Питание для мобильного своими руками

Как сделать power bank своими руками: плюсы и минусы, пошаговые инструкции по изготовлению из разных материалов

Для зарядки аккумуляторов смартфонов и увеличения времени работы электронных гаджетов используются внешние источники постоянного тока, оборудованные портами USB или microUSB. Можно сделать Power Bank своими руками из батарей для сотового телефона или стандартных алкалиновых батареек.

Преимущества и недостатки самоделки

К преимуществам самостоятельной сборки Power Bank относятся:

• возможность создания устройств с увеличенным напряжением или емкостью;
• для изготовления используются компоненты старых изделий, литийионные или никель-металлогидридные элементы питания, оставшиеся от бытовой или компьютерной техники;
• возможна замена части аккумуляторов, вышедших из строя в процессе эксплуатации (при использовании разборного бокса).

Недостатки самодельного оборудования:

• необходимы знания электрики и навыки работы с паяльным оборудованием;
• требуется приобретение или самостоятельное изготовление блока зарядки (с цепью защиты от переразряда) и повышающего модуля;
• сложность поиска бокса подходящей конфигурации;
• грубый внешний вид устройства (кроме случаев применения заводских кожухов);
• меньший срок службы по сравнению с заводскими изделиями;
• отсутствие дополнительных элементов (переключателя питания, контрольных диодов или вспомогательных разъемов);
• риск повреждения внешнего оборудования при зарядке из-за ошибок в установке или сборке регулятора напряжения;
• при использовании качественных комплектующих итоговая стоимость зарядного приспособления сопоставима с ценой заводских устройств.

Материалы изготовления

Базой для изготовления самодельных источников постоянного тока являются портативные аккумуляторные батарейки, аккумуляторы сотовых телефонов или элементы питания ноутбуков. Допускается использование алкалиновых батареек стандарта АА или ААА, а также перезаряжаемых элементов на никель-металлогидридной основе, имеющих аналогичные размеры корпуса.

Дополнительно приобретаются разъем USB и контроллер, поддерживающий стабильное напряжение в цепи питания.

Возможно изготовление конструкций, использующих для восполнения заряда энергию солнечного излучения. В конструкцию изделия включается светочувствительный элемент, преобразующий солнечный свет в электрическую энергию. Панель подключается к блоку управления зарядкой, оснащенному портом microUSB для подключения к внешней цепи питания, поскольку от солнечного излучения аккумуляторную батарею зарядить невозможно.

Из телефонных аккумуляторов

Для создания компактного повербанка небольшой емкости используются аккумуляторы мобильных телефонов. Рекомендуется использовать не менее 6 однотипных изделий одинаковой емкости, которые соединяются в общую цепь, а затем закрываются пластиковым кожухом.

Для уменьшения размеров требуется собрать 2 банки, для удержания элементов используется малярный скотч или изоляционная лента. Для упрощения коммутационной схемы аккумуляторы размещаются контактными площадками в одном направлении.

Затем производится соединение медным кабелем крайних контактов источников тока в каждой банке. Проводка крепится методом пайки, перед соединением тестовым прибором проверяется полярность элементов. Батареи соединяются в параллельную цепь, что позволяет увеличить емкость будущего Power Bank.

При сборке следует использовать только крайние контакты на каждом источнике тока, средняя площадка не используется (этот элемент предназначен для контроля температуры батареи). По аналогичной схеме коммутируется вторая банка.

Подготовить пластиковый корпус с подходящими габаритами, который должен вместить блок управления зарядкой и собранные ранее аккумуляторные банки.

Внутри кожуха размещаются соединительная электропроводка и задняя часть разъема USB.

После соединения кабелей компоненты помещают в коробку, для ограничения подвижности устанавливаются пластиковые или поролоновые прокладки. Нужно протестировать работу полученного устройства, емкости установленных элементов должно хватать на 3-5 зарядок батареи смартфона.

Для соединения частей кожуха и дополнительных крышек применяется термоклей, винты или защелки. Тип конструкции зависит от конфигурации и конструкции деталей. Рекомендуется делать разъемную конструкцию, которая позволит удалять скопившиеся в ходе эксплуатации загрязнения и менять вышедшие из строя элементы.

