Беспроводная зарядка своими руками: принцип работы, последовательные шаги сборки. Беспроводная зарядка: идеология и расчет безопасности, схемотехника, изготовление своими руками Самодельная беспроводная зарядка для планшета
По своей сути, беспроводная зарядка это обычный трансформатор с первичной (зарядник или подставка) и вторичной (телефон или смартфон) обмоткой. Но, в обычном трансформаторе используется магнитопровод (металлические пластины с высокой магнитной проницаемостью) который повышает КПД трансформатора. В нашем случае, для того чтобы повысить КПД зарядки, увеличена частота тока и обмотки взаимодействуют на частоте значительно больше 50 герц. Частота на которой работает зарядник может быть от десятков килогерц до нескольких мегагерц.
WPC (Wireless Power Consortium) отраслевой стандарт для беспроводных зарядников
Технология WPC — это перспективное направление, многие современные гаджеты (умные часы, фитнес браслеты, блютуз гарнитуры) так и просят общее зарядное устройство без проводов. WPC пока не является международным стандартом, у каждого производителя свои разработки и характеристики, но в основной массе, можно считать их взаимозаменяемыми.
Для успешной передачи энергии индукцией приемник должен обладать свойством поглощать в себя ЭлектроМагнитное Поле (ЭМП), находиться как можно ближе к передатчику и быть определенным образом ориентирован относительно него. В итоге результирующее ЭМП концентрируется в малой области между передатчиком и приемником.
При изготовлении беспроводного зарядного устройства не стоит пренебрегать безопасностью устройства и придерживаться рекомендаций.
Самодельный беспроводной зарядник делается по схеме блокинг — генератора, см. рис.:
Шаблоны печатных катушек генератора беспроводного зарядного устройства
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 частонозадающих узлов.
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.
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.
Бывают ситуации, когда смартфон почти отключился, а своей зарядки рядом нет или отсутствует электричество. Тогда определенные знания помогут решить такую задачку: новое устройство - беспроводная индукционная зарядка, смастерить ее можно самостоятельно. Беспроводная зарядка своими руками - это не только прекрасный вариант для решения многих проблем в плане восстановления работоспособности мобильного телефона, но еще и прекрасная возможность немного поэкспериментировать.
Процесс работы
Термин «беспроводная подзарядка» подразумевает процесс индукции. Смысл работы схемы беспроводной зарядки довольно простой. Роль этого устройства будет играть передатчик, а само устройство состоит из двух контуров - передатчика и приемника .
Приемник (стандартная катушечка) расположен в смартфоне, передатчик создан в форме маленькой и красивой подставки, внутрь которой заложена передающая катушечка.
Электричество переходит из одного контура в другой посредством индукции, которая возникает во втором контуре, ток вначале выпрямляется и переходит на аккумулятор. В виде выпрямителя можно взять слабый диод.
Телефоны для беспроводной зарядки
В прошлом пункте был разобран механизм действия ручной зарядки для телефона. Прочитав этот пункт, можно понять, что по стандарту Qi беспроводное устройство будет работать, если в телефон включен приёмник-ресивер. Такой приёмник может принимать энергию от определенного магнитного поля, которое образуется в катушке. Какие смартфоны поддерживают это устройство? Почти все новые смартфоны и планшеты сделаны с учётом этой технологии. Фирмы, которые поддерживают эту функцию: Yota, Sony, Nokia, Samsung и так далее.
Причины изготовления
Как смастерить портативное зарядное устройство для смартфона? Этот вопрос не волнует никого, но только до момента, пока они не столкнутся со сложностями, которые могут поджидать каждого. Итак, для чего может потребоваться создание такого устройства? Основные причины:
- Поломка телефонного аккумулятора - до покупки нового.
- Возможность подзарядки мобильного телефона там, где нет сети и электричества.
- Изготовление запасного аккумулятора для смартфона.
Создание самодельной зарядки
Не работает вход для подключения провода на старом или новом смартфоне? Теперь это не проблема! Ведь можно сделать беспроводную зарядку для телефона своими руками. Подробное описание работы:
Все сделано: если смартфон с приемником под крышечкой положить внутрь передающего колечка экраном вверх, батарея станет быстро принимать энергию. Вот так легко создается и включается беспроводное зарядное устройство своими руками.
Подключение и зарядка смартфона
Как воспользоваться беспроводной зарядкой? Очень легко. Нужно подключить устройство к источнику энергии, потом поставить его на гладкую поверхность, а смартфон положить сверху. Положить его надо таким образом, чтобы аккумулятор вошел в радиус действия, то есть серединкой спинки. Вот так просто можно воспользоваться зарядным устройством для телефона своими руками.
Важная информация! Ноутбуки и видеокамеры, фотоаппараты и планшеты - все эти гаджеты будут требовать постоянного питания . Довольно сложно хранить в квартире или носить с собой огромный набор из нескольких толстых проводков.
Чтобы избавиться от такой проблемы, много лет назад пару популярных мировых изготовителей мобильных телефонов договорились о внедрении одного стандарта в применении зарядных устройств.
Новые и старые девайсы, которые поддерживают такую прекрасную возможность, обозначаются знаком Qi. Планируется снабдить этой специальной аппаратурой рестораны, библиотеки и иные важные места. Многие фирмы создают образцы мебели, в рабочую панель которой можно внести эту зарядку. Надо будет лишь положить смартфон на специальную область (на ночь или днем), как начнет поступать энергия.
Внимание, только СЕГОДНЯ!
Мобильные устройства давно стали неотъемлемой составляющей жизни современного человека. Но для их работы надо постоянно пользоваться блоком питания для восполнения ресурса батарейки. Шнур часто становится помехой при эксплуатации гаджета в процессе подзарядки. Чтобы эффективно решить эту проблему, достаточно узнать, как сделать беспроводную зарядку своими руками?
О функционировании беспроводного зарядного устройства
Беспроводные зарядки не являются инновациями. Они создаются на основании технологии, разработанной много лет назад инженером Николой Тесла. Последний нашёл способ передачи энергии на расстоянии. Достигалось это благодаря магнитной индукции. Первооткрыватель технологии сумел таким образом обеспечить электричеством целый штат.
В гаджетах методика применяется так. Катушка, встроенная в зарядку, играет роль создателя и проводника магнитного поля, которое направляется на антенну устройства. В качестве приёмного контура выступает плоская спиральная катушка, находящаяся под крышкой мобильного телефона. Излучение электромагнитных импульсов активируется только после того, как приёмник попадает в зону действия передатчика. Посредством конденсаторов и выпрямителя оказывается воздействие на батарею гаджета.
О недостатках беспроводной системы зарядки
Эксперты установили, что столь удобное на первый взгляд устройство обладает некоторыми существенными недостатками. К числу таковых можно отнести:
- отсутствие данных относительно степени негативного воздействия высокочастотных импульсов на человеческий организм;
- низкий уровень эффективности транслирования энергии;
- увеличение времени для полного восстановления заряда батареи как минимум на два часа;
- риск уменьшения рабочей ёмкости аккумулятора, возникающий из-за соединения с зарядным устройством до полного обнуления батареи;
- при неправильной сборке устройства или при использовании неподходящих комплектующих для беспроводной зарядки возможен перегрев аккумулятора, чреватый его быстрым износом.
Простая технология модификации мобильного телефона «кнопочника»
Чтобы усовершенствовать мобильник, необходимо выполнить ряд простых действий. После обновления гаджета такие проблемы, как выход из строя гнезда для зарядки, путающиеся провода и прочее, станут несущественными.
Для реализации беспроводной зарядки потребуется пара метров медной проволоки тонкого сечения. Проводник необходимо смотать в катушку. Оптимальное количество витков 15 шт. Спираль желательно закрепить посредством клея или двухстороннего скотча, чтобы сохранить её форму. При этом для пайки контактов оставляется несколько сантиметров проволоки. Для соединения с гнездом зарядного устройства применяется импульсный диод и конденсатор, прикрепляемые к разным концам.
С целью создания передающего контура беспроводной зарядки формируются витки размером 1,5 см. Диаметр катушки после скручивания должен составлять 10 см. Оба конца должны быть свободными. Остальная конструкция скрепляется при помощи изоленты или скотча.
Далее наматывается 30 витков более тонкого медного проводника для передатчика. Для замыкания контура применяются транзистор и конденсатор. Положив устройство, оснащённое под крышкой приёмника, в зоне передающего кольца вверх дисплеем, можно добиться беспроводной зарядки телефона.
Особенности универсальной зарядки
Такое универсальное устройство станет незаменимым в любом доме. Сегодня практически у каждого пользователя найдётся целый арсенал мобильной техники: ноутбуки, планшетники, электронные книжки, фотокамеры. Использовать для каждого из них персональную зарядку крайне неудобно и непрактично.
Решить эту проблему помогли ведущие производители техники. Некоторое время назад они договорились комплектовать устройства зарядками, имеющими единый стандарт. Техника, которая поддерживает указанную функцию, имеет маркировку в виде символа Qi. Вполне вероятно, что подобные технологии в скором времени появятся в общественных заведениях – в ресторанах, кафе, библиотеках и т.д. Стоит отметить, что в объединение производителей не вошёл крупнейший «яблочный» бренд. Позже разработчики данной компании выпустили собственное зарядное устройство iQi Wireless Charger.
