Бездротова зарядка: ідеологія і розрахунок безпеки, схемотехніка, виготовлення своїми руками

Явище електромагнітної індукції спостерігалося ще до Фарадея, але великий Майкл першим знайшов йому пояснення і спробував передати електричну силу на відстань шляхом індукції. В даний час передача електроенергії на невеликі відстані на підвищених частотах без проводів все більшого поширення набуває; таким чином заряджають вже автомобільні акумулятори звичайних машин і навіть тягові батареї електромобілів. Як наслідок, бездротова зарядка своїми руками - запит, досить затребуваний любителями майструвати. Підігріває інтерес до теми те, що виробники бездротових зарядних пристроїв ціну на них призначають від душі, а приймачі електроенергії з можливістю бездротового харчування коштують непропорційно дорого в порівнянні з однотипними дротяними побратимами.

Бездротова зарядка для телефону дуже зручна: не треба возитися з проводами і штекером, особливо проти ночі, коли очі вже злипаються. Крім того, телефони, смартфони і планшети стають все тонше. В цілому це непогано, але роз'єм заряду, який повинен пропускати струм до 2А, став до того кволим, що може зламатися від незручного руху або вийти з ладу, трохи окислятся контакти. А без проводів - просто поклав апарат (гаджет) на зарядку, він і заряджається.

В індукційному бумі зарядки для гаджетів стоять особняком, аж надто гаряча розгорнулася навколо них полеміка. Одні вважають бездротові зарядки чи не породженням пекельних сил: мовляв, там зашито щось, зомбують користувача на активне сприйняття певних релігійних, комерційних чи політичних тенденцій, а заодно губящее його здоров'я. Інші навпаки, ототожнюють електромагнітне поле (ЕМП) зарядки мало не містичну силу Ци, яка гарантує власнику висхідну реінкарнацію. Істина в даному випадку лежить не посередині, а зовсім в стороні, тому метою цієї статті є дати інформацію про наступне:

• Як, будучи, як то кажуть, ні в зуб ногою і не бажаючи обтяжувати всякими там премудростями, при покупці точно вибрати бездротову зарядку дійсно нешкідливу і безпечну. Сила Ци - це вже питання чистої віри. Її буття, як і будь-якого іншого ще чогось всюдисущого, всезнаючого і всемогутнього, доводами розуму не доказовою і не опровергаема.
• Принцип дії і пристрій зарядних пристроїв стандарту WPC для гаджетів.
• Як правильно заряджати акумулятор телефону, смартфона, планшета.
• Способи передачі електроенергії на відстань без проводів.
• Фактори шкідливості і небезпеки, пов'язані з використанням бездротових зарядних пристроїв.
• Чи можливо і як переробити на стандарт WPC старий мобільний телефон.
• Як зібрати бездротову зарядку в домашніх умовах, придатну для будь-яких гаджетів стандарту WPC і абсолютно безпечну, вклавшись не більше ніж в $ 10 на компоненти.

Як вибрати нешкідливу зарядку

Ейнштейн сказав одного разу: «Якщо вчений не здатний пояснити п'ятирічній дитині, чим він займається, то він або безумець, або шарлатан». Сила Ци силою Ци, але всі дійсні наші досягнення засновані на об'єктивному, не що залежить від суб'єкта, знанні. Припустимо, привезли ми до себе додому амазонского дикуна, є там ще такі. Підвели його до телевізора і сказали: «Якщо ти ось цю штуку, вилку, увіткнеш сюди, в розетку, і натиснеш ось тут, то ось тут з'явиться картинка, а звідси піде звук». Якщо дикун зробить все як сказано, телевізор включиться, картинка з'явиться, звук піде, хоча дикун про електрику і електроніці й гадки не має, а грозу вважає розладом травлення у своїх богів. Так і повний, як то кажуть, чайник, може вибрати для свого гаджета бездротову зарядку, якій можна користуватися без побоювань:

1. Переконуємося, що на апараті є значок відповідності стандарту WPC (див. Нижче);
2. Просимо показати зарядку: там, крім індикатора включення Power або I / O, повинен бути індикатор заряду Charge або позначений таким же, як на гаджет, значком;
3. просимо включити. Power повинен світитися, а Charge немає;
4. Кладемо на зарядку гаджет - Charge повинен засвітитися, а дисплей гаджета показати заряд;
5. Піднімаємо гаджет не більше ніж на 3 см над майданчиком зарядки - Charge повинен згаснути, а дисплей показати припинення заряду.

(кровать, рабочий стол, любимый диван перед телевизором). Такий бездротовою зарядкою можна безпечно користуватися в побуті, якщо вона розташована не ближче 1,5-2 м від місць тривалого перебування людей (ліжко, робочий стіл, улюблений диван перед телевізором). в т.ч. У дитячій тримати включену бездротову зарядку можна, в т.ч. і описану далі, яка може стояти постійно включеної на тумбочці у дорослого ліжка.

Що таке WPC

WPC абревіатура від Wireless Power Consortium, ця назва компанії, вперше яка викинула на ринок бездротові зарядки. Технологія WPC нічого нового і тим більше надприродного собою не представляє; складові частини зарядки WPC і принцип її дії показані на рис. На передачі електроенергії індукцією діє і всім знайомий трансформатор на залозі. Особливість WPC в тому, що робоча частота підвищена до десятків кГц або навіть МГц; це дозволяє рознести первинну і вторинну обмотки на деяку відстань і обійтися без феромагнітного сердечника, тому що щільність потоку енергії (ППЕ) ЕМП зростає з частотою; також зі зростанням частоти збільшуються технічні можливості сконцентрувати ЕМП в обмеженій області. Але разом з тим з частотою зростає і біологічну дію ЕМП, чому маленька і слабенька бездротова зарядка може виявитися небезпечніше промислової установки індукційного нагріву.

Примітка: WPC поки стандарт, на нашу кажучи, галузевий; міжнародними угодами він ще не оформлений. Тому Техданние гаджетів з WPC, особливо альтернативних виробників, можуть відрізнятися, щоб заряджалися від тільки від «своєї» зарядки. Якщо робити бездротову зарядку своїми руками, потрібно дати конструкційний запас і технологічну можливість доопрацювати передавач під конкретний апарат, див. Далі.

Пристрої, розраховані на підзарядку по системі WPC, позначено піктограмою (поз. 1 на рис.). Він означає, що в апараті є приймальня котушка з 25 витків і перетворювач ВЧ змінного струму в постійний. Ряд гаджетів випускається у виконанні з WPC або без. Тоді індукційний приймач виконується або «внаброс» і розташовується під кришкою акумулятора (поз. 2), або модульним, поз. 3. У будь-якому випадку під приймач WPC передбачається роз'єм (поз. 4), або притискні контакти, куди і слід підключати саморобний приймач при доопрацюванні гаджета під WPC. Полярність визначається мультітестером за підключеної дротової зарядці, тому що контакти бездротової зарядки Запаралеленими з такими звичайної.

Примітка: підключати приймач WPC безпосередньо до акумулятора ні в якому разі не можна! У кращому випадку дорога батарея скоро вийде з ладу, тому що в пристрої вона заряджається особливим чином, див. нижче. А сучасні літієві акумулятори великої ємності від заряду прямо на клеми можуть просто вибухнути!

У деяких гаджетах приймач WPC ховають під кришкою, для зняття якої потрібне часткове розбирання пристрою, поз. 5. Так чи інакше, але, якщо у вашій моделі без WPC пошуком в інтернеті можна знайти «близнюк» з бездротовою зарядкою, то і порожнину під приймач у вашій знайдеться: випускати різні деталі корпуса було б занадто накладно. Це істотно спрощує доопрацювання гаджета під WPC, але потрібно переконатися, що дана модель випускається і в тому, і в тому варіанті.

Про режим заряду

Заряд батареї в будь-якому гаджеті відбувається під управлінням спеціального контролера, який спочатку визначає, наскільки акумулятор розряджений. Якщо більш ніж на 75%, то відразу подається посилений струм швидкого (форсованого) заряду, рівний приблизно току 3-годинного розряду, якщо зарядний пристрій його забезпечує. Ні - від зарядки береться струм, який вона здатна дати при падінні напруги на виході до 5 В. Тому багато пристроїв від USB портів заряджаються довго, тому що стандартний вихід харчування USB 5 В 350 мА.

Форсований заряд покликаний усунути поляризацію електродів батареї, яка викликає т. Зв. гістерезис. Ємність «гистерезисной» батареї безперервно падає, а її ресурс виявляється багато менше заявленого. Швидкий заряд струмом менше 3-годинного повністю гистерезис не усуває, і батарея скоро сідає. Як наслідок - зарядка для смартфона або планшета повинна забезпечувати струм заряду більше 1,5 А, тому що в «розумних» гаджетах батареї на 1800-4500 мА / год, тобто їх 3-годинний розрядний струм складе 0,9-1,5 А.

Після того, як батарея зарядиться прим. до 25% ємності, струм заряду плавно знижується до величини невеликого формує (дозарядного) струму, поки акумулятор на буде «накачаний» прим. на 75%. Формування батареї невеликим струмом дозволяє уникнути електродеградаціі електроліту, також зменшує ресурс акумулятора. Яка Формує струм дорівнює прим. току 12-годинного розряду батареї.

