот, отождествляют электромагнитное поле (ЭМП) зарядки чуть ли не мистической силой Ци, гарантирующей владельцу восходящую реинкарнацию. Истина в данном случае лежит не посередине, а совсем в стороне, поэтому целью настоящей статьи является дать информацию о следующем:
- Как, будучи, что называется, ни в зуб ногой и не желая утруждаться всякими там премудростями, при покупке точно выбрать беспроводную зарядку действительно безвредную и безопасную . Сила Ци – это уже вопрос чистой веры. Ее бытие, как и любого другого еще чего-то вездесущего, всеведущего и всемогущего, доводами разума не доказуемо и не опровергаемо.
- Принцип действия и устройство зарядных устройств стандарта WPC для гаджетов.
- Как правильно заряжать аккумулятор телефона, смартфона, планшета.
- Способы передачи электроэнергии на расстояние без проводов.
- Факторы вредности и опасности, связанные с использованием беспроводных зарядных устройств.
- Возможно ли и как переделать на стандарт WPC старый мобильный телефон.
- Как собрать беспроводную зарядку в домашних условиях, пригодную для любых гаджетов стандарта WPC и совершенно безопасную, уложившись не более чем в $10 на компоненты.
Как выбрать безвредную зарядку
Эйнштейн сказал однажды: «Если ученый не способен объяснить пятилетнему ребенку, чем он занимается, то он или безумец, или шарлатан». Сила Ци силой Ци, но все действительные наши достижения основаны на объективном, не зависящем от субъекта, знании. Допустим, привезли мы к себе домой амазонского дикаря, есть там еще такие. Подвели его к телевизору и сказали: «Если ты вот эту штуку, вилку, воткнешь сюда, в розетку, и нажмешь вот тут, то вот здесь появится картинка, а отсюда пойдет звук». Если дикарь сделает все как сказано, телевизор включится, картинка появится, звук пойдет, хотя дикарь об электричестве и электронике понятия не имеет, а грозу считает расстройством пищеварения у своих богов. Так и полный, как говорится, чайник, может выбрать для своего гаджета беспроводную зарядку, которой можно пользоваться без опасений:
- Убеждаемся, что на аппарате есть значок соответствия стандарту WPC (см. ниже);
- Просим показать зарядку: там, кроме индикатора включения Power или I/O, должен быть индикатор заряда Charge или обозначенный таким же, как на гаджете, значком;
- просим включить. Power должен светиться, а Charge нет;
- Кладем на зарядку гаджет – Charge должен засветиться, а дисплей гаджета показать заряд;
- Приподнимаем гаджет не более чем на 3 см над площадкой зарядки – Charge должен погаснуть, а дисплей показать прекращение заряда.
Такой беспроводной зарядкой можно безопасно пользоваться в быту, если она расположена не ближе 1,5-2 м от мест длительного пребывания людей (кровать, рабочий стол, любимый диван перед телевизором). В детской держать включенную беспроводную зарядку нельзя, в т.ч. и описанную далее, которая может стоять постоянно включенной на тумбочке у взрослой кровати.
Что такое WPC
WPC аббревиатура от Wireless Power Consortium, это название компании, впервые выбросившей на рынок беспроводные зарядки. Технология WPC ничего нового и тем более сверхъестественного собой не представляет; составные части зарядки WPC и принцип ее действия показаны на рис. На передаче электроэнергии индукцией действует и всем знакомый трансформатор на железе. Особенность WPC в том, что рабочая частота повышена до десятков кГц или даже МГц; это позволяет разнести первичную и вторичную обмотки на некоторое расстояние и обойтись без ферромагнитного сердечника, т.к. плотность потока энергии (ППЭ) ЭМП растет с частотой; также с ростом частоты увеличиваются технические возможности сконцентрировать ЭМП в ограниченной области. Но вместе с тем с частотой растет и биологическое действие ЭМП, отчего маленькая и слабенькая беспроводная зарядка может оказаться опаснее промышленной установки индукционного нагрева.
Примечание: WPC пока стандарт, по нашему говоря, отраслевой; международными соглашениями он еще не оформлен. Поэтому техданные гаджетов с WPC, особенно альтернативных производителей, могут отличаться, чтобы заряжались от только от «своей» зарядки. Если делать беспроводную зарядку своими руками, нужно дать конструкционный запас и технологическую возможность доработать передатчик под конкретный аппарат, см. далее.
Устройства, рассчитанные на подзарядку по системе WPC, обозначаются специальным значком (поз. 1 на рис.). Он означает, что в аппарате есть приемная катушка из 25 витков и преобразователь ВЧ переменного тока в постоянный. Ряд гаджетов выпускается в исполнении с WPC или без. Тогда индукционный приемник выполняется или «внаброс» и располагается под крышкой аккумулятора(поз. 2), или модульным, поз. 3. В любом случае под приемник WPC предусматривается разъем (поз. 4), или прижимные контакты, куда и следует подключать самодельный приемник при доработке гаджета под WPC. Полярность определяется мультитестером при подключенной проводной зарядке, т.к. контакты беспроводной зарядки запараллелены с таковыми обычной.
Примечание: подключать приемник WPC непосредственно к аккумулятору ни в коем случае нельзя! В лучшем случае дорогая батарея скоро выйдет из строя, т.к. в устройстве она заряжается особым образом, см. ниже. А современные литиевые аккумуляторы большой емкости от заряда прямо на клеммы могут просто взорваться!
