Беспроводная зарядка своими руками: делаем безопасную

Беспроводная зарядка

Удлинители могут перестать заряжать телефон, они могут перетереться, гнездо для зарядки в телефоне может расшататься. Все это обуславливает необходимость беспроводной зарядки. Как сделать беспроводную зарядку для телефона, рассмотрим ниже.

Принцип беспроводной зарядки основывается на том, что в зарядку встраивается катушка, которая создает магнитное поле, под крышкой телефона находится другая катушка, служащая приемником. Когда приемник находится в зоне действия проводника, активируются электромагнитные импульсы. Через выпрямители и конденсаторы идет воздействие на батарею телефона.

Но перед тем, как сделать свой выбор в пользу беспроводной зарядки, необходимо учесть, что у нее есть ряд отрицательных качеств:

нет достоверных данных о воздействии на организм человека;
транслирование энергии низкоэффективно;
полный заряд батареи восстанавливаются за больший промежуток времени по сравнению с проводной зарядкой;
рабочая емкость аккумулятора может быть уменьшена;
в случае неправильной комплектации аккумулятор может перегреться, что приведет к его преждевременному износу.

Давайте разберемся, как сделать беспроводную зарядку для телефона.

Для этого необходимо несколько метров тонкой медной проволоки. Проводник сматываем в катушку с числом витков, равным 15. Спираль для сохранения формы закрепляем двухсторонним скотчем или клеем. Несколько сантиметров проволоки оставляем для пайки. Соединение с гнездом зарядки осуществляется при помощи конденсатора и импульсного диода, которые крепятся к противоположным концам.

Размер одного витка на проводнике должен составлять 1,5 см. После скручивания диаметр получившейся катушки – 10 см.

Для формирования передатчика используется еще более тонкий медный провод в количестве 30 витков. Контур замыкается конденсатором и транзистором. Помещаем данное устройство в зону передающего кольца вверх дисплеем.

Инструкция по изготовлению

Инструкция, показывающая, как сделать своими руками беспроводную зарядку для телефона, несложная. Но следует учесть, что устройство предназначено только для одного аппарата, оно не настраивается и может оказать влияние на работоспособность мобильника. Если инструкция покажется трудновыполнимой или характеристики прибора не смогут удовлетворить потребности, тогда лучше купить его в магазине или продолжить пользоваться проводной зарядкой.

Составные части зарядки WPC

Чтобы сделать своими руками беспроводную зарядку для мобильного телефона, потребуются:

прочные ножницы либо кусачки;
паяльник;
быстросохнущий клей;
оправа для проволоки диаметром 50–70 мм;
резисторы на 1 кОм и 10 Ом;
два конденсатора — 10 n;
конденсатор на 100n и 10 µ — по 1 шт.;
стабилизатор 7805 (на 5 В);
диод VD1–M4;
медный обмоточный провод ПЭВ сечением 1 мм, 0,5–0,4 мм;
блок питания от обыкновенной проводной зарядки.

Делаем передатчик

Сборка передатчика выполняется в такой последовательности:

Один конец 1-миллиметровой медной проволочки длиной 1–1,5 см оставляется свободным. Другой — плотно наматывается на оправу кольцом к кольцу до образования плоской катушки в 25 витков. Периодически витки проклеиваются быстросохнущим клеем или иным закрепляющим изолирующим материалом

Марка клея и его качество на силу электромагнитного поля не влияют, важно, чтобы он как можно быстрее высыхал

Катушка медной проволоки

Пока высыхает катушка, можно собрать зарядную станцию по схеме, приведённой ниже.

Схема зарядной станции

Далее катушка припаивается. В качестве «+» используется находящийся внутри свободный отрезок, в качестве «-» — оставшийся снаружи.

