Мобильная зарядка для телефона. Как своими руками сделать солнечное зарядное устройство для телефона Портативный зарядник своими руками
Зарядное устройство для мобильного телефона стало одной из самых нужных технологических мелочей в нашей жизни. Ведь без нее наш мобильник будет просто безжизненной коробкой. Но когда оно сломалась, телефон сел, а вы ждете важный звонок, придется поэкспериментировать и попытаться сделать зарядку самому.
Первая конструкция зарядного устройства предполагает использование USB-разъема компьютера или сетевого переходника, подключенного к розетке. Итак, для начала вам понадобится старая флешка, из которой нужно достать штекер, только будьте осторожны, чтобы не сломать плату на нем. Далее возьмите отрезок двужильного кабеля, зачистите с одной стороны контакты и начинайте нагревать паяльник. Теперь давайте изучим схему, которую отпаяли вместе со штекером. На ней вы увидите четыре контакта, центральные отвечают за передачу данных от компьютера на чипы памяти флешки, они нас не интересуют. А вот боковые отвечают за питание, к ним и следует аккуратно припаять тот кабель, что мы приготовили. Только для улучшения пайки не используйте кислоту, так как контакты довольно нежные и через некоторое время они могут испортиться.
Конечно, эти варианты подойдут только для простеньких телефонов вроде Nokia, так как для IPhone, новых моделей Samsung и тому подобных зарядки по конструкции намного сложнее.
Мой любимый мобильный телефон NOKIA 6500, который был куплен порядка полугода назад, изначально не заряжался. Были проведены ремонтные работы, после чего телефон поработал около месяца. Основная проблема заключалась в том, что телефон приходилось заряжать при помощи универсального зарядного устройства, и постоянно вынимать аккумулятор неудобно.
Именно в связи с этим, я решил установить на телефон систему беспроводной зарядки. Система была собрана по собственной задумке в течение пары часов.
Как работает беспроводная зарядка
Принцип работы такой схемы беспроводной зарядки достаточно прост. Роль зарядного устройства играет передающий контур, само устройство состоит из двух контуров — передатчика и приемника.
Приемный контур (плоская катушка) находится в самом телефоне, передатчик сделан в виде небольшой подставки, внутрь которого запрятана передающая катушка.
Cхема беспроводной зарядки
Электричество передается из одного контура в другой методом индукции, возникший во втором контуре ток сначала выпрямляется и подается на аккумулятор. В качестве выпрямителя можно использовать буквально любой маломощный диод шоттки.
Сборку беспроводной зарядки своими руками начнем с передатчика.
Передатчик
Схема передатчика проста и понятна. Обычная схема блокинг-генератора на одном транзисторе. Оправа для намотки передающей катушки — на ваше усмотрение. Желательно взять оправу с диаметром 7-10 см. На оправу мотаем 40 витков медной проволоки с диаметром 0,5мм. Обмотка имеет отвод от середины. Сначала аккуратно мотаем 20 витков, затем провод скручиваем, делаем отвод и в том же направлении мотаем остальные 20 витков. С катушкой все понятно? Пошли дальше.
Транзистор абсолютно любой, я пробовал и полевые и биполярные, с полевыми чуть быстрее заряжается. Можно использовать полевые ключи серии IRFZ44/48, IRL3705, IRF3205 (указываю только те, которые использовал сам), но можно ставить буквально любые. Из биполярных можно использовать отечественные: КТ819, 805, 817, 815, 829. Выбор не критичен. Можно также использовать и транзисторы прямой проводимости, но в этом случае придется поменять полярность питания.
Номинал базового резистора не критичен (22 Ом-830 Ом).
Приемник
Приемный контур — мотал целых полчаса. Катушка плоская, состоит из 25 витков провода 0,3-0,4мм. Контур удобно мотать на небольшом куске пластмассы, витки постепенно нужно укрепить при помощи суперклея, работа достаточно грязная и долгая. После намотки отделяем контур от пластмассового стенда, на который он был намотан. Это удобно делать при помощи монтажного ножа или лезвием.
В моем случае, не работал разъем зарядки на телефоне, поэтому зарядку подключил напрямую к аккумулятору. Такое решение неудобно тем, что датчик не будет показывать, что телефон заряжается. С телефоном все завершено, теперь нужно поставить заднюю крышку.
