Беспроводного зарядного устройства своими руками

Беспроводная зарядка на телефон своими руками – быстро и просто

В мире уже не осталось людей, которые не пользуются мобильными телефонами. Одним из недостатков современного смартфона и планшета является слабая автономность работы. То есть одного заряда батареи при активном использовании хватает на 1 день (максимум 2). При такой частой зарядке устройства немудрено, что будет быстро разбиваться разъем питания. Чтобы этого избежать, можно приобрести беспроводное зарядное устройство. Но, как правило, оно стоит довольно дорого. Что же делать, если не хватает денег? На помощь приходит беспроводная зарядка на телефон своими руками.

Немного теории

Думаю, объяснять, что такое беспроводная зарядка для телефона, нет смысла. Ведь это очевидно – это самое обычное зарядное устройство, которое работает без проводов. А вот вопрос, как оно работает, будет очень даже любопытным. Поэтому стоит немного окунуться в теорию и начальный курс физики.

В основе технологии лежит использование индукционных катушек. Они могут работать как передатчик, так и в качестве приемника индуктивной энергии. То есть, если говорить простыми словами, одна катушка подключена к сети электропитания. Она возбуждается и создает около себя магнитное поле. Вторая катушка, попадая в радиус действия этого магнитного поля, также начинает возбуждаться и генерировать электрический заряд.

Все довольно просто и понятно. Из вышесказанного становится понятно, что беспроводное зарядное устройство не позволяет вам разгуливать с телефоном в руках в момент зарядки. То есть ограничения, которые есть в проводных ЗУ, действуют и на беспроводные ЗУ.

Более того, провод может иметь довольно большую длину (до 5 метров) и в этом радиусе вы можете спокойно перемещаться. А вот магнитное поле, образуемое индуктивной катушкой, как правило, не превышает 5 см. Поэтому единственное преимущество такого устройства заключается в том, что вы не будете разбивать сам разъем microUSB.

И здесь довольно спорный вопрос, стоит ли затея того. В принципе, заменить разъем microUSB в телефоне довольно легко и дешево. И если он качественный, то прослужит он довольно долго.

Поэтому покупка или изготовление беспроводного ЗУ лишь с целью экономии не будет рентабельной. Другой вопрос, если все зависит от эстетики или нежелания постоянно иметь дело с проводами: тогда приступаем к действиям. По сути, беспроводная зарядка для Андроида – это просто удобная подставка для телефона, которая имеет привлекательный вид и при этом заряжает батарею.

От теории к практике

В первую очередь стоит отметить, что нам придется не только делать базовую станцию, но и изменить сам смартфон. Дело в том, что если изначально телефон не поддерживает беспроводную зарядку, то этого говорит о том, что он не оснащен индуктивной катушкой. И в том случае нам придется самостоятельно ее изготовить и поместить в корпус смартфона. А контакты от катушки-приемника придется подпаять к входу «+» и «-» разъема microUSB в корпусе телефона.

В принципе, сделать беспроводное ЗУ может абсолютно каждый. Главное в этом вопросе – это точное соблюдение всех правил. Сам процесс изготовления можно разделить на две части:

• изготовление передатчика;
• изготовление приемника.

Итак, от слов к делу.

Что нам понадобится

Конечно, чтобы собрать подобное устройство, потребуются определенные материалы. Здесь все довольно просто. Для передатчика нам потребуется следующее:

• Оправа на 5 см (максимум 7 см).
• Медная проволока диаметром 1 мм (25 витков).
• Транзистор – полевой IRF Z44.
• Конденсатор – 10n.
• Резистор – 10 Ом.
• Резистор – 1К (2 штуки).

Это все, что нужно для передатчика. Найти все эти материалы не составит труда. Питаться ретранслятор будет от самой обычной мобильной зарядки.

Чтобы телефон смог принять электрический ток от передатчика, нам потребуется собрать приемник. Для этого потребуется:

• Диод VD1 M4.
• Конденсатор – 10n (нФ).
• Конденсатор 100n.
• Конденсатор 10u (10мФ).
• Стабилизатор напряжения 7805 (на 5В).
• Для катушки потребуется провод 0,4мм (30 витков).

Итак, давайте соберем это все вместе.

Собираем передатчик

Здесь все довольно просто. Есть генератор и передающий контур (та самая катушка). Генератор питается от обычного блока питания на 5В 2А и передает импульсы на передающий контур, который создает магнитное поле определенной частоты. Для радиолюбителей с опытом собрать подобный девайс не составит труда. Ниже будет приложена схема.

Итак, для того, чтобы намотать катушку, нам потребуется оправа диаметром 5 см. Медный провод с сечением 1 мм (важно, что бы он был в лаковой изоляции). Берем медный провод, оставляем около 3-5 см кончик (условно это будет плюс).

Далее наматываете провод по спирали 25 витков. Каждые 3-5 витков желательно обрабатывать лаком (или суперклеем). Это позволит катушке после намотки держать нужную форму и создаст изоляцию.

В результате у вас должна получиться катушка в виде медного диска.

Откладываем катушку в сторону до полного высыхания. А тем временем займемся сбором генератора импульсов. Все делаете по схеме:

Стоит отметить, что для передатчика не столь важны размеры. Вы можете поместить генератор с катушкой в любой корпус на свое усмотрение, украсить как угодно. Главное, чтобы между катушками (передатчика и приемника) было минимальное расстояние.

Собираем приемник

Здесь также есть свой принимающий контур (катушка). С него-то все и начинается. Выше мы уже рассматривали, как намотать передающий контур. По такой же схеме мотается и принимающий контур с той лишь разницей, что в этот раз мы используем провод с сечением 0,4 мм и делаем 30 витков (каждые 5-7 витков не забываем мазать контур лаком или суперклеем). Далее вся схема собирается на SMD компонентах (это те же радиодетали, но очень маленького размера с поверхностным монтажом).

К примеру, вот такими бывают SMD-конденсаторы:

Собираем по следующей схеме:

Как видите, ничего сложного. Единственный вопрос, как это все лучше расположить в корпусе телефона. Здесь уже вы сами должны проявить фантазию, так как корпуса у всех разные.

Как это работает в сборке

Как уже говорилось выше, вся суть в том, чтобы генератор транслировал импульсы на передающий контур, который создает магнитное поле с определенной частотой. Приемный контур, попадая в магнитное поле, начинает генерировать электрические импульсы. Сигналы с приемного контура поступают в схему выпрямителя и стабилизатора напряжения. В результате на выходе получается стабильное напряжение 5В (до 1А). Выход с приемника нужно припаять к ножкам разъема microUSB («+» и «-»).

Вот распайка стандартного microUSB разъема на большинстве смартфонов и планшетов:

Здесь нас интересуют черный и красный выводы. К ним и нужно припаять выход со схемы приемника. Далее собираете смартфон, подключаете передающий контур к сети электропитания и подносите телефон (внутри уже собрана схема приемника) к базовой станции (внутри которой собран передающий контур). Чем ближе поднести, тем выше будет напряжение, соответственно, сила тока будет повышаться.

Минусы самодельного БЗУ

Главный минус заключается в том, что такое зарядное устройство не позволяет использовать телефон во время зарядки. То есть вы не сможете отодвинуть гаджет дальше, чем на 5 см от БЗУ (беспроводного зарядного устройства).

Еще вам придется самостоятельно разбирать свой смартфон или планшет и добавлять в корпус хоть и небольшую, но все же схему с катушкой. Конечно, само собой разумеется, что после таких действий ни о какой гарантии не может быть и речи. Да и есть риск, что вы просто испортите устройство.

Еще одним недостатком является то, что подобные генераторы и передающие контуры создают довольно сильные магнитные поля (хоть и с небольшим радиусом действия), которые могут создавать помехи в сети электропитания или для акустических систем (если их расположить неподалеку от колонок или усилителя звука).

Кроме того, подобные самодельные устройства имеют довольно низкий уровень КПД (коэффициент полезного действия). То есть скорость зарядки будет довольно низкая, при этом потребление электроэнергии останется прежним (даже немного выше).

Стоит ли делать подобное устройство? Это вопрос личных предпочтений. Если вами руководит любопытство и жажда эксперимента, то вполне можно все выполнить со старым телефоном, который уже не жалко. Если же вам нужна экономия, эстетичность и удобство, то лучше использовать обычное ЗУ или покупать телефоны, которые уже с завода поддерживают БЗУ.

Источник

Беспроводная зарядка своими руками

С повышением количества мобильных устройств на руках жителей планеты, как никогда встает вопрос обеспечения приборов питанием. Конечно, самый простой способ – зарядка аккумуляторных батарей, с последующим использованием накопленного тока. Вот только, бесконечное подключение или отсоединение зарядного кабеля к устройству приводит со временем к разбалтыванию и выходу разъемов из строя. Вариантом решения служит беспроводная зарядка, сделанная своими руками или приобретенная в магазине.

