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.
Мой любимый мобильный телефон NOKIA 6500, который был куплен порядка полугода назад, изначально не заряжался. Были проведены ремонтные работы, после чего телефон поработал около месяца. Основная проблема заключалась в том, что телефон приходилось заряжать при помощи универсального зарядного устройства, и постоянно вынимать аккумулятор неудобно.
Именно в связи с этим, я решил установить на телефон систему беспроводной зарядки. Система была собрана по собственной задумке в течение пары часов.
Как работает беспроводная зарядка
Принцип работы такой схемы беспроводной зарядки достаточно прост. Роль зарядного устройства играет передающий контур, само устройство состоит из двух контуров - передатчика и приемника.
Приемный контур (плоская катушка) находится в самом телефоне, передатчик сделан в виде небольшой подставки, внутрь которого запрятана передающая катушка.
Cхема беспроводной зарядки
Электричество передается из одного контура в другой методом индукции, возникший во втором контуре ток сначала выпрямляется и подается на аккумулятор. В качестве выпрямителя можно использовать буквально любой маломощный диод шоттки.
Сборку беспроводной зарядки своими руками начнем с передатчика.
Передатчик
Схема передатчика проста и понятна. Обычная схема блокинг-генератора на одном транзисторе. Оправа для намотки передающей катушки - на ваше усмотрение. Желательно взять оправу с диаметром 7-10 см. На оправу мотаем 40 витков медной проволоки с диаметром 0,5мм. Обмотка имеет отвод от середины. Сначала аккуратно мотаем 20 витков, затем провод скручиваем, делаем отвод и в том же направлении мотаем остальные 20 витков. С катушкой все понятно? Пошли дальше.
Транзистор абсолютно любой, я пробовал и полевые и биполярные, с полевыми чуть быстрее заряжается. Можно использовать полевые ключи серии IRFZ44/48, IRL3705, IRF3205 (указываю только те, которые использовал сам), но можно ставить буквально любые. Из биполярных можно использовать отечественные: КТ819, 805, 817, 815, 829. Выбор не критичен. Можно также использовать и транзисторы прямой проводимости, но в этом случае придется поменять полярность питания.
Номинал базового резистора не критичен (22 Ом-830 Ом).
Приемник
Приемный контур - мотал целых полчаса. Катушка плоская, состоит из 25 витков провода 0,3-0,4мм. Контур удобно мотать на небольшом куске пластмассы, витки постепенно нужно укрепить при помощи суперклея, работа достаточно грязная и долгая. После намотки отделяем контур от пластмассового стенда, на который он был намотан. Это удобно делать при помощи монтажного ножа или лезвием.
В моем случае, не работал разъем зарядки на телефоне, поэтому зарядку подключил напрямую к аккумулятору. Такое решение неудобно тем, что датчик не будет показывать, что телефон заряжается. С телефоном все завершено, теперь нужно поставить заднюю крышку.
Время зарядки напрямую зависит от мощности источника питания , в моем случае было использовано заводское зарядное устройство подопытного телефона. Устройство обеспечивает выходное напряжение в 5Вольт, при токе в 350мА.
Такая беспроводная зарядка для телефона работает безотказно, при таком раскладе компонентов мобильник полностью заряжается за 7 часов, долго, но зато заряжается. Ускорить время зарядки можно только умощнением схемы - использовать более мощный блок питания и намотать контура более толстым проводом.
Так как вечный источник энергии пока никто не изобрел, приходится регулярно подзаряжать батарейки сотовых телефонов и различных цифровых гаджетов от электросети. Не всегда есть возможность сделать это обычным способом посредством провода и розетки. Некоторые продвинутые компании уже приступили к выпуску моделей, способных заряжаться, просто находясь на площадке беспроводного устройства. По их примеру и «самодельщики» не стоят в сторонке, а стараются усовершенствовать даже некоторые кнопочные телефоны.
Новое? Нет, давно известное «старое»
Чтобы понять, для телефона, нужно вспомнить Николу Теслу и его способ передачи энергии на расстоянии. При помощи устройства, работающего по методу он более 100 лет назад сумел обеспечить электротоком целый штат.
Как это используется сейчас? В находится встроенная катушка, которая является создателем и передатчиком магнитного поля на антенну девайса. Приемным контуром служит уложенная плоской спиралью катушка, размещенная непосредственно под крышкой телефона. Электромагнитное излучение возникает только после помещения приемника в поле передатчика. Затем через конденсаторы и выпрямитель энергия воздействует на аккумулятор.
