Navrhování a konstrukce filtru elektrického vedení pro nabíječku telefonů Android: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

V tomto Instructable ukážu, jak vzít standardní USB na mini USB kabel, oddělit jej uprostřed a vložit filtrační obvod, který omezí nadměrný hluk nebo hašení vytvářené typickým napájecím zdrojem pro Android. Mám přenosné vícepásmové rádio, které není dodáváno se standardním konektorem, ale je dodáváno s konektorem mini USB. Když jsem jej zapojil do 5V napájecího zdroje, který by se používal k nabíjení telefonu Android, nedostal jsem nic jiného než hluk na AM a krátkých vlnách. Lze jej použít pouze na FM. Existuje několik rozhlasových stanic AM, které rád poslouchám, a tak jsem se rozhodl navrhnout pasivní filtr, který zablokuje většinu hluku vytvářeného napájecím zdrojem telefonu Android.

Zásoby

1) 3 palcový dlouhý kus smršťovací bužírky o průměru 1 palce, typ 3M CCT 1100 (obchod s elektronikou)

2) 6 stopový běžný kabel USB na mini USB. (dolarový obchod)

3) 3 x 1/2 palce kus desky perf nebo vector (obchod s elektronickými součástmi)

4) (2) 2,5 milihenryho tlumivka zachráněná ze starého kompaktního obvodu fluorescenční žárovky.

5) (1) 1000 mikrofaradový elektrolytický kondenzátor, 10 voltů nebo vyšší (obchod s elektronickými součástmi)

6) Jehlové kleště (železářství)

7) Nůž Exacto (železářství)

8) Tepelná pistole (železářství)

9) Tavná lepicí pistole a tyčinky (řemeslný obchod)

10) Pájecí pistole a pájka (obchod s hardwarem nebo elektronikou)

11) Napájení Android 5V (obchod s elektronikou nebo online)

Krok 1: Analýza výstupu napájecího zdroje telefonu Android

Když se podíváte na výstup 5voltového napájecího zdroje na prvním obrázku, uvidíte 5 DC s nepatrným množstvím šumu, které jezdí nahoře na DC (asi 0,01 VAC). Pro většinu účelů je to přijatelné, ale pokud používáte tento napájecí zdroj k napájení rádia nebo audio zesilovače, neuslyšíte nic jiného než bzučení. Na druhém obrázku jsem přiblížil průběh a můžete vidět řadu špiček nebo přepínacích přechodů, které vytvářejí šum do oblasti 50 MHz a dále. Je to vidět na třetím obrázku, který ukazuje výstupní spektrum od 0 do 50 mHz. Veškerý tento šum se projeví na výstupu reproduktoru rádia jako bzučení nebo zvuk smažení. Potřeboval jsem vymyslet jednoduchý obvod, abych zablokoval co nejvíce tohoto hluku.

Krok 2: Navrhování filtračního obvodu

Obvod, na který jsem přišel, byl takzvaný dolní propust. Tento typ obvodu blokuje všechny frekvence nad mezní frekvencí obvodu. Rozhodl jsem se mít mezní frekvenci pod 60 Hz, což je frekvence elektrické sítě v Severní Americe. Výpočty poskytly induktory poměrně vysoké hodnoty, které byly větší, než jsem byl připraven dát do malého prostoru, který jsem pro filtr přidělil. Vyšel jsem s tímto obvodem, který byl stále dostačující, a dovolil mi použít dva 2,5 mH tlumivky, které jsem zachránil z vyhořelého miniaturního obvodu fluorescenční žárovky. Kondenzátor 1000 uF, který jsem měl také v zásobníku dílů. Obvod jsem vytvořil pomocí SPICE a ten mi poskytl alespoň 30 dB útlum až 50 mHz. Potřeboval bych postavit obvod a vyzkoušet ho na sledovacím generátoru, abych zjistil, zda skutečný vybudovaný obvod souhlasí s výsledky navrženého obvodu.

Krok 3: Budování a testování obvodu

Odřízl jsem kus perfboardu o rozměrech 3 x 1/2 palce a nainstaloval jsem dva 2,5 mH induktory a kondenzátory 1000 uF, které je spojily dohromady na jednu stranu perfboardu. Jakmile to bylo hotové, připojil jsem ke vstupu a výstupu „sledovací generátor“a výsledek je na druhé fotografii. Sledovací generátor se pohyboval od 5 kHz do 50 mHz a ukazuje, že filtr funguje docela blízko předpokládaného výsledku. Útlum je docela dobře plochý až do 25 mHz při 30 dB a pohybuje se kolem 20 dB, dokud nedosáhne 50 mHz, což končí útlumem asi 18 dB při 50 mHz. Používání rádia s napájecím zdrojem omezuje většinu fritovacího zvuku vycházejícího z reproduktoru, což mi umožňuje přijímat místní stanice bez příliš znatelného hluku

Poznámka: Rádio, pro které jsem ho navrhl, je extrémně citlivé a překonává všechna AM nebo FM rádia, která jsem měl v minulosti. Když jedu na baterie, dokážu uprostřed dne zachytit stanice AM i FM z nejbližšího velkého města, které je vzdálené 120 mil!

Tracking Generator- zařízení, které se skládá z rozmetacího oscilátoru se spektrálním analyzátorem v jedné jednotce. Toto zařízení je velmi užitečné pro kontrolu frekvenční odezvy filtrů a dalších elektronických obvodů.

Krok 4: Připojení filtru ke kabelu

Vezměte 6 stopový kabel USB na mini USB a ořízněte jej uprostřed. V případě 5vodičového kabelu, jaký jsem použil, použijte pouze černý a modrý. Negativní 5 V pro černou a +5 V pro modrou. Příchozí modrý vodič jde na vstup filtru a odchozí modrý vodič na výstup z filtru. Černé vodiče jsou svázány dohromady a připevněny k záporné straně elektrolytického kondenzátoru 1000 uF. Jakmile jsou všechny pájeny dohromady, konce vodičů jsou připevněny ke dvěma stranám desky perf s miniaturními vázacími pásky. Drát je dále připevněn k desce na každém konci tavným lepidlem. Jakmile je toto vše pohromadě, kousek smršťovací bužírky o průměru 1 palec se natlačí přes obvod a smrští se tepelnou pistolí, jak ukazuje třetí obrázek. Po dokončení by celá sestava měla vypadat jako konečný obrázek.

Poznámka: Tento filtr lze nainstalovat do jakéhokoli kabelu USB. Barevné schéma se může lišit v závislosti na výrobci kabelu, proto zkontrolujte každý vodič napájením +5 a 0 voltů.

Krok 5: Závěr

I když tato myšlenka byla vytvořena za účelem snížení hluku na rádiu připojeném přes USB, mohla být také použita k nabíjení telefonů. Tyto levné nabíječky lze vyrobit tak levně, protože nemají téměř žádné výstupní filtrování. Některé telefony se nemusí správně nabíjet kvůli hluku, který je zaveden do nabíjecích obvodů, a tento obvodový filtr tuto pravděpodobnost sníží.