Návrh a konštrukcia filtra elektrického vedenia pre nabíjačku telefónu s Androidom: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

V tomto návode vám ukážem, ako použiť štandardný kábel USB na mini USB, oddeliť ho v strede a vložiť filtračný obvod, ktorý zníži nadmerný hluk alebo hašovanie, ktoré spôsobuje typický napájací zdroj pre Android. Mám prenosné viacpásmové rádio, ktoré nie je vybavené štandardným konektorom, ale je dodávané s konektorom mini USB. Keď som ho zapojil do 5V zdroja napájania, ktorý by sa používal na nabíjanie telefónu s Androidom, nedostal som nič iné ako hluk na AM a krátkych vlnách. Dalo sa to použiť iba na FM. Existuje niekoľko rádiových staníc AM, ktoré rád počúvam, a tak som sa rozhodol navrhnúť pasívny filter na blokovanie väčšiny hluku spôsobeného napájaním telefónu s Androidom.

Zásoby

1) 3 palcový dlhý kus zmršťovacej trubice s priemerom 1 palec, typ 3M CCT 1100 (obchod s elektronikou)

2) 6 stôp pravidelný kábel USB na mini USB. (obchod s dolárom)

3) 3 x 1/2 palcový kus perf alebo vektorovej dosky (obchod s elektronickými súčiastkami)

4) (2) 2,5 milihenryho tlmivka zachránená zo starého obvodu kompaktnej žiarivky.

5) (1) 1 000 mikrofaradový elektrolytický kondenzátor, 10 voltov alebo vyšší (obchod s elektronickými súčiastkami)

6) Ihlové kliešte (železiarstvo)

7) Presný nôž (železiarstvo)

8) Tepelná pištoľ (železiarstvo)

9) tavná lepiaca pištoľ a tyčinky (obchod s remeslami)

10) Spájkovacia pištoľ a spájka (obchod s hardvérom alebo elektronikou)

11) Napájanie 5V pre Android (obchod s elektronikou alebo online)

Krok 1: Analýza výkonu zdroja napájania telefónu s Androidom

Ak sa pozriete na výstup 5 -voltového zdroja na prvom obrázku, uvidíte, že 5 DC s malým množstvom hluku jazdí na vrchole DC (asi 0,01 VAC). Vo väčšine prípadov je to prijateľné, ale ak používate tento napájací zdroj na napájanie rádia alebo zosilňovača zvuku, nebudete počuť nič iné ako bzučanie. Na druhom obrázku som priblížil priebeh vlny a môžete vidieť množstvo hrotov alebo prepínacích prechodov, ktoré produkujú šum do oblasti 50 MHz a ďalej. Je to vidieť na treťom obrázku, ktorý ukazuje výstupné spektrum od 0 do 50 mHz. Všetok tento hluk sa prejaví na výstupe z rádiového reproduktora ako bzučanie alebo vyprážanie. Potreboval som vymyslieť jednoduchý obvod, ktorý zablokuje čo najviac tohto hluku.

Krok 2: Navrhnutie filtračného obvodu

Okruh, na ktorý som prišiel, bol takzvaný dolnopriepustný filter. Tento typ obvodu blokuje všetky frekvencie nad hraničnou frekvenciou obvodu. Rozhodol som sa mať medznú frekvenciu pod 60 Hz, čo je frekvencia elektrického vedenia v Severnej Amerike. Výpočty poskytli induktory pomerne vysokých hodnôt, ktoré boli väčšie, ako som bol pripravený vložiť do malého priestoru, ktorý som vyhradil pre filter. Vyšiel som s týmto obvodom, ktorý bol stále dostačujúci, a umožnil mi použiť dve 2,5 mH tlmivky, ktoré som zachránil z vyhoreného obvodu miniatúrnej žiarivky. Kondenzátor 1000 uF, ktorý som mal tiež v zásobníku na diely. Obvod som vytvoril pomocou SPICE a dalo mi to najmenej 30 dB útlm až do 50 mHz. Potreboval by som postaviť obvod a otestovať ho na sledovacom generátore, aby som zistil, či skutočný vybudovaný obvod súhlasí s výsledkami navrhnutého obvodu.

Krok 3: Budovanie a testovanie obvodu

Odrezal som kus perfboardu 3 x 1/2 palca a nainštaloval som dva 2,5 mH induktory a kondenzátory 1000 uF, ktoré ich spájkovali, na jednu stranu perfboardu. Keď bolo toto hotové, na vstup a výstup som pripojil „sledovací generátor“a výsledok je na druhej fotografii. Sledovací generátor sa pohyboval od 5 kHz do 50 mHz a ukazuje, že filter funguje celkom blízko predpokladaného výsledku. Útlm je celkom dobrý až do 25 mHz pri 30 dB a pohybuje sa okolo 20 dB, kým nedosiahne 50 mHz, pričom končí s útlmom asi 18 dB pri 50 mHz. Používanie rádia s napájaním zníži väčšinu vyprážaného zvuku vychádzajúceho z reproduktora, čo mi umožní zachytiť miestne stanice bez výrazného šumu.

Poznámka: Rádio, pre ktoré som ho navrhol, je extrémne citlivé a prekonáva všetky AM alebo FM rádiá, ktoré som v minulosti mal. Keď bežím na batérie, môžem v strede dňa zachytiť stanice AM aj FM z najbližšieho veľkého mesta, ktoré je vzdialené 120 míľ!

Tracking Generator- zariadenie, ktoré pozostáva z rozsiahleho oscilátora so spektrálnym analyzátorom v jednej jednotke. Toto zariadenie je veľmi užitočné pri kontrole frekvenčnej odozvy filtrov a iných elektronických obvodov.

Krok 4: Pripojenie filtra ku káblu

Vezmite 6 -stopový kábel USB na mini USB a prerežte ho v strede. V prípade 5 -žilového kábla, aký som použil, použite čierny a modrý. Negatívnych 5 V pre čiernu a +5 V pre modrú. Prichádzajúci modrý vodič prechádza na vstup filtra a odchádzajúci modrý vodič na výstup z filtra. Čierne vodiče sú zviazané dohromady a pripevnené k zápornej strane elektrolytického kondenzátora 1 000 uF. Akonáhle sú tieto všetky spájkované, konce drôtov sú zaistené k dvom stranám výkonovej dosky pomocou miniatúrnych viazacích pások. Drôt je ďalej pripevnený k doske na každom konci tavným lepidlom. Akonáhle je to všetko dohromady, kus zmršťovacej trubice s priemerom 1 palec sa natlačí cez obvod a zmenší sa tepelnou pištoľou, ako je znázornené na treťom obrázku. Celá zostava by mala po dokončení vyzerať ako konečný obrázok.

Poznámka: Tento filter je možné nainštalovať do akéhokoľvek kábla USB. Farebná schéma sa môže líšiť v závislosti od výrobcu kábla, preto skontrolujte každý vodič pomocou zdroja napájania +5 a 0 voltov.

Krok 5: Záver

Aj keď táto myšlienka bola vytvorená na zníženie hluku v rádiu pripojenom cez USB, dala sa použiť aj na nabíjanie telefónov. Tieto lacné nabíjačky je možné vyrobiť tak lacno, pretože nemajú takmer žiadne filtrovanie výkonu. Niektoré telefóny sa nemusia správne nabíjať kvôli hluku, ktorý sa prenáša do nabíjacích obvodov, a tento obvodový filter túto pravdepodobnosť zníži.