Самодельное автономное зарядное устройство для телефона. Как сделать зарядку для телефона? Портативная и беспроводная зарядки

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.

Одной из важнейших проблем современного человека, имеющего смартфон является постоянный разряд аккумулятора устройства. Специально для таких случаев созданы портативные зарядные устройства, которые позволяют подключить гаджет при помощи USB кабеля и заряжать смартфон за счет встроенного в зарядное устройство аккумулятора.

Итак, для изготовления портативного зарядного устройства нам понадобится:
- Два аккумулятора крона (один из аккумуляторов может быть использованным),
- Коробочка (можно использовать металлическую коробочку от конфет),
- Выключатель, который можно снять со старого кассетного плеера или сломанной детской игрушки
- И самое главное – USB зарядное устройство для автомобиля, которое можно приобрести примерно за 2-3 доллара,
- А также медные провода, которыми мы будем все соединять.

Первым делом мы должны изготовить съемную клейму для батареи. Если у вас дома есть старые игрушки или устройства, в которых используются батареи типа крона, то готовые клейма можно снять с них. Если же таких игрушек или устройств нет, то можно сделать клейму самостоятельно. Для этого необходимо снять верхнюю часть батареи крона, намазать флюс на металлические контакты с внутренней части и припаять к ним медные проводки. Для фиксации и изоляции можно использовать обычный термоклей.

Клейма готовы, их можно крепить к контактам второй батареи (широкий контакт к узкому, а узкий к широкому).

Следующим делом нам нужно разобрат зарядное устройство для автомобиля, взяв плату, на которой расположен USB разъем. Осталось только собрать все составляющие нашего портативного зарядного устройства и подключить все через выключатель.

При подключении клеймы к батарее можно увидеть, какой из проводов плюсовый, а какой минусовый, если использовать разноцветные провода. Если же нет, то можно отметить плюсовой для большего удобства и легкости.

Центральный провод или пружина на зарядном устройстве для автомобиля всегда является плюсовым а провод, который находится сбоку – минусовым. Итак, плюсовый провод нашей батареи мы должны соединить к выключателю, а минусовый напрямую к плате зарядного устройства.

Если на зарядном устройстве плюсовый провод выполнен в виде пружины, ее можно заменить обычным для большего удобства.

После этого два плюсовых провода нужно припаять к двум контактам на вилючателе.

Устройство практически готово. Осталось собрать его в коробочке, на которой в боковой части нужно вырезать два прохода для USB входа и выключателя.

Давно пользуюсь коммуникаторами, очень удобная штука все в одном — записная книжка, калькулятор, фонарик, видео и фото камера, интернет, видео и MP3 плеер, навигатор, сейф (для информации), радиоприемник, игровая консоль, и еще куча всего. Супер гаджет — о чем еще можно мечтать? А я скажу о чем, о маленьком ядерном реакторе вместо батарейки! Но на данный момент обламываемся, и радуемся li-ion аккумулятору которого при хорошей нагрузке аппарата хватает на 3 часа. Есть выход: убираем яркость телефона на минимум вырубаем интернет удаляем живые обои, переключаемся в режим «в самолете» включаем только чтобы позвонить, и тогда телефона (как заявлено производителем) хватает на двое суток. В общем это не вариант, и заинтересовался я всерьез альтернативными источниками питания, речь пойдет о дополнительной батарее для вашего гаджета или «Вампирчике»