Если вас интересует сборка самодельной зарядки, стоит посмотреть видео с мастер-классом. Здесь разработчики разрезали USB-кабель на три составляющие, удалив среднюю часть. Оставшиеся фрагменты были использованы для прикрепления индукционной катушки. Чтобы усилить поле воздействия, на блок питания положили магнит. Этот эксперимент показал, что зона покрытия здесь составляет 15 м.
Зачем может понадобиться беспроводная зарядка?
Все мы устали от кучи удлинителей и проводов, которые спутываются друг с другом, пылятся и теряются.
У удлинителей перетираются провода и они перестают заряжать. Или же проблема может быть в гнезде смартфона. Так или иначе, но беспроводная зарядка может значительно облегчить жизнь.
Правда, назвать её полностью беспроводной всё-таки нельзя. Само устройство всё равно придётся подключать к источнику электричества. Но телефон можно просто класть на зарядное устройство и со спокойной совестью заниматься своими делами.
Стоимость таких устройств может быть разная. Есть подороже, есть и подешевле привычных нам зарядных кабелей для телефонов. Тем не менее, некоторые энтузиасты пытаются сделать беспроводную зарядку самостоятельно. Причин здесь может быть несколько. Возможно, кто-то предпочитает обойтись минимальными средствами. Или же здесь играет роль страсть к созданию чего-либо своими руками. Об этом мы и написали выше.
5 / 5 ( 1 vote )
С развитием современных технологий привычные проводные зарядные устройства теряют свою актуальность. Они имеют свои недостатки, которые делают их непрактичными. Пользователи часто сталкиваются с проблемами при их использовании, например, гнездо смартфона или другого девайса может выйти из строя или перетереться провод. Сегодня всё большее предпочтение отдается беспроводным зарядкам. Они применяются для подпитки аккумулятора различных электронных гаджетов. Цена на эти изделия разнится в зависимости от сложности схемы и производителя, выпускающего конкретную модель.
Принцип работы беспроводной зарядки
Представленное устройство нельзя назвать полностью беспроводным, так как оно в любом случае подсоединяется к электрической сети. Девайс, требующий подпитки аккумулятора, размещается сверху зарядки. Принцип её работы заключается в электромагнитной индукции. В аккумуляторную батарею поступает напряжение благодаря электромагнитному полю, возникающему в зарядном устройстве при протекании электрического тока по специальной индукционной катушке.
Недавно на рынке появились беспроводные зарядки для телефона
Компании производители современной электроники для таких моделей официально приняли единый стандарт беспроводного питания электронных устройств – Qi. Этим стандартом установлена мощность движения электрически заряженных частиц, подаваемая в катушку. Она составляет 5 Ватт.
Силовое поле может действовать на дистанции четырёх сантиметров. Оно возникает в том случае, когда передается сигнал о появлении одного из совместимых устройств. Эти сигналы оповещения смартфон может подавать с помощью функции ближней бесконтактной связи (Near Field Communication). Далее, энергия передается на аккумуляторную батарею благодаря току, возникающему под действием напряжения в обмотке, встроенной в заряжаемый девайс.
Мнение эксперта
Создание беспроводного зарядного устройства своими руками – не такая уж сложная задача. Все материалы и элементы несложно достать – пластик и проволоку для катушки, транзисторы и прочее можно отыскать в специализированных магазинах и даже на рынках. Главное – не пытайтесь сразу экспериментировать на новых смартфонах; для начала лучше потренироваться на старых моделях.
Константин Котовский
Из чего состоит стандартное зарядное устройство
Для самостоятельного создания бесконтактной зарядки следует учитывать перечень элементов, входящих в её состав. Так, генератор размещается на специальной плате. К нему подсоединен передающий контур, где возникает напряжение высокой частоты, воздействующее на приёмный контур заряжаемого устройства. При этом наведенное переменное напряжение выпрямляется, а затем сглаживается с помощью конденсатора. Узел стабилизации доводит его до значения, равного 5 Вольтам.
Как сделать беспроводное зарядное устройство для телефона своими руками
Фирменные устройства, предлагаемые в магазинах, имеют различную стоимость, которая не всегда доступна для обывателя. Иногда подходящим решением становится создание такого прибора своими руками.
Ну, уже из названия устройства становится понятно, что для передачи энергии гаджету не требуется подключения проводов
Из названия гаджета становится ясно, что для подачи электроэнергии к батарее смартфона не потребуется использование проводов. Этапы процесса подачи питания:
- Зарядка оснащается встроенной индукционной катушкой. Она продуцирует и передает энергию на катушку-приемник, имеющуюся в смартфоне. Обычно этот элемент находится над задней крышкой или аккумулятором.
- При приближении телефона к передатчику возникают высокочастотные электромагнитные колебания.
- Конденсатор и выпрямитель на основе маломощного полупроводникового диода обеспечивают аккумуляторную батарею энергией.