Принцип работы беспроводной зарядки для телефона

К сожалению, современные модели представленных устройств передачи тока по эфиру имеют некоторые недостатки. Но удобство применения такого оборудования позволяет закрыть глаза на его минусы. Собственно, весь процесс зарядки заключается в помещении мобильного устройства рядом или на специальную платформу – передатчик. Конечно же, телефон, планшет, смарт–часы, ноутбук или иное конечное перемещаемое устройство должны быть оборудованы соответствующим клиентским получателем тока по воздуху. Зарядка телефона по воздуху: один из вариантов исполнения

Топовый ценовой сегмент устройств уже, скорее всего, содержит в своей конструкции встроенный приемник индукционных сигналов одного из распространенных стандартов – Qi, PMA и AirFuel, а соответствующий передатчик можно приобрести уже в сборе, или отдельно, а также он, бывает, что поставляется вместе с мобильным оборудованием. Есть и проприетарные, закрытые стандарты беспроводной зарядки, которые используются, к примеру, фирмой Samsung для своих продуктов.

Но основная разница состоит не в принципе передачи – используется всегда физический эффект электромагнитной индукции, – а в частоте переменного тока на выходе передатчика. Стандарт Qi, который разрабатывается концерном компаний по использованию беспроводной энергии WPC, характерен этим параметром излучателей в пределах 100-205 кГц. PMA, производимый одноименной компанией, применяет для передачи тока диапазон 277-357 кГц.

Хоть он и проиграл конкурентную борьбу с QI, многие производители оставляют возможность его использования в своих устройствах беспроводной зарядки, или гибридным образом оба стандарта, или конкретно одного PMA. Гибридное беспроводное зарядное устройство

После падения технологии PMA фирма, его ранее производящая, объединила свои усилия с более чем 200 компаниями, входящими в концерн WPC. Результатом стала разработка нового стандарта AirFuel, который подразумевает подключение передающих катушек, выполняющих роль антенн, на резонансных частотах, что позволило увеличить расстояние приема и общий КПД системы зарядки. Передача тока по воздуху

Вопросом, как сделать беспроводную зарядку или передачу питания различным устройствам по воздуху, задавались люди еще более 200 лет назад. Конечно, тогда не было аккумуляторов, но существовали их прообразы – лейденские банки. Поэтому и вопрос их подзарядки или непосредственного снабжения энергией устройств-потребителей без использования проводов и поднимался.

Еще в XIX веке, родоначальник всей электрической физики – Андре Ампер, от имени которого и получала название единица измерения силы тока, открыл физическое явление электромагнитной индукции.

Основные его труды в этом направлении связаны с наблюдением за опытами. Им было замечено, что есть взаимосвязь, при возникновении электромагнитного поля в двух рядом расположенных проволочных катушках. Если подать ток в одну, то и во второй будет наблюдаться возникновение тока на концах ее проводников и общего магнитного эффекта. Было установлено, путем проведенных экспериментов, что мощность электромагнитной индукции сильно падает при увеличении расстояния между обмотками. Тот самый Андре-Мари Ампер

Спустя почти 100 лет, работы Ампера были продолжены гением своего времени – Николой Тесла, который изучал передачу высокочастотных токов по воздуху и проектировал различные устройства их приема, с использованием такой технологии.

Постепенно физические принципы, лежащие в основе приборов обмена питанием через эфир, были подзабыты и не использовались. Слишком высоки затраты мощности передаваемого тока, малы расстояния, сложно производство принимающего и передающего оборудования на большие дистанции.

Второе дыхание технология получила с развитием носимых гаджетов и необходимостью их постоянной подзарядки. Аккумуляторы мобильных устройств имеют конечную емкость, весьма невеликую из-за своего размера, в то же время, внутренняя начинка сотовых телефонов, планшетов, «умных» часов и прочих мобильных устройств становится все более «жадной» к потреблению, что и приводит к необходимости постоянного подключения источника тока.

Состав беспроводной зарядки для телефона

Прежде чем изготавливать индукционную беспроводную зарядку для телефона своими руками, необходимо разобраться, какие компоненты относятся к приемнику, а что входит в состав передатчика. Индукционная токовая связь подразумевает генератор частоты сигнала. Можно использовать как самый простой – на одном транзисторе, так и более сложный – применяя сборку на микросхемах.