Начнем наверно с самого основного это аккумуляторы, я поставил две банки li-ion купленные в радио товарах в г. Владивосток когда был там в отпуске, можно купить в принципе любые и в любых количествах (в разумных пределах) подходящие по размеру самое главное побольше жадности, ой, емкости. Увеличиваем емкость запаралеливая банки. Паралелить можно только одинаковые аккумуляторы, ОБЯЗАТЕЛЬНО сбалансирорав их между собой — соединяем минусы (как правило, они являются корпусом банки, а плюсы соединяем резистором сопротивлением ом 30.
Вольтметром меряем напряжение на выводах резистора. Ждем, бывает сутки, бывает сразу одинаковые значения. Как только оно станет меньше сотни милливольт — их можно соединять напрямую, без резистора. Спаиваем их между собой и припаиваем концы к контроллеру (можно добыть из любого старого аккумулятора сотового телефона) Вот у нас и получился аккумулятор повышенной емкости.
РАБОТАЯ С ГОЛЫМИ БАНКАМИ БЕЗ КОНТРОЛЛЕРА СОБЛЮДАЕМ ОСТОРОЖНОСТЬ НЕ ПУТАЕМ ПОЛЯРНОСТЬ И НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕ УСТРАИВАЕМ КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ!

Откладываем его в сторонку и чешем репу чем его заряжать то теперь, понятно дело зарядкой от сотового. Они есть везде и всегда и выход у большей части USB розетка.

Можно напрямую припаять провода к аккумлятору и папе usb и воткнуть в зарядное они обычно идут 5V 1A. Но так скучно и неинтересно я решил сделать индикатор заряда. Включили в зарядку светиться красный светодиод, зарядился аккумулятор загорелся зеленый, отключили от зарядки оба потухли.

Транзисторы с маркировкой t06 — p-n-p PMBS3906, 100мА 40В, комплементарен PMBS3904. Выпаял из старой материнской платы.

Резисторы R1 и R2 с маркировкой 471 — 470Ом Добыл из старых контроллеров для сотового аккумулятора

Резистор R3 можно поставить значением 1.5 Ом но я такого не нашел поставил два паралельно по 1 Ому и того получилось 0.5 Ома. Два поставил так как боялся, что сильно греться будут при токе заряда примерно 0.5А Маркировка 1R00 нашел на схеме жесткого диска от ноута.

Диод с маркировкой SS14 Описание: Диод, Шоттки, 1 А, 40 В Валялся у меня выпаял не знаю откуда, но если есть железо с СМД детальками то найдете на нем без проблем что нибудь похожее.

Светодиоды купил самые обычные СМД 3V красный и зеленый, но вполне и в избытке можно повыпаивать с плат от сотовых телефонов.

Собирал схему из того что было более-менее похоже на резисторы R1 и R2 можно поставить значением 330 Ом

Огромное спасибо хотелось бы передать форуму по Электронике cxem.net . Тема разработки индикатора, общими усилиями и особенно участником Kival Может кому пригодится для общего развития.

Монтаж деталей производил на кусочке текстолита обмеднного, вырезанного с платы.

Дальше сие маленькое чудное устройство монтируем на usb «папу» я выковырял из старого data кабеля

Втыкаем в зарядку и проверяем работоспособность

Без нагрузки светиться оба светодиода, под нагрузкой зеленый гаснет.
Вкратце, принцип очень простой — когда аккумулятор заряжается ток идет по цепи и не дает светиться зеленому светодиоду, как только контроллер отрабатывает, что аккумулятор заряжен и больше в него не лезет, цепь размыкается ток перестает течь и загорается зеленый, как только вытаскиваете из зарядки диод Д3 не дает току от аккумулятора идти к индикатору и оба гаснут.

Ну вроде с индикатором и зарядкой определились, теперь надо бы прикинуть как будем кормить телефон с аккумулятора ведь у нас на выходе от 3,7v до 4.2v, а для зарядки сотового нежно не меньше 5V а для нокии и того больше. Тут нам понадобится повышающий преобразователь DC-DC Тут я пас, схемы рисовать не буду и распинаться по этому поводу ибо интернет кишмя кишит этим материалом, а у меня в городе нет магазина радио деталей и поэтому я не стал заморачиваться с пайкой этого элемента, а тупо (или умно) заказал с интернета. Так же можно купить китайский зарядник от одной батарейки и выковырять оттуда, но в надежности оного я лично сомневаюсь, а заряжать то будем, не халям балям, а дорогие коммуникаторы.