Нарешті, коли батарея повністю зарядиться, контролер деякий мінімально необхідний час пропускає через неї зовсім крихітний ток змісту для профілактики хімічної деградації електроліту, і тільки тоді подає сигнал про закінчення заряду. Тому тримати гаджет з справним і правильно виконаним контролером побільше часу на заряді нітрохи не шкідливо, навпаки. У автора є старий телефон Motorola W220. Заради досвіду він весь час на заряді, крім як коли з ним потрібно виходити з дому. За більш ніж 10 років користування батарея помітно ємності не втратила: прописані в паспорті телефону 4 доби «сплячки» і 4 години безперервної розмови не зменшилися. А іншим користувачам тієї ж моделі довелося вже міняти повністю виснажити акумулятор.

Індукція або випромінювання?

індукція

Передача електричної потужності на відстань відбувається за допомогою електромагнітного поля (ЕМП), в якому запасена певна енергія. Для індукційної передачі енергії необхідний, крім передавача, ще й приймач, не обов'язково електронний. Їм може бути, напр., Алюмінієва каструля, в металі якої ЕМП передавача наводить вихрові струми Фуко, гріють посуд. Наведені в приймальнику струми створюють своє ЕПМ, що взаємодіє з ЕМП передавача. В результаті утворюється загальне ЕМП між передавачем і приймачем, яке і передає потужність від першого до останнього. Звідси перша характерна особливість індукційної передачі енергії - вплив приймача на режим роботи передавача, т. Зв. реакція джерела на навантаження.

Примітка: ЕМП при індукційному способі передачі енергії особливо сильно концентрується у системи джерело-приймач при наявності там феромагнітних матеріалів. Приклад - електричний трансформатор на залозі або, підвищеної частоти, на ферритовом осерді.

Передачу потужності індукцією доцільно вести на частотах нижче, тому що ЕМП високої частоти (ВЧ) не проникає вглиб провідників, це т.зв.. поверхневий ефект або скін-ефект, і зі збільшенням частоту ростуть втрати енергії на випромінювання. Щільність потоку енергії ЕМП (ППЕ ЕМП) на низьких частотах невелика, тому що енергія ЕМП в заданому обсязі від джерела певної інтенсивності залежить від частоти.

Друге, для успішної передачі енергії індукцією приймач повинен мати властивість «втягувати» в себе ЕМП, перебувати якомога ближче до передавача і бути певним чином орієнтований щодо нього. В результаті результуючий ЕМП концентрується в малій області між передавачем і приймачем; втрати на випромінювання, тобто «Догляд» ЕМП на сторону, в системах індукційної передачі потужності є паразитними і з ними всіляко борються. Тому індукційна плита потужністю до 3-4 кВт в загальному безпечніше Тена чайника: вона вже сконструйована так, щоб не «втрачати» ЕМП, а без відповідної вручений посуду просто не розвине повну потужність внаслідок реакції джерела.

випромінювання

Перша відмінність передачі потужності випромінюванням від індукційної - ЕМП «відривається», «йде» від джерела, втрачаючи зв'язок з ним, тобто випромінюється. Якщо, наприклад, дати імпульс бойовим лазером в космос, а потім вимкнути або знищити джерело, то пакет коливань ЕМП буде нестися і мчати в світовому просторі, поки не наткнеться на перешкоду і не буде поглинений нею або не розсіється середовищі поширення. Наслідок - при передачі потужності випромінюванням реакція джерела на приймач відсутній. Слідство другого порядку - також відсутня здатність ЕМП мимовільно концентруватися, тому що випромінювання саме по собі прагне «розповзтися» в сторони; щоб зібрати його в заданій області, потрібні спеціальні конструктивно-технічні заходи. На відміну від індукційного способу наявність ферромагнетиков в зоні дії передавача зменшує коефіцієнт передачі потужності, тому що ферромагнетики «тягнуть» до себе ЕМП, яке повинно потрапити в приймач.

Ефективність передачі енергії випромінюванням ЕМП залежить від частоти його коливань, тому що підкачки поля передавачем «на вимогу» немає. Що «закачано» в випромінений пакет, то там і буде. Додати енергії споживачу можливо, тільки продовживши випромінювання. Інша особливість - найбільш ефективно прийме в себе потік потужності ЕМП матеріал не проводить, а навпаки, поглинає енергію ЕМП; ці властивості використовуються в мікрохвильових печах. Поглиначем енергії ЕМП здатний бути і довгий ізольований провідник певної конфігурації (напр., Скручений в спіраль), що представляє собою в такому випадку приймальню антену.