Для начала поговорим о минусах использования устройства
Разве могут быть отрицательные моменты у такого замечательного изобретения? Оказывается, их несколько:
- неизвестно, каким образом высокочастотные импульсы влияют на здоровье человека;
- отмечена низкая эффективность при передаче энергии таким способом;
- на пару лишних часов увеличивается время полной зарядки;
- если при каждом удобном случае, не дожидаясь полного обнуления аккумулятора, укладывать свой телефон на подзарядник, рабочая емкость батареи быстро уменьшится;
- если схема, по которой собрана беспроводная зарядка своими руками, не совсем верна или использованы не те комплектующие, может случиться перегрев аккумулятора, что «не есть хорошо».
О других минусах сведения пока отсутствуют.
Инструкция для модификации «кнопочника»
Не работает вход для подключения зарядного провода на старом телефоне? Теперь это легко решаемая задача! Берется чуть больше метра тонкой медной проволоки и сматывается в плоскую катушку из 15 оборотов. Чтобы спираль сохраняла форму, ее закрепляют суперклеем или двухсторонним скотчем, оставляя пару сантиметров проволоки для пайки контактов. С гнездом зарядки телефона один конец катушки соединяют через импульсный диод, второй - через конденсатор. Беспроводная зарядка, своими руками сделанная, - это не шутка, а использование законов физики.
Чтобы сделать передающий контур, витки 1,5 см укладывают по окружности диаметром 10 см. Обмотку скрепляют изолентой или скотчем, оставив свободными оба конца проволоки. Из более тонкой меди для передатчика наматывают 30 оборотов в одном направлении. Замыкается контур полевым транзистором и конденсатором. Беспроводная зарядка (своими руками) готова: если телефон с приемником под крышкой положить внутрь передающего кольца экраном вверх, батарея начнет получать энергию.
Универсальная беспроводная зарядка для телефона
Ноутбуки и кинокамеры, фотоаппараты и планшетники - все эти девайсы требуют постоянного питания. Притом очень неудобно хранить дома или носить с собой целый набор из нескольких разных проводов. Чтобы избавиться от этого неудобства, некоторое время назад несколько ведущих мировых производителей мобильных средств связи договорились о поддержании единого стандарта в использовании зарядных устройств.
Гаджеты, поддерживающие данную возможность, маркируются логотипом Qi. Планируется оборудовать такой технической аппаратурой кафе, библиотеки, другие общественные места. Компания IKEA разрабатывает образцы мебели, в рабочую панель которой будет встроена беспроводная зарядка. Своими руками нужно будет только положить телефон или ноутбук на обозначенное место (на ночь или время обеда), как начнет поступать энергия.
Неужели смартфон и айфон тоже придется разбирать?
Беспроводная зарядка для "Самсунг" на сегодняшний день является самой необычной, так как это функциональный компьютерный монитор, поддерживающий стандартные операционные системы. Установка этого устройства позволяет не только освободить рабочую поверхность от лишних проводов для мобильников, подпитывая их на расстоянии: при размещении гаджета на его площадке зарядка начинается автоматически, а на мониторе, поддерживающем универсальный стандарт Qi, загорается огонек зеленого светодиода.
Не так давно изобретатели компании Nikola Labs продемонстрировали один из чехлов. Эта способна аккумулировать бесполезно растрачиваемое радиочастотное излучение сигналов Wi-Fi, преобразовывая его в энергию. Благодаря этому чудо-чехлу рабочее время смартфона продлевается почти на треть.
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.
Современные технологии устроены таким образом, что порой одна незначительная поломка может обойтись в огромную сумму оплаты за ремонт, либо восстановление будет невозможным и вам предстоит просто покупать совершенно новый мобильный телефон. Не такая уж приятная тенденция, не правда ли? А если взглянуть на общую статистику поломок, то окажется, что большинство моделей мобильного телефона в первую очередь подвергаются поломке в области зарядного устройства, полностью ломая разъем. А это довольно-так неприятная ситуация, которую нужно срочно решать.
К счастью, решение есть и оно заключается в создании беспроводной зарядки для мобильного телефона. Но сразу отметим, что для этого нужно немного разбираться в электронике или постараться выполнить наши рекомендации, которые будут приведены ниже. И если у вас получится, то данная проблема больше никогда не будет вас беспокоить.
Зачем нужна такая разработка?