Казалось бы все есть и осталось все только соединить проводочками, но при эксплуатации устройства возникли некоторые неудобства, вот лежит мой прибор как кусок пластмасса и непонятно есть в нем заряд или пустой он? А литий ионные аккумуляторы очень не любят лежать разряженные. Захотелось мне вольтметр, маленький компактный вольтметр так как усройство было собранно и место под него изначально не закладывалось. начались поиски схем, рецептов и готовых агрегатов. И воля случая — захожу в магазин мобильных аксессуаров и вижу чудо китайского полета инженерной мысли.

Да да лягушенок с жк экраном стоимостью 150 руб.
Я его быстро расковырял 🙂 как оказалось схема вольтметра исполнена отдельно, от импульсного трансформатора и очень легко выпаевается. Самое главное запомнить как был припаян экран и куда припаивать провода питания (кстати как оказалось полярность не имеет значения) Поскольку мою память давно расслабили цифровые технологии — решил (чтобы не забыть нужно сфотать)

После всех манипуляций получаем вольтметр на 4 деления С такими характеристиками 4 столбика 4,14V/ 3 столбика 4,04v/ 2 столбика 3,94V/ 1столбик 3,84V/ дальше остается пустая батарея вплоть до того как контроллер аккумулятора не отрубит питание это примерно 3,4 — 3,6V
Поскольку вольтметр тоже потребляет определенное количество дорогого нам электричества подключаем его через кнопку. Нажали посмотрели отпустили!

Дальше ищем подходящую коробочку куда можно поместить все наше нажитое непосильным трудом спаянное потом и кровью. Я в неравном бою отбил у жены коробочку с тенями (тени и зеркальце были возвращены) и уложил все туда.

Спаиваем по схеме

Usb разъемы я разместил на полоске из жести, дабы увеличить площадь при приклеивании. Аккумулятор приклеиваем на двусторонний скотч, кнопку на супер клей, USB разъемы припаиваются (как было сказано выше) припаиваются к жестянке она в свою очередь приклеивается на супер клей, под жк экран выпиливаем прямоугольное отверстие, монтаж и примерку производим аккуратно — стекло очень хрупкое. Садим на термоклей.

Ну собственно и все! Облагораживаем на свой вкус и юзаем устройство!

Иногда зарядки, используемые гаджетами, выходят из строя. Встречаются люди, которым интересно все испробовать самим. В результате на свет появляются самодельные зарядки для телефона.

Причины создания зарядного устройства своими руками

Как сделать зарядку для телефона? Этот вопрос не волнует многих людей, но только до тех пор, пока они не столкнутся с проблемами, которые могут подстерегать каждого.

Итак, для чего нам может понадобиться создать телефонную зарядку?

Выход телефонного аккумулятора из строя - до момента приобретения нового.
Возможность подзарядить телефон там, где нет сети.
Возможность создания запасного зарядного устройства.

Наиболее просто разрешается вопрос о том, как сделать портативную зарядку для телефона от батареек.

Делаем портативную зарядку

Как сделать зарядку для телефона, если имеются аккумуляторы, отсек для них, для них или старого мобильника и USB-удлинитель?

Аккумуляторы должны быть типа АА. Помимо этого, в наличии должны находиться паяльник и тестер.

Берем 4 аккумулятора (желательно большой емкости) и вставляем их в отсек для них. Тестером измеряем напряжение, должно быть не менее 5 вольт. Это обусловлено тем, что современные телефоны можно зарядить от USB-разъема, в котором напряжение составляет 5 В.

От USB-удлинителя, который не жалко использовать, отрезаем штекер, подсоединяющийся к компьютеру. Изучаем распиновку контактов, вызваниваем тестером. Находим + и -, остальные провода убираем кусачками и изолируем.

Надеваем на провода термокембрик и для обеспечения плотного входа обрабатываем зажигалкой. Делаем примерку на месте крепления штекера.

Нам понадобится припаять провода к металлическим заклепкам. С этой целью используют паяльную кислоту, которую можно нанести оловянной палочкой, после чего залуживаем заклепки.