Минус первого способа – его относительно низкие частоты работы. А от этого параметра прибора как раз зависит дальность расстояния передачи, возникновение вихревых, паразитных токов в рядом расположенных металлических предметах, общая сложность монтажа антенны, – она должна состоять из двух взаимосвязанных обмоток. Схемы второго типа лишены этих недостатков.

В сущности, излучатель в системах индукционной связи и состоит из самого блока питания, выдающего напряжение, генератора, превращающего постоянный ток в последовательность импульсов, и передающей антенны – в роли которой используется намотанная проволокой своеобразная катушка.

Схема приемника еще проще. Обмотка-антенна через диод и конденсатор, преобразующий импульсы в постоянный ток, подключены к входам потребителя, в качестве которых может выступать зарядный штекер мобильного устройства или его аккумуляторная батарея напрямую.

В существующих схемах используемые токи малы, происходит передача энергии мощностью не более 5В.

Преимущества и недостатки самодельной беспроводной зарядки

Прежде чем перейти к тому, как сделать беспроводную зарядку для телефона, планшета или иного мобильного устройства, желательно быть уверенным в необходимости ее использования, учитывая все плюсы и минусы существующих систем питания без проводов.

Итак, плюсы, если изготовить схему беспроводной зарядки своими руками:

• стоимость конструкции на порядок ниже, чем у покупных вариантов;
• удобство применения – нет необходимости бесконечно вставлять или вынимать штекер зарядного устройства, достаточно просто положить телефон рядом с передающей частью;
• из предыдущего пункта проистекает уменьшение износа разъемов;
• ну, и конечно же, повышение своего ЧСВ и профессионализма в результате самостоятельного изготовления устройства.

Один из вариантов самодельных беспроводных зарядок

Есть у конструкции и несколько минусов:

• необходимость доставания/покупки деталей;
• умение паять или представление о процедуре монтажа схемы;
• медленная зарядка устройств при передачах энергии по воздуху, которая происходит в несколько раз дольше. Это характерно и для промышленных вариантов исполнения беспроводных зарядок.
• малое расстояние, на котором работает технология.
• относительная сложность сборки без гарантии успеха.
• наличие индукционных токов при работе беспроводной зарядки. Они, конечно, микроскопические, тем не менее, могут вызывать нагрев металлических поверхностей, электронных компонентов, отрицательно сказываться на здоровье. Кроме того, они вносят помехи в работу радиооборудования и оказывают общее негативное влияние на электронику.

Инструкция по созданию беспроводной зарядки своими руками

Описываться будет достаточно простая схема беспроводной зарядки. Передатчик в ней выполнен на микросхеме таймере – формирователе одиночных импульсов и полевом транзисторе, а приемник на диоде и стабилизаторе. Схема беспроводной зарядки

Простота конструкции дает возможность произвести ее даже навесным монтажом. Необходимо только помнить о том, что микросхемы и вообще полупроводниковые элементы не любят перегрева, поэтому сборку нужно выполнять придерживая пинцетом ножки критических компонентов схемы между их корпусом и местом пайки. Это позволит уменьшить температуру чувствительной части – пинцет будет работать, как радиатор.

Лучше использовать специальную панельку, для размещения на ней микросхемы таймера.

Инструменты и материалы для изготовления беспроводной зарядки

Для изготовления схемы беспроводной зарядки понадобятся:

• ножницы или кусачки для работы с проволокой;
• флюс и припой, в простейшем варианте канифоль и олово;
• паяльник 25-40Вт;
• обычное зарядное устройство от мобильного телефона;
• микросхема формирователя импульсов NE555 на 5В;
  
• мощный полевой транзистор IRF-Z44;
  Пример расположения выводов на аналоге транзистора

• стабилизатор напряжения 7805;
  Расположение пинов стабилизатора

• диод M4, для схемы приемника;
• конденсаторы – два по 10n, и по одному 100n и 10µ;
• резисторы – 10 Ом и 1 кОм;
• медная, лакированная проволока для антенны – сечением 1 мм и 0,35-0,4 мм.

Изготовление передатчика

Как уже говорилось, монтаж схемы передатчика можно сделать, как навесной, так и на макетной или самостоятельно травленой плате. Здесь его размеры особого значения не имеют. Единственное замечание – антенна должна быть расположена ближе к подложке, на которую впоследствии помещается приемник.