Хороший результат достигается при использовании пластиковой водопроводной трубы, которая нагревается строительным феном и обжимается вокруг муляжа аккумуляторных банок.

Из пальчиковых батареек

Бюджетный Powerbank собирается по следующей методике:

1. Установить алкалиновые батарейки АА или ААА попарно в картонные коробки. Элементы питания располагаются полюсами в одном направлении. Для увеличения емкости и напряжения рекомендуется собирать 3 банки.
2. Соединить контакты в параллельную цепь, используя подручные предметы (например, скобы от канцелярского степлера) или припаяв проводники. Рекомендуется устанавливать соединительные шнуры при помощи припоя, поскольку другие методики не обеспечивают длительного надежного контакта.
3. Установить полученные банки в подходящую коробку из картона или пластика, а затем соединить цепи последовательно, что позволит получить на выходе напряжение 4,5 В.
4. Разместить в кожухе разъем USB, который напрямую подключается к выводам пальчиковых батареек. Колодка крепится к корпусу или размещается свободно на соединительных электрических кабелях. Установка контроллера зарядки не требуется, поскольку элементы питания не поддерживают восстановления емкости.
5. Закрепить компоненты зарядника при помощи термоклея. Полученное устройство является одноразовым, пригодным для подзарядки сотового телефона или иного электронного прибора в чрезвычайной ситуации.

Вместо пальчиковых батареек возможно использование аналогичных по конфигурации аккумуляторов на никель-металлогидридной или никель-кадмиевой основе. В конструкцию узла требуется включить блок контроля параметров зарядки, при эксплуатации устройств следует учитывать конструктивные особенности элементов питания.

Например, никель-кадмиевые банки необходимо разряжать до нуля, что позволит сохранить емкость изделий. Можно сделать Power Bank со съемными элементами, которые заряжаются в специальном зарядном устройстве.

Из автомобильной зарядки

Мощный портативный источник постоянного тока, предназначенный для восполнения емкости аккумуляторов ноутбуков, собирается на основе компонентов автомобильного зарядного приспособления для телефонов. Для сборки изделия потребуются элементы питания стандарта 18650, которые извлекаются из неисправных батарей для компьютерной техники.

Рекомендуется проверить состояние изделий, использовать вышедшие из строя элементы недопустимо. Для изготовления Power Bank потребуется 8 устройств формата 18650 (напряжение каждого составляет 3,7 В).

Из имеющихся батарей собираются 2 банки, контакты соединяются последовательно. Суммарное напряжение каждой банки составит 14,8 В, для соединения элементов используется медный монолитный кабель, который крепится к полюсам при помощи припоя. Рекомендуется использовать провод сечением не менее 0,5 мм², который обеспечит передачу повышенной мощности и гарантирует надежность соединения.

Блоки устанавливаются в пластиковый бокс, для фиксации элементов применяется термоклей. В качестве корпуса рекомендуется использовать пластиковый бокс от реле, устанавливаемый в автомобилях. Материал стенок обладает повышенной прочностью, крышка устанавливается на винтах через резиновый уплотнительный кант, предотвращающий попадание воды на элементы питания и контроллер.

В стенках кожуха предварительно прорезаются технологические отверстия для дополнительных элементов (портов USB и трехпозиционного переключателя).

Выходы от батарей припаиваются к клеммам выключателя, шнуры выводятся к контроллеру от автомобильного зарядного блока. Затем подключается блок разъемов USB, все точки соединения изолируются специальной поливинилхлоридной трубкой или изоляционной лентой.

Кабели укладываются в пустоты между элементами, для крепления применяется термический клей или пластиковые хомуты. Затем на место ставится крышка и производится тестирование зарядного устройства, емкости хватает на 2-3 зарядки сотового телефона.

Существуют специальные боксы, рассчитанные на размещение 8 элементов стандарта 18650. При применении заводского кожуха нет необходимости соединять элементы питания проводами, в нижней части кожуха предусмотрены металлические контактные пластины.

Дополнительным достоинством бокса является фиксация источников тока пружинами контактов и специальными выступами на крышке. К недостаткам изделия можно отнести срок его поставки (оно производится в Китае) и хрупкость защелок, расположенных по периметру секций бокса.