Припаиваем провода в соответствии с их зарядом.

Разъем нужно приклеить к корпусу, предварительно обезжирив или соскоблив ножом разъем и пластмассу.

Наносим подогретый клей на корпус и прижимаем. Обмазываем клеем вокруг, закрывая открытые контакты. Оставшиеся ненужные провода откусываются и замазываются клеем. При необходимости его можно замаскировать с помощью маркера.

Вставляем аккумуляторы. Они должны быть одной и той же емкости. При этом их суммарная емкость должна превышать таковую у телефонного аккумулятора.

Делаем кабель для зарядки

После изготовления самой зарядки вопрос "Как сделать зарядку для телефона?" не снимается, поскольку нужно еще изготовить кабель.

Отрезаем маленький разъем USB-кабеля, длина кабеля при этом должна составлять полметра.

Аналогично разделываем провода. + и - уже выявлен, можно не повторять. Остальные провода откусываем, после чего помещаем в термокембрик, зачищаем, залуживаем.

Аккумуляторы могут заряжаться в разных предназначенных для них. В большинстве случаев можно использовать и зарядники от мобильников.

Можно не усложнять себе жизнь, а заряжать аккумуляторы в соответствующих зарядных устройствах.

Проверяем зарядку

Заряженные аккумуляторы вставляем в бустер, к которому подключаем USB-кабель с одной стороны, а другой стороной его подключаем к телефону и проверяем зарядку.

Через некоторое время напряжение на бустере может упасть, поэтому лучше использовать аккумуляторы большей емкости.

Таким образом, мы разобрались, как сделать зарядку для телефона своими руками.

Беспроводная зарядка

Удлинители могут перестать заряжать телефон, они могут перетереться, гнездо для зарядки в телефоне может расшататься. Все это обуславливает необходимость беспроводной зарядки. Как сделать беспроводную зарядку для телефона, рассмотрим ниже.

Принцип беспроводной зарядки основывается на том, что в зарядку встраивается катушка, которая создает магнитное поле, под крышкой телефона находится другая катушка, служащая приемником. Когда приемник находится в зоне действия проводника, активируются электромагнитные импульсы. Через выпрямители и конденсаторы идет воздействие на батарею телефона.

Но перед тем, как сделать свой выбор в пользу беспроводной зарядки, необходимо учесть, что у нее есть ряд отрицательных качеств:

нет достоверных данных о воздействии на организм человека;
транслирование энергии низкоэффективно;
полный заряд батареи восстанавливаются за больший промежуток времени по сравнению с проводной зарядкой;
рабочая емкость аккумулятора может быть уменьшена;
в случае неправильной комплектации аккумулятор может перегреться, что приведет к его преждевременному износу.

Давайте разберемся, как сделать беспроводную зарядку для телефона.

Для этого необходимо несколько метров тонкой медной проволоки. Проводник сматываем в катушку с числом витков, равным 15. Спираль для сохранения формы закрепляем двухсторонним скотчем или клеем. Несколько сантиметров проволоки оставляем для пайки. Соединение с гнездом зарядки осуществляется при помощи конденсатора и импульсного диода, которые крепятся к противоположным концам.

Размер одного витка на проводнике должен составлять 1,5 см. После скручивания диаметр получившейся катушки - 10 см.

Для формирования передатчика используется еще более тонкий медный провод в количестве 30 витков. Контур замыкается конденсатором и транзистором. Помещаем данное устройство в зону передающего кольца вверх дисплеем.

В заключение

Таким образом, вопрос о том, как сделать зарядку для телефона, имеет несколько вариантов ответа. Зарядка может быть портативной от аккумуляторов, а может быть и беспроводной. В любом случае, делать ее должен человек, разбирающийся в электричестве, иначе можно нарваться на проблемы.

Создание своими руками солнечной USB зарядки для телефона — один из самых интересных и полезных проектов на . Сделать самодельное зарядное устройство не слишком сложно — необходимые компоненты не очень дорогие и их легко достать. Солнечные зарядные USB устройства идеально подходят для зарядки небольших устройств, например, телефона.