В некоторых гаджетах приемник WPC прячут под крышкой, для снятия которой требуется частичная разборка устройства, поз. 5. Так или иначе, но, если у вашей модели без WPC поиском в интернете обнаруживается «близнец» с беспроводной зарядкой, то и полость под приемник у вашей найдется: выпускать различные детали корпуса было бы слишком накладно. Это существенно упрощает доработку гаджета под WPC, но нужно убедиться, что данная модель выпускается и в том, и в том варианте.
О режиме заряда
Заряд батареи в любом гаджете происходит под управлением специального контроллера, который вначале определяет, насколько аккумулятор разряжен. Если более чем на 75%, то сразу подается усиленный ток быстрого (форсированного) заряда, равный примерно току 3-часового разряда, если зарядное устройство его обеспечивает. Нет – от зарядки берется ток, который она способна дать при падении напряжения на выходе до 5 В. Поэтому многие устройства от USB портов заряжаются долго, т.к. стандартный выход питания USB 5 В 350 мА.
Форсированный заряд призван устранить поляризацию электродов батареи, которая вызывает т. наз. гистерезис. Емкость «гистерезисной» батареи непрерывно падает, а ее ресурс оказывается много меньше заявленного. Быстрый заряд током меньше 3-часового полностью гистерезис не устраняет, и батарея скоро садится. Как следствие – зарядка для смартфона или планшета должна обеспечивать ток заряда более 1,5 А, т.к. в «умных» гаджетах батареи на 1800-4500 мА/ч, т.е. их 3-часовой разрядный ток составит 0,9-1,5 А.
После того, как батарея зарядится прим. до 25% емкости, ток заряда плавно снижается до величины небольшого формирующего (дозарядного) тока, пока аккумулятор на будет «накачан» прим. на 75%. Формирование батареи небольшим током позволяет избежать электродеградации электролита, также уменьшающей ресурс аккумулятора. Формирующий ток равен прим. току 12-часового разряда батареи.
Наконец, когда батарея зарядится полностью, контроллер некоторое минимально необходимое время пропускает через нее совсем крохотный ток содержания для профилактики химической деградации электролита, и только тогда подает сигнал об окончании заряда. Поэтому держать гаджет с исправным и правильно выполненным контроллером побольше времени на заряде ничуть не вредно, наоборот. У автора есть старый телефон Motorola W220. Ради опыта он все время на заряде, кроме как когда с ним нужно выходить из дому. За более чем 10 лет пользования батарея заметно емкости не потеряла: прописанные в паспорте телефона 4 суток «спячки» и 4 часа непрерывного разговора не уменьшились. А другим пользователям той же модели пришлось уже менять полностью истощившийся аккумулятор.
Индукция или излучение?
Индукция
Передача электрической мощности на расстояние происходит посредством электромагнитного поля (ЭМП), в котором запасена определенная энергия. Для индукционной передачи энергии необходим, кроме передатчика, еще и приемник, не обязательно электронный. Им может быть, напр., алюминиевая кастрюля, в металле которой ЭМП передатчика наводит вихревые токи Фуко, греющие посуду. Наведенные в приемнике токи создают свое ЭПМ, взаимодействующее с ЭМП передатчика. В результате образуется общее ЭМП между передатчиком и приемником, которое и передает мощность от первого к последнему. Отсюда первая характерная особенность индукционной передачи энергии – влияние приемника на режим работы передатчика, т. наз. реакция источника на нагрузку.
Примечание: ЭМП при индукционном способе передачи энергии особенно сильно концентрируется у системы источник-приемник при наличии там ферромагнитных материалов. Пример – электрический трансформатор на железе или, повышенной частоты, на ферритовом сердечнике.
Передачу мощности индукцией целесообразно вести на частотах пониже, т.к. ЭМП высокой частоты (ВЧ) не проникает вглубь проводников, это т.наз. поверхностный эффект или скин-эффект, и с увеличением частоту растут потери энергии на излучение. Плотность потока энергии ЭМП (ППЭ ЭМП) на низких частотах невелика, т.к. энергия ЭМП в заданном объеме от источника определенной интенсивности зависит от частоты.
Первое отличие передачи мощности излучением от индукционной – ЭМП «отрывается», «уходит» от источника, теряя связь с ним, т.е. излучается. Если, к примеру, дать импульс боевым лазером в космос, а затем выключить или уничтожить источник, то пакет колебаний ЭМП будет нестись и нестись в мировом пространстве, пока не наткнется на преграду и не будет поглощен ею или не рассеется в среде распространения. Следствие – при передаче мощности излучением реакция источника на приемник отсутствует. Следствие второго порядка – также отсутствует способность ЭМП самопроизвольно концентрироваться, т.к. излучение само по себе стремится «расползтись» в стороны; чтобы собрать его в заданной области, нужны специальные конструктивно-технические меры. В отличие от индукционного способа наличие ферромагнетиков в зоне действия передатчика уменьшает коэффициент передачи мощности, т.к. ферромагнетики «тянут» к себе ЭМП, которое должно попасть в приемник.
Эффективность передачи энергии излучением ЭМП зависит от частоты его колебаний, т.к. подкачки поля передатчиком «по требованию» нет. Что «закачано» в излученный пакет, то там и будет. Добавить энергии потребителю возможно, только продолжив излучение. Другая особенность – наиболее эффективно примет в себя поток мощности ЭМП материал не проводящий, а наоборот, поглощающий энергию ЭМП; эти свойства используются в микроволновых печах. Поглотителем энергии ЭМП способен быть и длинный изолированный проводник определенной конфигурации (напр., скрученный в спираль), представляющий собой в таком случае приемную антенну.
