การออกแบบและสร้างตัวกรองสายไฟสำหรับเครื่องชาร์จโทรศัพท์ Android: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ในคำแนะนำนี้ ฉันจะแสดงวิธีการใช้สาย USB มาตรฐานกับสาย USB ขนาดเล็ก แยกไว้ตรงกลางและใส่วงจรกรองซึ่งจะลดเสียงรบกวนหรือแฮชที่มากเกินไปที่เกิดจากแหล่งจ่ายไฟ Android ทั่วไป ฉันมีวิทยุมัลติแบนด์แบบพกพาซึ่งไม่ได้มาพร้อมกับแจ็คมาตรฐานสำหรับ a แต่มาพร้อมกับปลั๊ก USB ขนาดเล็ก เมื่อฉันเสียบเข้ากับแหล่งจ่ายไฟ 5V ชนิดที่ใช้ชาร์จโทรศัพท์ Android ฉันไม่มีอะไรนอกจากเสียง AM และคลื่นสั้น สามารถใช้ได้กับ FM เท่านั้น มีสถานีวิทยุ AM สองสามสถานีที่ฉันชอบฟัง ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจออกแบบตัวกรองแบบพาสซีฟเพื่อป้องกันเสียงรบกวนส่วนใหญ่ที่เกิดจากแหล่งจ่ายไฟของโทรศัพท์ Android

เสบียง

1) ท่อหดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 นิ้ว ยาว 3 นิ้ว ชนิด 3M CCT 1100 (ร้านขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์)

2) สาย USB ธรรมดาถึงมินิ USB ขนาด 6 ฟุต (ร้านดอลลาร์)

3) แผ่น perf หรือ vector board ขนาด 3 x 1/2 นิ้ว (ร้านชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์)

4) (2) 2.5 มิลลิเฮนรี่ choke กู้จากวงจรหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์เก่า

5) (1) 1000 microfarad ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 10 โวลต์หรือสูงกว่า (เก็บชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์)

6) คีมปากแหลม (ร้านฮาร์ดแวร์)

7) มีด Exacto (ร้านฮาร์ดแวร์)

8) ปืนความร้อน (ร้านฮาร์ดแวร์)

9) ปืนกาวร้อนและแท่ง (ร้านขายงานฝีมือ)

10) ปืนบัดกรีและบัดกรี (ร้านฮาร์ดแวร์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์)

11) แหล่งจ่ายไฟ Android 5V (ร้านอิเล็กทรอนิกส์หรือออนไลน์)

ขั้นตอนที่ 1: วิเคราะห์ผลลัพธ์ของพาวเวอร์ซัพพลายโทรศัพท์ Android

หากคุณดูที่เอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ 5 โวลต์ในภาพแรก คุณจะเห็น 5 DC ที่มีเสียงรบกวนเพียงเล็กน้อยที่ด้านบนของ DC (ประมาณ.01 VAC) สำหรับวัตถุประสงค์ส่วนใหญ่ วิธีนี้ใช้ได้ แต่หากคุณใช้แหล่งจ่ายไฟนี้เพื่อจ่ายไฟให้กับวิทยุหรือเครื่องขยายเสียง คุณจะได้ยินแต่เสียงหึ่งๆ ฉันซูมเข้าไปที่รูปคลื่นในภาพที่สอง และคุณสามารถเห็นการกระตุกหรือการสลับชั่วขณะซึ่งทำให้เกิดสัญญาณรบกวนในพื้นที่ 50 mHz ขึ้นไป ดังแสดงในภาพที่ 3 ซึ่งแสดงสเปกตรัมเอาท์พุตตั้งแต่ 0 ถึง 50 mHz เสียงทั้งหมดนี้จะแสดงขึ้นที่เอาต์พุตของลำโพงวิทยุเป็นเสียงกระหึ่มหรือเสียงทอด ฉันต้องการสร้างวงจรง่ายๆ เพื่อป้องกันเสียงรบกวนนี้ให้ได้มากที่สุด

ขั้นตอนที่ 2: การออกแบบวงจรกรอง

วงจรที่ฉันคิดขึ้นมาคือสิ่งที่เรียกว่าฟิลเตอร์กรองความถี่ต่ำ วงจรประเภทนี้จะบล็อกความถี่ทั้งหมดที่อยู่เหนือความถี่ตัดวงจร ฉันตัดสินใจที่จะมีความถี่ตัดที่ต่ำกว่า 60 Hz ซึ่งเป็นความถี่ของสายไฟในอเมริกาเหนือ การคำนวณทำให้ตัวเหนี่ยวนำมีค่าค่อนข้างสูง ซึ่งมากกว่าที่ฉันเตรียมไว้เพื่อใส่ลงในพื้นที่เล็กๆ ที่ฉันจัดสรรไว้สำหรับตัวกรอง ฉันใช้วงจรนี้ซึ่งยังเพียงพอและอนุญาตให้ฉันใช้โช้ก 2.5 mH สองตัวที่ฉันได้กู้จากวงจรหลอดฟลูออเรสเซนต์ขนาดเล็กที่เผาไหม้ออก ตัวเก็บประจุ 1000 uF ที่ฉันยังมีอยู่ในถังอะไหล่ ฉันสร้างวงจรโดยใช้ SPICE และให้การลดทอนอย่างน้อย 30 dB สูงสุด 50 mHz ฉันจะต้องสร้างวงจรและทดสอบกับเครื่องกำเนิดการติดตามเพื่อดูว่าวงจรที่สร้างขึ้นจริงเห็นด้วยกับผลลัพธ์ของวงจรที่ออกแบบหรือไม่