Время зарядки напрямую зависит от мощности источника питания , в моем случае было использовано заводское зарядное устройство подопытного телефона. Устройство обеспечивает выходное напряжение в 5Вольт, при токе в 350мА.
Такая беспроводная зарядка для телефона работает безотказно, при таком раскладе компонентов мобильник полностью заряжается за 7 часов, долго, но зато заряжается. Ускорить время зарядки можно только умощнением схемы — использовать более мощный блок питания и намотать контура более толстым проводом.
Пролог
На идею постройки этой конструкции меня натолкнул полёт в самолёте Airbus A380, в котором под подлокотником каждого кресла имеется разъём USB, предназначенный для питания USB-совместимых устройств. Но, такая роскошь есть не во всех самолётах, а уж тем более её не найти в поездах и автобусах. А я уже давно мечтаю пересмотреть от начала до конца сериал «Друзья». Так почему бы не убить сразу двух зайцев – посмотреть сериал и скрасить время в пути.
Дополнительным стимулом к постройке данного девайса стало открытие .
Техническое задание
Портативое Зарядное Устройство (ЗУ) должно обеспечить следующие возможности.
- Время работы в автономном режиме под номинальной нагрузкой, не менее – 10 часов. Литий-ионные аккумуляторы большой ёмкости, как нельзя лучше подходят для этого.
- Автоматическое включение и отключение ЗУ в зависимости от наличия нагрузки.
- Автоматическое отключение ЗУ при критическом разряде аккумулятора.
- Возможность принудительного включения ЗУ при критическом разряде аккумулятора, в случае необходимости. Я полагаю, что в дороге может сложиться такая ситуация, когда аккумулятор портативного ЗУ уже разряжен до критического уровня, но необходимо подзарядить телефон для экстренного звонка. В этом случае, нужно предусмотреть кнопку «Экстренного включения», чтобы использовать всё ещё имеющуюся в аккумуляторе энергию.
- Возможность заряда аккумуляторов портативного ЗУ от сетевого зарядного устройства с интерфейсом Mini USB. Так как зарядное устройство от телефона всё равно всегда берут с собой в дорогу, то можно его использовать и для заряда аккумуляторов портативного БП перед обратной дорогой.
- Одновременный заряд аккумуляторов ЗУ и подзарядка мобильного телефона от одного и того же сетевого зарядного устройства. Так как сетевое зарядное устройство от мобильного телефона не может обеспечить достаточный ток для быстрого заряда аккумулятора портативного ЗУ, то заряд может растянуться на сутки и более. Поэтому, должна быть возможность подключить телефон на заряд прямо во время заряда батареи портативного БП.
Исходя из этого технического задания, было построено портативное ЗУ на литий-ионных аккумуляторах.
Блок схема
Портативное ЗУ состоит из следующих узлов.
- Преобразователь 5 → 14 Вольт.
- Компаратор, отключающий преобразователь заряда при достижении напряжения на батарее литий-ионных аккумуляторов 12,8 Вольт.
- Индикатор заряда – светодиод.
- Преобразователь 12,6 → 5 Вольт.
- Компаратор 7,5 Вольт, отключающий ЗУ при глубоком разряде батареи.
- Таймер, определяющий время работы преобразователя при критическом разряде батареи.
- Индикатор работы преобразователя 12,6 → 5 Вольт – светодиод.
Импульсный преобразователь напряжения MC34063
Долго выбирать драйвер для преобразователя напряжения не пришлось, так как выбирать то было особенно не из чего. На местном радиорынке по разумной цене (0,4$) я нашёл только популярную микросхему MC34063. Сразу купил парочку, чтобы выяснить, возможно ли как-либо принудительно отключить преобразователь, так как в даташите на данный чип такая функция не предусмотрена. Оказалось, что сделать это возможно, если подать на вывод 3, предназначенный для подключения частотозадающей цепи, напряжение питания.
На картинке типовая схема понижающего импульсного преобразователя. Красным отмечена цепь принудительного отключения, которая может понадобиться для автоматизации.
В принципе, собрав такую схему, уже можно запитать телефон или плеер, если, например, питание будет осуществляться от обычных элементов питания (батареек).
Я не буду подробно описывать работу этой микросхемы, но из «Дополнительных материалов» вы можете скачать и подробное описание на русском языке, и небольшую портативную программу для быстрого расчёта элементов повышающего или понижающего преобразователя, собранного на этой микросхеме.