То и другое
Ради удовлетворения требований минимальных массогабаритов и отсутствия посторонних ферромагнетиков вблизи радиотракта гаджета разработчикам WPC пришлось увеличить рабочую частоту системы; ведь и в планшетах стоят приемопередатчики для работы в среде Wi-Fi. В результате WPC обрела способность работать как на индукции, так и излучением. Эта особенность позволяет в принципе увеличить дальность действия WPC до нескольких метров, чем и пользуются некоторые любители. Подобные энтузиасты, видимо, или вовсе не знают о биологическом действии ЭМП, или сознательно такие сведения игнорируют.
Сказать в данном случае «проблемы индейцев – это проблемы индейцев» нельзя, т.к. «индейцами» могут оказаться посторонние, несведущие и непричастные люди, напр., соседи за стеной или собственные дети. Прежде чем браться за изготовление беспроводной зарядки, нужно разобраться, в каких обстоятельствах она будет вредной или опасной и как этого избежать.
Однако вполне определенный промежуточный вывод можно сделать уже – беспроводную зарядку нужно выбирать при покупке (см. выше) или делать только индукционную и самопроизвольно, без дополнительной автоматики, переходящую без приемника на зарядной площадке в дежурный режим с мощностью генератора, сниженной до безопасного уровня. Оно, конечно, вовсе удобно, когда телефон валяется где попало в комнате и все равно заряжается, но здоровье – сами понимаете.
Примечание: делать зарядку с генератором, выключающимся без телефона на заряде, смысла нет. Ведь тогда для зарядки гаджета ее придется включать, что сводит удобство беспроводного заряда практически на нет. Беспроводную зарядку нужно делать с очень резкой, как говорят, острой, реакцией генератора на приемник. Также нет смысла встраивать в зарядку механический или оптодатчик наличия гаджета, он может сработать от чего-то на него похожего, но не вынуждающего генератор уменьшать мощность.
Факторы вредности и опасности
Действие ЭМП на живые организмы также зависит от частоты его колебаний. В общем оно с частотой монотонно возрастает прим. до 120-150 МГц, а затем наблюдаются всплески и провалы. В одном из них, приходящемся на видимый свет, мы приспособились жить в ходе эволюции; в одном из других около 2900 МГц работают микроволновки. Но микроволновый провал биоактивности ЭМП неглубокий, иначе оно не поглотится продуктами, лишь бы технически было возможно и не очень сложно заэкранировать печь от излучения ЭМП наружу. Поэтому, если вы соберетесь самостоятельно делать ремонт микроволновки, нужно точно знать, как она устроена, работает, что там можно, что допустимо делать и чего нельзя, чтобы СВЧ не просифонило наружу, и знать, как определить в домашних условиях, не сифонит ли микроволновая печь. Но вернемся к теме.
С частотой растет также ППЭ ЭМП, поэтому нормы его уровня привязаны к ППЭ. Кроме того, индивидуальная чувствительность к ППЭ ЭМП колеблется в очень широких пределах, прим. в 1000 раз. В странах с откровенно-жлобским трудовым и социальным законодательством приняты допустимые уровни ППЭ до чудовищных величин вплоть до 1 (Вт*с)/кв. м. Подход в данном случае: при найме ты был предупрежден? Допмедстраховку тебе оплачивают? Повышенную за вредность пенсию через 10 (15, 20) лет гарантируют? Остальное – проблемы индейцев.
В ППЭ такого уровня человек непосредственно ощущает действие ЭМП: тяжесть в голове, нежное тепло, идущее из глубины тела. Нежное, но чрезвычайно опасное: это свидетельство начавшегося плазмолиза клеток, отчего они могут претерпеть злокачественное перерождение. «Аппарат на полшестого» еще на самое страшное последствие «подхвата зайчика» ППЭ ЭМП.
В СССР действовала другая крайность – 1 (мкВт*с)/кв. м, т.е. в миллион раз меньше. Воздействие такого ППЭ на самого чувствительного субъекта не скажется ни немедленно, ни в отдаленной перспективе. Каждый гражданин, точнее, подданный, «совдепии» фактически был собственностью государства, но оно же и гарантировало ему жизнь, здоровье и безопасность. По крайней мере, формально.
Рыночной экономике такая перестраховка окажется непосильной, да в теперешнем засоренном эфире и технически вряд ли осуществимой. Поэтому общепринятая норма уровня ППЭ ЭМП на сегодня промежуточная – 1 (мВт*с)/кв. м. Такой ППЭ, влияющий постоянно и долго, непременно даст отдаленные последствия, но регулярное нахождение в нем не более определенного времени в сутки среднему человеку безвредно и безопасно. Чрезмерно чувствительные отсеиваются медосвидетельствованием при найме, а последствия случайных отклонений уже возможно компенсировать, не перенапрягая соцфонды. Тоже, конечно, жлобский подход, рак на пенсии лечить вместо отдыха удовольствие не великое, но хотя бы в пределах разумного. Поэтому мы будем считать беспроводную зарядку потенциально опасной, если она в радиусе прикосновения (ок. 0,5 м) создает ППЭ ЭМП 1 (мВт*с)/кв. м и более.