Те й інше

Заради задоволення вимог мінімальних массогабарітов і відсутності сторонніх ферромагнетиков поблизу радиотракта гаджета розробникам WPC довелося збільшити робочу частоту системи; адже і в планшетах стоять приймачі для роботи в середовищі Wi-Fi. В результаті WPC знайшла здатність працювати як на індукції, так і випромінюванням. Ця особливість дозволяє в принципі збільшити дальність дії WPC до декількох метрів, чим і користуються деякі любителі. Подібні ентузіасти, мабуть, або зовсім не знають про біологічну дію ЕМП, або свідомо такі відомості ігнорують.

Сказати в даному випадку «проблеми індіанців - це проблеми індіанців» не можна, тому що «Індіанцями» можуть виявитися сторонні, необізнані і непричетні люди, напр., Сусіди за стіною або власні діти. Перш ніж братися за виготовлення бездротової зарядки, потрібно розібратися, в яких обставин вона буде шкідливою або небезпечною і як цього уникнути.

Однак цілком певний проміжний висновок можна зробити вже - бездротову зарядку потрібно вибирати при покупці (див. Вище) або робити тільки індукційну і мимовільно, без додаткової автоматики, що переходила без приймача на зарядної майданчику в черговий режим з потужністю генератора, зниженою до безпечного рівня. Воно, звичайно, зовсім зручно, коли телефон валяється де попало в кімнаті і все одно заряджається, але здоров'я - самі розумієте.

Примітка: робити зарядку з генератором, вимикаються без телефону на заряді, сенсу немає. Адже тоді для зарядки гаджета її доведеться включати, що зводить зручність бездротового заряду практично нанівець. Бездротову зарядку потрібно робити з дуже різкою, як кажуть, гострої, реакцією генератора на приймач. Також немає сенсу вбудовувати в зарядку механічний або Оптодатчики наявності гаджета, він може спрацювати від чогось на нього схожого, але не змушує генератор зменшувати потужність.

Фактори шкідливості і небезпеки

Дія ЕМП на живі організми також залежить від частоти його коливань. Загалом воно з частотою монотонно зростає прим. до 120-150 МГц, а потім спостерігаються сплески і провали. В одному з них, що припадає на видиме світло, ми пристосувалися жити в ході еволюції; в одному з інших близько 2900 МГц працюють мікрохвильовки. Але мікрохвильовий провал біоактивності ЕМП неглибокий, інакше воно не поглине продуктами, аби технічно було можливо і не дуже складно заекранувати піч від випромінювання ЕМП назовні. Тому, якщо ви зберетеся самостійно робити ремонт мікрохвильовки, потрібно точно знати, як вона влаштована, працює, що там можна, що допустимо робити і чого не можна, щоб СВЧ НЕ просифонить назовні, і знати, як визначити в домашніх умовах, не сифон чи мікрохвильова піч. Але повернемося до теми.

З частотою зростає також ППЕ ЕМП, тому норми його рівня прив'язані до ППЕ. Крім того, індивідуальна чутливість до ППЕ ЕМП коливається в дуже широких межах, прим. в 1000 разів. У країнах з відверто-жлобська трудовим і соціальним законодавством прийняті допустимі рівні ППЕ до жахливих величин аж до 1 (Вт * с) / кв. м. Підхід в даному випадку: при наймі ти був попереджений? Допмедстраховку тобі оплачують? Підвищену за шкідливість пенсію через 10 (15, 20) років гарантують? Решта - проблеми індіанців.

У ППЕ такого рівня людина безпосередньо відчуває дію ЕМП: тяжкість в голові, ніжне тепло, що йде з глибини тіла. Ніжне, але надзвичайно небезпечне: це свідчення розпочатого плазмолізу клітин, від чого вони можуть зазнати злоякісне переродження. «Апарат на пів на шосту» ще на найстрашніше наслідок «підхоплення зайчика» ППЕ ЕМП.

В СРСР діяла інша крайність - 1 (мкВт * с) / кв. м, тобто в мільйон разів менше. Вплив такого ППЕ на самого чутливого суб'єкта чи не позначиться ні негайно, ні у віддаленій перспективі. Кожен громадянин, точніше, підданий, «совдепії» фактично був власністю держави, але воно ж і гарантувало йому життя, здоров'я і безпеку. По крайней мере, формально.