Свернутая в кольцо проволока помещается в любой имеющийся держатель или в специально для неё придуманную ёмкость — на качество работы устройства это не повлияет

Важно, чтобы катушка располагалась на как можно меньшем удалении от передатчика — это требование стоит учитывать при разработке такого футляра

Важно: В качестве блока питания не следует использовать дешёвое зарядное устройство — оно быстро выходит из строя, и часть схемы придётся перепаивать. Стоит предпочесть более дорогой вариант, в идеале — с установленной защитой от перепадов напряжения и прочими полезными функциями

Делаем приёмник

Приёмник wpc собирается в таком порядке:

Тем же способом, который используется при сборке передатчика, медная проволока толщиной 0,35–0,4 мм наматывается на оправник. Количество витков — 30, они должны как можно плотнее прилегать друг к другу. Если проволока катушки не изолирована, то на неё необходимо нанести защитный лак и дождаться полного высыхания.
Само устройство собирается из заранее подготовленных деталей, ориентируясь на приведённую ниже схему. Применение SMD позволяет минимизировать пространство, отводимое под катушку, следовательно, конструкция корпуса телефона остаётся без изменений.

Схема приемника

Катушка подключается, все детали приёмника компонуются таким образом, чтобы ни один из них не выступал наружу. Их также рекомендуется покрыть лаком или иным защитным материалом.
На заключительном этапе сделанная самостоятельно беспроводная зарядка подключается к сети, работа её проверяется на самом мобильном телефоне. Для подключения устройства можно воспользоваться стандартным 5-вольтным адаптером, подключаемым к контуру.

Сборка и проверка

Перед включением самодельной беспроводной зарядки необходимо выбрать, куда будут подключены выходы приёмника. Существует два варианта:

к разъёму micro-USB — тогда телефон можно зарядить как от сети, так и от собранной катушки;
непосредственно к аккумуляторной батарее — вариант удобен возможностью зарядки даже при выходе из строя стандартного разъёма micro-USB, а также если пользователь решит закрыть его от внешней среды.

В первом случае необходимо правильно подключить разъёмы — левый от основания трапеции, как правило «+», правый — «-». Во втором следует заранее продумать расположение аккумулятора вместе с «довесками» в корпусе и соединить контакты. Сборка закончена.

Распиновка разъёма микро-USB

Приёмник устанавливается внутри корпуса, закрывается крышкой. Передатчик подключается к сети через адаптер 5 В согласно схеме, к нему подносится телефон на расстояние не более 50 мм. Если индикатор зарядки заработал, значит, устройство собрано правильно. Если нет — при сборке допущена ошибка. Необходимо найти слабые места, убедиться в наличии тока и, если перепаять контакты.

Чтобы собранная своими руками беспроводная зарядка для телефона не создавала помех для других электроприборов, её нужно устанавливать на удалении 20–25 см.

Принцип работы

Наиболее распространенная конструкция таких устройств предусматривает наличие в начинке индукционных катушек. По сути, они выполняют функцию приемников, а также трансляторов электрических сигналов. При подключении самой зарядки к электросети формируется напряжение, после чего образуется и магнитное поле – вокруг передающей катушки. Собственно, после вхождения в это поле телефона активизируется и беспроводная зарядка.

Как работает восполнение заряда? За счет преобразования электромагнитных волн, которые переходят в аккумулятор уже в качестве электричества. При этом целевым объектом для питания может выступать не только телефон или смартфон. Разработчики ориентируются на широкие стандарты аккумуляторов и батарей, под которые также подпадают и некоторые модели планшетов, фотокамер, плееров и другой техники.

В зависимости от модели устройства и ее характеристик, возможны разные условия поддержания зарядки. Например, для понимания того, как работает стоит ознакомиться со стандартом передачи энергии Qi. Такой передатчик способен восполнять емкость аккумулятора на расстоянии 3-5 см, то есть практически мобильное устройство должно находиться в контакте с зарядным прибором.

Как работает беспроводная зарядка для телефона?

Принцип действия беспроводной зарядки для телефона или любого другого устройства, работающего от стандартного аккумулятора, можно описать двумя словами: электромагнитная индукция.

В начале XIX века великий французский физик Андре Ампер, вплотную занимавшийся изучением особенностей и законов действия электрического тока, открыл, что вместе с движением электронов возникает другое, напрямую связанное с первым явление: магнитное поле, сила которого, как стало ясно в результате нескольких опытов, связана простым соотношением с силой тока. Чем больше вторая, тем больше первая, и наоборот; как только прекращался ток, исчезало и магнитное поле.

Для того времени этого открытия было более чем достаточно. Век спустя другой гениальный учёный Никола Тесла смог использовать электромагнитную индукцию, естественным образом сопровождающую возникновение токов высокой частоты, для дистанционного питания электрических приборов — что, собственно, и стало теоретической основой для создания беспроводной зарядки.