Расчет безопасности
Поверим рекламе и купим «супер-пупер» зарядку с питанием от USB (потребляемая мощность – 1,75 Вт), действующую в радиусе 20 см (0,2 м). КПД блогинг-генератора (см. далее) такой мощности на полевом транзисторе ок. 0,8; в эфир без гаджета, лежащего на площадке, уйдет 1,4 Вт. Площадь сферы радиусом 0,2 м – 0,0335 кв. м. ППЭ на ней составит 2,8/0,0335 =41,8 (Вт*с)/кв. м(!). Величина ППЭ обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника. На каком же в данном случае она упадет до допустимой 1 (мВт*с)/кв. м? Расчет элементарен: берем корень квадратный из отношения реальной ППЭ к допустимой, и умножаем результат на начальный радиус 0,2 м, т.е. делим на 5; получим… 20,4 м! Вот чего стоят уверения производителей в безопасности изделий. Заодно с силой Ци.
Оговорка выше насчет гаджета на площадке не случайна. В таком случае заряд на частотах, длины волн которых много больше зазора между излучателем и аппаратом, будет индукционным, если приемник для него пригоден. Приемная катушка гаджета как индукционный приемник пригодна однозначно. Зазор в 3 см (см. выше) даст частоту 10 ГГц, которую генератор точно не способен выработать; реально зазор еще меньше. Так что предварительный вывод подтвержден: наша зарядка должна быть только и только индукционной. ППЭ ЭМП в зазоре между индуктором и аппаратом тогда будет еще в разы больше, но это уже не опасно, т.к. ЭМП само собой стянется к приемной катушке, диаметр которой ок. 5 см. На расстоянии от нее втрое большем (точнее, в e раз, e=2,718281828…) наличие ЭМП может быть зафиксировано уже только чувствительным детектором, но расчетом «на пальцах» тут не обойдешься, для вывода нужно использовать средства математической физики.
Примечание: «идти на беспредел» по уверениям в безопасности производителям беспроводных зарядок дает возможность то, что стандарт WPC не международный. Можно ссылаться на нормы ППЭ страны, где идет производство. Или той, где фирма зарегистрирована, а там нормирования ППЭ может вовсе не быть, остались еще кое-где такие гособоразования.
Об автозарядках
Из расчета выше следует, что беспроводные автомобильные зарядки опасны однозначно: их радиус действия доходит до 1 м. Этих бы маркетологов в такой ППЭ пожизненно… или хотя бы то тех пор, пока не ощутят у себя «аппарат на полшестого»… В оправдание приводится относительная кратковременность воздействия и необходимость уберечь от повреждения дорогой гаджет из-за того, что он на шнурке под прикуривателем болтается. Но не умнее было бы просто удлинить шнур, чтобы гаджет мог лежать в в бардачке или другом удобном месте? Вести машину с телефоном в руке все равно рискованно, а кое-где за это могут и штрафануть не слабо.
Если гаджет без WPC
Обязательных требований к приемной катушке WPC всего 2: количество витков 25 и диаметр провода, рассчитанный на ток от 0,35 А с учетом скин-эффекта на частоте до 30 МГц. Практически – от 0,35 мм по меди (без изоляции). Толще, когда свободного места в корпусе хватает, только лучше будет. Конфигурация – любая по месту расположения. Особой аккуратности изготовления не требуется (поз. 1 на рис.), но нужно, чтобы отношение наибольшего поперечного размера к наименьшему не превышало 1,5, иначе КПД приемника упадет и заряд затянется.
Если зарядка делается для старого толстенького телефона или для планшета без WPC, катушка размещается в корпусе гаджета. Небольшой изгиб по месту (поз. 2) на свойства приемника не повлияет. Вдруг внутри места мало (нужно ведь еще куда-то приткнуть электронные компоненты приемника), придется делать плоскую катушку «как фирменная», поз. 4. Укладывать провод в плоскую спираль удобно на скотче, уложенном на подложку клеящей стороной вверх. Чтобы липучка на заворачивалась и не ползла, ее по краям фиксируют полосками того же скотча, наложенными клеем вниз. На скотч налепляют круглую бобышку диаметром ок. 1 см и укладывают вокруг нее витки, придавливая провод к липучке. Когда уложено витков сколько надо, бобышку отлепляют, готовую катушку прокапывают для фиксации витков суперклеем или нитролаком, поз. 3, и снимают вместе со скотчем; его излишки обрезаются.
Делаем зарядку
Генераторы самодельных беспроводных зарядок и частично фабричных собираются по схеме блокинг-генератора, или просто блокинга, см. рис.:
Мы будем делать зарядку с автогенератором гармонических колебаний по допотопной схеме со слабой индуктивной связью. Она вышла из употребления в промышленной аппаратуре еще в 20-х годах прошлого века, как только были придуманы генераторы на трехточках, индуктивной и емкостной, как раз из-за очень острой реакции на нагрузку, но нам-то этого и надо! А прочие недостатки генератора со слабой связью или устраняются современной элементной базой и схемотехникой, или не фатальны. Так, в начале форсированного заряда потребляемая мощность достигает 25 Вт, так что нужен отдельный источник питания. Но средняя долговременная постоянно включенной при еженощном заряде планшета с батареей на 3500 мА/ч не превышает 8 Вт, и за месяц такая зарядка «намотает» аж 5,75 кВт/ч.
Но прежде всего займемся передающей катушкой, т.к. данная схема чувствительна также к параметрам и качеству частотозадающих узлов. Для наладки генератора (безопасность чего-то стоит, ничего не поделаешь) придется также наспех делать приемную катушку, см. выше. Пользоваться зарядкой по назначению можно только, когда генератор налажен, зато потом она работает стабильнее и безопаснее для гаджета, чем зарядка на блокинге. Поэтому с такой зарядкой можно использовать любые гаджеты: она рассчитана на 2 ампера зарядного тока и более. Но старый телефон с батареей на 450 мА/ч возьмет от нее не больше, чем «пропишет» контроллер вследствие той же острой реакции на нагрузку.