Ринкової економіки така перестраховка виявиться непосильним, та в теперішньому засміченому ефірі і технічно навряд чи здійсненним. Тому загальноприйнята норма рівня ППЕ ЕМП на сьогодні проміжна - 1 (мВт * с) / кв. м. Такий ППЕ, що впливає постійно і довго, неодмінно дасть віддалені наслідки, але регулярне перебування в ньому не більше визначеного часу на добу середній людині нешкідливо і безпечно. Надмірно чутливі відсіваються медобстеження при наймі, а наслідки випадкових відхилень вже можливо компенсувати, чи не перенапружуючи соцфондів. Теж, звичайно, жлобський підхід, рак на пенсії лікувати замість відпочинку задоволення не велике, але хоча б в межах розумного. Тому ми будемо вважати бездротову зарядку потенційно небезпечною, якщо вона в радіусі дотику (бл. 0,5 м) створює ППЕ ЕМП 1 (мВт * с) / кв. м і більше.

розрахунок безпеки

Повіримо рекламі і купимо «супер-пупер» зарядку з живленням від USB (споживана потужність - 1,75 Вт), що діє в радіусі 20 см (0,2 м). ККД блогінг-генератора (див. Далі) такої потужності на польовому транзисторі ок. 0,8; в ефір без гаджета, лежачого на майданчику, піде 1,4 Вт. Площа сфери радіусом 0,2 м - 0,0335 кв. м. ППЕ на ній складе 2,8 / 0,0335 = 41,8 (Вт * с) / кв. м (!). Величина ППЕ обернено пропорційна квадрату відстані від джерела. На якому ж в даному випадку вона впаде до допустимої 1 (мВт * с) / кв. м? Розрахунок простий: беремо корінь квадратний з відношення реальної ППЕ до допустимої, і множимо результат на початковий радіус 0,2 м, тобто ділимо на 5; отримаємо ... 20,4 м! Ось чого варті запевнення виробників в безпеки виробів. Заодно з силою Ци.

Застереження вище щодо гаджета на майданчику виник не випадково. В такому випадку заряд на частотах, довжини хвиль яких багато більше зазору між випромінювачем і апаратом, буде індукційним, якщо приймач для нього придатний. Приймальна котушка гаджета як індукційний приймач придатна однозначно. Зазор в 3 см (див. Вище) дасть частоту 10 ГГц, яку генератор точно не здатний виробити; реально зазор ще менше. Так що попередній висновок підтверджений: наша зарядка повинна бути тільки і тільки індукційної. ППЕ ЕМП в зазорі між індуктором і апаратом тоді буде ще в рази більше, але це вже не небезпечно, тому що ЕМП само собою стягнеться до приймальні котушці, діаметр якої ок. 5 см. На відстані від неї втричі більшій (точніше, в e раз, e = 2,718281828 ...) наявність ЕМП може бути зафіксовано вже тільки чутливим детектором, але розрахунком «на пальцях» тут не обійдешся, для виведення потрібно використовувати засоби математичної фізики .

Примітка: «йти на свавілля» за запевненнями в безпеки виробникам бездротових зарядок дає можливість то, що стандарт WPC не міжнародна. Можна посилатися на норми ППЕ країни, де йде виробництво. Або тієї, де фірма зареєстрована, а там нормування ППЕ може зовсім не бути, залишилися ще подекуди такі гособоразованія.

про автозарядка

их радиус действия доходит до 1 м. Этих бы маркетологов в такой ППЭ пожизненно… или хотя бы то тех пор, пока не ощутят у себя «аппарат на полшестого»… В оправдание приводится относительная кратковременность воздействия и необходимость уберечь от повреждения дорогой гаджет из-за того, что он на шнурке под прикуривателем болтается. З розрахунку вище випливає, що бездротові автомобільні зарядки небезпечні однозначно: їх радіус дії доходить до 1 м. Цих би маркетологів в такий ППЕ довічно ... або хоча б то тих пір, поки не відчують у себе «апарат на пів на шосту» ... На виправдання наводиться відносна короткочасність впливу і необхідність уберегти від пошкодження дорогий гаджет через те, що він на шнурку під прикуривателем бовтається. Але не розумніше було б просто подовжити шнур, щоб гаджет міг лежати в в бардачку або іншому зручному місці? Вести машину з телефоном в руці все одно ризиковано, а де-не-де за це можуть і оштрафувати не слабо.

Якщо гаджет без WPC

Обов'язкових вимог до приймальні котушці WPC всього 2: кількість витків 25 і діаметр проводу, розрахований на струм від 0,35 А з урахуванням скін-ефекту на частоті до 30 МГц. Практично - від 0,35 мм по міді (без ізоляції). Товщі, коли вільного місця в корпусі вистачає, тільки краще буде. Конфігурація - будь-яка за місцем розташування. Особливою акуратності виготовлення не потрібно (поз. 1 на рис.), Але потрібно, щоб відношення найбільшого поперечного розміру до найменшого не перевищувало 1,5, інакше ККД приймача впаде і заряд затягнеться.