Внутри корпуса установлен штатный контроллер зарядки, на внешней стороне предусмотрены порты USB, рассчитанные на ток 1 и 2 А. Для зарядки элементов имеется отдельный вход, снабженный контрольным диодом. Для поддержания выходного напряжения на уровне 4,85-5,0 В используется штатный регулятор. В конструкции предусмотрен регулятор зарядки элементов, автоматически разрывающий цепь питания.

При изготовлении самодельного блока зарядки возможно расширить функциональные возможности устройства, разместив на кожухе светодиоды. Источники света устанавливаются в заранее просверленные отверстия, для фиксации используется термоклей, который дополнительно герметизирует устройство.

Затем лампы соединяются в общую цепь, которая подключается к батарее через переключатель. Устройство применяется одновременно как фонарик и как блок зарядки, количество и схема расположения лампочек могут быть произвольными.

Из фонарика

Для сборки Повер Банк подходит бытовой электрический фонарик с аккумулятором напряжением 3,7 В. Дополнительно потребуется сделать блок управления зарядкой и установить преобразователь (для конвертации напряжения до 5 вольт), а затем установить кабель, подающий ток на разъем USB. В качестве корпуса используется корпус фонаря, который модифицируют под установку дополнительных компонентов.

Алгоритм изготовления изделия:

1. Отвинтить крепежные шурупы, разделить кожух фонаря на половины. Возможно, потребуется снять дополнительные фиксирующие детали.
2. Найти резистор, который отвечает за подачу питания к контрольному светодиоду. Отделить диод от цепи питания.
3. Демонтировать металлические контакты, использовавшиеся для подзарядки встроенной батареи от бытовой сети. На место вилки установить заранее собранный или приобретенный конвертер напряжения, оснащенный пластиной с установленным разъемом типа USB.
4. Подсоединить коммутационные шнуры от батареи фонаря к блоку управления зарядкой. При соединении проводки требуется учитывать полярность элементов.
5. Найти на контроллере выходы, отмеченные символами “+” или “-“, встречаются модификации с обозначениями вида “Out-” и “Out+”. Подключить к выходам ответные шнуры, идущие от преобразователя напряжения.
6. Подсоединить одну из цепей, идущих к преобразователю напряжения, через штатный переключатель фонаря. Проверить работоспособность изделия при помощи тестового прибора, если напряжение на порт USB не подается, то кабель переносится на другой штекер переключателя.
7. Проверить работоспособность полученного источника питания, компоненты закрепить в корпусе при помощи термоклея и дополнительных прокладок. Собрать половины внешней оболочки изделия.
   Преимуществом конструкции является ее универсальность – изделие можно использовать для подсветки дороги в темное время суток и для подзарядки смартфона. Емкости встроенного элемента хватает на 1-2 зарядки, допускается установка аккумулятора увеличенной емкости.

Блок повышения напряжения собирается на основе транзисторов и дополнительных электронных компонентов. В конструкции предусматриваются стабилитроны, путем подбора рабочих параметров обеспечивается нужное напряжения на выходе. Дополнительное влияние на работу узла оказывает катушка индуктивности, для регулирования рабочих параметров изменяют число витков провода.

Для самостоятельного изготовления преобразователя необходимо обладать знаниями в области схемотехники и электроники, в противном случае собрать узел не получится.

Источник

Беспроводная зарядка своими руками

С повышением количества мобильных устройств на руках жителей планеты, как никогда встает вопрос обеспечения приборов питанием. Конечно, самый простой способ – зарядка аккумуляторных батарей, с последующим использованием накопленного тока. Вот только, бесконечное подключение или отсоединение зарядного кабеля к устройству приводит со временем к разбалтыванию и выходу разъемов из строя. Вариантом решения служит беспроводная зарядка, сделанная своими руками или приобретенная в магазине.

Принцип работы беспроводной зарядки для телефона

К сожалению, современные модели представленных устройств передачи тока по эфиру имеют некоторые недостатки. Но удобство применения такого оборудования позволяет закрыть глаза на его минусы. Собственно, весь процесс зарядки заключается в помещении мобильного устройства рядом или на специальную платформу – передатчик. Конечно же, телефон, планшет, смарт–часы, ноутбук или иное конечное перемещаемое устройство должны быть оборудованы соответствующим клиентским получателем тока по воздуху. Зарядка телефона по воздуху: один из вариантов исполнения

Топовый ценовой сегмент устройств уже, скорее всего, содержит в своей конструкции встроенный приемник индукционных сигналов одного из распространенных стандартов – Qi, PMA и AirFuel, а соответствующий передатчик можно приобрести уже в сборе, или отдельно, а также он, бывает, что поставляется вместе с мобильным оборудованием. Есть и проприетарные, закрытые стандарты беспроводной зарядки, которые используются, к примеру, фирмой Samsung для своих продуктов.