Передающая катушка
Чертежи катушек генератора со слабой индуктивной связью даны на рис. ниже.:
Слева – контурная L2 (см. далее); справа – катушка обратной связи L3 (в середине) и катушка цепи индикации заряда L1. Вытравливаются они на пластине из 2-стороннего фольгированного стеклотекстолита 100х100 мм толщиной 1,5 мм по т. наз. лазерно-утюжной технологии ЛУТ. Ничего сложного в ней нет, придумка и название любительские. ЛУТ позволяет в домашних условиях делать печатные платы не хуже фирменных, таблички с надписями, контурные рисунки, узорные панно и т.п., см. видео ниже:
Видео: лазерно-утюжная технология
В дополнение к нему можно сказать, что заготовку для ЛУТ лучше всего зачищать обычным школьным ластиком. Затем ошметки с меди смываются ватным тампоном или белой чистой х/б ветошью, обильно смоченной 96% спиртом или нитрорастворителем, и тут же, пока поверхность влажная, протираются насухо микрофибровой салфеткой для чистки стекол очков. На подготовленную таким образом поверхность прочно ложится тонер любого лазерного принтера и даже струйного с шаблона на подходящей (держащей, но не впитывающей чернила) основе.
Примечание: не смущайтесь шириной дорожек на чертеже (0,75 мм у контурной катушки). Допустимая плотность тока в пленочном проводнике на подложке в разы больше, чем в круглом проводе, а скин-эффект слабее. Так, дорожка на печатной плате шириной 10 мм и толщиной 0,05 мм без проблем держит ток в 20 А, и это далеко не предел. Дорожки катушки обратной связи двойной ширины нужны, т.к. в процессе наладки понадобится перепаивать отвод на ней. Вообще же ЛУТ позволяет получать дорожки шириной до 0,15-0,2 мм.
Схемотехника
Схема беспроводного зарядного устройства на генераторе с индуктивной связью дана на рис: слева передатчик; справа приемник. Особенности ее, во-первых, мощный активный элемент VT3. Им может быть только усилительный полевой транзистор. У генератора на биполярном транзисторе будет низкий КПД, а мощные полевые ключи серий IRF, IRFZ, IRL из компьютерных БП или систем электронного зажигания в активном режиме не работают.
Второе – цепь автосмещения VD3 C3. У мощных усилительных полевиков начальный ток стока может достигать 100-200 мА и более. Без запирающего потенциала на затвор генератор возможно будет настроить только на мощность или дежурный режим, но не на то и другое, причем ППЭ от индуктора в радиусе прикосновения наверняка превзойдет допустимую величину. Но формировать автосмещение включением резистора в цепь истока, как в цепь катода в ламповых усилителях, тоже нельзя: генератор не выйдет на полную мощность, т.к. с нарастанием тока истока будет расти по абсолютной величине и смещение. Поэтому цепь смещения выполнена нелинейной на диодах: на малых мощностях оно увеличивается сообразно току истока, что обеспечивает мягкий запуск генератора и его безопасность для любых гаджетов, а когда диоды войдут в насыщение, смещение становится близким к фиксированному и позволит генератору «раскачаться на полную». Цепь смещения подбирается в процессе наладки из мощных выпрямительных диффузионных ВЧ диодов (структура PiN, КД213, КД2997) и диодов Шоттки (структура SMD) на ток от 6 А. Напряжение насыщения первых в диапазоне токов 0,7-5 А меняется в пределах 1-1,4 В; вторых – 0,4-0,6 В.
Элементы R1, VD1, VT1, VT2, C1, R2, VD2 и L1 составляют схему индикации заряда. Если коэффициент передачи тока β VT1 более 80, то VT2 исключается, а движок R2 подключают к базе VT1. Конденсатор С3 обязательно пленочный; Еще лучше – старый бумажный, т.к. на нем рассеивается существенная реактивная мощность.
Приемник данной зарядки также имеет особенности. Первая – двухполупериодное выпрямление принятого тока, т.к. колебания гармонические. Применению данного устройства для заряда гаджетов со встроенной WPC это не препятствует, т.к. в них принятый ток выпрямляется тоже диодным мостом для лучшего использования излучения индуктора. Вторая – параллельно накопительному электролитическому конденсатору C4 подключен керамический C5. У «электролитов» большая собственная индуктивность и значительный тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, что за рабочих частотах уменьшает КПД заряда. Шунтирование «электролита» «керамикой» уменьшает время заряда прим. на 7%. Для планшета с батареей на 3500 мА/ч это составит ок. получаса. Согласитесь, иногда существенно.
Наконец, диод VD8. Он защищает контроллер заряда гаджета, если его уложат на индуктор подключенным к проводной зарядке. Мало ли что в голову взбредет. Может, кому-то покажется, что от двойной подпитки аппарат зарядится быстрее. Контроллер заряда все равно не пустит в батарею ток больше положенного, но сам такого издевательства может не выдержать. Если подобная ситуация исключена, то и VD8 исключается; тогда VD7 нужен на напряжение 5,6 В. Его рабочий ток указан с большим запасом, т.к. максимальный ток заряда через него никогда не проходит вследствие острой реакции на нагрузку генератора. Практически – ставьте любой маломощный из хлама на нужное напряжение. Держит – ну и пусть держит. Греется – ставим помощнее и подороже; в котроллере заряда есть и собственная защита от перенапряжения.
