Как сделать беспроводную зарядку для мобильного телефона
Зарядка телефона без непосредственного подключения к источнику энергии (беспроводная зарядка), имея определенные минусы, все же удобна. Не надо подключать разъем, изнашивая его, а кроме этого, решена проблема совместимости. Сделать беспроводную зарядку своими руками можно в домашних условиях.
Cхема и принцип работы беспроводной зарядки
Принцип действия беспроводной системы зарядки гаджетов основан на явлении электромагнитной индукции. Известно, что если по катушке индуктивности протекает ток, он создает магнитное поле. Если это поле пересекает витки другой катушки, то оно создает магнитный поток. Если поле порождается переменным током, то и магнитный поток будет переменным, а это значит, что во второй катушке возникнет электродвижущая сила (ЭДС), которая может инициировать ток. Этот ток можно использовать для зарядки мобильных устройств.
По этому же принципу устроен и обычный трансформатор. Его отличие – наличие сердечника. Сердечник упорядочивает магнитный поток и увеличивает связь между обмотками. В зарядке сердечника нет, поэтому КПД передачи энергии невысок. Например, из-за того, что часть силовых магнитных линий поля не пересекает витки вторичной катушки (на рисунке обозначено голубыми пунктирными линиями).
На практике беспроводное зарядное устройство оснащается приемной и передающей катушками плоской конструкции. Это позволяет по максимуму использовать первичный магнитный поток, расположив катушки как можно ближе друг к другу.
Для того, чтобы эффективно передавать энергию посредством магнитного поля, в первичной катушке надо создать большие по амплитуде импульсы тока. Для этого служит мощный источник питания. Импульсы формируются с помощью задающего генератора, работающего на частоте несколько десятков или сотен килогерц. Генератор управляет мощным ключом (обычно на полевом транзисторе).
Магнитный поток, созданный первичной катушкой, посредством магнитного поля наводит ЭДС во вторичной (приемной) катушке. Эта ЭДС выпрямляется, фильтруется и стабилизируется. Напряжение подается на аккумулятор для зарядки.
Можно подавать ток, инициированный этой ЭДС непосредственно на аккумулятор телефона или планшета, а можно через штатный контроллер зарядки. В первом случае окончание подзаряда придется отслеживать самостоятельно.
Мнение экспертаСтановой АлексейИнженер-электроник. Работаю в мастерской по ремонту бытовых приборов. Увлекаюсь схемотехникой.Задать вопросЕсли ток подается на батарею помимо контроллера, штатный индикатор уровня заряда может показывать неверное значение.
Какой смартфон подойдет для самодельной подзарядки
В целом любому смартфону безразлично, откуда поступает зарядный ток в аккумулятор. Поэтому в теории на беспроводной способ можно переделать любой гаджет. По факту встает проблема, где расположить приемную часть – места внутри мобильного телефона крайне мало. Придется в первую очередь решать эту задачу, создавая очень тонкую антенну и применяя небольшие по размерам электронные компоненты.
Можно, конечно, приемник сделать съемным и подключать его через штатный разъем смартфона, но в этом очень мало практического смысла. Ведь имея все недостатки беспроводного подключения, воспользоваться преимуществами не получится. Гораздо проще найти место для размещения антенны и электронных компонентов в корпусе планшета.
Если имеется смартфон с «родной» приемной частью (например, если док-станция для беспроводной зарядки утеряна или безнадежно вышла из строя), то проблема приемника отпадает сама собой. Его делать не надо.
Что понадобится для сборки
В первую очередь понадобится выбрать схему приемной и передающей части. Несмотря на небольшое количество узлов, входящих в систему, исполнение может быть различным. Например, для построения самодельной беспроводной зарядки по схеме, приведенной на рисунке, потребуются:
- микросхема-таймер 555 (NE555, отечественный КР1006ВИ1);
- мощный полевой транзистор IRFZ44 или другой;
- интегральный стабилизатор напряжения на 5 вольт (можно 7805 или 78L05 (второй вариант меньше размерами, это важно), но лучше подобрать какой-нибудь Low Drop с низким падением напряжения между входом и выходом);
- маломощный диод (лучше германиевый или диод Шоттки).