Узлы управления зарядом и разрядом литий-ионной батареи
При использовании литий-ионных батарей, желательно ограничивать их разряд и заряд. Я для этой целей использовал компараторы на основе копеечных микросхем КМОП. Микросхемы эти крайне экономичны, так как работают на микротоках. На входе у них стоят полевые транзисторы с изолированным затвором, что даёт возможность применить микротоковый же Источник Опорного Напряжения (ИОН). Где взять такой источник я не знаю, поэтому воспользовался тем обстоятельством, что в режиме микротоков, напряжение стабилизации обычных стабилитронов снижается. Это позволяет управлять напряжением стабилизации в некоторых пределах. Так как это не задокументированное включение стабилитрона, то, возможно, для обеспечения определённого тока стабилизации, стабилитрон придётся подобрать.
Чтобы обеспечить ток стабилизации, скажем, 10-20 мкА, сопротивление балласта должно быть в районе 1-2 МОм. Но, при подгонке напряжения стабилизации, сопротивления балластного резистора может оказаться, либо слишком маленьким (несколько килоом), либо слишком большим (десятки мегаом). Вот тогда придётся подобрать не только сопротивление балластного резистора, но и экземпляр стабилитрона.
Переключение цифровой КМОП микросхемы происходит тогда, когда уровень входного сигнала достигает половины напряжения питания. Поэтому, если запитать ИОН и микросхему от источника, напряжение которого требуется измерить, то на выходе схемы можно получить сигнал управления. Ну, а этот самый сигнал управления и можно подать на третий вывод микросхемы MC34063.
На чертеже изображена схема компаратора на двух элементах микросхемы К561ЛА7.
Резистор R1 определяет величину опорного напряжения, а резисторы R2 и R3 гистерезис компаратора.
Узел включения и идентификации зарядного устройства
Чтобы телефон или плеер начал заряжаться от разъёма USB, ему нужно дать понять, что это разъём USB, а не какой-то суррогат. Для этого можно подать на контакт «-D» положительный потенциал. Во всяком случае, для Blackberry и iPod-а этого достаточно. Но, моё фирменное зарядное устройство подаёт положительный потенциал ещё и на контакт «+D», поэтому я поступил точно так же.
Другое назначение этого узла – управление включением и выключением преобразователя 12,6 → 5 Вольт при подключении нагрузки. Эту функцию выполняют транзисторы VT2 и VT3.
В конструкции портативного ЗУ предусмотрен и механический выключатель питания, но его назначение скорее соответствует "выключателю массы" АКБ в автомобиле.
Электрическая схема портативного блока питания
На рисунке представлена схема мобильного блока питания.
C1, C3 = 1000µF
C2, C6, C10, C11, C13 = 0,1µF
C14 = 20µF (танталовый)
IC1, IC2 – MC34063
| DD1 = К176ЛА7 | R3, R12 = 1k | R27 = 44M |
| DD2 = К561ЛЕ5 | R4, R7 = 300k | R28 = 3k |
| FU = 1A | R5 = 30k | VD1, VD2 = 1N5819 |
| HL1 = Green | R6 = 0,2Ом | VD3, VD6 = КД510А |
| HL2 = Red | R8, R15, R23, R29 = 100k | VT1, VT2, VT3 = КТ3107 |
| L1 = 50mkH | R10, R11, R13, R26 = 1М | VT4 = КТ3102 |
| L2 = 100mkH | R16, R24 = 22М | Подбираются |
| R0, R21 = 10k | R17, R19, R25 = 15k | R14* = 2М |
| R1 = 180Ом | R18 = 5,1М | R22* = 510k |
| R2 = 0,3Ом | R20 = 680Ом | VD4*, VD5* = КС168А |
Назначение узлов схемы.
IC1 – повышающий преобразователь напряжения 5 → 14 Вольт, который служит для заряда встроенной аккумуляторной батареи. Преобразователь ограничивает входной ток на уровне 0,7 Ампера.
DD1.1, DD1.2 – компаратор заряда батареи. Прерывает заряд по достижению 12,8 Вольт на батарее.
DD1.3, DD1.4 – генератор индикации. Заставляет мигать светодиод во время заряда. Индикация сделана по аналогии с зарядными устройствами Nikon. Пока идёт заряд, светодиод мигает. Заряд окончен – светодиод горит постоянно.