Беспроводная зарядка своими руками, это не только отличный способ решить многие проблемы в плане восстановления работоспособности мобильного устройства, но еще и отличная возможность просто поэкспериментировать. В случае, если вы разберетесь и поймаете, в чем заключается особенность данного изобретения, то наверняка сможете почувствовать себя изобретателем и возможно в дальнейшем решать многие проблемы поломок. Но не будем сильно зацикливаться на этом моменте и просто разберем, как сделать беспроводную зарядку для телефона.
Необходимый материал
Зарядка для телефона своими руками требует не только повышенного внимания со стороны человека, но и комплексного и внимательно выполнения всех необходимых действий, которые позволят достигнуть планируемого результата. При этом стоит понимать, что без определенной схемы конструирования электроники, добиться нужного результата не получится. При этом понадобится еще и дополнительный материал, в который входят:
- Блок питания. Связующее звено, способное вырабатывать и преобразовывать энергию от стандартного источника питания.
- Транзистор IRL3705.
- Резистор 100 Ом.
- Диод SS14.
- Медная проволока 0,3 и 0,5 мм. Данный компонент является связующим элементом, который позволит пользоваться своим новым изобретением.
Сразу отметим, что перечисленный набор является минимально основным, поэтому в процесс конструирования могут возникнуть дополнительные потребности в инструментах или материале, но это уже зависит от особенности самого процесса.
Создание конструкции беспроводной зарядки
Как только вы соберете весь необходимый материал для изобретения, можно будет приступать к сборке. Поначалу внимательно изучите схему, которая послужит вам основой для создания сборки:
По ней видно, что новая конструкция использует индукционный метод передачи энергии. С помощью специальной медной проволоки энергия передаются бесконтактным путем с помощью специальных передатчиков, с которых собственно мы и начнем сборку изобретения.
В принципе, если вы прочитали схему и уже поняли, что за чем идет, то можно начинать делать передатчик. По сути сама конструкция не такая сложная, вы поочередно прикрепляете материал и с помощью проволоки создаете первый передатчик для снабжения энергией. Для этого берем проволоку диаметром 0,5 мм и начинаем наматывать ее в виде оправы. Желательно создать 40 витков, процесс должен происходить от середины. Рекомендуем поначалу сделать 20 витков и создать отвод, а затем сделать еще 20 дополнительных витков и вновь создать отвод. В принципе, если вы посмотрите на рисунок, то ничего сложного в этом нет.
Далее мы подключаем транзистор к нашему передатчику. Использовать для этого можно абсолютно любую модель, главное, чтобы базовый номинал этого элемента был в района от 22 до 830 Ом. А чтобы показать наглядно, как именно стоит собрать все эти приборы, то предлагаем ознакомиться с рисунком, он ярко демонстрирует, как именно должна выглядеть конструкция.
Визуальное представление основы конструкции Стоит понимать, что основным источником питания всей конструкции является блок питания, поэтому поначалу следует создать саму конструкцию, а уже когда все будет готова подключать ее к блоку питания, при условии, что он отключен. А как только все будет подключено и готово, то можно смело экспериментировать.
Последним этапом в создании конструкции станет создание приемника на вашем мобильном телефоне. В этом случае тоже нужно создать круглый набор витков, а затем скрепить конструкцию с аккумулятором мобильного телефона. Сами витки должны создаваться с помощью медной проволоки 0,3-0,4 мм и закреплять их лучше при помощи супер клея, чтобы не размоталось и могло долго находится в собранном состоянии.
После создания основы, необходимо отвод подключить к аккумулятору телефона с помощью диода SS14. А чтобы вы не путались и поняли, как именно это сделать, предлагаем обратить внимание на рисунок.
Обязательно создайте моток проволоки для телефона и подключите к аккумулятору Вот собственно и все, что нужно знать про данное изобретение. Метод индукции наверняка вам понятен и как именно использовать бесконтактное получение энергии, мы думаем, уже объяснять не нужно. Отметим, что первоначальная мощность такой зарядки не велика и потребуется от 6 до 10 часов ожидания, чтобы телефон полностью зарядился. Но если вы хотите увеличить скорость зарядки и ее мощность, вам понадобится более мощный источник питания и более толстая медная проволока в случае создания передатчика.
Теперь у вас есть личная инструкция касательного того, как именно создать беспроводную зарядку, чтобы заряжать свой телефон. Возможно после первого прочтения у вас могут возникнуть некоторые недопонимания, но в процесс практического тестирования вы сами сможете разобраться с тем, как именно нужно конструировать данный прибор. В полевых условиях конечно будет сложно организовать подобный метод, так как в любом случае нужен постоянный источник питания, но вот освободить вашем место от лишних проводов вполне получится. Поэтому можете смело пользоваться и набираться опыта в конструировании.