Carga autónoma de un teléfono celular con sus propias manos: rápido y económico

Construimos una máquina universal de carga USB (intento número uno)

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¡Hola Habra caballeros y Habra damas!
Creo que algunos de ustedes están familiarizados con la situación:
“Coche, embotellamiento, N-ésima hora de conducción. El comunicador con el navegador funcionando por tercera vez emite un pitido sobre el final de la carga, a pesar de que está conectado a la carga todo el tiempo. Y tú, como un mal, no estás absolutamente orientado en esta parte de la ciudad.
A continuación, hablaré sobre cómo, con manos moderadamente directas, un pequeño conjunto de herramientas y un poco de dinero, construya un automóvil USB universal (adecuado para cargar con una corriente nominal, tanto Apple como todos los demás dispositivos) para sus dispositivos.

ADVERTENCIA: Hay muchas fotos debajo del corte, algo de trabajo, sin LUT y sin final feliz (todavía no).

Autor, ¿para qué todo esto?

Hace algún tiempo me pasó la historia descrita en el prólogo, un usb twin chino, absolutamente desvergonzadamente dejé que mi smartphone se agotara durante la navegación, de los 500mA declarados daba unos 350 para ambas tomas. Debo decir que estaba muy enojado. Bueno, está bien, yo mismo soy un tonto, decidí, y el mismo día, por la noche, se ordenó un cargador de automóvil 2A en eBay, que descansaba en las entrañas del correo chino-israelí. Por suerte, tenía un convertidor reductor CC-CC con una corriente de salida de hasta 3 A por ahí, y decidí montar un cargador de coche fiable y universal sobre esta base.

Un poco sobre cargadores.
La mayoría de los cargadores que hay en el mercado, los dividiría en cuatro tipos:
1. Apple: afilado para dispositivos Apple, equipado con un pequeño truco de carga.
2. Ordinario: enfocado en la mayoría de los dispositivos, para los cuales DATA + y DATA- en cortocircuito son suficientes para consumir la corriente de carga nominal (la que está declarada en el cargador de su dispositivo).
3. Estúpido – en el que DATA + y DATA- cuelgan en el aire. En este sentido, su dispositivo decide que es un concentrador USB o una computadora y no consume más de 500 mA, lo que afecta negativamente la tasa de carga o incluso en ausencia de ella bajo carga.
4. Cunning%!$&e – ya que tienen un microcontrolador instalado en su interior, que le dice al dispositivo que algo de la categoría de lo que el notorio héroe de Kipling le dijo a los animales: “Somos de la misma sangre, tú y yo”, comprueba la originalidad del cargo. Para todos los demás dispositivos, son el tercer tipo de memoria.

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Las dos últimas opciones, por razones obvias, las considero poco interesantes e incluso perjudiciales, por lo que nos centraremos en las dos primeras. Dado que nuestra carga debería poder cargar tanto Apple como todos los demás dispositivos, usamos dos salidas USB, una se centrará en los dispositivos Apple y la segunda en todos los demás. Solo notaré que si conecta por error el dispositivo a una toma USB que no está diseñada para él, no sucederá nada terrible, simplemente tomará los mismos notorios 500 mA.
Entonces, el objetivo: “Con un poco de trabajo manual, conseguir un cargador universal para el coche”.

Lo que necesitamos

1. Para empezar, hablemos de la corriente de carga, por lo general es de 1A para smartphones y de unos 2 Amperios para tablets (por cierto, mi Nexus 7, por alguna razón, no toma más de 1.2A de su propia carga) . En total, para la carga simultánea de una tableta y un teléfono inteligente promedio, necesitamos una corriente de 3A. Así que el convertidor DC-DC que tengo disponible es bastante adecuado. Debo admitir que un convertidor de 4A o 5A sería más adecuado para estos fines, para tener suficiente corriente para 2 tabletas, pero no encontré soluciones compactas y económicas, e incluso el tiempo se acababa.
Así que usé lo que era:
Voltaje de entrada: 4-35V.
Voltaje de salida: 1.23-30V (ajustable mediante potenciómetro).
Corriente máxima de salida: 3A.
Tipo: Convertidor reductor reductor.

2. Enchufe USB, usé uno doble que soldé de un antiguo concentrador USB.

También puede usar enchufes regulares desde un cable de extensión USB.

3. Protoboard. Para soldar una toma USB a algo y ensamblar un circuito de carga simple para Apple.

4. Resistencias o resistencias, como quieras, y un LED. Solo 5 piezas, 75 kOhm, 43 kOhm, 2 con valor nominal de 50 kOhm y una de 70 Ohm. En los primeros 4, se está construyendo el circuito de carga de Apple, usé 70 ohmios para limitar la corriente en el LED.

5. Cuerpo. Encontré un estuche de linterna Mag-Lite en los contenedores de mi tierra natal. En general, un estuche de cepillo de dientes negro sería ideal, pero no encontré ninguno.

6. Soldador, colofonia, estaño, cortaalambres, taladro y una hora de tiempo libre.

Recogemos cobrando

1. En primer lugar, acorté los pines DATA + y DATA- entre sí en uno de los zócalos:

* Pido disculpas por la dureza, me levanté temprano y el cuerpo quería dormir, y el cerebro siguió con el experimento.