Якщо зарядка робиться для старого толстенького телефону або для планшета без WPC, котушка розміщується в корпусі гаджета. Невеликий вигин за місцем (поз. 2) на властивості приймача не вплине. Раптом усередині місця мало (треба ж ще кудись приткнути електронні компоненти приймача), доведеться робити плоску котушку «як фірмова», поз. 4. Укладати провід в плоску спіраль зручно на скотчі, укладеному на підкладку клеїть стороною вгору. Щоб липучка на загорталася і не повзла, її по краях фіксують смужками того ж скотча, накладеними клеєм вниз. На скотч наліплюють круглу бобишку діаметром ок. 1 см і укладають навколо неї витки, придавлюючи провід до липучці. Коли укладено витків скільки треба, бобишку відліплювати, готову котушку прокопують для фіксації витків суперклеєм або нітролаком, поз. 3, і знімають разом зі скотчем; його зайве обрізається.

робимо зарядку

Генератори саморобних бездротових зарядок і частково фабричних збираються за схемою блокінг-генератора, або просто блокинг, див. Рис .:

Її гідності - простота, «дубовость» (не вимагає настроювальних робіт, абсолютно повторюваність, працює в широкому діапазоні напруг живлення) і високий ККД. Неприпустимий недолік згідно наших умов - майже повна відсутність реакції на навантаження: щоб зробити індуктор на блокінг чутливим до гаджету, потрібна досить складна додаткова автоматика; хороші фірмові зарядки нею і забезпечуються. Також серйозний недолік блокінг - він генерує короткі вузькі імпульси з дуже широким спектром, що сильно ускладнює боротьбу з паразитних випромінюванням. Яке небезпечніше основного, тому що його складові тягнуться по частоті дуже високо. Відомі також випадки пошкодження гаджетів надмірно потужної зарядкою з блокінг: якщо підносити апарат до майданчика плавно, все нормально, а якщо жбурнути туди різко, то контролер заряду виходить з ладу.

Ми будемо робити зарядку з автогенератори гармонійних коливань по допотопної схемою зі слабкою індуктивним зв'язком. Вона вийшла з ужитку в промисловій апаратурі ще в 20-х роках минулого століття, як тільки були придумані генератори на трехточкі, індуктивної та ємнісної, як раз через дуже гострої реакції на навантаження, але нам-то цього і треба! А інші недоліки генератора зі слабкою зв'язком або усуваються сучасної елементної базою і схемотехнікою, або не фатальні. Так, на початку форсованого заряду споживана потужність досягає 25 Вт, так що потрібен окремий джерело живлення. Але середня довгострокова постійно включеної при щоночі заряді планшета з батареєю на 3500 мА / год не перевищує 8 Вт, і за місяць така зарядка «намотає» аж 5,75 кВт / ч.

Але перш за все займемося передавальної котушкою, тому що дана схема чутлива також до параметрів і якості частотозадающих вузлів. Для налагодження генератора (безпеку чогось варта, нічого не поробиш) доведеться також наспіх робити приймальню котушку, див. Вище. Користуватися зарядкою за призначенням можна тільки, коли генератор налагоджений, зате потім вона працює стабільніше і безпечніше для гаджета, ніж зарядка на блокінг. Тому з такою зарядкою можна використовувати будь-які гаджети: вона розрахована на 2 ампера зарядного струму і більш. Але старий телефон з батареєю на 450 мА / год візьме від неї не більше, ніж «пропише» контролер внаслідок тієї ж гострої реакції на навантаження.

передає котушка

Креслення котушок генератора зі слабкою індуктивної зв'язком дані на рис. нижче .:

Зліва - контурна L2 (див. Далі); праворуч - котушка зворотного зв'язку L3 (в середині) і котушка ланцюга індикації заряду L1. Витравлюються вони на пластині з 2-стороннього фольгованого склотекстоліти 100х100 мм завтовшки 1,5 мм по т. Зв. лазерно-прасувальну технології Лут. Нічого складного в ній немає, вигадка і назва аматорські. Лут дозволяє в домашніх умовах робити друковані плати не гірше фірмових, таблички з написами, контурні малюнки, візерункові панно і т.п., див. Відео нижче:

Відео: лазерно-прасувальну технологія

На додаток до нього можна сказати, що заготовку для Лут найкраще зачищати звичайним шкільним гумкою. Потім шматки з міді змиваються ватяним тампоном або білому чистому х / б ганчіркою, рясно змоченою 96% спиртом або нітрорастворітелем, і тут же, поки поверхня волога, протираються насухо мікрофіброві серветкою для чищення стекол очок. На підготовлену таким чином поверхню міцно лягає тонер будь-якого лазерного принтера і навіть струменевого з шаблону на підходящої (тримає, але не вбирає чорнило) основі.

