Однією з найважливіших проблем сучасної людини, яка має смартфон, є постійний розряд акумулятора пристрою. Спеціально для таких випадків створені портативні зарядні пристрої, які дозволяють підключити гаджет за допомогою USB кабелю та заряджати смартфон за рахунок вбудованого акумулятора в зарядний пристрій.
Отже, для виготовлення портативного зарядного пристрою нам знадобиться:
- Два акумулятори крона (один із акумуляторів може бути використаним),
- Коробочка (можна використовувати металеву коробочку від цукерок),
- Вимикач, який можна зняти зі старого касетного плеєра чи зламаної дитячої іграшки
- І найголовніше - USB зарядний пристрій для автомобіля, який можна придбати приблизно за 2-3 долари,
- А також мідні проводи, якими ми все з'єднуватимемо.
Насамперед ми повинні виготовити знімну тавру для батареї. Якщо у вас вдома є старі іграшки або пристрої, в яких використовуються батареї типу крона, готові тавра можна зняти з них. Якщо таких іграшок або пристроїв немає, то можна зробити тавру самостійно. Для цього необхідно зняти верхню частину батареї крона, намазати флюс на металеві контакти з внутрішньої частини та припаяти до них мідні проводки. Для фіксації та ізоляції можна використовувати звичайний термоклей.
Клейма готові, їх можна кріпити до контактів другої батареї (широкий контакт до вузького, а вузький до широкого).
Наступною справою нам потрібно розібрати зарядний пристрій для автомобіля, взявши плату, на якій розташований USB-роз'єм. Залишилося лише зібрати всі складові нашого портативного зарядного пристрою та підключити все через вимикач.
При підключенні клейми до батареї можна побачити, який із дротів плюсовий, а який мінусовий, якщо використовувати різнокольорові дроти. Якщо ж ні, то можна відзначити плюсовий для більшої зручності та легкості.
Центральний провід або пружина на зарядному пристрої для автомобіля завжди є плюсовим, а провід, який знаходиться збоку - мінусовим. Отже, плюсовий провід батареї ми повинні з'єднати до вимикача, а мінусовий безпосередньо до плати зарядного пристрою.
Якщо на зарядному пристрої плюсовий провід виконаний у вигляді пружини, її можна замінити звичайним для більшої зручності.
Після цього два плюсові дроти потрібно припаяти до двох контактів на вилючачі.
Пристрій практично готовий. Залишилося зібрати його в коробочці, на якій у бічній частині потрібно вирізати два проходи для входу USB і вимикача.
Надіслав:
Дана схема та опис її виготовлення. Взагалі, приємно читати подібні матеріали, де автор серйозно підходить до справи.
Пролог
На ідею побудови цієї конструкції мене наштовхнув політ у літаку Airbus A380, в якому під підлокітником кожного крісла є роз'єм USB, призначений для живлення USB-сумісних пристроїв.
Але, така розкіш є не у всіх літаках, а тим більше її не знайти в поїздах та автобусах. А я вже давно мрію переглянути від початку до кінця серіал «Друзі». То чому б не вбити одразу двох зайців – подивитися серіал і скрасити час у дорозі. Додатковим стимулом до будівництва даного девайса стало відкриття покладів потужних літій-іонних акумуляторів.
Технічне завданняПортативний зарядний пристрій повинен забезпечити такі можливості.
1. Час роботи в автономному режимі під номінальним навантаженням не менше – 10 годин. Літій-іонні акумулятори великої ємності, якнайкраще підходять для цього.
2. Автоматичне включення та відключення ЗУ залежно від наявності навантаження.
3. Автоматичне вимкнення ЗУ при критичному розряді акумулятора.
4. Можливість примусового увімкнення ЗУ при критичному розряді акумулятора, у разі потреби. Я вважаю, що в дорозі може скластися така ситуація, коли акумулятор портативного ЗУ вже розряджений до критичного рівня, але необхідно зарядити телефон для екстреного дзвінка. У цьому випадку потрібно передбачити кнопку «Екстренного ввімкнення», щоб використовувати енергію, що все ще є в акумуляторі.
