Простая «интеллектуальная» автозарядка для мобильного устройства

в 11:11, , рубрики: diy или сделай сам, microUSB, Гаджеты. Устройства для гиков, зарядное устройство, Смартфоны и коммуникаторы, метки: ,

Хочу поделиться сами конструкцией простого автомобильного зарядного устройства, которое умеет само полностью обесточиваться при отключении разъёма от заряжаемого смартфона / планшета. Потребление зарядки в дежурном режиме равно нулю. Если вам интересно как это элементарно сделать своими руками не прибегая к помощи электронных активных компонентов, прошу под кат. Вам понадобится обычная китайская автозарядка, USB кабель, паяльник и пара рук.

Выяснил, что в моём автомобиле питание на прикуривателе не пропадает при отключении зажигания. Как оказалось, такой «бедой» страдают многие автомобили. Уж почему так сделано, я не знаю, но факт. Сначала я хотел доработать сам прикуриватель, но сняв разъём, увидел, что плюс на него подаётся толстым проводом. У меня была идея подать плюс с шины ACC, однако я вспомнил что помимо телефонной зарядки я подключаю также и насос для подкачки колёс, который имеет нешуточное потребление. Курение у меня в машине давным давно запрещено (сам не курю уже более 3 лет), но тем не менее захотелось сохранить функционал заводского разъёма.

Сам разъём установлен в моей машине строго горизонтально и в него очень удобно включать зарядку, совмещённую с держателем. Собрал я такую штуку сам, элементарно приклеив корпус зарядки под углом 90 градусов к держателю. Рассказывать здесь об этом я не буду, т.к. рассказывать по сути не о чем, а суть проекта не в этом: вынимать эту зарядку вместе с держателем каждый раз выходя из машины достаточно накладно и неудобно, а оставлять в прикуривателе — иметь риск разряженного аккумулятора (машиной этой я пользуюсь не каждый день и иногда она неделю-две может простоять в гараже). Да и если рассуждать философски, зачем выкидывать энергию на питание каких-то электронных компонентов когда это никому не нужно?

Какие же у нас есть готовые решения по экономии энергии? Как выяснилось, не так много. Все заводские зарядки ещё в добавок ко всему снабжены светодиодом, который тоже расходует энергию. Правда, компания Nokia с некоторого момента выпускает сетевые зарядки, которые заявлены как «энергосберегающие», т.е. они именно переходят в некий экономичный режим при отключении зарядки от телефона, но, во-первых, это сетевые зарядки, а во-вторых, у них всё равно есть некий ток потребления в дежурном режиме.

Моей же задачей стало создать зарядку, которая бы вообще не потребляла ничего при отключении своего «подопечного». Эдакую идеальную зарядку будущего когда каждый миллиампер может стать ценным. Как это сделать? Логика подсказывает, что использовать активные элементы здесь нельзя: если хоть какая-то часть схемы будет находиться в дежурном режиме и под током, она будет потреблять энергию. Значит нужно использовать либо контакты либо каким-то образом реле, причём когда телефон отключён, обмотка реле должна быть обесточена.

Вообще, подобные решения, конечно, уже существуют и стары как мир, но в них обычно используется отдельная пара контактов для отслеживания наличия разъёма в гнезде. Вспомните, в старых музыкальных центрах при подключении наушников в миниджек отключались колонки. Очевидно, в телефонах подобных контактов нет, а на разъёме у зарядки — подавно. Сейчас мы ведём речь о стандартном разъёме MicroUSB, который используется сегодня для зарядки почти всех современных гаджетов. Сначала у меня в голове вертелась какая-то банальная идея о датчике тока, который должен включаться последовательно с телефоном, но как её реализовать, я не понимал.

И вдруг меня посетила мысль. У MicroUSB разъёма, как мы знаем, есть земля (минусовой контакт), а также металлический корпус, который вставляется в телефон. В USB кабеле корпус используется для подключения экрана, необходимого для обеспечения частотных характеристик кабеля USB 2.0 и экранировки, в зарядке же он не используется. Между тем, внутри телефона, экран всегда соединяется с «землёй». Значит, что мы можем сделать? Правильно! Отслеживать замыкание корпуса разъёма с минусом (gnd) разъёма. Если цепь есть, значит разъём вставили в телефон!

