Доброго всем дня, сегодня будем сооружать очередное полезное устройство для автолюбителей –держатель смартфона с беспроводной зарядкой и прикручивание к смартфону беспроводной зарядки.
Раньше у меня все смартфоны были хоть и большие и тяжёлые, но зато все с беспроводной зарядкой по стандарту Qi, но вот попалась на глаза и купилась новинка весом 395 грамм. Но без беспроводной зарядки. Все беспроводные зарядки в мой автомобиль были гравитационные или сенсорные, то есть смартфон либо своим весом приводит в действие механизм захвата, либо палец подносишь, срабатывает датчик, боковые лапки раздвигаются секунды на 3 (как раз успеваешь вставить туда телефон) и затем сдвигаются, плотно держа тело. Естественно, массу в почти 400 грамм они, эти держатели, не выдерживают, пришлось для моего нового приобретения придумывать что-то более массивное, в продаже такого нет. А перед этим надо в сам смартфон интегрировать блок для беспроводной зарядки.
За несколько лет использования такого способа заряжания телефона я оценил это удобство – кинул его или вставил куда надо, и всё, он начал заряжаться. Не надо тревожить разъём тела. Учитывая, что мой смартфон ещё и водостойкий, обычный процесс заряжания выглядел так: ищем ножик, чтобы открыть заглушку гнезда зарядки, потом вставляем зарядный штекер. Однажды упавший в процессе зарядки через кабель телефон выворотил зарядное гнездо, с тех пор я и увлёкся «беспроводкой».
Нам понадобятся:
Смартфон
Чехол для него
Приёмник беспроводной зарядки
Передатчик беспроводной зарядки
Рекламная пластиковая штучка
ЕВА-коврик (обрезки)
Клеевой пистолет
Кабель-канал
Порядок самоделания.
Сначала немного теории. Все знают про обычный трансформатор, простейший это две обмотки, одна первичная, другая вторичная. В нашем случае первичная (передающая) находится на ферритовой пластине, что увеличивает КПД устройства. Дальше попрошу дипсика объяснить попроще, как это работает.
Отличный вопрос! Трансформатор — это устройство для **изменения напряжения и тока переменного (AC) электрического сигнала** с минимальными потерями энергии. Он работает на основе явления **электромагнитной индукции**.
### Краткий принцип (для нетерпеливых):
Переменный ток в **первичной катушке** создаёт переменное магнитное поле, которое передаётся через **сердечник** во **вторичную катушку**, где снова превращается в переменный ток, но уже с другим напряжением.
---
### Подробное объяснение из 3-х ключевых частей:
#### 1. Устройство (Из чего состоит?)
* **Две или более катушки из изолированного провода** (обмотки). Они не соединены электрически.
* **Первичная обмотка** — подключается к источнику переменного тока.
* **Вторичная обмотка** — подключается к нагрузке (потребителю).
* **Замкнутый магнитопровод (сердечник)** из ферромагнитного материала (чаще всего из тонких пластин специальной стали). Он концентрирует и передаёт магнитный поток от одной катушки к другой с максимальной эффективностью.
#### 2. Физический принцип (Как именно работает?)
Закон **электромагнитной индукции Фарадея**: *Изменяющееся магнитное поле создаёт в проводнике электродвижущую силу (ЭДС, напряжение).*
**Шаг за шагом:**
1. На **первичную обмотку** подаётся **переменное напряжение** (U₁).
2. По обмотке начинает течь **переменный ток** (I₁), который создаёт вокруг себя **переменное магнитное поле**.
3. **Сердечник** «собирает» это магнитное поле и проводит его через себя, становясь общим магнитным потоком (Φ) для обеих катушек.
4. **Переменный магнитный поток** пронизывает витки **вторичной обмотки**.
5. Согласно закону Фарадея, во вторичной обмотке **индуцируется (наводится) переменное напряжение** (U₂).
6. Если к выводам вторичной обмотки подключить нагрузку (лампочку, прибор), в цепи потечёт **переменный ток** (I₂).
#### 3. Главное правило и формулы (Что на что меняем?)
**Основное соотношение** определяется **коэффициентом трансформации (k)**, который равен отношению числа витков в обмотках.
`k = N₁ / N₂ = U₁ / U₂ ≈ I₂ / I₁`
Где:
* `N₁` — число витков первичной обмотки.
* `N₂` — число витков вторичной обмотки.
* `U₁` и `U₂` — напряжения на обмотках.
* `I₁` и `I₂` — токи в обмотках (приближённо, без учёта потерь).
---
### Типы трансформаторов:
1. **Повышающий:** `N₂ > N₁`, следовательно `U₂ > U₁`, `I₂ < I₁`.
* **Применение:** На электростанциях для повышения напряжения перед передачей по ЛЭП (чтобы снизить потери в проводах).
2. **Понижающий:** `N₂ < N₁`, следовательно `U₂ < U₁`, `I₂ > I₁`.
* **Применение:** В зарядных устройствах, блоках питания, чтобы получить безопасное низкое напряжение из сетевого 220В.
3. **Разделительный:** `N₂ ≈ N₁`, следовательно `U₂ ≈ U₁`.
* **Применение:** Для гальванической развязки цепей (чтобы обезопасить пользователя от поражения током, например, в медицинских приборах).
### Важные моменты:
* **Работает только на переменном токе!** Постоянный ток (DC) создаёт постоянное магнитное поле, которое не меняется со временем, поэтому ЭДС во вторичной обмотке не индуцируется.
* **Закон сохранения энергии (идеальный случай):** Мощность на входе ≈ мощности на выходе: `U₁ * I₁ ≈ U₂ * I₂`. Если напряжение повышается, ток пропорционально уменьшается, и наоборот.
* **В реальности есть потери:** На нагрев обмоток (потери в меди), на перемагничивание сердечника и вихревые токи (потери в стали), на рассеивание магнитного потока. Поэтому КПД трансформатора обычно 95-99%.
### Где вы с ним сталкиваетесь каждый день?
* **Зарядное устройство** для телефона/ноутбука — это мини-трансформатор + выпрямитель.
* **Блок питания** в любой бытовой технике.
* **Распределительные щитки** в подъездах (понижают 380/220В до нужных значений).
* **Огромные силовые трансформаторы** на электрических подстанциях.
**Итог:** Трансформатор — гениальное и простое устройство, основанное на фундаментальных законах физики, которое сделало возможной эффективную передачу электроэнергии на большие расстояния и безопасное использование электричества в быту.
Переходим к практике. Сначала надо к смартфону прикрутить возможность работы с Qi-зарядкой. На Озоне нашлось много нужных устройств по самым разным ценам, я же решил сделать проект максимально универсальным, чтобы в случае, если что-то пойдёт не так, оставить возможность зарядки и по проводу тоже. Другими словами, мне нужен был приёмник (ресивер, так он называется на Озоне) с проходным разъёмом тайп си. То есть вставляем его в гнездо зарядки, и у него снаружи тоже есть гнездо для зарядки. К сожалению, такого нет в природе, но после кропотливых поисков я нашёл-таки проходной ресивер, но с магнитной зарядкой. Выбора большого не было, пришлось купить этот. Кстати, тоже прикольная вещь магнитная зарядка. Не надо тревожить родное гнездо, вставляешь в него пипку с «магниткой», с ней в комплекте обычно провод USB, на другом конце питающий магнитный коннектор. Видимо, магнит неодимовый, очень мощный, вблизи смартфона он сам ищет своего собрата и примагничивается ровно в то положение, чтобы заряжать телефон. После этого проекта я накупил себе таких несколько штук и раскидал по всей квартире, и в машину тоже. После Qi-зарядки, на мой взгляд, это самый крутой способ зарядки. Кроме того, пипка в телефоне защищает зарядное гнездо от пыли и становится сложно его сломать.
Итак, приёмник куплен, скотчем приклеен к задней части смартфона, начинаем тестирование приложением Ampere. Оно позволяет установить взаимоположение передатчика и приёмника, в котором ток заряда будет максимальным. Передатчиков у меня с десяток, нашёлся лишний из сломанного автодержателя, дам ему второй шанс. Понимание возникло, теперь можно одевать смартфон в чехол, скотч оставляем, чтобы ресивер не смещался.
Чудненько, телефон закуайили, теперь осталось сделать для него передатчик.
В процессе этого проекта у машины сломался спидометр (точнее, всё сложнее, но не в этом суть). Я нашёл на Озоне за смешные деньги спидометр с GPS с проекцией на лобовое стекло. Прикольная штука. На видео видно, что изображение двоится, так как у меня триплекс, как и у всех. В комплекте со спидометром идёт компенсационная плёнка, её надо наклеить на место проекции, но я решил, что меня всё устраивает и без неё. В эту тему было много разных гаджетов, и с тахометром, и с другими опциями, но я решил, что мне нужна только скорость. После включения минуту-две он ищет спутники, а потом проецирует скорость на лобовое стекло, пока не выключишь зажигание. Соответственно, перемещая прибор по торпеде, можно выбрать наиболее удачно место проекции. Скорость показывает на 2-3 км/ч меньше, чем по навигатору, не знаю, кому верить, но разногласия маленькие. Так что классная вещь для тех, у кого сломался спидометр.
Итак, создаём зарядку. К низу пластикового рекламного изделия приклеиваем кабель-канал, к задней части собственно передатчик с гнездом зарядки. Готово, едем тестировать. Покатушки показали, что надо с боков сделать упоры, так как на поворотах тяжёлый смартфон катается по своему ложу, снимаясь с зарядки. Взгляд упал на остатки ЭВА (или ЕВА) коврика. Вырезаем ножом, приклеиваем, едем снова тестировать. Всё отлично работает, и есть ещё неожиданный бонус. Работаю я допоздна, и по усталости вечером, вылезая из машины, иногда забывал в ней телефон. Нет ничего огорчительнее, придя домой в мороз в полночь, обнаружить, что телефон забыл в машине. А в этом моём раскладе выключаешь зажигание, и смартфон сразу включается, сообщая, что его сняли с зарядки. Сложно его забыть, когда он так делает. Но есть и ложка дёгтя, радио на магнитоле при включении чего угодно в прикуриватель начинает шуршать, нормально играют только диски. Так что решил я записать на диски эфиры моего любимого радио Ретро ФМ и не париться.
И ещё интересная штучка купилась, чтобы очки солнечные не одевать, но мне не подошла, к сожаления, машина не седан, выше, чем надо, экран получается, но цена такая смешная, что я оставил, может, куда и применю.
Так выглядит снаряженный ресивером и чехлом смартфон
А так выглядит "парковка" для магнитной зарядки. Чтобы не на полу лежала, а культурно располагалась и быстро доставалась. К крышке прикроватной тумбочки снизу двухсторонним скотчем приклеена шайба, к ней и прикрепляется штекер, он же магнитный.