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Esta será nuestra salida para dispositivos que no sean de Apple.

2. Cortamos el tamaño de la placa de prueba que necesitamos y marcamos y perforamos agujeros para las patas de montaje de la toma USB, al mismo tiempo que verificamos que las patas de contacto coincidan con los agujeros en la placa.

3. Insertamos el zócalo, lo arreglamos y lo soldamos a la placa de pruebas. Cerramos los contactos + 5V del primer (1) y segundo (5) enchufes entre sí, hacemos lo mismo con los contactos GND (4 y 8).

La foto es solo para aclaración, los contactos ya están soldados en el protoboard

4. Suelde el siguiente circuito a los dos contactos restantes DATA+ y DATA-:

Para observar la polaridad, usamos el pinout USB:

No olvide ajustar el voltaje de salida, usando un destornillador y un voltímetro, configure 5 – 5.1V.

También decidí agregar una indicación al circuito de alimentación USB, en paralelo a + 5V y GND. Soldé hielo amarillo con una resistencia de 70 Ohm para limitar la corriente.

Un pedido contundente para las personas con una buena organización mental y otros amantes de la belleza: “No miren la siguiente imagen, porque la soldadura está torcida”.

5. Arreglamos la placa convertidora en nuestra placa de pruebas. Hice esto con la ayuda de patas de todas las mismas resistencias, soldándolas en los orificios de contacto en la placa del convertidor y en la placa de pruebas.

6. Suelde las salidas del convertidor a las entradas correspondientes en la toma USB. ¡Observe la polaridad!

7. Tomamos la caja, marcamos y perforamos agujeros para montar nuestra placa, marcamos y cortamos un lugar para un enchufe USB y agregamos agujeros para ventilación frente al chip convertidor.

Sujetamos la placa de pruebas con tornillos a la caja y obtenemos esta caja:

En Machine se ve así:

Pruebas

A continuación, decidí verificar si mis dispositivos realmente considerarán que se están cargando desde su cargador nativo. Y al mismo tiempo medir las corrientes.
La fuente de alimentación proporciona alimentación desde una impresora antigua de 24 V y 3.3 A.
Medí la corriente antes de ir a USB.

De cara al futuro, diré que todos los dispositivos que he reconocido se están cargando.
A la toma USB número uno (que está diseñada para diferentes dispositivos) conecté:
Sensación HTC, HTC Wildfire S, Nokia E72, Nexus 7, Samsung Galaxy ACE2.
Para Sensation y Nexus 7, verifiqué los tiempos de carga, comenzando en 1% y cargando hasta 100%.
El teléfono inteligente se cargó en 1 hora 43 minutos (batería Anker 1900 mAh), debo señalar que se tarda aproximadamente 2 horas en cargarse con una carga estándar.
La tableta se cargó en 3 horas 33 minutos, que es media hora más que cargar desde la red (solo cargué un dispositivo a la vez).

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Para que ambos dispositivos Android aprovechen al máximo la carga, tuve que soldar un pequeño adaptador (que se conecta al USB de Apple), HTC Sensation está conectado a él.

Me conecté a la toma USB número dos: Ipod Nano, Ipod Touch 4G, Iphone 4S, Ipad 2. Dado que Nano es ridículo cargar con algo así, me tomó un máximo de 200 mA, verifiqué Touch 4g y iPad. Ipod cargó 1 hora 17 minutos de cero a 100% (aunque con IPAD 2). El iPad 2 tardó 4 horas y 46 minutos en cargarse (uno).

Como puede ver, el Iphone 4S consume su corriente nominal con placer.

Por cierto, Ipad 2 me sorprendió, absolutamente no rehuyó los circuitos con contactos de datos en cortocircuito y consumió absolutamente las mismas corrientes que el enchufe destinado a él.

Proceso de carga y conclusiones

Para empezar, déjame recordarte que todos los dispositivos que usan baterías de litio tienen disponible un controlador de carga. Funciona según el siguiente esquema:

El gráfico es un promedio y puede variar para diferentes dispositivos.

Como puede ver en el gráfico, al comienzo del ciclo de carga, el controlador permite cargar con la corriente máxima permitida para su dispositivo y reduce gradualmente la corriente. El nivel de carga está determinado por el voltaje, los controladores también controlan la temperatura y apagan la carga a valores altos de este último. Los controladores de carga pueden estar ubicados en el propio dispositivo, en la batería o en el cargador (muy raramente).
Puede leer más sobre cómo cargar celdas de litio aquí.

En realidad, aquí llegamos al punto por el cual este tema se llama: “Intento número uno”. El caso es que lo máximo que logré exprimir de la carga es: 1.77A

Bueno, la razón, en mi opinión, no es el inductor seleccionado de manera óptima, que a su vez evita que el convertidor Buck entregue su corriente máxima. Pensé en reemplazarlo, pero no tengo una herramienta para soldar SMD y no se espera en un futuro cercano. Esto no es culpa de los diseñadores de la placa de eBay, es solo una característica de este circuito, ya que admite diferentes voltajes de entrada y salida. Bajo tales condiciones, es simplemente imposible entregar la corriente máxima en todo el rango de voltaje.