Слабым местом всех самодельных солнечных зарядок являются аккумуляторы. Большинство собираются на базе стандартных никель-металл-гидридных аккумуляторов — дешёвых, доступных и безопасных в эксплуатации. Но к сожалению у NiMH аккумуляторов слишком низкие напряжение и ёмкость, чтобы их можно было серьёзно рассматривать в качестве , энергопотребление которых с каждым годом только растёт.

Например, аккумулятор iPhone 4 на 2000 мА*ч ещё можно полностью перезарядить от самодельной солнечной зарядки с двумя или четырьмя аккумуляторами АА, но вот iPad 2 оснащён аккумулятором на 6000 мА*ч, который уже не так просто перезарядить с помощью подобного зарядного устройства.

Решением данной проблемы является замена никель-металл-гидридных аккумуляторов на литиевые.

Из этой инструкции вы узнаете, как своими руками сделать солнечную USB зарядку с литиевым аккумулятором. Во-первых, по сравнению с это самодельное зарядное устройство обойдётся вам очень дёшево. Во-вторых, собрать его очень просто. И самое главное — эта литиевая USB зарядка безопасна при эксплуатации.

Шаг 1: Необходимые компоненты для сборки солнечной USB зарядки.

Электронные компоненты:

Солнечная батарея на 5 В или выше
Литий-ионный аккумулятор на 3,7 В
Контроллер зарядки литий-ионного аккумулятора
Повышающая USB схема постоянного тока
Разъём 2,5 мм с креплением на панель
Разъём 2,5 мм с проводом
Диод 1N4001
Провод

Конструкционные материалы:

Изолента
Термоусадочные трубки
Двухсторонняя лента из пеноматериала
Припой
Жестяная коробка (или другой корпус)

Инструменты:

Паяльник
Пистолет для склеивания горячим клеем
Дрель
Дремель (не обязателен, но желателен)
Кусачки
Инструмент для зачистки проводов
Помощь друга

В этом руководстве рассказывается как сделать зарядное устройство для телефона на солнечной энергии. Вы можете отказаться от использования солнечных батарей и ограничиться только изготовлением обычной USB зарядки на литий-ионных аккумуляторах.

Большинство компонентов для этого проекта можно купить в интернет магазинах электроники, но повышающую USB схему постоянного тока и контроллер заряда литий-ионного аккумулятора найти будет не так просто. Далее в этом руководстве я расскажу, где можно достать большинство необходимых компонентов и для чего каждый из них нужен. Исходя из этого вы сами решите какой вариант вам лучше всего подходит.

Шаг 2: Преимущества зарядных устройств с литиевыми аккумуляторами.

Может быть вы не догадываетесь, но скорей всего литий-ионный аккумулятор прямо сейчас лежит у вас в кармане или на столе, а может и в вашем кошельке или . В большинстве современных электронных устройств используются литий-ионные аккумуляторы, характеризующиеся большой ёмкостью и напряжением. Их можно перезаряжать множество раз. Большинство аккумуляторов формата АА по химическому составу являются никель-металл-гидридными и не могут похвастаться высокими техническими характеристиками.

С химической точки зрения разница между стандартным никель-металл-гидридным аккумулятором АА и литий-ионным аккумулятором заключается в химических элементах, содержащихся внутри элемента питания. Если вы посмотрите на периодическую таблицу элементов Менделеева, то увидите, что литий находится в левом углу рядом с самыми химически активными элементами. А вот никель расположен в середине таблицы рядом с химически неактивными элементами. Литий обладает такой высокой химической активностью из-за того, что у него только один валентный электрон.

И как раз именно по этой причине на литий много нареканий — иногда он может выходить из-под контроля из-за своей высокой химической активности. Несколько лет назад компания Sony, лидер в производстве аккумуляторов для ноутбуков, изготовила партию некачественных аккумуляторов для ноутбуков, некоторые из которых самопроизвольно возгорались.