5. Можливість заряду акумуляторів портативного ЗУ від зарядного мережевого пристрою з інтерфейсом Mini USB. Оскільки зарядний пристрій від телефону все одно завжди беруть із собою в дорогу, то його можна використовувати і для заряду акумуляторів портативного БП перед зворотною дорогою.
6. Одночасний заряд акумуляторів ЗУ та підзарядка мобільного телефону від одного і того ж мережного зарядного пристрою. Оскільки зарядний пристрій від мобільного телефону не може забезпечити достатній струм для швидкого заряду акумулятора портативного ЗУ, то заряд може розтягнутися на добу і більше. Тому має бути можливість підключити телефон на заряд прямо під час заряду батареї портативного БП.
Виходячи з цього технічного завдання було побудовано портативне ЗУ на літій-іонних акумуляторах.
Блок схема
Портативне ЗП складається з наступних вузлів.
1. Перетворювач 5> 14 Вольт.
2. Компаратор, що відключає перетворювач заряду при досягненні напруги на батареї літій-іонних акумуляторів 12,8 Вольт.
3. Індикатор заряду – світлодіод.
4. Перетворювач 12,6> 5 Вольт.
5. Компаратор 7,5 Вольт, що відключає ЗУ при глибокому розряді батареї.
6. Таймер, який визначає час роботи перетворювача при критичному розряді батареї.
7. Індикатор роботи перетворювача 12,6 > 5 Вольт – світлодіод.
Імпульсний перетворювач напруги MC34063
Довго вибирати драйвер для перетворювача напруги не довелося, тому що вибирати те було особливо нема з чого. На місцевому радіоринку за розумною ціною (0,4 $) я знайшов лише популярну мікросхему MC34063. Відразу купив парочку, щоб з'ясувати, чи можна якось примусово відключити перетворювач, так як у датасіті на даний чіп така функція не передбачена. Виявилося, що зробити це можливо, якщо подати на висновок 3, призначений для підключення частотозадаючого ланцюга, напруга живлення.
На малюнку типова схема знижуючого імпульсного перетворювача. Червоним відзначено ланцюг примусового відключення, який може знадобитися для автоматизації.
В принципі, зібравши таку схему, вже можна запитати телефон або плеєр, якщо, наприклад, живлення здійснюватиметься від звичайних елементів живлення (батарейок).
Я не буду докладно описувати роботу цієї мікросхеми, але з «Додаткових матеріалів» ви можете завантажити і докладний опис російською мовою, і невелику портативну програму для швидкого розрахунку елементів підвищуючого або знижувального перетворювача, зібраного на цій мікросхемі.
Вузли керування зарядом та розрядом літій-іонної батареї
При використанні літій-іонних батарей, бажано обмежувати їхній розряд і заряд. Я для цього використовував компаратори на основі копійчаних мікросхем КМОП. Мікросхеми ці вкрай економічні, оскільки працюють на мікрострумах. На вході у них стоять польові транзистори з ізольованим затвором, що дає можливість застосувати мікрострумове джерело Опорної Напруги (ІОН). Де взяти таке джерело я не знаю ( Можна використовувати LM385 на 1.2В або 2.5В. ред.), тому скористався тією обставиною, що в режимі мікрострумів напруга стабілізації звичайних стабілітронів знижується. Це дозволяє керувати напругою стабілізації у деяких межах. Так як це не задокументоване включення стабілітрона, то, можливо, для забезпечення певного струму стабілізації, стабілітрон доведеться підібрати.
Щоб забезпечити струм стабілізації, скажімо, 10-20 мкА, опір баласту має бути в районі 1-2 МОм. Але, при припасуванні напруги стабілізації, опору баластового резистора може виявитися, або занадто маленьким (кілька кілоом), або занадто великим (десятки мегаом). Ось тоді доведеться підібрати не тільки опір баластного резистора, а й екземпляр стабілітрона.
Перемикання цифрової КМОП мікросхеми відбувається тоді, коли рівень вхідного сигналу досягає половини напруги живлення. Тому, якщо запитати ІОН та мікросхему від джерела, напруга якого потрібно виміряти, то на виході схеми можна отримати сигнал керування. Ну, а цей сигнал управління і можна подати на третій висновок мікросхеми MC34063.