Примітка: не дивуйтеся шириною доріжок на кресленні (0,75 мм у контурній котушки). Допустима щільність струму в плівковому провіднику на підкладці в рази більше, ніж в круглому дроті, а скін-ефект слабший. Так, доріжка на друкованій платі шириною 10 мм і товщиною 0,05 мм без проблем тримає струм в 20 А, і це далеко не межа. Доріжки котушки зворотного зв'язку подвійної ширини потрібні, тому що в процесі налагодження знадобиться перепоювати відведення на ній. Взагалі ж ЛУТ дозволяє отримувати доріжки шириною до 0,15-0,2 мм.

схемотехніка

Схема бездротового зарядного пристрою на генераторі з індуктивним зв'язком дана на рис: зліва передавач; праворуч приймач. Особливості її, по-перше, потужний активний елемент VT3. Їм може бути тільки підсилювальний польовий транзистор. У генератора на біполярному транзисторі буде низький ККД, а потужні польові ключі серій IRF, IRFZ, IRL з комп'ютерних БП або систем електронного запалювання в активному режимі не працюють.

Друге - ланцюг автосмещенія VD3 C3. У потужних підсилювальних полевиков початковий струм стоку може досягати 100-200 мА і більше. Без замикаючого потенціалу на затвор генератор можливо буде встановити лише на потужність чи черговий режим, але не на те й інше, причому ППЕ від індуктора в радіусі дотику напевно перевершить допустиму величину. Але формувати автосмещенія включенням резистора в ланцюг витоку, як в ланцюг катода в лампових підсилювачах, теж не можна: генератор не вийде на повну потужність, тому що з наростанням струму витоку буде рости по абсолютній величині і зміщення. Тому ланцюг зміщення виконана нелінійної на діодах: на малих потужностях воно збільшується відповідно до току витоку, що забезпечує м'який запуск генератора і його безпеку для будь-яких гаджетів, а коли діоди увійдуть в насичення, зміщення стає близьким до фіксованого і дозволить генератору «розгойдатися на повну». Ланцюг зміщення підбирається в процесі налагодження з потужних випрямних дифузійних ВЧ діодів (структура PiN, КД213, КД2997) і діодів Шотткі (структура SMD) на струм від 6 А. Напруга насичення перших в діапазоні струмів 0,7-5 А змінюється в межах 1 1,4 В; друге - 0,4-0,6 В.

Елементи R1, VD1, VT1, VT2, C1, R2, VD2 і L1 складають схему індикації заряду. Якщо коефіцієнт передачі струму β VT1 більше 80, то VT2 виключається, а движок R2 підключають до бази VT1. Конденсатор С3 обов'язково плівковий; Ще краще - старий паперовий, тому що на ньому розсіюється істотна реактивна потужність.

Приймач даної зарядки також має особливості. Перша - двохнапівперіодне випрямлення прийнятого струму, тому що коливання гармонічні. Застосування даного пристрою для заряду гаджетів з вбудованою WPC це не перешкоджає, тому що в них прийнятий струм випрямляється теж доданими мостом для кращого використання випромінювання індуктора. Друга - паралельно накопичувального електролітичному конденсатору C4 підключений керамічний C5. У «електролітів» велика власна індуктивність і значний тангенс кута діелектричних втрат tgδ, що за робочих частотах зменшує ККД заряду. Шунтування «електроліту» «керамікою» зменшує час заряду прим. на 7%. Для планшета з батареєю на 3500 мА / год це складе бл. півгодини. Погодьтеся, іноді істотно.

Нарешті, діод VD8. Він захищає контролер заряду гаджета, якщо його покладуть на індуктор підключеним до дротової зарядці. Хіба мало що на думку спаде. Може, комусь здасться, що від подвійної підживлення апарат зарядиться швидше. Контролер заряду все одно не пустить в батарею ток довше, ніж передбачалося, але сам такого знущання може не витримати. Якщо подібна ситуація виключена, то і VD8 виключається; тоді VD7 потрібен на напругу 5,6 В. Його робочий струм вказано з великим запасом, тому що максимальний струм заряду через нього ніколи не проходить внаслідок гострої реакції на навантаження генератора. Практично - ставте будь-який малопотужний з непотребу на потрібне напруження. Тримає - ну і нехай тримає. Гріється - ставимо потужніший і дорожче; в котролері заряду є і власна захист від перенапруги.