IC2 – понижающий преобразователь 12,6 → 5 Вольт. Ограничивает выходной ток на уровне 0,7 Ампера.
DD2.1, DD2.2 – компаратор разряда батареи. Прерывает разряд батареи при снижении напряжения до 7,5 Вольт.
DD2.3, DD2.4 – таймер экстренного включения преобразователя. Включает преобразователь на 12 минут, даже если напряжение на батарее упало до 7,5 Вольт.
Тут может возникнуть вопрос, почему выбрано такое низкое пороговое напряжение, если некоторые производители не рекомендуют допускать его снижение ниже 3,0 и даже 3,2 Вольта на банке?
Я рассуждал так. Путешествия случаются не так часто, как этого бы хотелось, поэтому батарее вряд ли придётся пережить много циклов заряда-разряда. Между тем, в некоторых источниках, описывающих работу литий-ионных батарей, напряжение 2,5 Вольта как раз называют критическим.
Но, Вы можете ограничить предельный разряд более высоким уровнем напряжения, если предполагается часто использовать подобное зарядное устройство.
Конструкция и детали
Выражаю благодарность Сергею Соколову за помощь в поиске компонентов конструкции!
Печатные платы (ПП) изготовлены из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1мм. Размеры ПП выбраны исходя из размеров приобретённого корпуса.
Все элементы схемы, кроме аккумуляторной батареи, размещены на двух печатных платах. Причём на меньшей расположен только разъём Mini USB для подключения внешнего зарядного устройства.
Узлы БП были помещены в стандартный полистироловый корпус Z-34. Это самая дорогая деталь конструкции, за которую пришлось выложить 2,5$.
Выключатель питания поз.2 и кнопка принудительного включения поз.3 спрятаны заподлицо с внешней поверхностью корпуса, во избежание случайного нажатия.
Разъём Mini USB выведен на заднюю стенку корпуса, а разъём USB поз. 4 вместе с индикаторами поз. 5 и поз.6 на переднюю.
Размер печатных плат рассчитан так, чтобы зафиксировать аккумуляторы в корпусе портативного БП. Между аккумуляторами и другими элементами конструкции вставлена прокладка из электрокартона толщиной 0,5мм, согнутая в виде коробки.
This movie requires Flash Player 9 |
||
А это портативный БП в собранном виде. Потяните изображение мышкой, чтобы рассмотреть БП с разных сторон.
Настройка
Настройка портативного зарядного устройства свелась к подбору экземпляров стабилитронов и сопротивлений балластных резисторов для каждого из двух компараторов.
Как это работает? Видеоиллюстрация.
В трёхминутном видеоролике показано, как работает эта самоделка и что находится внутри. Формат видео – Full HD.
Этот мастер-класс покажет вам, как можно получить 5 В для USB из батареи 9 В, и с помощью этого зарядить мобильный телефон.
На фотографии собранная схема в работе, но это не конечный вариант, так как я сделаю для него ещё и корпус в конце.
Итак, давайте приступим к изготовлению.
Материалы
На снимке компоненты, необходимые для сборки зарядного устройства, в том числе один пустой корпус от старой батарейки, в котором и будет встроено устройство.
Комплектующие и материалы:
- Старая батарейка для корпуса.
- Порт USB.
- Микросхема регулятор 7805.
- Один зеленый светодиод.
- Резисторы 220R - 3 шт.
- Припой.
- Провода.
Схема
На схеме показана распиновка регулятора 7805, USB разъема и собственно сама схема простого преобразователя.
Сборка зарядника по схеме
После разборки старой батареи, к основанию с разъемом можно припаивать детали. Собирается все за пять минут, и я думаю, что в пояснении ничего не нуждается, кроме резисторов, подключенных в средними контактам USB - Data+ и Data-. А нужны они для того, чтобы сам сотовый телефон понимал, что он подключен к заряднику, а не к компьютеру для передачи данных.
В настройки схема не нуждается и начинает работать сразу.
Светодиод показывает наличие протекании зарядного тока. Если он не горит, значит батарея полностью разрядилась, либо телефон полностью зарядился.
Здравствуйте дорогие друзья!
Сегодня я расскажу вам как сделать своими руками "Портативное USB зарядное устройство".
Для этого нам понадобится:
1. Автомобильное зарядное USB устройство в прикуриватель.
2. Четыре проводочка.