Примечание: без VD7 выпрямленное напряжение будет максимально допустимым в WPC 7,2 В, что позволяет заряжать хитрые «альтернативные» гаджеты. Его можно уменьшить, перепаяв вывод горячего конца L2 (см. ниже) ближе к центру катушки, но не более чем на 6-7 витков.
Налаживание
Наладка генератора начинается с установки его тока покоя Iп без возбуждения. Для этого L3 отключают, а затвор VT3 соединяют с общим проводом (поз. 1 на рис.), т.е. формируют нулевое смещение. Далее, подбирая цепочку VD3, выставляют Iп в указанных пределах. Если ток стока при нулевом смещении оказался менее 50 мА, Iп можно задать 15-20 мА, генератор станет экономичнее и безопаснее. Вдруг начальный ток стока меньше 40 мА, еще лучше, тогда С3 и VD3 не нужны.
Следующий этап – фазирование обмоток. Для этого понадобится пробник из приемной катушки (см. выше) с подключенной к ней лампочкой накаливания, поз. 2. Схему генератора восстанавливают, включают, и кладут на L2 пробник. Лампочка должна загореться. Нет – меняют местами выводы L2 или L3. Фазировать катушки нужно так, чтобы на затвор VT3 пришелся горячий (дальний от центра) конец L3, поз. 3. На этом же этапе замеряют и записывают рабочий ток потребления Iр, поз. 4.
Теперь нужно выставить безопасный дежурный ток генератора Iд; излучаемая мощность в дежурном режиме упадет пропорционально квадрату отношения рабочего тока к дежурному. Iд выставляют перепайкой горячего вывода L3 в указанных на поз. 5 пределах поближе к минимальному значению. Возврат на мощность проверяют, кладя на L2 пробник. Установка Iд процедура довольно муторная. Чтобы ее не затягивать и не напаяться до отслоения дорожки, действуйте по след. инструкции:
- L3 уменьшают наполовину (поз. 6);
- Iд оказался мал, или пробник не показывает возврата на мощность – возвращаем половину отброшенных витков, поз. 7;
- Iд еще велик – отбрасываем половину от оставшейся половины L3, поз. 8;
- ситуация по п. 2 – возвращаем половину отброшенных по п. 3 витков, но не половину из всех отброшенных, поз. 9;
- при необходимости продолжаем настройку, следуя тому же алгоритму.
Таким образом, действуя методом итерации, установка Iд отнимает совсем немного времени.
Осталось настроить схему индикации заряда. Для этого собирают приемник, нагруженный на резистор такой величины, чтобы ток заряда был меньше формирующего, но больше тока содержания, поз. 10. Движок R2 ставят в нижнее положение, приемник кладут на L2. Вращая движок, добиваются свечения VD1. Приемник убирают, смотрят, погас ли VD1. Нет – движок очень плавно и осторожно крутят обратно до погасания VD1.
Конструкция
Дальнейшего сокращения времени заряда и улучшения параметров безопасности устройства возможно добиться, направив поток энергии от индуктора столбом вверх, этот прием используется в некоторых фирменных беспроводных зарядках. Такие можно распознать по индуктору, обведенному кольцом, если только шибко умные альтернативщики не прилепили его просто так, для продаж.
На самом деле направленность излучения создается экранированием индуктора с тыльной стороны. Для этого генератор помещают в открытый сверху корпус из тонкой, не более 0,25 мм, жести. Если высота корпуса по эстетике безразлична, в нем же размещают источник питания генератора. В таком случае он должен быть с трансформатором промышленной частоты на железе: помехи от вплотную расположенного ИБП собьют настройку генератора.
Сталь нужна для магнитного экранирования помимо электрического, а ее малая толщина для предотвращения потерь на вихревые токи. С этой же целью в боковинах корпуса делают частые тонкие вертикальные прорези, а днище выполняют перфорированным в шахматном порядке, см. рис. Идеальный вариант – стенки и днище корпуса из мелкоячеистой стальной сетки. Крышка – любой радиопрозрачный пластик без наполнителя: стекло, акрил, стеклотекстолит, фторопаст, ПЭТ, ПЭ, полипропилен, полистирол. Вариант – бесцветный прозрачный акриловый или нитролак в 4-5 слоев, но не краска или эмаль. Внешнее оформление может быть любым. Именно с таком исполнении беспроводную зарядку для телефона, смартфона, планшета можно держать постоянно включенной на прикроватной тумбочке. Хотя в современном донельзя замусоренном эфире от любых известных источников ЭМП лучше все-таки держаться подальше.
Сегодня все больше и больше смартфонов поддерживают беспроводную зарядку, из коробки или через обновление аппаратного обеспечения (специальная задняя крышка). Но нет причин, по которым все другие устройства, заряжаемые от USB, не должны обладать такой роскошью.
В этом руководстве я покажу вам, как сделать беспроводную зарядку для смартфона (я демонстрирую на Samsung Galaxy S II) или практически любое устройство, которое заряжается от USB (конечно, я не могу гарантировать, что это будет работать на любом устройстве, но я не вижу причин, по которым оно не должно работать, не считая различные технологии, блокирующие такую опцию).
Шаг 1: Предыстория и разъяснения
*** СЛЕДУЙТЕ ЭТОЙ ИНСТРУКЦИИ НА СВОЙ СТРАХ И РИСК ***
Используйте меры предосторожности и не делайте того, в чем вы не уверены.
Я не несу ответственности за любой ущерб вашему устройству или вам самим.
В сети есть несколько проектов о самодельной беспроводной зарядке. Я взял понемногу отовсюду и добавил некоторые свои идеи.