Сама форма катушки также влияния на представленную схему большого не имеет, но рекомендуется выполнить ее спиральной формой, как на фотографии. Это улучшит характеристики передачи энергии, позволит повысить расстояние между приемником и излучателем. Передатчик на травленной плате и с антенной хорошей формы

Намотку рекомендуется проводить внутри какого-либо корпуса круглой формы – к примеру, в коробке от CD диска – в том месте, где он сам находился. Туда укладывается провод, с оставлением кончика, к которому будет припаян один из контактов самого передатчика, и потом витками, оборачивая вокруг предыдущих, укладывается проволока. Нужно сделать 25 таких оборотов.

После окончания намотки рекомендуется залить всю конструкцию универсальным клеем или эпоксидной смолой, оставив только конечные выходы проволоки. Которые в свою очередь необходимо залудить, а впоследствии и подсоединить к выходам излучателя. Схема излучателя

Изготовление приёмника

Приемник собрать еще проще. В нем минимум элементов. Вот только в его случае лучше всего осуществлять намотку антенны спиральным способом, для уменьшения размера схемы. Хотя самодельное приемное устройство, с высокой вероятностью, все равно не поместится в корпус телефона. А вот для планшетов есть реальный шанс его встроенного использования, так-как обычно в корпусе подобных устройств есть еще много свободного места.

Элементы схемы скрепляются пайкой. В идеале желательно использовать SMD компоненты, но можно обойтись и обычными радиодеталями. Намотка катушки антенны производится проволокой или проводом сечения 0,35-0,4 мм. Для уверенного приема индуцированных токов необходимо сделать 30 витков. Схема приемника

Соединение элементов

Хотелось бы заметить, что, как и для любой передающей и принимающей аппаратуры – в случае индукционной также необходима аккуратность выполнения. Просто смотать в кучу присоединенные элементы не получится – будут возникать паразитные электрические связи, которые сведут на нет весь толк от собранного прибора.

Для исполнения схемы все же рекомендуется вытравить их из заготовок, или же в случае недоступности фольгированного текстолита – использовать макетную плату. Все соединения – пайка, никаких скруток. Слишком ненадежно и мало того, что будет плохой контакт, так еще и в случае его возникновения будет трудно найти источник проблемы.

Особенности процесса сборки и подключения

Тут нужно помнить о том, что приемник будет присоединен к реальному, достаточно дорогому устройству–потребителю. Поэтому, перед присоединением нужно мультиметром проверить полярность на выходах приемника и наличие необходимого напряжения при работе собранной схемы – оно должно быть в пределах 4-5В. Стрелочный мультиметр – удобен для определения полярности

Также нужно определиться, как подключать потребителя. Здесь два варианта – или напрямую к аккумулятору, но в этом случае не будет видно, заряжен он уже или нет при выключенном устройстве, или в штатный разъем питания.

В обоих случаях обязательна проверка полярности и допустимых токов! Цена упущения – последующая функциональность мобильного устройства.

Модели телефонов, поддерживающие беспроводную зарядку

Собственно говоря, весь топовый сегмент мобильного оборудования от известных производителей обладает приемниками индукционных токов. Среди них аппараты Apple, Blackerry, Sony, Yota, Kyosera, Motorola, LG, Samsung, Asus, Google, HTC, Nokia.

Советы по выбору комплектующих

Многие элементы схемы индуктивного передатчика и приемника тока имеют как российские, так и зарубежные аналоги. К примеру, таймер NE555 можно безболезненно заменить на его полные аналоги (для некоторых необходимо будет проверить калибровку ножек и рабочее напряжение) – 1006ВИ1, 1006ВИ2, AN1555(N), GL555, LB8555(D|P), LM555(CN|N), MC1455(P|P1), NJM555D, RC555, TA7555P, UPC1555(C), UPC617C, KP1006ВИ1(А), KФ1006ВИ1, 142EH6, ICM7555(CBA-T|IPA)), LM555(CM|N), MC1455(D|U|G|P1), NE555(D|M|P|N), TA7555(F|S), UA555(TC(-8)|PC), ECG955M, M51841P.

В качестве полевого транзистора подойдут его варианты MTP50N05, КП723А, MTP50N06V, STP45NE06, STP50N06, MTB50N06V, STB45NF06T4, HUF75329(P3|S3(S)), STP45NF06, STP60NF06, STB60NF06(T4|L|LT4) или близкие по характеристикам.

Диод М4 в приемном контуре – заменяется любым с допустимыми токами 1А/400В. Можно чуть менее мощным, так как сила приходящего питания намного меньше.

Стабилизатор напряжения также можно заменить любым с выходным током 5В. Полные аналоги: L7805CV, MC7805CTG, русский КР142ЕН5А.

Источник