Вряд ли французский и сербский исследователи в момент открытия думали о зарядке устройств для обмена сообщениями и фотографирования окружающего мира; тем не менее обнаруженные ими взаимосвязи сегодня используются в первую очередь для этого — как крупнейшими производителями, так и домашними умельцами, не желающими тратить деньги на заводское устройство.

Исследования продолжались, и в конце XX века Консорциум беспроводной энергии (Wireless Power Consortium), одна из крупнейших работающих в этой области некоммерческих организаций, создала первый опробованный и полностью рабочий стандарт подзарядки аккумуляторов без использования проводов, названный Qi. Изначально он предназначался для передачи токов малой мощности; позже — средней и большой.

Поскольку и описание технологии, и конкретные требования к устройствам беспроводной зарядки относятся к открытой, предназначенной для свободного использования информацией, пользоваться наработками WPC (так же называется и сам стандарт) может любой желающий — разумеется, без какой-либо гарантии со стороны исследовательского центра.

Существуют и другие, помимо Qi, стандарты подзарядки аккумуляторов токами средней мощности, однако все они уступают исходному: часть из них — закрытые коммерческие разработки, делающие сборку устройства своими руками невозможной, а другие позволяют получить на выходе более стабильный, но слишком слабый ток, «растягивающий» процесс восполнения энергии на несколько часов — вплоть до суток.

Вне зависимости от изготовителя и модели мобильного аппарата беспроводная зарядка стандарта Qi работает одинаково:

На медной катушке, подключённой к бытовой электросети со стандартными напряжением и частотой, генерируется мощное магнитное поле.
Оно передаётся на катушку-приёмник, располагающуюся на расстоянии нескольких сантиметров от первой, и преобразуется посредством дополнительного элемента в электрическую энергию, после чего поступает или на разъём телефона, или непосредственно на контакты аккумулятора.

Нередки случаи, когда после первой «зарядки» не включается Wi-Fi на телефоне; единственное, что может сделать неудачливый владелец устройства, — обратиться в сервисный центр или ремонтную мастерскую.

Безопасно ли использовать беспроводную зарядку?

Часть пользователей мобильных устройств отказывается от беспроводных зарядок, потому что переживает, как бы магнитное излучение не оказалось вредным. Опасения по поводу здоровья – не более чем паранойя
: об этом заявляют не только эксперты, но и члены Консорциума беспроводной электромагнитной энергии (WPC
) – организации, разработавшей технологию Qi
.

Мощность беcпроводного ЗУ составляет всего 5 Ватт – этого совершенно точно недостаточно, чтобы оказать воздействие на организм человека. Негативные последствия могут быть только при использовании ЗУ с мощностью в 120 Ватт – такие устройства тоже выпускают, но не в промышленных масштабах, и предназначены они для подзарядки ноутбуков.

Беспокоятся пользователи не только за здоровье, но и за сохранность личных данных. В середине 2016 года стало известно о новом способе хакерской атаки. Благодаря поддельным USB-проводам хакеры могут воровать данные (пароли и пин-коды) с телефонов жертв, пока те подзаряжают гаджеты от портов компьютеров – об этом рассказало охранное агентство Aries Security

Из-за такой новости пользователи стали ещё более осторожно относиться к зарядным устройствам, размещённым в общественных местах – в том числе к беспроводным

Красть данные через беспроводную зарядку невозможно.

Воровство информации через USB-кабель стало возможным, потому что провод имеет 2 функции – он обеспечивает подзарядку мобильного устройства и обмен данными между гаджетами (смартфоном и ПК). Беспроводная зарядка вторую функцию выполнять не способна
. Можно будет начинать переживать, когда разработчики наделят станции беспроводных ЗУ функциями точки обмена данными, однако в ближайшем будущем этого не ожидается.

От теории к практике

Прежде всего, следует отметить, что нужно не только сделать базовую станцию, но и изменить сам смартфон. Дело в том, что если телефон изначально не поддерживает беспроводную зарядку, то он не оснащен индукционной катушкой. В таком случае, нам придется самим создать его и поместить внутрь смартфона. Контакты катушки приемника нужно будет припаять к клеммам + и — разъема microUSB на телефоне.