Именно поэтому при работе с литий-ионными аккумуляторами мы должны придерживаться определенных мер предосторожности — очень точно поддерживать напряжение во время зарядки. В этой инструкции используются аккумуляторы на 3,7 В, которые требуют заряжающего напряжения 4,2 В. При превышении или уменьшении этого напряжения химическая реакция может выйти из-под контроля со всеми вытекающими последствиями.

Вот почему при работе с литиевыми батареями необходимо проявлять предельную осторожность. Если обращаться с ними осторожно, то они достаточно безопасны. Но если вы будете делать с ними недопустимые вещи, то это может привести к большим неприятностям. Поэтому их следует эксплуатировать только строго по инструкции.

Шаг 3: Выбор контроллера заряда литий-ионного аккумулятора.

Из-за высокой химической реактивности литиевых аккумуляторов вы должны быть на сто процентов уверены, что схема контроля напряжения заряда вас не подведёт.

Хотя можно изготовить собственную схему контроля напряжения, но лучше просто купить уже готовую схему, в работоспособности которой вы будете уверены. На выбор доступны несколько схем контроля заряда.

На данный момент Adafruit выпускает уже второе поколение контроллеров заряда для литиевых аккумуляторов с несколькими доступными значениями входящего напряжения. Это весьма неплохие контроллеры, но у них слишком большой размер. Вряд ли на их базе получится собрать компактное зарядное устройство.

В интернете можно купить небольшие модули контроллеров зарядки литиевых аккумуляторов, которые и используются в данном руководстве. На базе этих контроллеров я также собрал множество других . Они мне нравятся за компактность, простоту и наличие светодиодной индикации заряда аккумулятора. Как и в случае с Adafruit, при отсутствии солнца литиевый аккумулятор можно зарядить через USB порт контроллера. Возможность зарядки через USB порт является крайне полезной опцией для любого зарядного устройства на солнечных батареях.

Независимо от того, какой контроллер вы выбрали, вы должны знать как он работает и как его правильно эксплуатировать.

Шаг 4: USB порт.

Через USB порт можно заряжать большинство современных устройств. Это стандарт во всём мире. Почему бы просто не подключить USB порт напрямую к аккумулятору? Зачем нужна специальная схема для зарядки через USB?

Проблема заключается в том, что по стандарту USB напряжение составляет 5 В, а литий-ионные аккумуляторы, которые мы будем использовать в данном проекте, имеют напряжение всего 3,7 В. Поэтому нам придётся воспользоваться повышающей USB схемой постоянного тока, которая увеличивает напряжение до достаточного для зарядки различных устройств. В большинстве коммерческих и самодельных USB зарядок, наоборот, используются понижающие схемы, так как они собираются на базе аккумуляторов на 6 и 9 В. Схемы с понижением напряжения более сложные, поэтому в солнечных зарядных устройствах их лучше не применять.

Схема, которая применяется в данной инструкции, была выбрана в результате длительного тестирования различных вариантов. Она практически идентична схеме Minityboost Adafruit, но стоит дешевле.

Конечно вы можете купить онлайн недорогое зарядное USB устройство и разобрать его, но нам нужна схема, преобразующая 3 В (напряжение двух батареек АА) в 5 В (напряжение на USB). Разборка обычной или автомобильной USB зарядки ничего не даст, так как их схемы работают на понижение напряжения, а нам наоборот нужно повышать напряжение.

Кроме того следует учесть, что схема Mintyboost и используемая в проекте схема способны работать с гаджетами Apple, в отличии от большинства других зарядных USB устройств. Устройства от Apple проверяют информационные пины на USB, чтобы знать куда они подключены. Если гаджет Apple определит, что информационные пины не работают, то он откажется заряжаться. У большинства других гаджетов такая проверка отсутствует. Поверьте мне — я перепробовал множество дешёвых схем зарядки с интернет-аукциона eBay — ни от одной из них мне не удалось зарядить свой айфон. Вы же не хотите, чтобы от вашей самодельной USB зарядки нельзя было заряжать гаджеты Apple.