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Como resultado, obtuve un dispositivo que puede cargar dos teléfonos inteligentes al mismo tiempo o una tableta en un automóvil en un tiempo razonable.

En relación con lo anterior, se decidió dejar esta carga como está y ensamblar una nueva, completamente con sus propias manos, basada en un convertidor LM2678 más potente,
que en el futuro podrá “alimentar” dos tabletas y un teléfono inteligente al mismo tiempo (salida 5A). ¡Pero más sobre eso la próxima vez!

PD:
1. El texto puede contener errores de puntuación, gramaticales y semánticos, favor de reportarlos en un mensaje personal.
2. Pensamientos, ideas, correcciones técnicas y CC de camaradas más experimentados; por el contrario, son bienvenidos en los comentarios.
3. Pido disculpas por posibles imprecisiones técnicas, porque Hasta hace poco, no me ocupé de la electrónica y los circuitos.
¡Gracias por su atención, mucha suerte y un optimismo inagotable!

Carga autónoma de un teléfono celular con sus propias manos: rápido y económico

Estación de carga para el hogar

Autor: Ksyusha
Publicado por 19.09.2014
Creado con KotoRed.
Participante del Concurso “Felicita al Gato de forma humana 2014”

No sé cómo solíamos vivir sin nuestra estación de carga doméstica. Ahora es tan conveniente cargar todo en un estante del armario: tabletas, teléfonos, reproductores, baterías .

Y una vez hubo un problema para encontrar una salida libre y lejos de los niños, que a menudo rompían los conectores de las tabletas. Ahora puede cargar al menos 10 tabletas al mismo tiempo. En nuestro caso, este es un iPad, 2 tabletas Android, un montón de teléfonos, varios reproductores. En nuestra estación de carga también cargamos todas las baterías que se usan en nuestra familia para auriculares inalámbricos, y para juguetes de niños, linternas, luces. Todo se carga y nada se calienta.
Como resultado, un par de cajas con cargadores de todos nuestros dispositivos se retiraron de manera segura al estante superior.

Para equipar un estante tan útil, necesitabas:
* fuente de alimentación de computadora de alta calidad;
* Cables USB para tabletas, teléfonos, reproductores;
* una caja de una alarma de automóvil vieja;
* conectores de placas base antiguas.
Todo está montado en la pared para mayor comodidad y ahorro de espacio.
Las inversiones en efectivo son cero en nuestro caso, porque todo lo que necesitábamos estaba a mano, y hemos estado usando esta estación de carga todos los días durante un año y ¡con mucho gusto!
La ventaja de una solución tan simple es la confiabilidad y la abundancia de protecciones en una fuente de alimentación AT o ATX lista para usar. Aquí, nunca se excederá el voltaje a lo largo de la línea de 5V, ya que el bloque brinda protección contra tales casos. A diferencia de varios estabilizadores, de pulso o sobre transformador, donde en caso de avería del elemento regulador o llave, toda la tensión que proviene de la fuente de alimentación primaria llega al dispositivo cargado. Y el voltaje de salida de la fuente de alimentación principal suele ser alto, y puede ser de 12 V y 24 V. A menudo, las fuentes del MC34063 sufren esto debido al sobrecalentamiento.

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:)

¡El esquema es simple! O mejor dicho, ni siquiera existe un esquema como tal. Y un niño del grupo senior del jardín de infantes podrá soldar de acuerdo con el “esquema” y cargar las tabletas. .

Si está utilizando una fuente de alimentación ATX, debe cerrar el cable de “encendido” de la caja.
Para cargar el iPad con una corriente de 2,2A se necesitan resistencias de 9,1k -10k. Sin ellos, la carga no funciona en absoluto. Para las tabletas chinas, las resistencias no son importantes. La carga se realiza sin ellos, y con ellos una corriente de 2,2A – 2,6A.
Conectores de soldadura de placas base antiguas. Irá con enchufes de red. Se esconderán en el cuerpo y no sobresaldrán. Los conectores se sueldan con carcasas entre sí en un bloque monolítico y se insertan en la carcasa.

La vista de la caja es así:

La vista general es esta:

Para cargar baterías de níquel de dedo y varias baterías de litio, se utilizan circuitos simples que no recargarán las baterías, ya que los voltajes de salida se seleccionan para los valores máximos de la batería.

Como resultado, resultó ser un cargador de red bastante bueno y lo suficientemente potente con un TECIMAL. Puerto USB adecuado para usar en casa como cargador de productos como la mayoría de tabletas, reproductores, teléfonos móviles, PDA y, si es necesario, permite cargar 10 dispositivos al mismo tiempo. Y si lo desea, puede poner la fuente de alimentación no a 130 vatios, sino a 350 vatios. Y carga 25 dispositivos a la vez. Pero diez todavía es suficiente. Que tiene también en el juego la defensa de la sobretensión y el cortocircuito.

Felicidades al gato por su noveno cumpleaños. Éxito creativo y todo lo mejor y más.

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