Но основная разница состоит не в принципе передачи – используется всегда физический эффект электромагнитной индукции, – а в частоте переменного тока на выходе передатчика. Стандарт Qi, который разрабатывается концерном компаний по использованию беспроводной энергии WPC, характерен этим параметром излучателей в пределах 100-205 кГц. PMA, производимый одноименной компанией, применяет для передачи тока диапазон 277-357 кГц.

Хоть он и проиграл конкурентную борьбу с QI, многие производители оставляют возможность его использования в своих устройствах беспроводной зарядки, или гибридным образом оба стандарта, или конкретно одного PMA. Гибридное беспроводное зарядное устройство

После падения технологии PMA фирма, его ранее производящая, объединила свои усилия с более чем 200 компаниями, входящими в концерн WPC. Результатом стала разработка нового стандарта AirFuel, который подразумевает подключение передающих катушек, выполняющих роль антенн, на резонансных частотах, что позволило увеличить расстояние приема и общий КПД системы зарядки. Передача тока по воздуху

Вопросом, как сделать беспроводную зарядку или передачу питания различным устройствам по воздуху, задавались люди еще более 200 лет назад. Конечно, тогда не было аккумуляторов, но существовали их прообразы – лейденские банки. Поэтому и вопрос их подзарядки или непосредственного снабжения энергией устройств-потребителей без использования проводов и поднимался.

Еще в XIX веке, родоначальник всей электрической физики – Андре Ампер, от имени которого и получала название единица измерения силы тока, открыл физическое явление электромагнитной индукции.

Основные его труды в этом направлении связаны с наблюдением за опытами. Им было замечено, что есть взаимосвязь, при возникновении электромагнитного поля в двух рядом расположенных проволочных катушках. Если подать ток в одну, то и во второй будет наблюдаться возникновение тока на концах ее проводников и общего магнитного эффекта. Было установлено, путем проведенных экспериментов, что мощность электромагнитной индукции сильно падает при увеличении расстояния между обмотками. Тот самый Андре-Мари Ампер

Спустя почти 100 лет, работы Ампера были продолжены гением своего времени – Николой Тесла, который изучал передачу высокочастотных токов по воздуху и проектировал различные устройства их приема, с использованием такой технологии.

Постепенно физические принципы, лежащие в основе приборов обмена питанием через эфир, были подзабыты и не использовались. Слишком высоки затраты мощности передаваемого тока, малы расстояния, сложно производство принимающего и передающего оборудования на большие дистанции.

Второе дыхание технология получила с развитием носимых гаджетов и необходимостью их постоянной подзарядки. Аккумуляторы мобильных устройств имеют конечную емкость, весьма невеликую из-за своего размера, в то же время, внутренняя начинка сотовых телефонов, планшетов, «умных» часов и прочих мобильных устройств становится все более «жадной» к потреблению, что и приводит к необходимости постоянного подключения источника тока.

Состав беспроводной зарядки для телефона

Прежде чем изготавливать индукционную беспроводную зарядку для телефона своими руками, необходимо разобраться, какие компоненты относятся к приемнику, а что входит в состав передатчика. Индукционная токовая связь подразумевает генератор частоты сигнала. Можно использовать как самый простой – на одном транзисторе, так и более сложный – применяя сборку на микросхемах.

Минус первого способа – его относительно низкие частоты работы. А от этого параметра прибора как раз зависит дальность расстояния передачи, возникновение вихревых, паразитных токов в рядом расположенных металлических предметах, общая сложность монтажа антенны, – она должна состоять из двух взаимосвязанных обмоток. Схемы второго типа лишены этих недостатков.

В сущности, излучатель в системах индукционной связи и состоит из самого блока питания, выдающего напряжение, генератора, превращающего постоянный ток в последовательность импульсов, и передающей антенны – в роли которой используется намотанная проволокой своеобразная катушка.

