Projektowanie i budowa filtra linii zasilającej dla ładowarki do telefonu z Androidem: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

W tej instrukcji pokażę, jak wziąć standardowy przewód USB do mini USB, oddzielić go pośrodku i włożyć obwód filtra, który zmniejszy nadmierny szum lub hash wytwarzany przez typowy zasilacz Androida. Mam przenośne radio wielozakresowe, które nie ma standardowego gniazda dla, ale ma wtyczkę mini USB. Kiedy podłączyłem go do zasilacza 5 V typu, który byłby używany do ładowania telefonu z Androidem, nie dostałem nic poza szumem na AM i krótkofalówce. Może być używany tylko w FM. Jest kilka stacji radiowych AM, których lubię słuchać, więc postanowiłem zaprojektować filtr pasywny, aby zablokować większość szumów wytwarzanych przez zasilacz telefonu z Androidem.

Kieszonkowe dzieci

1) 3-calowy odcinek rury termokurczliwej o średnicy 1 cala, typ 3M CCT 1100 (sklep z artykułami elektronicznymi)

2) zwykły kabel USB na mini USB o długości 6 stóp. (sklep dolarowy)

3) 3 x 1/2 cala kawałek płyty perforowanej lub wektorowej (sklep z częściami elektronicznymi)

4) (2) 2,5-milihenry dławik uratowany ze starego obwodu kompaktowej żarówki fluorescencyjnej.

5) (1) kondensator elektrolityczny 1000 mikrofaradów, 10 woltów lub wyższy (magazyn części elektronicznych)

6) Szczypce półokrągłe (sklep ze sprzętem)

7) Nóż Exacto (sklep ze sprzętem)

8) Opalarka (sklep ze sprzętem)

9) Pistolet do klejenia na gorąco i sztyfty (sklep z rękodziełem)

10) Lutownica i lut (sklep ze sprzętem lub elektroniką)

11) zasilacz Android 5V (sklep elektroniczny lub online)

Krok 1: Analiza wyjścia zasilacza telefonu z systemem Android

Jeśli spojrzysz na wyjście zasilacza 5 V na pierwszym zdjęciu, zobaczysz 5 DC z niewielką ilością szumu na górze DC (około 0,01 VAC). W większości przypadków jest to tolerowane, ale jeśli używasz tego zasilacza do zasilania radia lub wzmacniacza audio, usłyszysz tylko brzęczenie. Powiększyłem przebieg na drugim zdjęciu i można zobaczyć szereg skoków lub transjentów przełączania, które wytwarzają szum w obszarze 50 MHz i poza nim. Widać to na trzecim zdjęciu, które pokazuje widmo wyjściowe od 0 do 50 mHz. Cały ten hałas pojawi się na wyjściu głośnika radia jako brzęczenie lub dźwięk smażenia. Musiałem wymyślić prosty obwód, aby zablokować jak najwięcej tego hałasu.

Krok 2: Projektowanie obwodu filtra

Obwód, który wymyśliłem, to tak zwany filtr dolnoprzepustowy. Ten typ obwodu blokuje wszystkie częstotliwości powyżej częstotliwości odcięcia obwodu. Zdecydowałem się na częstotliwość odcięcia poniżej 60 Hz, która jest częstotliwością linii energetycznej w Ameryce Północnej. Obliczenia dały cewki indukcyjne o dość dużej wartości, które były większe niż byłem w stanie umieścić na małej przestrzeni, którą przeznaczyłem na filtr. Wyszedłem z tym obwodem, który nadal był odpowiedni i pozwolił mi użyć dwóch dławików 2,5 mH, które uratowałem z wypalonego obwodu miniaturowej żarówki fluorescencyjnej. Kondensator 1000 uF, który również miałem w koszu na części. Układ stworzyłem za pomocą SPICE i dało mi to tłumienie co najmniej 30 dB do 50 mHz. Musiałbym zbudować obwód i przetestować go na generatorze śledzącym, aby sprawdzić, czy faktycznie zbudowany obwód zgadza się z wynikami zaprojektowanego obwodu.

Krok 3: Budowanie i testowanie obwodu

Wycinając kawałek płytki perforowanej o wymiarach 3 x 1/2 cala, zainstalowałem dwie cewki 2,5 mH i kondensatory 1000 uF, lutując je razem po jednej stronie płytki perforowanej. Gdy to się skończyło, podłączyłem „generator śledzący” do wejścia i wyjścia, a wynik jest na drugim zdjęciu. Generator śledzenia przesunął się z 5 kHz do 50 MHz i pokazuje, że filtr działa dość blisko przewidywanego wyniku. Tłumienie jest dość płaskie do 25 mHz przy 30 dB i waha się w okolicach 20 dB, aż osiągnie 50 mHz, kończąc się tłumieniem około 18 dB przy 50 mHz. Korzystanie z radia z zasilaniem wycisza większość dźwięków smażenia wydobywających się z głośnika, co pozwala na odbieranie lokalnych stacji bez zauważalnego hałasu

Uwaga: Radio, dla którego to zaprojektowałem, jest niezwykle czułe i przewyższa wszelkie radia AM lub FM, które miałem w przeszłości. Działając na bateriach, mogę odbierać zarówno stacje AM, jak i FM w środku dnia z najbliższego dużego miasta, które jest oddalone o 120 mil!

Generator śledzący- urządzenie składające się z oscylatora zamiatającego z analizatorem widma w jednym urządzeniu. To urządzenie jest bardzo przydatne do sprawdzania odpowiedzi częstotliwościowej filtrów i innych obwodów elektronicznych.

Krok 4: Podłączanie filtra do kabla

Weź kabel USB o długości 6 stóp na mini USB i przetnij go w środku. W przypadku kabla 5 żyłowego takiego jak użyłem wystarczy użyć czarnego i niebieskiego. Ujemne 5V dla czarnego i +5V dla niebieskiego. Wchodzący niebieski przewód trafia do wejścia filtra, a wychodzący niebieski przewód trafia do wyjścia filtra. Czarne przewody są połączone razem i przymocowane do ujemnej strony kondensatora elektrolitycznego 1000 uF. Gdy wszystkie są ze sobą zlutowane, końce drutów są przymocowane do obu stron płytki perforowanej za pomocą miniaturowych opasek zaciskowych. Drut jest dodatkowo mocowany do płyty na każdym końcu za pomocą kleju topliwego. Gdy to wszystko jest razem, kawałek rurki termokurczliwej o średnicy 1 cala jest wciskany przez obwód i obkurczany opalarką, jak pokazano na trzecim rysunku. Całość po zakończeniu powinna wyglądać jak finalny obraz.

Uwaga: ten filtr można zainstalować w dowolnym kablu USB. Kolorystyka może się różnić w zależności od producenta kabla, dlatego sprawdź każdy przewód z zasilaczem pod kątem +5 i 0 woltów.

Krok 5: Wniosek

Chociaż pomysł ten powstał, aby zmniejszyć hałas w radiu podłączonym przez USB, może być również używany do ładowania telefonów. Te tanie ładowarki mogą być tak tanie, ponieważ prawie nie mają filtrowania wyjściowego. Niektóre telefony mogą nie ładować się prawidłowo z powodu szumów wprowadzanych do obwodów ładowania, a ten filtr obwodu zmniejszy to prawdopodobieństwo.