Еще понадобится источник питания постоянного тока на напряжение 5 вольт (например, сетевой адаптер от ненужного гаджета), несколько резисторов и конденсаторов с номиналами, указанными на схеме, а также соединительные провода и материалы для изготовления катушек связи. Из приборов нужен будет мультиметр как минимум, но не помешает и осциллограф. Не обойтись и без паяльника с набором расходников, а также без определенной квалификации и полного понимания процессов, происходящих в устройстве.
В передатчике первичным генератором импульсов служит интегральный таймер, частота следования импульсов задается номиналами резисторов и конденсатора. Чтобы увеличить генерируемую частоту, емкость и (или) сопротивление надо уменьшить и наоборот. Сформированные импульсы управляют ключом, через который напряжение источника 5 VDC подается в передающую катушку, в которой возникают мощные импульсы тока. Посредством магнитного поля в приемной катушке возникает ЭДС. Катушка и первый конденсатор образуют колебательный контур, собственная частота которого равна частоте передатчика. Возникшие в контуре импульсы выпрямляются диодом VD, сглаживаются вторым конденсатором. Выходное напряжение стабилизируется микросхемой 7805 и подается на аккумулятор гаджета.
Если выбрать другую схему беспроводной зарядки, то электронные компоненты надо подбирать соответственно.
Рекомендуем ознакомиться: Как разобрать смартфон с несъемным аккумулятором
Процесс изготовления
Начать изготовление самодельного устройства лучше с передающей части. Таймер с обвязкой можно разместить на кусочке монтажной платы, а если есть навыки – можно изготовить печатную плату. Там же надо расположить транзистор, но лучше сразу предусмотреть для него место под небольшой радиатор. В процессе работы ключевой элемент может заметно нагреваться.
Передающую катушку лучше сделать плоской – это лучше с точки зрения КПД передачи энергии. Для ее изготовления потребуется медный провод в лаковой изоляции. Ориентироваться надо на толщину около 1 мм. Чем толще провод, тем меньше потери, но тем больше габариты катушки при том же количестве витков. А их надо намотать около 25. Витки катушки укладывают на плоскость (удобно использовать коробочку для компьютерного компакт-диска) и заливают эпоксидным компаундом (хотя это не обязательно, но заливка придаст конструкции прочность).
При заливке не надо забывать вывести наружу выводы катушки.
Выводы зачищаются и припаиваются согласно схеме. На этом сборка передатчика закончена.
Перед сборкой приемной части надо определить, уместится ли узел внутри телефона или планшета, а если уместится – то как его там расположить и закрепить.
Если возникнут неразрешимые проблемы, можно собрать приемник по упрощенной схеме, но в этом случае имеется недостаток – выходное напряжение не будет стабилизировано. Это может быть вредно для аккумулятора. Лучше добавить к такой схеме стабилитрон (параллельно выходу) на напряжение около 5 вольт, если позволит место.
Катушка приемника содержит те же 25 витков, но более тонкого провода. Его толщина должна быть 0,3..0,4 мм, иначе катушку в корпус не уместить. Конструкция приемной катушки также должна быть плоской.
Подключать выход приемника к аккумулятору или контроллеру зарядки надо после окончания проверки работоспособности самоделки.
Проверка и первое включение
Сначала включается передающая часть. Если при этом отсутствует дым и запах горелой изоляции, значит, первый этап прошел удачно. Далее при наличии осциллографа надо проверить наличие импульсов на передающей катушке. Если осциллографа нет, можно приложить катушку приемной части к включенному передатчику и проверить напряжение на выходе. Если приемник выполнялся по первой схеме, надо подобрать конденсатор колебательного контура так, чтобы напряжение на входе стабилизатора было наибольшим. Потом надо замерить напряжение на выходе приемной части. Если оно равно 5 вольтам для первого варианта приемника или составляет от 3,7 до 5 для второго варианта, можно подключать выход приемной части к телефону или напрямую к аккумулятору и проверять работу зарядки.
Очевидно, что сделать сделать беспроводную зарядку самому не так сложно. Если задача стоит в познавательных целях, то ее решение позволит прокачать навыки электронщика. Если в практических – есть смысл подумать о реальных преимуществах такого устройства перед тем, как приступить к его изготовлению.
Видео
Сборка беспроводной зарядки из обычного ЗУ, без использования транзисторов