ขั้นตอนที่ 3: การสร้างและทดสอบวงจร

การตัด perfboard ขนาด 3 x 1/2 นิ้วฉันติดตั้งตัวเหนี่ยวนำ 2.5 mH สองตัวและตัวเก็บประจุ 1,000 uF บัดกรีเข้าด้วยกันที่ด้านหนึ่งของ perfboard เมื่อเสร็จสิ้น ฉันเชื่อมต่อ "ตัวสร้างการติดตาม" กับอินพุตและเอาต์พุต และผลลัพธ์จะอยู่ในรูปภาพที่สอง เครื่องกำเนิดการติดตามกวาดจาก 5 kHz เป็น 50 mHz และแสดงให้เห็นว่าตัวกรองทำงานค่อนข้างใกล้เคียงกับผลลัพธ์ที่คาดการณ์ไว้ การลดทอนค่อนข้างดีจนถึง 25 mHz ที่ 30 dB และวนเวียนอยู่ประมาณ 20 dB จนกระทั่งถึง 50 mHz สิ้นสุดด้วยการลดทอนประมาณ 18 dB ที่ 50 mHz การใช้วิทยุกับแหล่งจ่ายไฟจะลดเสียงทอดที่ออกมาจากลำโพงส่วนใหญ่ ทำให้ฉันสามารถรับสถานีในพื้นที่ได้โดยไม่มีเสียงรบกวนมากนัก

หมายเหตุ: วิทยุที่ฉันออกแบบให้มีความละเอียดอ่อนอย่างยิ่งและทำงานได้ดีกว่าวิทยุ AM หรือ FM ที่ฉันเคยมีมาก่อน แบตหมดก็รับได้ทั้งสถานี AM และ FM ตอนกลางวันจากเมืองใหญ่ที่ใกล้ที่สุด ซึ่งอยู่ห่างออกไป 120 ไมล์!

เครื่องกำเนิดการติดตาม- อุปกรณ์ที่ประกอบด้วยออสซิลเลเตอร์แบบกวาดพร้อมเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมในหน่วยเดียว อุปกรณ์นี้มีประโยชน์มากสำหรับตรวจสอบการตอบสนองความถี่ของตัวกรองและวงจรอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ

ขั้นตอนที่ 4: เชื่อมต่อตัวกรองกับสายเคเบิล

ใช้สาย USB ขนาด 6 ฟุตเป็น mini USB แล้วตัดตรงกลาง ส่วนสายแบบ 5 เส้น แบบที่ผมใช้ ก็แค่ใช้สายสีดำกับสีน้ำเงิน ค่าลบ 5V สำหรับสีดำ และ +5V สำหรับสีน้ำเงิน สายสีน้ำเงินที่เข้ามาจะไปที่อินพุตของตัวกรองและสายสีน้ำเงินที่ส่งออกจะไปที่เอาต์พุตของตัวกรอง สายไฟสีดำผูกเข้าด้วยกันและติดกับด้านลบของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 1000 uF เมื่อสิ่งเหล่านี้ถูกบัดกรีเข้าด้วยกันแล้ว ปลายสายไฟจะถูกยึดเข้ากับทั้งสองด้านของบอร์ดประสิทธิภาพด้วยกระดาษห่อเล็กๆ ลวดถูกยึดเพิ่มเติมเข้ากับบอร์ดที่ปลายแต่ละด้านด้วยกาวร้อนละลาย เมื่อรวมเข้าด้วยกันแล้ว ท่อหดด้วยความร้อนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 นิ้วจะถูกผลักผ่านวงจรและหดด้วยปืนความร้อนดังแสดงในภาพที่สาม การประกอบทั้งหมดควรมีลักษณะเหมือนภาพสุดท้ายเมื่อเสร็จสิ้น

หมายเหตุ: ตัวกรองนี้สามารถติดตั้งในสาย USB ใดก็ได้ โทนสีอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับผู้ผลิตสายเคเบิล ดังนั้นให้ตรวจสอบสายไฟแต่ละเส้นที่มีแหล่งจ่ายไฟสำหรับ +5 และ 0 โวลต์

ขั้นตอนที่ 5: บทสรุป

แม้ว่าแนวคิดนี้สร้างขึ้นเพื่อลดเสียงรบกวนในวิทยุที่เชื่อมต่อ USB แต่ก็สามารถใช้เพื่อชาร์จโทรศัพท์ได้ เครื่องชาร์จราคาถูกเหล่านี้สามารถทำได้ราคาถูกเพราะแทบไม่มีการกรองเอาต์พุต โทรศัพท์บางรุ่นอาจชาร์จไม่ถูกต้องเนื่องจากเสียงรบกวนที่เข้ามาในวงจรการชาร์จและตัวกรองวงจรนี้จะลดความน่าจะเป็นนั้น