Вся концепция и базовый дизайн основаны на технологии Palm (хотя есть и другие производители, предлагающие подобные решения). Touchstone — это док-станция для зарядки Palm, предназначенная для смартфона Palm Pre, которая поддерживает беспроводную зарядку через продающуюся отдельно заднюю крышку.
Существует несколько технологий беспроводной зарядки, производимых разными производителями, которые используют одну и ту же физическую концепцию, но они не являются кросс-совместимыми, вы не можете использовать разные приёмники и док-станции (я проверял).
Я не буду утомлять вас физикой, стоящей за концепцией (хотя это довольно интересно), и я не скажу вам ничего нового, что еще не было сказано другими и более профессионально, поэтому, если хотите, вы можете загуглить «беспроводная зарядка своими руками» и почитать об этом.
Шаг 2: Собираем компоненты
Компоненты и инструмент, необходимые для работы:
- Palm Touchstone — около 1000 р.
- Катушка для беспроводной зарядки — около 500 р.
- Небольшой кусок тонкого провода
- USB зарядное устройство (больше, чем 1A) (не обязательно должно быть оригинальным Palm, но дешевые китайские не сработают, я работаю с зарядным устройством 2.1A от iPad) и USB-кабель.
- Чехол \ задняя крышка \ крышка для батареи с увеличенной емкостью (без самой батареи)
- Паяльник и паяльные принадлежности
- Мультиметр (в частности, нам понадобится вольтметр и тестер непрерывности)
- Отвертка, которая подходит для винтов вашего устройства.
- Изолента
- Стриппер и резак для проводов
Шаг 3: Проверьте работоспособность компонентов и замените их, в случае необходимости
Прежде чем вы начнете разбирать свой телефон, убедитесь, что компоненты, которые у вас есть, работают.
Сначала подключите Touchstone к зарядному устройству и поместите катушку поверх нее металлической наклейкой вверх.
Измерьте напряжение между точками контакта катушки, вы должны получить значение между 5.2В и 5.5В.
Это не означает, что ваш телефон будет заряжаться — есть нюанс (далее информация, которую было трудно найти):
Touchstone, по-видимому, работает только с зарядными устройствами с функцией быстрой зарядки. Индикатором этого является то, что контакты 2 и 3 USB-кабеля замкнуты (контакты + и — data), поэтому убедитесь, что ваше зарядное устройство может выдавать более 1А, и вам нужно пожертвовать USB-кабелем для этого — возьмите кабель и снимите его наружную изоляцию, оставив провода неповрежденными (нет необходимости обрезать кабель).
Обрежьте зеленый и белый провода и зачистите их концы. Скрутите их вместе и спаяйте (это нужно делать только на стороне Touchstone, не нужно обрезать обе стороны)
Закройте всё изолентой.
Имейте ввиду, что теперь кабель намного более хрупкий, вы можете разорвать его, если немного потяните.
Обратите внимание также, что некоторые зарядные устройства просто не работают (я попробовал с китайским зарядным устройством за 60 рублей, рассчитанным на 1000 мА, и с ним Touchstone не работает — в то время как прямое подключение к телефону работает отлично), поэтому используйте хорошее зарядное устройство именно для вашего аккумулятора.
Смотрите фотографии для подробной распиновки USB-порта, это также может быть полезно в следующих шагах, так как я не буду объяснять некоторые вещи, которые я использую (в частности, земля и +5В)
Шаг 4: Изучите ваш девайс
Аккуратно разберите устройство (если вы не уверены в себе, есть много инструкций по разборке практически для каждого устройства) и найдите контакт +5В на USB-порту и проследите за ним, чтобы найти удобное место для пайки (конечно, если вы не суперпрофессионал, который может припаяться к крошечным контактам на самом разъеме). Не беспокойтесь о заземлении, каждый кусок металла здесь заземлен.
В моем случае (Galaxy S II), разборка не составила труда: 7 винтов и ноготь пальца, и он открыт.
Найти место для пайки было немного сложнее. Это должно быть место с достаточным пространством для провода и не слишком маленькое и нежное, чтобы сжечь или повредить контакт.
Я использовал конденсатор, показанный на фото (воспользовался помощью Google и мультиметра при его поисках).
После того, как вы нашли свое место для пайки, попробуйте найти лучший путь для вашего припоя, он должен замкнуть + от катушки и + на USB.
В моем случае, я решил работать с медной фольгой, потому что у меня не было под провод, идущий вдоль всего устройства, а с фольгой довольно легко работать.
Основное соображение для меня при выборе пути состояло в том, что я хотел, чтобы телефон выглядел (почти) неизменным снаружи, а все отдельные части остались отдельными (я не хотел, чтобы крышка и плата соединялись проводом, который бы постоянно висел).
Ищем землю:
- Почти каждая часть оголенного металла должна быть заземлена.
- Вы можете воспользоваться тестером непрерывности, чтобы узнать, заземлена ли конкретная деталь или нет.
- Не имеет значения, к чему вы подключаетесь, если это заземлено.
- Выберите деталь, которая сделает ваш дизайн максимально простым и аккуратным.
- Если заземленный кусок металла найти не удалось, вы можете подключиться к выходу заземления порта USB.
Шаг 5: Выбираем оружие
Выбор проводящего материала имеет решающее значение. Не для производительности, а для правильного закрытия вашего устройства. Смартфоны и другие электронные девайсы в целом становятся все более и более компактными благодаря более технологичной начинке. Из-за этого внутри становится всё меньше свободного места, поэтому поиск проводящего материала — это наша главная задача.