Сказано, сделано. Для начала я разобрал разъём зарядки и увидел, что корпус разъёма в ней действительно никуда не подключён. При помощи паяльного флюса и 5 минут терпения мне удалось залудить корпус разъёма (как обычно, он не хотел паяться). Очевидно, что кабель нам понадобится другой, т.к. в зарядке экономные китайцы в кабель поместили, конечно, всего два провода, а нам для реализации нашей идеи потребуется три. Решено было использовать USB кабель, имеющий 4 провода. Кабель был китайским и оплётки в нём (что меня, в принципе, не удивило), не оказалось вообще.

Дальше я разложил перед собой на столе все компоненты и начал думать как реализовать эту идею. Чтобы собрать мысли в кучу, сделал чертёж.

Простая «интеллектуальная» автозарядка для мобильного устройства

Слева — З/У (БП), справа — разъём телефона. Контактами схематично показано как при вставке разъёма в телефон замыкается экран и контакт gnd. Зарядка у нас самая стандартная на базе импульсного преобразователя MC34063A. Показано, что внутри зарядки земля на входе соединяется с землёй на выходе, т.к. гальванической развязки в этой зарядке нет. Разумеется, коммутировать нам надо землю на входе З/У, т.к. на выходе она и так уже «коммутируется» отключением разъёма. Мы же хотим обесточить саму зарядку. Значит землю на неё мы будем подавать не на входе, а через разъём телефона (т.к. как я уже сказал, внутри зарядки они соединены вместе). Заводской земляной провод надо разорвать. И выглядеть всё это должно примерно вот так:

Простая «интеллектуальная» автозарядка для мобильного устройства

Глядя на чертёж, вроде бы всё получается правильно. Когда разъём телефона не подключён, условные контакты (на чертеже справа) как бы разомкнуты, и схема полностью обесточена. Когда разъём вставляется, цепь земли замыкается через телефон и З/У начинается питаться, заряжая телефон. Вроде бы всё хорошо и красиво… Но здесь сработал мой многолетний опыт разработчика электроники. Я подумал: а в каком порядке соединяются контакты в разъёме телефона? Совершенно очевидно, что сначала замыкается корпус разъёма, т.к. он первый касается телефона при соединении. В этом вы сами можете легко убедиться посмотрев на разъём. А в каком порядке замыкаются оставшиеся контакты? Сначала gnd или +5? Это не известно! И может отличаться в зависимости от реализации конкретного разъёма, износа, длины контактов итд итп. Что ж, в случае, если контакт +5в замкнётся раньше чем Gnd, наш гаджет ждёт неприятный сюрприз. Смотрим на схему… Догадались?

Простая «интеллектуальная» автозарядка для мобильного устройства

Правильно, на наш девайс через схему не заземлённого БП попадают «честные» 12 в с прикуривателя!!! Конечно, напряжение это пройдёт через схему преобразователя, но даже самого потенциала 12в при небольшом токе может быть вполне достаточно чтобы убить наш смартфон.

Как же быть? Всё очень просто. Нам нужно, чтобы контакт GND, идущий с машины, всегда соединялся первым. А какой контакт GND всегда соединяется первым? Правильно, корпус разъёма! Значит всё, что нам нужно сделать, это поменять местами две земли на разъёме. Вот так:

Простая «интеллектуальная» автозарядка для мобильного устройства

Что мы имеем в этом случае? Допустим, раньше в разъёме телефона соединился контакт +5в. Ничего страшного, экран тоже уже соединился (он, как мы помним, соединяется первым), но второй контакт gnd ещё не соединён, следовательно схема полностью обесточена. А если раньше, наоборот, соединится контакт gnd разъёма телефона? Тоже ничего страшного: З/У запитается, т.к. экран уже соединён, а телефон — нет, т.к. +5в ещё разомкнут.

В итоге, на последнем рисунке мы имеем полностью рабочую схему автомобильного З/У, которое не потребляет ни единого миллиампера драгоценной энергии при отключенном телефоне и может хоть год оставаться вставленным в разъём прикуривателя! Финальным аккордом, не забываем в MicroUSB разъёме соединить вместе контакты D+ и D- чтобы смартфон понимал, что в него вставили зарядку, а не USB кабель, и заряжался максимальным током.

Данное устройство мною было собрано и успешно эксплуатируется в автомобиле для зарядки смартфона HTC Nexus One.

Если Вы вдруг захотите повторить мою конструкцию, пожалуйста, будьте внимательны и не перепутайте две земли на разъёме телефона!

:-)

Автор: elgordo

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля