Progettare e costruire un filtro della linea di alimentazione per un caricabatterie per telefono Android: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

In questo Instructable, mostrerò come prendere un cavo standard da USB a mini USB, separarlo nel mezzo e inserire un circuito di filtro che ridurrà il rumore eccessivo o l'hash prodotto da un tipico alimentatore Android. Ho una radio portatile multibanda che non è dotata di un jack standard per un, ma è dotata di una presa mini USB. Quando l'ho collegato a un alimentatore da 5 V del tipo che sarebbe stato utilizzato per caricare un telefono Android, non ho ricevuto altro che rumore in AM e onde corte. Può essere utilizzato solo su FM. Ci sono un paio di stazioni radio AM che mi piace ascoltare, quindi ho deciso di progettare un filtro passivo per bloccare la maggior parte del rumore prodotto dall'alimentatore del telefono Android.

Forniture

1) pezzo lungo 3 pollici di guaina termorestringente diametro 1 pollice, tipo 3M CCT 1100 (negozio di forniture elettroniche)

2) Cavo da USB a mini USB normale da 6 piedi. (negozio di dollari)

3) 3 x 1/2 pollice di scheda perf o vettoriale (negozio di componenti elettronici)

4) (2) Induttanza da 2,5 millihenry recuperata da un vecchio circuito di lampadine fluorescenti compatte.

5) (1) Condensatore elettrolitico da 1000 microfarad, 10 volt o superiore (negozio di componenti elettronici)

6) Pinze ad ago (negozio di ferramenta)

7) Coltello Exacto (negozio di ferramenta)

8) Pistola termica (negozio di ferramenta)

9) Pistola e stick per colla a caldo (negozio di artigianato)

10) Pistola saldante e saldatura (negozio di forniture di hardware o elettronica)

11) Alimentatore Android 5V (negozio di elettronica o online)

Passaggio 1: analisi dell'uscita dell'alimentatore del telefono Android

Se guardi l'uscita dell'alimentatore da 5 volt nella prima immagine, vedrai i 5 DC con una piccola quantità di rumore che cavalca sopra la DC (circa.01 VAC). Per la maggior parte degli scopi, questo è tollerabile, ma se si utilizza questo alimentatore per alimentare una radio o un amplificatore audio, non si sentirà altro che un ronzio. Ho ingrandito la forma d'onda nella seconda immagine e puoi vedere una serie di picchi o transienti di commutazione che producono rumore nella regione dei 50 mHz e oltre. Questo può essere visto nella terza immagine, che mostra lo spettro di uscita da 0 a 50 mHz. Tutto questo rumore apparirà sull'uscita dell'altoparlante della radio come un ronzio o un suono di frittura. Avevo bisogno di creare un circuito semplice per bloccare il più possibile questo rumore.

Passaggio 2: progettazione di un circuito di filtraggio

Il circuito che mi è venuto in mente era quello che viene chiamato un filtro passa basso. Questo tipo di circuito blocca tutte le frequenze al di sopra di una frequenza di taglio del circuito. Ho deciso di avere una frequenza di taglio inferiore a 60 Hz, che è la frequenza della rete elettrica in Nord America. I calcoli hanno fornito induttori di valore piuttosto elevato che erano più grandi di quanto fossi disposto a inserire nel piccolo spazio che avevo assegnato al filtro. Sono uscito con questo circuito che era ancora adeguato e mi ha permesso di usare due induttanze da 2,5 mH che avevo recuperato da un circuito di lampadine fluorescenti in miniatura bruciato. Il condensatore da 1000 uF che avevo anche nel cestino delle parti. Ho creato il circuito usando SPICE e mi ha dato un'attenuazione di almeno 30 dB fino a 50 mHz. Avrei bisogno di costruire il circuito e testarlo su un generatore di tracciamento per vedere se il circuito effettivamente costruito concordava con i risultati del circuito progettato.

Passaggio 3: costruzione e test del circuito

Tagliando un pezzo di perfboard da 3 x 1/2 pollici, ho installato i due induttori da 2,5 mH e i condensatori da 1000 uF saldandoli insieme su un lato del perfboard. Una volta completato, ho collegato un "generatore di tracciamento" all'input e all'output e il risultato è nella seconda foto. Il generatore di tracciamento è passato da 5 kHz a 50 mHz e mostra che il filtro funziona abbastanza vicino al risultato previsto. L'attenuazione è abbastanza piatta fino a 25 mHz a 30 dB e si aggira intorno ai 20 dB fino a raggiungere i 50 mHz finendo con un'attenuazione di circa 18 dB a 50 mHz. L'uso della radio con l'alimentatore riduce la maggior parte del suono di frittura che esce dall'altoparlante permettendomi di captare le stazioni locali senza troppi rumori evidenti

Nota: la radio per cui ho progettato questo è estremamente sensibile e supera qualsiasi radio AM o FM che ho avuto in passato. Funzionando con le batterie, posso ricevere sia le stazioni AM che FM a metà giornata dalla grande città più vicina, che dista 120 miglia!

Tracking Generator- un dispositivo che consiste in un oscillatore ampio con un analizzatore di spettro in un'unica unità. Questo dispositivo è molto utile per controllare la risposta in frequenza di filtri e altri circuiti elettronici.

Passaggio 4: collegamento del filtro al cavo

Prendi un cavo da USB a mini USB da 6 piedi e taglialo nel mezzo. Nel caso di un cavo a 5 fili come quello che ho usato, usa solo quelli neri e blu. Negativo 5V per il nero e +5V per il blu. Il filo blu in entrata va all'ingresso del filtro e il filo blu in uscita va all'uscita del filtro. I fili neri sono legati insieme e fissati al lato negativo del condensatore elettrolitico da 1000 uF. Una volta che questi sono tutti saldati insieme, le estremità dei fili sono fissate ai due lati della scheda perforata con fascette in miniatura. Il filo è ulteriormente fissato alla scheda su ciascuna estremità mediante colla a caldo. Una volta che questo è tutto insieme, un pezzo di tubo termoretraibile da 1 pollice di diametro viene spinto sul circuito e ridotto con una pistola termica come mostrato nella terza immagine. L'intero gruppo dovrebbe apparire come l'immagine finale una volta terminato.

Nota: questo filtro può essere installato in qualsiasi cavo USB. Lo schema dei colori potrebbe essere diverso a seconda del produttore del cavo, quindi controlla ogni filo con l'alimentatore per +5 e 0 volt.

Passaggio 5: conclusione

Sebbene questa idea sia stata creata per ridurre il rumore su una radio collegata tramite USB, potrebbe essere utilizzata anche per caricare i telefoni. Questi caricabatterie economici possono essere così economici perché non hanno quasi alcun filtro in uscita. Alcuni telefoni potrebbero non caricarsi correttamente a causa del rumore introdotto nel circuito di ricarica e questo filtro del circuito ridurrà tale probabilità.