В принципе, абсолютно любой человек может сделать беспроводное зарядное устройство. Самое главное здесь — точно следовать всем правилам. Сам процесс создания можно разделить на две части:

Создание передатчика;
Изготовление приемника.

Что нам понадобится

Конечно, для создания такого устройства вам понадобятся определенные материалы. Здесь все очень просто. Для передатчика нам понадобятся следующие компоненты:

Рамка 5 см (максимум 7 см).
Медная проволока диаметром 1 мм (25 витков).
Полевой транзистор IRF Z44.
Конденсатор — 10н.
Резистор — 10 Ом.
Резистор 1K (2 штуки).

Это все, что вам нужно для передатчика. Все эти материалы легко найти. Усилитель будет питаться от самого обычного портативного зарядного устройства.

Для того чтобы телефон мог получать электричество от передатчика, необходимо собрать приемник. Для этого вам понадобятся:

Диод VD1 M4.
Конденсатор составляет 10n (nF).
Конденсатор имеет емкость 100н.
Конденсатор 10u (10mF).
Стабилизатор напряжения 7805 (5 В).
Для катушки вам понадобится проволока 0,4 мм (30 витков).

Итак, давайте соберем все вместе.

Собираем передатчик

Здесь все очень просто. Имеется генератор и передающая цепь (катушка). Генератор питается от обычного источника питания 5 В 2 А и передает импульсы на схему передатчика, который создает магнитное поле определенной частоты. Для радиолюбителей с опытом собрать такое устройство не составит труда. Ниже приведена схема электрической цепи.
Итак, для намотки катушки нам понадобится каркас диаметром 5 см

Медный провод диаметром 1 мм (важно, чтобы он был в лакированной изоляции). Возьмите медную проволоку, оставьте около 3-5 см от конца (условно это будет плюсом).
Затем намотайте проволоку по спирали в 25 витков

Каждые 3-5 оборотов желательно обрабатывать лаком (или суперклеем). Это позволит катушке держать форму после намотки и создаст изоляцию.В итоге у вас должна получиться катушка в форме медного диска.

Отложите катушку в сторону до полного высыхания. Тем временем давайте соберем генератор импульсов. Вы делаете все в соответствии со схемой:

Стоит отметить, что размеры не так важны для передатчика. Вы можете поместить генератор с катушкой в любой корпус, украсив его как угодно. Главное, чтобы расстояние между катушками (передатчиком и приемником) было как можно меньше.

Собираем приемник

Он также имеет свой собственный приемный контур (катушку). Здесь все и начинается. Выше мы уже обсуждали, как намотать цепь передатчика. Единственное отличие заключается в том, что на этот раз мы используем проволоку 0,4 мм и делаем 30 витков (через каждые 5-7 витков не забывайте обматывать контур лаком или суперклеем). Затем вся схема будет построена на SMD-компонентах (это радиодетали того же размера, но они очень маленькие и монтируются на поверхность).

Например, конденсаторы SMD выглядят следующим образом:

Соберите в соответствии с приведенной ниже схемой:

Как видите, здесь нет ничего сложного. Вопрос только в том, как поместить все это в чехол для телефона. Здесь нужно проявить творческий подход, потому что случаи у всех разные.

Как это работает в сборке

Как уже говорилось выше, все дело в том, что генератор передает импульсы в цепь передатчика, который создает магнитное поле определенной частоты. Приемный контур, оказавшись в магнитном поле, начинает генерировать электрические импульсы. Сигналы от приемной цепи поступают на выпрямительную схему и регулятор напряжения. В результате на выходе получается стабильное напряжение 5 В (до 1 А). Выход с приемника должен быть припаян к ножкам разъема microUSB («+» и «-«).

Вот распиновка стандартного разъема microUSB на большинстве смартфонов и планшетов:

Здесь нас интересуют черные и красные штыри. Их нужно спаять с выходом из схемы приемника. Затем мы собираем смартфон, подключаем схему передатчика к источнику питания и подносим телефон (схема приемника уже собрана внутри) к базовой станции (схема передатчика собрана внутри). Чем ближе вы его подносите, тем выше напряжение и, следовательно, выше ток.