На кресленні зображено схему компаратора на двох елементах мікросхеми К561ЛА7.
Резистор R1 визначає величину опорної напруги, а резистори R2 та R3 гістерезис компаратора.
Вузол включення та ідентифікації зарядного пристрою
Щоб телефон або плеєр почав заряджатися від роз'єму USB, йому потрібно дати зрозуміти, що це USB-роз'єм, а не якийсь сурогат. Для цього можна подати на контакт "-D" позитивний потенціал. У всякому разі, для Blackberry та iPod цього достатньо. Але, мій фірмовий зарядний пристрій подає позитивний потенціал ще й на контакт «+D», тому я вчинив так само. 
Інше призначення цього вузла – керування включенням та вимкненням перетворювача 12,6 > 5 Вольт при підключенні навантаження. Цю функцію виконують транзистори VT2 та VT3.
У конструкції портативного ЗУ передбачено і механічний вимикач живлення, але його призначення швидше відповідає "вимикачу маси" АКБ в автомобілі.
Електрична схема портативного блока живлення
На малюнку представлена схема мобільного блоку живлення.
C1, C3 = 1000мкФ
C2, C6, C10, C11, C13 = 0,1 мкФ
C4, C5 = 680пФ
C14 = 20мкФ (танталовий)
IC1, IC2 – MC34063
DD1 = К176ЛА7
DD2 = К561ЛЕ5
R28 = 3k
R5 = 30k
VD1, VD2 = 1N5819
HL1 = Green
VD3, VD6 = КД510А
R8, R15, R23, R29 = 100k
VT1, VT2, VT3 = КТ3107
L1 = 50mkH
R10, R11, R13, R26 = 1m
VT4 = КТ3102
L2 = 100mkH
Підбираються
R17, R19, R25 = 15k
R14* = 2m
R1 = 180
R22* = 510k
VD4*,VD5* = КС168А
IC1 – перетворювач напруги 5 > 14 Вольт, що підвищує, який служить для заряду вбудованої акумуляторної батареї. Перетворювач обмежує вхідний струм на рівні 0,7 Ампера.
DD1.1, DD1.2 – компаратор заряду акумулятора. Перериває заряд досягнення 12,8 Вольт на батареї.
DD1.3, DD1.4 – генератор індикації. Примушує блимати світлодіод під час заряджання. Індикація зроблена за аналогією із зарядними пристроями Nikon. Поки йде заряд, світлодіод блимає. Заряд закінчено - світлодіод горить постійно.
IC2 - понижувальний перетворювач 12,6> 5 Вольт. Обмежує вихідний струм на рівні 0,7 Ампера.
DD2.1, DD2.2 – компаратор розряду акумулятора. Перериває розряд батареї за зниження напруги до 7,5 Вольт.
DD2.3, DD2.4 – таймер екстреного включення перетворювача. Включає перетворювач на 12 хвилин, навіть якщо напруга батареї впала до 7,5 Вольт.
Тут може виникнути питання, чому обрано таку низьку граничну напругу, якщо деякі виробники не рекомендують допускати її зниження нижче 3,0 і навіть 3,2 Вольта на банку?
Я міркував так. Подорожі трапляються не так часто, як цього хотілося б, тому батареї навряд чи доведеться пережити багато циклів заряду-розряду. Тим часом, у деяких джерелах, що описують роботу літій-іонних батарей, напруга 2,5 Вольта якраз називають критичною.
Але, Ви можете обмежити граничний розряд більш високим рівнем напруги, якщо передбачається часто використовувати такий зарядний пристрій.
Конструкція та деталі
Друкарські плати (ПП) виготовлені з фольгованого склотекстоліту завтовшки 1мм. Розміри ПП вибрано виходячи з розмірів придбаного корпусу.
Всі елементи схеми, окрім акумуляторної батареї, розміщені на двох друкованих платах. Причому на меншій розташовано лише роз'єм Mini USB для підключення зовнішнього зарядного пристрою.
Вузли БП були поміщені стандартний полістироловий корпус Z-34. Це найдорожча деталь конструкції, за яку довелося викласти 2,5 $.
Вимикач живлення поз.2 і кнопка примусового включення поз.3 заховані врівень з зовнішньою поверхнею корпусу, щоб уникнути випадкового натискання.