Шаг 5: Выбор аккумулятора.

Если вы немного погуглите, то обнаружите огромный разных размеров, ёмкостей, напряжений и стоимости. Поначалу во всём этом многообразии будет несложно запутаться.

Для нашего зарядного устройства мы будет использовать литий-полимерный (Li-Po) аккумулятор на 3,7 В, который очень напоминает аккумулятор для айпода или мобильного телефона. Действительно, нам нужен аккумулятор исключительно на 3,7 В, так как схема зарядки рассчитана именно на это напряжение.

То, что аккумулятор должен быть оснащён встроенной защитой от перезаряда и переразряда, даже не обсуждается. Обычно эта защита называется «PCB protection» («схема защиты»). Поищите по этим ключевым словам на интернет-аукционе eBay. Из себя она представляет всего лишь небольшую печатную плату с чипом, которая защищает аккумулятор от чрезмерного заряда и разряда.

При выборе литий-ионного аккумулятора смотрите не только на его ёмкость, но и на его физический размер, который преимущественно зависит от выбранного вами корпуса. В качестве корпуса у меня выступила жестяная коробка Altoids, так что я был ограничен в выборе аккумулятора. Я сначала думал купить аккумулятор на 4400 мА*ч, но из-за его больших размеров мне пришлось ограничиться аккумулятором на 2000 мА*ч.

Шаг 6: Подсоединение солнечной батареи.

Если вы не собираетесь делать зарядное устройство с возможностью подзарядки от солнца, то можете пропустить этот этап.

В этом руководстве используется солнечная батарея в жестком пластиковом корпусе на 5,5 В и 320 мА. Вам подойдет любая большая солнечная батарея. Для зарядного устройства лучше всего выбирать батарею, рассчитанную на напряжение 5 - 6 В.

Возьмите провод за кончик, разделите его на две части и немного зачистите концы. Провод с белой полоской отрицательный, а полностью чёрный провод — положительный.

Припаяйте провода к соответствующим контактам с обратной стороны солнечной батареи.

Закройте места пайки с помощью изоленты или горячего клея. Это защитит их и поможет снизить нагрузку на провода.

Шаг 7: Сверлим жестяную коробку или корпус.

Так как в качестве корпуса я использовал жестяную коробку Altoids, то мне пришлось немного поработать дрелью. Кроме дрели нам понадобится ещё и такой инструмент, как дремель.

Перед тем, как начать работу с жестяной коробкой, сложите в неё все компоненты, чтобы убедиться на практике, что она вам подходит. Продумайте, как лучше всего в ней разместить компоненты, и только потом сверлите. Места расположения компонентов можете обозначить маркером.

После обозначение мест можете приниматься за работу.

Вывести USB порт можно несколькими способами: сделать небольшой надрез прямо вверху на коробке или же сбоку на коробке просверлить отверстие соответствующего размера. Я решил сделать отверстие сбоку.

Сначала приложите USB порт к коробке и обозначьте его место. Внутри обозначенной области просверлите дрелью два или больше отверстий.

Зашлифуйте отверстие дремелем. Обязательно соблюдайте технику безопасности, чтобы не травмировать пальцы. Ни в коем случае не держите коробку в руках — зажмите её в тиски.

Просверлите отверстие диаметром 2,5 мм для USB порта. При необходимости расширьте его с помощью дремеля. Если вы не планируете устанавливать солнечную батарею, то в отверстии 2,5 мм нет необходимости!

Шаг 8: Подключение контроллера зарядки.

Одна из причин, по которой я выбрал этот компактный контроллер зарядки, это его высокая надёжность. У него четыре контактные площадки: две впереди рядом с портом mini-USB, куда подаётся постоянное напряжение (в нашем случае от солнечных батарей), и две сзади для аккумулятора.

Чтобы подключить разъём 2,5 мм к контроллеру зарядки, необходимо подпаять два проводка и диод от разъёма к контроллеру. Кроме того желательно воспользоваться термоусадочными трубками.