Как выбрать безвредную зарядку

Эйнштейн сказал однажды: «Если ученый не способен объяснить пятилетнему ребенку, чем он занимается, то он или безумец, или шарлатан». Сила Ци силой Ци, но все действительные наши достижения основаны на объективном, не зависящем от субъекта, знании. Допустим, привезли мы к себе домой амазонского дикаря, есть там еще такие. Подвели его к телевизору и сказали: «Если ты вот эту штуку, вилку, воткнешь сюда, в розетку, и нажмешь вот тут, то вот здесь появится картинка, а отсюда пойдет звук». Если дикарь сделает все как сказано, телевизор включится, картинка появится, звук пойдет, хотя дикарь об электричестве и электронике понятия не имеет, а грозу считает расстройством пищеварения у своих богов. Так и полный, как говорится, чайник, может выбрать для своего гаджета беспроводную зарядку, которой можно пользоваться без опасений:

Убеждаемся, что на аппарате есть значок соответствия стандарту WPC (см. ниже);
Просим показать зарядку: там, кроме индикатора включения Power или I/O, должен быть индикатор заряда Charge или обозначенный таким же, как на гаджете, значком;
просим включить. Power должен светиться, а Charge нет;
Кладем на зарядку гаджет – Charge должен засветиться, а дисплей гаджета показать заряд;
Приподнимаем гаджет не более чем на 3 см над площадкой зарядки – Charge должен погаснуть, а дисплей показать прекращение заряда.

Такой беспроводной зарядкой можно безопасно пользоваться в быту, если она расположена не ближе 1,5-2 м от мест длительного пребывания людей (кровать, рабочий стол, любимый диван перед телевизором). В детской держать включенную беспроводную зарядку нельзя, в т.ч. и описанную далее, которая может стоять постоянно включенной на тумбочке у взрослой кровати.

Стандарт Qi

Беспроводная передача электроэнергии вызывает интерес во многих областях человеческой жизни, но долгое время она не выходила за стены лабораторий. Уже в этом веке компании, занимающиеся разработкой потребительской электроники (планшеты, смартфоны), выступили с инициативами по созданию беспроводной зарядки. Огромный вклад внесла организация Wireless Power Consortium, которая разработала стандарт Qi («Ци») для малых токов.

Спецификация стандарта была бесплатной и доступной, поэтому он очень быстро начал использоваться в портативной технике. Три года спустя Qi был принят в качестве спецификации для средних токов. Существуют и другие стандарты, но они сложнее, чем Qi, и менее распространены. Совсем недавно, в 2015 году, исследователи из Университета Вашингтона обнаружили, что энергия может передаваться по сетям Wi-Fi. Ожидайте, что смартфон будет заряжаться при подключении к маршрутизатору.

Советы по выбору комплектующих

В качестве полевого транзистора подойдут его варианты MTP50N05, KP723A, MTP50N06V, STP45NE06, STP50N06, MTB50N06V, STB45NF06T4, HUF75329(P3|S3(S)), STP45NF06, STP60NF06, STB60NF06(T4|L|LT4) или аналогичные характеристики.

Диод М4 в приемной цепи — может быть заменен любым диодом с допустимым током 1А/400В. Возможно использование немного меньшей мощности диода, так как сила входящего питания намного ниже.

Вы также можете заменить регулятор напряжения на любой с выходным током 5 В. Полными аналогами являются L7805CV, MC7805CTG, российский КР142ЕН5А.

Устройства от Cota

Интересные предложения разрабатывают и сотрудники Cota. Они не просто осваивают концепции специализированных зарядных панелей для мобильных устройств, а стремятся максимально расширять спектр их поля действия. Например, помимо телефонов и планшетов, таким прибором можно наполнить энергией носимую электронику. Причем для этого необязательно вплотную подносить устройство к активной панели.

Небольшой аппарат размером с хлебницу работает на расстоянии 10 м. Возникает вопрос: “Как работает беспроводная зарядка с таким радиусом? Достаточно ли она эффективна?” И тут стоит вернуться именно к носимой технике, среди которой: умные часы, браслеты и напульсники, так как именно в работе с данными гаджетами устройство демонстрирует наиболее впечатляющие показатели. Очевидно, что на от телефонов и смартфонов требуется больше времени.