Роз'єм Mini USB виведений на задню стінку корпусу, а роз'єм USB поз. 4 разом із індикаторами поз. 5 та поз.6 на передню.
Розмір друкованих плат розрахований так, щоб зафіксувати акумулятори у корпусі портативного БП. Між акумуляторами та іншими елементами конструкції вставлено прокладку з електрокартону товщиною 0,5мм, зігнуте у вигляді коробки.
А це портативний БП у зібраному вигляді.
Налаштування
Налаштування портативного зарядного пристрою звелося до підбору екземплярів стабілітронів та опорів баластових резисторів для кожного з двох компараторів.
Як підігнати резистори з високою точністю описано.
Оскільки портативні пристрої є необхідністю в сучасному повсякденному житті, вони можуть зазнавати надмірного використання, неправильної зарядки або нормального зносу.
У цій статті дивовижна ідея про те, як виготовити власноруч просту портативну зарядку для телефону. Зібрати такий пристрій буде неважко і недорого, для цього буде потрібно паяльник, флюс, припій, батарея Крона на 9 вольт, конектор для батареї, USB-роз'єм, стабілізатор напруги L7805 і, звичайно, маленька коробка від Tic Tac, в яку вся електронна начинка буде вміщена. Якщо не наважитеся робити саморобку, то загляньте в цей китайський магазин.
Стабілізатор напруги має три дроти. По-перше, вхід. Другий – маса, третій – вихід. Цифри 05 у маркуванні цього пристрою означають, що вихід на ньому дорівнюватиме 5 вольт.
Спочатку потрібно вихід стабілізатора, а це права лапка, припаяти до плюсу USB-роз'єму. Після цього нам потрібно припаяти середній висновок негативної клеми. На завершення провід із плюсом від конектора крони припаюємо до першої лапки стабілізатора. Це його вхід. Другий провід від конектора крони, з мінусом, приєднуємо до другої лапки стабілізатора, тобто до мінуса і маси.
Тепер все це можна розмістити в коробочці від тик-так. Давайте портативний зарядний пристрій протестуємо. Виконаємо всі необхідні з'єднання. І бачимо, що індикатор заряду показує, що телефон почав живитись від цього автономного пристрою. Звичайно, така зарядка не вистачить надовго, тому для тривалої експлуатації потрібно взяти акумуляторну крону.
Можливо, вас зацікавить, який можна використовувати як девайс із функцією, яка була описана в нашій статті.
Зарядний пристрій DIY USB З MINTY BOOST
НАМ ПОЩАСТИЛО, що ми живемо в той час, коли портативні електронні пристрої дозволяють нам робити те, що космічний корабель, сповнений письменників-фантастів, не міг навіть мріяти кілька десятиліть тому. Єдиний недолік iPhone, Nintendo DS, Kindle та ін. – їхня постійна потреба в перезарядці. І здається, що незалежно від того, наскільки ви обережні, щоб піднятися над цим до поїздки, ви завжди можете не працювати у найзручніший момент. Звичайно, є кабелі постійного струму для автомобіля, штепсельні вилки на заміських поїздах і навіть зарядні штепсельні вилки USB в аеропортах, але є мільйони інших місць, де ви виявите, що у вас немає варіантів швидкого заряджання.
За загальним визнанням, це навряд чиперша світова проблема Але це, безумовно, виклик для GeekDad, який любить вирішувати проблеми.
Тоді яке рішення? Ну, ми могли б купити масове рішення, таке як Philips USB Power Station але воно трохи дороге і здається занадто легкою відповіддю. Отже, що б Макгівер зробив у цій ситуації? Звичайно, він збудувавзарядний пристрій Minty Boost !
Комплект Minty Boost містить друковану плату та всі деталі, необхідні для складання портативного USB-зарядного пристрою, який працює від звичайних батарей AA. Комплект вимагає паяння для збирання, що може бути проблемою для деяких. Це, однак, досить простий проект, таінструкції в AdaFruitфантастичні. Якщо ви шукаєте свій перший проект паяння, це чудовий вибір.