Я рекомендую использовать клейкую медную фольгу. Я обнаружил, что клей довольно прочный, но непроводящий, поэтому просто поместить фольгу поверх другой части недостаточно, чтобы замкнуть цепь. Это означает, что у нас есть два пути:
- Делать все одной длинной деталью. Этот метод сложнее, потому что вам нужно аккуратно складывать и сглаживать фольгу, не накладывая слишком много и не разрывая её. Сложность в том, что она довольно тонкая.
- Использование нескольких частей и паять их вместе. Этот метод немного проще и не требует сверхточных моторных навыков, но вам все равно нужно быть осторожным, чтобы не использовать слишком много припоя, а также не слишком сильно нагревать область, чтобы не расплавить фольгу.
Естественно, можно использовать и обычный тонкий провод.
Использование медной фольги создает еще одну проблему — она не имеет никакой изоляции. Я решил просто использовать изоляционную ленту. Слой не должен быть слишком толстым. Вы можете обрезать изоленту и выбрать, какую область вы хотите покрыть (что гораздо сложнее при использовании изолированного провода).
Шаг 6: Прокладываем фольгу (или проводку)
Показать еще 6 изображений
Вы можете увидеть на фотографиях, что моя система состоит из 3 отдельных частей, которые соединяются контактами. Я сделал это, потому что, как я упоминал ранее, я хотел, чтобы все отдельные части оставались отдельными.
На самом устройстве — провод соединяет + на USB (через керамический конденсатор, который вы можете видеть на фотографии) и медную фольгу, которая служит контактом для следующей части.
На заднем корпусе — однослойная медная фольга, идущая от верхней части динамика (то есть контакт, который соединяет первую часть) с верхним правым углом батарейного отсека — это единственная часть, видимая снаружи устройства, и это будет контакт для следующей части.
На задней крышке — пара кусков медной фольги, идущих от проводов зарядной катушки к их соответствующим контактным пинам (часть фольги, торчащая из батарейного и заземленная пластина, которая удерживает SIM-карту на месте — это наша земля)
На самом деле неважно, как вы это делаете, просто убедитесь, что устройство правильно закрывается и что вы не замыкаете никакие элементы.
Шаг 7: План А — установка катушки под заднюю крышку
План А подразумевает, что есть план Б. Действительно, он есть.
Я решил показать вам эту неудачную попытку установить зарядную катушку и ее схему под крышкой аккумулятора, поскольку она может быть установлена на другие устройства и даже на ту самую крышку для расширенной батареи.
Кажется, что между батареей и крышкой просто нет места, даже для схемы катушек.
Размещение зарядной катушки не так сложно, просто убедитесь, что есть место, куда вы её установите, и что вы не замыкаете никаких цепей (катушка и ее схема полностью открыты).
Более сложная часть — правильное размещение маленьких металлических дисков — я придумал легкое решение:
Возьмите крышку и катушку и поместите их на магнитную док-станцию.
Катушка может слабо магнититься, но этого должно быть достаточно, чтобы она не двигалась слишком сильно.
Теперь возьмите металлические диски и поместите их на четыре угла вокруг катушки, они встанут на место благодаря магнитам в док-станции.
Передвиньте крышку так, чтобы все было правильно выровнено — диски должны скользить по крышке и оставаться в одном месте относительно док-станции. Отцентрируйте катушку между дисками.
Возьмите металлическую наклейку, которая идет с катушкой, и поместите ее поверх катушки (это важно для ее работы)
Зафиксируйте диски на месте изолентой.
Теперь можно снять заднюю панель с док-станции и использовать медную фольгу, чтобы закрыть контур и установить контакты.
Шаг 8: План Б - использование обычного кейса
План А, к сожалению, развеялся как дым (я хотел использовать алюминиевый бампер в качестве защиты для своего телефона, но для этого нужно использовать оригинальную крышку).
В плане Б используется пластиковый корпус без крышки аккумулятора. Это не идеальный вариант (особенно такая крышка, которую я использовал), но он работает.
Если бы я мог найти расширенную заднюю крышку для Galaxy S II (без батареи) в продаже, мы бы вернулись к плану А.
Хорошо, что при реализация плана A я сделал большую часть работы для плана Б, потому что все удерживается на ленте и я могу просто снять ее и переместить в другой корпус.
Остается только убедиться, что есть контакт. У кейса больше места между ним и телефоном (когда задняя крышка снята), это означает, что между точками контакта больше места.
Я решил эту проблему так: сложил медную фольгу и припаял ее к точке контакта, чтобы заполнить пробел. Этого оказалось недостаточно, поэтому я просто заполнил оставшийся промежуток припоем. (см. фото)
Шаг 9: Финальная сборка и поиск неисправностей
Соберите телефон и попытайтесь его зарядить.
Если он заряжается — все готово.
Если нет, то попробуйте выполнить следующие действия:
- Если нет никаких признаков зарядки, проверьте свои контакты. Убедитесь, что контур замкнут. Используйте тестер непрерывности.
- Если индикатор зарядки включается и выключается, могла возникнуть проблема с зарядным устройством или кабелем. Попробуйте разные зарядные устройства и кабели.
- Если ваша проводка проходит под или над любыми компонентами, которые также имеют контактные точки (например, динамик на моем Galaxy S II), убедитесь, что они работают, возможно, вы создали замыкание между контактами - именно так произошло у меня с динамиком. Я открыл телефон и слегка согнул контакты с помощью плоской отвертки. Теперь все работает отлично.