Схема приемника еще проще. Обмотка-антенна через диод и конденсатор, преобразующий импульсы в постоянный ток, подключены к входам потребителя, в качестве которых может выступать зарядный штекер мобильного устройства или его аккумуляторная батарея напрямую.

В существующих схемах используемые токи малы, происходит передача энергии мощностью не более 5В.

Преимущества и недостатки самодельной беспроводной зарядки

Прежде чем перейти к тому, как сделать беспроводную зарядку для телефона, планшета или иного мобильного устройства, желательно быть уверенным в необходимости ее использования, учитывая все плюсы и минусы существующих систем питания без проводов.

Итак, плюсы, если изготовить схему беспроводной зарядки своими руками:

• стоимость конструкции на порядок ниже, чем у покупных вариантов;
• удобство применения – нет необходимости бесконечно вставлять или вынимать штекер зарядного устройства, достаточно просто положить телефон рядом с передающей частью;
• из предыдущего пункта проистекает уменьшение износа разъемов;
• ну, и конечно же, повышение своего ЧСВ и профессионализма в результате самостоятельного изготовления устройства.

Один из вариантов самодельных беспроводных зарядок

Есть у конструкции и несколько минусов:

• необходимость доставания/покупки деталей;
• умение паять или представление о процедуре монтажа схемы;
• медленная зарядка устройств при передачах энергии по воздуху, которая происходит в несколько раз дольше. Это характерно и для промышленных вариантов исполнения беспроводных зарядок.
• малое расстояние, на котором работает технология.
• относительная сложность сборки без гарантии успеха.
• наличие индукционных токов при работе беспроводной зарядки. Они, конечно, микроскопические, тем не менее, могут вызывать нагрев металлических поверхностей, электронных компонентов, отрицательно сказываться на здоровье. Кроме того, они вносят помехи в работу радиооборудования и оказывают общее негативное влияние на электронику.

Инструкция по созданию беспроводной зарядки своими руками

Описываться будет достаточно простая схема беспроводной зарядки. Передатчик в ней выполнен на микросхеме таймере – формирователе одиночных импульсов и полевом транзисторе, а приемник на диоде и стабилизаторе. Схема беспроводной зарядки

Простота конструкции дает возможность произвести ее даже навесным монтажом. Необходимо только помнить о том, что микросхемы и вообще полупроводниковые элементы не любят перегрева, поэтому сборку нужно выполнять придерживая пинцетом ножки критических компонентов схемы между их корпусом и местом пайки. Это позволит уменьшить температуру чувствительной части – пинцет будет работать, как радиатор.

Лучше использовать специальную панельку, для размещения на ней микросхемы таймера.

Инструменты и материалы для изготовления беспроводной зарядки

Для изготовления схемы беспроводной зарядки понадобятся:

• ножницы или кусачки для работы с проволокой;
• флюс и припой, в простейшем варианте канифоль и олово;
• паяльник 25-40Вт;
• обычное зарядное устройство от мобильного телефона;
• микросхема формирователя импульсов NE555 на 5В;
  
• мощный полевой транзистор IRF-Z44;
  Пример расположения выводов на аналоге транзистора

• стабилизатор напряжения 7805;
  Расположение пинов стабилизатора

• диод M4, для схемы приемника;
• конденсаторы – два по 10n, и по одному 100n и 10µ;
• резисторы – 10 Ом и 1 кОм;
• медная, лакированная проволока для антенны – сечением 1 мм и 0,35-0,4 мм.

Изготовление передатчика

Как уже говорилось, монтаж схемы передатчика можно сделать, как навесной, так и на макетной или самостоятельно травленой плате. Здесь его размеры особого значения не имеют. Единственное замечание – антенна должна быть расположена ближе к подложке, на которую впоследствии помещается приемник.

Сама форма катушки также влияния на представленную схему большого не имеет, но рекомендуется выполнить ее спиральной формой, как на фотографии. Это улучшит характеристики передачи энергии, позволит повысить расстояние между приемником и излучателем. Передатчик на травленной плате и с антенной хорошей формы

Намотку рекомендуется проводить внутри какого-либо корпуса круглой формы – к примеру, в коробке от CD диска – в том месте, где он сам находился. Туда укладывается провод, с оставлением кончика, к которому будет припаян один из контактов самого передатчика, и потом витками, оборачивая вокруг предыдущих, укладывается проволока. Нужно сделать 25 таких оборотов.