Примітка: без VD7 випрямлена напруга буде максимально допустимим в WPC 7,2 В, що дозволяє заряджати хитрі «альтернативні» гаджети. Його можна зменшити, перепаять висновок гарячого кінця L2 (див. Нижче) ближче до центру котушки, але не більше ніж на 6-7 витків.

налагодження

Налагодження генератора починається з установки його струму спокою Iп без порушення. Для цього L3 відключають, а затвор VT3 з'єднують із загальним проводом (поз. 1 на рис.), Тобто формують нульовий зсув. Далі, підбираючи ланцюжок VD3, виставляють Iп в зазначених межах. Якщо струм стоку при нульовому зміщенні виявився менше 50 мА, Iп можна задати 15-20 мА, генератор стане економічніше і безпечніше. Раптом початковий струм стоку менше 40 мА, ще краще, тоді С3 і VD3 не потрібні.

Наступний етап - фазування обмоток. Для цього знадобиться пробник з приймальні котушки (див. Вище) з підключеною до неї лампочкою розжарювання, поз. 2. Схему генератора відновлюють, включають, і кладуть на L2 пробник. Лампочка повинна спалахнути. Ні - міняють місцями висновки L2 або L3. Фазованого котушки потрібно так, щоб на затвор VT3 припав гарячий (дальній від центру) кінець L3, поз. 3. На цьому ж етапі заміряють і записують робочий струм споживання Iр, поз. 4.

Тепер потрібно виставити безпечний черговий ток генератора I д; яку випромінює потужність в черговому режимі впаде пропорційно квадрату відносини робочого струму до чергового. I д виставляють перепайкой гарячого виведення L3 в зазначених на поз. 5 межах ближче до мінімального значення. Повернення на потужність перевіряють, кладучи на L2 пробник. Установка Iд процедура досить марудна. Щоб її не затягувати і не напаяти до відшарування доріжки, дійте по слід. інструкції:

• L3 зменшують наполовину (поз. 6);
• I д виявився малий, або пробник не вказує повернення на потужність - повертаємо половину відкинутих витків, поз. 7;
• I д ще великий - відкидаємо половину з другої половини L3, поз. 8;
• ситуація по п. 2 - повертаємо половину відкинутих по п. 3 витків, але не половину з усіх відкинутих, поз. 9;
• при необхідності продовжуємо настройку, слідуючи тим же алгоритмом.

Таким чином, діючи методом ітерації, установка Iд забирає зовсім небагато часу.

Залишилося налаштувати схему індикації заряду. Для цього збирають приймач, навантажений на резистор такої величини, щоб струм заряду був менше формує, але більше струму змісту, поз. 10. Двигун R2 ставлять в нижнє положення, приймач кладуть на L2. Обертаючи движок, домагаються світіння VD1. Приймач прибирають, дивляться, згас VD1. Ні - движок дуже плавно і обережно крутять назад до згасання VD1.

конструкція

Подальшого скорочення часу заряду і поліпшення параметрів безпеки пристрою можливо добитися, направивши потік енергії від індуктора стовпом вгору, цей прийом використовується в деяких фірмових бездротових зарядках. Такі можна розпізнати по індуктора, обведеному кільцем, якщо тільки дуже розумні альтернативщики не приляже його просто так, для продажів.

Насправді спрямованість випромінювання створюється екрануванням індуктора з тильного боку. Для цього генератор поміщають у відкритий зверху корпус з тонкою, не більше 0,25 мм, жерсті. Якщо висота корпусу з естетики байдужа, в ньому ж розміщують джерело живлення генератора. У такому випадку він повинен бути з трансформатором промислової частоти на залозі: перешкоди від впритул розташованого ДБЖ зіб'ють налаштування генератора.

Сталь потрібна для магнітного екранування крім електричного, а її мала товщина для запобігання втрат на вихрові струми. З цією ж метою в боковинах корпусу роблять часті тонкі вертикальні прорізи, а днище виконують перфорованим в шаховому порядку, див. Рис. Ідеальний варіант - стінки і днище корпусу з мелкоячеистой сталевої сітки. Кришка - будь Радіопрозорий пластик без наповнювача: скло, акрил, склотекстоліт, фторопаст, ПЕТ, ПЕ, поліпропілен, полістирол. Варіант - безбарвний прозорий акриловий або нітролак в 4-5 шарів, але не фарба або емаль. Зовнішнє оформлення може бути будь-яким. Саме з такого виконання бездротову зарядку для телефону, смартфона, планшета можна тримати постійно включеною на тумбочці. Хоча в сучасному донезмоги засміченому ефірі від будь-яких відомих джерел ЕМП краще все-таки триматися подалі.