Я зібрав свій Minty Boost приблизно за годину і мені навіть не вдалося спалити себе для змін. Ось кілька прикладів дій:
Як тільки основне складання було завершено, було просто вставити в пару батарей AA і перевірити все. Коли я вперше перевірив вихід за допомогою мультиметра, вихідна напруга була трохи низька при 4,8 В. Це виявилося через майже мертвих батарей АА, які я використав. Після того, як я замінив їх новими батареями, вихідна напруга була вище 5.0V, як і очікувалося.
Цей майстер клас покаже вам, як можна отримати 5 В для USB з батареї 9 В, і за допомогою цього зарядити мобільний телефон.
На фотографії зібрана схема роботи, але це не кінцевий варіант, так як я зроблю для нього ще й корпус в кінці.
Отже, давайте приступимо до виготовлення.
Матеріали
На знімку компоненти, необхідні для збирання зарядного пристрою, у тому числі один порожній корпус від старої батареї, в якому буде вбудовано пристрій.
Комплектуючі та матеріали:
- Старий акумулятор для корпусу.
- Порт USB.
- Мікросхема регулятора 7805.
- Один зелений світлодіод.
- Резистори 220R - 3 шт.
- Припій.
- Провід.
Схема
На схемі показана розпинка регулятора 7805, USB роз'єму і сама схема простого перетворювача.
Складання зарядника за схемою
Після розбирання старої батареї, до основи з роз'ємом можна припаювати деталі. Збирається все за п'ять хвилин, і я думаю, що пояснення нічого не потребує, крім резисторів, підключених до середніх контактів USB - Data+ і Data-. А потрібні вони для того, щоб сам телефон розумів, що він підключений до зарядника, а не до комп'ютера для передачі даних.
Налаштування схема не потребує і починає працювати відразу.
Світлодіод показує наявність протікання зарядного струму. Якщо він не горить, то батарея повністю розрядилася, або телефон повністю зарядився.
Останнім часом стали дуже популярними портативні зарядні пристроїдля мобільних телефонів або інакше їх називають Power Bank. Вони продаються в багатьох магазинах, і ми без проблем можемо їх придбати, але думаю багатьом радіоаматорам набагато цікавіше зробити самому портативний зарядний пристрійдля мобільного телефону. У цій статті буде показана проста схемазарядного пристрою, що працює від батарейок типу АА.
Майже всі пристрої, що заряджаються через USB комп'ютера, такі як мобільні телефони, MP3-плеєри, камери та багато іншого можна буде заряджати від звичайних батарей АА 1,5 вольт, за бажання їх можна замінити акумуляторними батареями.
Експериментальна модель портативного зарядного пристрою із захистом від перенапруги:
Схема за якою необхідно збирати зарядний пристрій:
Оскільки у схемі використовуються дискретні компоненти, до неї була включена система захисту від перенапруги, на випадок, якщо якийсь елемент вийде з ладу. Як працює схема, буде розказано нижче.
Основний компонент схеми це мікросхема 7805, Що являє собою 5-вольтовий стабілізатор напруги з максимальним вихідним струмом в 1,5 ампера. Отже, це зарядне буде віддавати максимум 1,5 А на зарядку вашого мобільного.
Зробимо невеликий відступ від теми. Нещодавно зіткнувся з проблемою, потрібно було допомогти родичам з Німеччини оформити візу, черги в посольстві опинилися на кілька місяців уперед і потім я натрапив на сайт де візу зробили всього за тиждень.
Стабілітрон у схемі забезпечує вихідну напругу не більше 5,6 вольт, а у випадку, якщо вихідна напруга перевищить 5,6 вольт, автоматично спрацює захистживлення мікросхеми, що відключає 7805.
Для надійності перед мікросхемою можна встановити 2А запобіжник, щоб бути впевненішим, що зарядне відключиться, коли станеться перенапруга.
Вихід 7805 підключений до USB типу «мама» від якого ви і заряджатимете свій гаджет. У цій схемі ми використовували чотири батареї типу АА по 1,5В та 1,5А.
Ну так, можливо, цей зарядний пристрій буде більше тих, що продаються в магазинах і до нього необхідні батарейки, але як я сказав спочатку набагато цікавіше зробити щось своїми рукаминіж просто купити.