После окончания намотки рекомендуется залить всю конструкцию универсальным клеем или эпоксидной смолой, оставив только конечные выходы проволоки. Которые в свою очередь необходимо залудить, а впоследствии и подсоединить к выходам излучателя. Схема излучателя

Изготовление приёмника

Приемник собрать еще проще. В нем минимум элементов. Вот только в его случае лучше всего осуществлять намотку антенны спиральным способом, для уменьшения размера схемы. Хотя самодельное приемное устройство, с высокой вероятностью, все равно не поместится в корпус телефона. А вот для планшетов есть реальный шанс его встроенного использования, так-как обычно в корпусе подобных устройств есть еще много свободного места.

Элементы схемы скрепляются пайкой. В идеале желательно использовать SMD компоненты, но можно обойтись и обычными радиодеталями. Намотка катушки антенны производится проволокой или проводом сечения 0,35-0,4 мм. Для уверенного приема индуцированных токов необходимо сделать 30 витков. Схема приемника

Соединение элементов

Хотелось бы заметить, что, как и для любой передающей и принимающей аппаратуры – в случае индукционной также необходима аккуратность выполнения. Просто смотать в кучу присоединенные элементы не получится – будут возникать паразитные электрические связи, которые сведут на нет весь толк от собранного прибора.

Для исполнения схемы все же рекомендуется вытравить их из заготовок, или же в случае недоступности фольгированного текстолита – использовать макетную плату. Все соединения – пайка, никаких скруток. Слишком ненадежно и мало того, что будет плохой контакт, так еще и в случае его возникновения будет трудно найти источник проблемы.

Особенности процесса сборки и подключения

Тут нужно помнить о том, что приемник будет присоединен к реальному, достаточно дорогому устройству–потребителю. Поэтому, перед присоединением нужно мультиметром проверить полярность на выходах приемника и наличие необходимого напряжения при работе собранной схемы – оно должно быть в пределах 4-5В. Стрелочный мультиметр – удобен для определения полярности

Также нужно определиться, как подключать потребителя. Здесь два варианта – или напрямую к аккумулятору, но в этом случае не будет видно, заряжен он уже или нет при выключенном устройстве, или в штатный разъем питания.

В обоих случаях обязательна проверка полярности и допустимых токов! Цена упущения – последующая функциональность мобильного устройства.

Модели телефонов, поддерживающие беспроводную зарядку

Собственно говоря, весь топовый сегмент мобильного оборудования от известных производителей обладает приемниками индукционных токов. Среди них аппараты Apple, Blackerry, Sony, Yota, Kyosera, Motorola, LG, Samsung, Asus, Google, HTC, Nokia.

Советы по выбору комплектующих

Многие элементы схемы индуктивного передатчика и приемника тока имеют как российские, так и зарубежные аналоги. К примеру, таймер NE555 можно безболезненно заменить на его полные аналоги (для некоторых необходимо будет проверить калибровку ножек и рабочее напряжение) – 1006ВИ1, 1006ВИ2, AN1555(N), GL555, LB8555(D|P), LM555(CN|N), MC1455(P|P1), NJM555D, RC555, TA7555P, UPC1555(C), UPC617C, KP1006ВИ1(А), KФ1006ВИ1, 142EH6, ICM7555(CBA-T|IPA)), LM555(CM|N), MC1455(D|U|G|P1), NE555(D|M|P|N), TA7555(F|S), UA555(TC(-8)|PC), ECG955M, M51841P.

В качестве полевого транзистора подойдут его варианты MTP50N05, КП723А, MTP50N06V, STP45NE06, STP50N06, MTB50N06V, STB45NF06T4, HUF75329(P3|S3(S)), STP45NF06, STP60NF06, STB60NF06(T4|L|LT4) или близкие по характеристикам.

Диод М4 в приемном контуре – заменяется любым с допустимыми токами 1А/400В. Можно чуть менее мощным, так как сила приходящего питания намного меньше.

Стабилизатор напряжения также можно заменить любым с выходным током 5В. Полные аналоги: L7805CV, MC7805CTG, русский КР142ЕН5А.

Источник