3. Маленький включатель вкл/выкл. Его я взял из старой настольной лампы. Но он оказался не практичным и я его заменил на включатель от светильничка.
4. Три аккумуляторных батарейки "Крона".
5. Коробочка от кофе "Fort",или от чего либо. Нужна либо железная либо пластмасовая.
6. Клеевій пистолет.
И так: Берём нашу автомобильную USB зарядку в прикуриватель,розбираем её,достаём плату. Это и есть самая главная часть нашей портативной зарядки. С одной стороны этой платы вы увидите пружинку и маленький кусочек железной пластинки. Пружинка посредине это всегда плюс а железная пластинка сбоку это всегда минус. Пружинка может быть просто припаяна к плате или к проводоку а проводок уже к плате. Так же и с этой железкой сбоку.. Если пружинка припаяна к плате тогда берём аккуратненько отпаеваем её и на её место припаеваем проводок. Потом так же и с этой железкой. Если же пружинка припаяна к проводку то просто отпаеваем пружинку от проводка. Так же и с этой железкой.После того как припаяли проводки к плате отлажеваем её пока в сторону. Приступаем к изготовлению клемы которая нам понадобится что бы подключать батарейку. Готовую клему можно снять из старых детских игрушек или из чего либо где приманялась батарейка типа "Крон". Или же её можно изготовить самому. Для этого берём одну батарейку "Крон" снемаем с неё клуму,переворачиваем её,берём флюс для пайки,мокаев него ватную палочку и обезжириваем контакты. После чего берём проводочки и припаеваем их к контактам. После того как припаяли берём клеевый пистолет и наносим клей на место где припаяли проводочки. Таким образом мы просто делаем изоляцию. Потом берём нашу клему и поделючаем к ней батарейку. Делаем это для того что бы убедится где у нас плюс а где минус. Когда убедились где плюс а где минус берём нашу плату к которой мы припаевали проводочки вместо пружинки с железкой, и скручиваем проводочки минус с минусом и аккуратненько изолируем проводочки которые мы скрутили изолентой. А плюс мы пустим через включатель. Для этого берём наш включатель в нём есть два контакта к одному припаеваем проводок который идёт от нашей платы а к другому припаеваем проводок который идёт от клемы. Теперь наше зарядное устройство почти готово. Осталось токо поместить это всё в корпус.
Для этого берём нашу коробочку в моём случаи это коробочка "Аптечка АРМ" для ремонта пневматических шин.. Проделываем отверстие под USB. 
После чего проделываем отверстие под наш включатель.
Теперь берём наши внутренности. А это наша плата,включатель, и клема. И устанавлеваем это всё в нутри коробочки. Крепим плату ко дну коробочки при помощи клеевого пистолета как и наш включатель. Его тоже крепим к коробочке при помощи клеевого пистолета. 
Теперь подключаем нашу батарейку, закрываем коробочку. Подключаем телефон,включаем зарядку и наш телефон заряжается. P.S Входная мощность автомобильных USB зарядных устройств в прикуриватель всего 12В поэтому не вкоем случаи не подключайте ёё к источникам питания свыше 12В в таком случаи она просто згорит. Мощность батарейки "Крон" которую я использовал для даного портативного зарядного устройства всего 9В этого вполне достаточно что бы зарядить телефон,айфон,фотоапарат,планшет и т.д. приблезительно 2-3 раза в зависимости от мощности вашего аккумулятора..после чего придётся менять батарейку. У меня аккумулятор в телефоне мощностью 3000 mAh поэтому батарейки "Крон" хватает чтобы токо поддерживать заряд аккумулятора а не полностью зарядить его. Поэтому я заменил батарейку "Крон" на 12В аккумулятор,чего вполне достаточно что бы зарядить телефон. Для этого просто изготавливаем 2 клемы из батареек "Крон" одну из них припаеваем к аккумулятору и всё и просто подключаем в наше портативное зарядное устройство. Но что бы не покупать каждый раз новую батарейку я бы советовал вам приобрести зарядное устройство для батареек "Крон" и когда у вас одна батарейка сядит вы её ставите на зарядку а другую ставите в ваше портативное зарядное. Или же зарядное устройство для батареек "Крон" вы сможете сделать своими руками. А как? Об это я расскажу вам в следующем выпуске. Всем пока,всего хорошего. Если возникнут вопросы пишите на мой ящик.