Преимущества и недостатки беспроводной зарядки

Несмотря на то что эффективность беспроводных зарядных устройств оставляет желать лучшего, у этих девайсов есть масса преимуществ:

Отсутствие проводов
. Самый очевидный плюс: вставлять кабель в гаджет больше не придётся. На самом деле это преимущество «притянуто за уши», ведь совсем без проводов пользователю обойтись не удастся – нужно ведь как-то подпитывать саму станцию.
Универсальность
. С помощью одного беспроводного ЗУ можно заряжать любое мобильное устройство, поддерживающее такую функцию.
Невысокие цены
. В отечественных магазинах электроники не найти беспроводное ЗУ дешевле 1 тыс. рублей, зато, например, на AliExpress
такое устройство удастся купить всего за 200-250 рублей.

О главных недостатках беспроводных ЗУ уже говорилось – это низкая эффективность и необходимость держать катушки в непосредственной близости друг к другу. В число других, менее значимых минусов можно включить следующие:

В процессе беспроводной зарядки мобильное устройство очень сильно нагревается – следствием этого порой становится выход аккумулятора из строя.
«Мобильник», находящийся на зарядке, принимает радиосигналы с существенными искажениями.
Некоторые из моделей гаджетов (например, Айфон) подзаряжать беспроводным способом можно только посредством специального чехла или адаптера для беспроводной зарядки. Приобретение подобного оборудования, разумеется, сулит дополнительные расходы.

Заключение

Беспроводные зарядные устройства подкупают не только сочетанием эффективности и эффектности, но и простотой. Всё гениальное просто
: достаточно использовать две катушки индуктивности, чтобы перестать быть рабом проводов – до создания беспроводного ЗУ мог дойти и Фарадей ещё полтора века назад, если б знал, в какую эпоху придётся жить его потомкам.

Примитивность конструкции способна подтолкнуть владельца гаджета к самостоятельным экспериментам с электромагнитным излучением и проводниками — в интернете, увы, масса статей, советующих, как собрать беспроводную зарядку своими руками, за авторством комнатных изобретателей. Мы рекомендуем вам приступать к таким попыткам, только если у вас в ящике стола хранится диплом физфака. Дилетант по ходу подобных экспериментов может запросто вывести гаджет из строя.

Бесконтактное зарядное устройство – это мечта для каждого обладателя смартфона. Современные телефоны регулярно нуждаются в зарядке. Постоянно приходиться подключать их с помощью провода к адаптеру. Однако сейчас можно выбрать беспроводную зарядку и забыть обо всех сложностях. Беспроводная зарядка для телефона это уже не мечта, а обычное устройство, которое используют миллионы пользователей.

Многие десятилетия люди мечтают о возможности передачи энергии на расстояние. Это часто можно встретить в фантастических романах 20 века. И вот свершилось. В пользовании появились зарядные устройства, которые заряжают аккумуляторы потребителей на расстоянии. Правда расстояния еще очень малы, всего несколько сантиметров, но это уже уверенный шаг вперед. И не теоретический, а практический.
На данный момент самое широкое распространение получили беспроводные бесконтактные зарядные устройства для смартфонов (БЗУ). Достаточно положить смартфон на зарядное устройство и он начнет заряжаться. Никаких проводов от беспроводной зарядки до смартфона не надо. Все работает на законе взаимоиндукции. Зазвонил телефон, спокойно берешь его в руки не боясь запутаться в проводах, не боясь повредить контакты разъема, а так же не привязан строго к рабочему месту.
Так, что в настоящий момент беспроводные зарядное устройство уже не является мифом. Это адаптеры, которые может приобрести каждый желающий. Расположить зарядку можно на столике у кровати дома или же в автомобиле на приборной панели.
Но стоит отметить, что далеко не все телефоны и смартфоны, выпускаемые различными производителями, способны заряжаться от беспроводных зарядок. Телефоны поддерживающие беспроводную зарядку стали появляться совсем недавно. А какие телефоны поддерживают беспроводную зарядку можно узнать у менеджера салона сотовой связи. Но если ваш телефон не поддерживает эту функцию, то как модернизировать ваш телефон или смартфон для данных видов зарядок я опишу ниже.

Беспроводная зарядка: идеология и расчет безопасности, схемотехника, изготовление своими руками

Беспроводная зарядка