Для создания дистанционной зарядки от вас не потребуется наличие глубоких познаний в электронике. Подробные инструкции и схемы устройства имеются в общем доступе. Вашему вниманию предлагается одна из них.
Материалы и инструменты
Перечень элементов, которые понадобятся для создания зарядного устройства:
- основа (плата) небольшого размера (на неё будут крепиться остальные составляющие);
- катушка индуктивности, обладающая высоким сопротивлением переменному току должна иметь от 5 до 10 витков (диаметр провода равняется 1 миллиметру);
- плёночный конденсатор, обладающий ёмкостью от 0,33 до 1 микрофарады;
- два выпрямителя типа UF;
- паяльник;
- несколько полевых высоковольтных транзисторов, усиливающих напряжение до 10 Вольт;
- два преобразователя тока с номинальной мощностью рассеивания до 1 Ватт;
- припой (материал, применяемый при пайке и имеющий температуру плавления ниже, чем соединяемые элементы).
Сначала посмотрим, какие материалы нам понадобятся, чтобы соорудить самодельную беспроводную зарядку для смартфона своими руками
Приступаем к процессу
Новичку рекомендуется не создавать сразу устройство для современной модели смартфона, а потренироваться на старом девайсе. Например, можно собрать зарядку для завалявшегося кнопочного телефона Nokia. Сам алгоритм действий делится на несколько этапов. В первую очередь следует создание передатчика, который станет самостоятельным элементом, а потом нужно перейти на разработку приемника, устанавливаемого в смартфон.
Схема беспроводного зарядного устройства довольно проста. Она содержит две катушки, представляющие собой приемник и передатчик, а также резистор и транзистор. Если Вы смогли подготовить все необходимые элементы, описанные выше, то сборка несложной бесконтактной зарядки займет не более 60 минут.
- Делаем катушку.
На кусок пластика размером до 10 см (или другой удобный материал) нужно намотать контур. Это делается таким способом:
- длинный провод складывается вдвое;
- на кусок пластика наматывается пять витков;
- каждый виток следует закрепить по окружности при помощи клейкой ленты или клея;
- край провода, который является сгибом, нужно отрезать, чтобы получилось два кончика;
- все получившиеся концы провода (4 штуки) зачищаются;
- конец первой обмотки подключается к началу второй или, наоборот, начало второй обмотки подключается к концу первой (в этом деле на помощь приходит кабельный тестер).
Схема беспроводной зарядки очень проста, состоит из двух катушек (передатчик и приемник), а также транзистора и резистора
Для работы мультиметром его следует переключить на режим проверки диода. Подносить его нужно к каждому концу намотки. При этом в одном случае устройство может реагировать, а в другом нет. Эти концы провода должны быть расположены с разных сторон. Их следует скрутить между собой и запаять. Оставшиеся два конца будут идти к транзисторам.
- Работа с паяльником.
Для дальнейших действий вам понадобится такой материал, как припой, а также сам паяльник и плата, служащая основанием. Этапы работы:
- припаиваются два транзистора и диоды;
- резисторы припаиваются одним концом к плате, а другим к диодам;
- две обмотки контура нужно залудить, а затем подсоединить к устройству.
- Собираем приемник:
- этот элемент имеет плоский вид. Катушка должна состоять из 25 витков проволоки толщиной от 0,3 до 0,4 мм. Каждый виток наматывается на пластмассовую основу и закрепляется клеем;
- готовый контур следует аккуратно отделить ножом от основы, которая служила для намотки;
- перед намоткой при подключении устанавливается высокочастотный кремниевый диод;
- катушка прикрепляется сверху к аккумулятору. При этом конденсатор используют для сглаживания пульсаций напряжения;
- приемник подключается к разъему зарядки или напрямую к аккумуляторной батарее. Но во втором случае измеритель заряда не будет работать. Этот вариант подойдет для тех девайсов, которые имеют неисправности с гнездом для зарядки;
- в завершение нужно закрыть заднюю крышку телефона и испытать корректность работы полученного устройства.
Если изготовление передатчика занимает считанные минуты, то с приемником придется попотеть
Наиболее популярные модели беспроводных зарядок
Не каждый имеет возможность самостоятельно создать зарядное устройство. На сегодняшний день это не является проблемой, так как в продаже имеется множество модификаций подобных аксессуаров, выпускаемых под разными брендами.
Обзор характеристик наиболее популярных моделей беспроводных зарядок:
Преимущества и недостатки беспроводных зарядок
Производители и владельцы представленных устройств выделяют такие их достоинства:
- нет надобности в присоединении провода к смартфону;
- практичность в применении;
- возможность зарядки сразу нескольких телефонов;
- отсутствие проводов, которые спутываются и со временем перетираются.
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.