Зафиксируйте диод 1N4001, контроллер зарядки и разъём 2,5 мм. Расположите разъём перед собой. Если смотреть на него слева направо, то левый контакт будет отрицательным, средний — положительным, а правый вообще не используется.

Один конец проводка припаяйте к отрицательной ножке разъёма, а другой к отрицательному контакту на плате. Кроме того желательно воспользоваться термоусадочными трубками.

Ещё один проводок припаяйте к ножке диода, рядом с которой нанесена метка. Припаивайте его как можно ближе к основанию диода, чтобы сэкономить побольше свободного места. Припаяйте другую сторону диода (без метки) к средней ножке разъёма. Опять же, постарайтесь припаять максимально близко к основанию диода. И в завершение подпаяйте проводок к положительному контакту на плате. Кроме того желательно воспользоваться термоусадочными трубками.

Шаг 9: Подключение аккумулятора и USB схемы.

На данном этапе потребуется всего лишь подпаять четыре дополнительных контакта.

Нужно подсоединить аккумулятор и USB схему к плате контроллера зарядки.

Сначала отрежьте несколько проводков. Подпаяйте их к положительным и отрицательным контактам на USB схеме, которые расположены на нижней стороне платы.

После этого соедините вместе эти проводки с проводками, идущими от литий-ионного аккумулятора. Убедитесь, что вы соединили вместе отрицательные проводки и соединили вместе положительные проводки. Напоминаю, что красные провода у нас положительные, а чёрные — отрицательные.

После того, как вы скрутили проводки вместе, приварите их к контактам на аккумуляторе, которые находятся на обратной стороне платы контроллера зарядки. Перед пайкой проводки желательно продеть в отверстия.

Теперь можно поздравить вас — вы на 100% справились с электрической частью этого проекта и можете немного расслабиться.

На этом этапе неплохой идеей будет проверить работоспособность схемы. Так как все электрические компоненты подсоединены, то всё должно работать. Попробуйте зарядить айпод или любой другой гаджет, оснащённый USB портом. Устройство не будет заряжаться, если аккумулятор разряжен или неисправен. Кроме того поместите зарядное устройство на солнце и посмотрите будет ли заряжаться аккумулятор от солнечной батареи — при этом должен загореться маленький красный светодиод на плате контроллера зарядки. Также вы можете зарядить аккумулятор через mini-USB кабель.

Шаг 10: Электрическая изоляция всех компонентов.

Перед тем, как разместить все электронные компоненты в жестяной коробкой, мы должны быть уверены, что она не сможет стать причиной короткого замыкания. Если у вас пластиковый или деревянный корпус, то пропустите этот этап.

На дне и по бокам жестяной коробки наклейте несколько полос изоленты. Именно в этих местах будет находиться USB схема и контроллер зарядки. На фотографиях видно, что контроллер зарядки у меня остался незакреплённым.

Постарайтесь тщательно всё заизолировать, чтобы не произошло короткого замыкания. Перед тем, как наносить горячий клей или наматывать изоленту, убедитесь в прочности пайки.

Шаг 11: Размещение электронных компонентов в корпусе.

Так как 2,5 миллиметровый разъём необходимо закрепить с помощью болтов, то разместите его в первую очередь.

На моей USB схеме сбоку имелся переключатель. Если у вас такая же схема, то сначала проверьте работает ли переключатель, который нужен для включения и отключения «режима зарядки».

И наконец нужно закрепить аккумулятор. С этой целью лучше использовать не горячий клей, а несколько кусочков двустороннего скотча или изоленты.

Шаг 12: Эксплуатация самодельного зарядного устройства на солнечных батареях.

В завершение поговорим о правильной эксплуатации самодельной USB зарядки.

Заряжать аккумулятор можно через mini-USB порт или от солнца. Красный светодиод на плате контроллера зарядки указывает на процесс зарядки, а синий на полностью заряженный аккумулятор.