Thiết kế và xây dựng bộ lọc dòng điện cho bộ sạc điện thoại Android: 5 bước

2025 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2025-01-13 06:58

Trong phần Hướng dẫn này, tôi sẽ hướng dẫn cách lấy dây USB tiêu chuẩn sang USB mini, tách nó ở giữa và chèn một mạch lọc để giảm nhiễu hoặc băm quá mức được tạo ra bởi bộ nguồn android thông thường. Tôi có một đài phát thanh đa băng tần di động không đi kèm với giắc cắm tiêu chuẩn cho một, nhưng đi kèm với một phích cắm USB mini. Khi tôi cắm nó vào nguồn điện 5V loại được sử dụng để sạc điện thoại Android, tôi không nhận được gì ngoài tiếng ồn trên AM và sóng ngắn. Nó chỉ có thể được sử dụng trên FM. Có một vài đài phát thanh AM mà tôi thích nghe nên tôi quyết định thiết kế một bộ lọc thụ động để chặn hầu hết tiếng ồn do nguồn điện của điện thoại Android tạo ra.

Quân nhu

1) Ống co nhiệt dài 3 inch đường kính 1 inch, loại 3M CCT 1100 (cửa hàng cung cấp thiết bị điện tử)

2) Cáp USB to mini 6 chân thông thường. (cửa hàng đồng đô la)

3) Mảnh 3 x 1/2 inch của bảng hoàn thiện hoặc bảng vectơ (cửa hàng linh kiện điện tử)

4) (2) Cuộn cảm 2,5 mm được trục vớt từ mạch bóng đèn huỳnh quang compact cũ.

5) (1) Tụ điện 1000 microfarad, 10 volt trở lên (cửa hàng linh kiện điện tử)

6) Kìm mũi kim (cửa hàng đồ kim khí)

7) Dao Exacto (cửa hàng đồ gia dụng)

8) Súng hơi nóng (cửa hàng đồ kim khí)

9) Súng và que keo nóng chảy (cửa hàng thủ công)

10) Súng hàn và vật hàn (cửa hàng cung cấp phần cứng hoặc điện tử)

11) Nguồn điện Android 5V (cửa hàng điện tử hoặc trực tuyến)

Bước 1: Phân tích đầu ra của bộ nguồn điện thoại Android

Nếu bạn nhìn vào đầu ra của nguồn điện 5 volt trong hình đầu tiên, bạn sẽ thấy nguồn 5 DC có một lượng tiếng ồn nhỏ chạy trên đầu của DC (khoảng 0,01 VAC). Đối với hầu hết các mục đích, điều này có thể chấp nhận được, nhưng nếu bạn đang sử dụng nguồn điện này để cấp nguồn cho radio hoặc bộ khuếch đại âm thanh, bạn sẽ không nghe thấy gì ngoài tiếng vo vo. Tôi đã phóng to dạng sóng trong hình thứ hai và bạn có thể thấy một số điểm đột biến hoặc chuyển đổi quá độ tạo ra tiếng ồn trong vùng 50 mHz và hơn thế nữa. Điều này có thể được nhìn thấy trong hình thứ ba, cho thấy phổ đầu ra từ 0 đến 50 mHz. Tất cả tiếng ồn này sẽ hiển thị trên đầu ra của loa đài dưới dạng tiếng vo ve hoặc âm thanh réo rắt. Tôi cần phải đưa ra một mạch đơn giản để chặn càng nhiều tiếng ồn này càng tốt.

Bước 2: Thiết kế mạch lọc

Mạch mà tôi đã nghĩ ra được gọi là bộ lọc thông thấp. Loại mạch này chặn tất cả các tần số trên tần số cắt mạch. Tôi quyết định đặt tần số cắt dưới 60 Hz, đây là tần số đường dây điện ở Bắc Mỹ. Các tính toán đã cho các cuộn cảm có giá trị khá cao lớn hơn tôi đã chuẩn bị để đưa vào không gian nhỏ mà tôi đã phân bổ cho bộ lọc. Tôi đã đưa ra mạch này vẫn còn đầy đủ và cho phép tôi sử dụng hai cuộn cảm 2,5 mH mà tôi đã tận dụng được từ mạch bóng đèn huỳnh quang thu nhỏ bị cháy. Tụ điện 1000 uF tôi cũng có trong thùng linh kiện của mình. Tôi đã tạo mạch bằng SPICE và nó cho tôi suy giảm ít nhất 30 dB lên đến 50 mHz. Tôi cần phải xây dựng mạch và kiểm tra nó trên một máy phát theo dõi để xem liệu mạch được xây dựng thực tế có đồng ý với kết quả của mạch được thiết kế hay không.

Bước 3: Xây dựng và kiểm tra mạch

Cắt một miếng ván đục lỗ 3 x 1/2 inch, tôi lắp hai cuộn cảm 2,5 mH và tụ điện 1000 uF hàn chúng lại với nhau trên một mặt của tấm ván mỏng. Khi điều này hoàn tất, tôi đã kết nối "trình tạo theo dõi" với đầu vào và đầu ra và kết quả là trên bức ảnh thứ hai. Bộ tạo theo dõi quét từ 5 kHz đến 50 mHz và nó cho thấy rằng bộ lọc hoạt động khá gần với kết quả dự đoán. Sự suy giảm khá ổn định lên đến 25 mHz ở 30 dB và dao động quanh 20 dB cho đến khi nó đạt đến 50 mHz kết thúc với mức suy giảm khoảng 18 dB ở 50 mHz. Sử dụng radio với nguồn điện giúp giảm phần lớn âm thanh phát ra từ loa cho phép tôi thu các đài địa phương mà không bị nhiễu nhiều

Lưu ý: Đài tôi thiết kế này cực kỳ nhạy và hoạt động tốt hơn bất kỳ đài AM hoặc FM nào mà tôi từng có trước đây. Chạy bằng pin, tôi có thể bắt tốt cả đài AM và FM vào giữa ngày từ thành phố lớn gần nhất, cách đó 120 dặm!

Máy phát điện theo dõi - một thiết bị bao gồm một bộ dao động quét với một bộ phân tích phổ trong một đơn vị. Thiết bị này rất hữu ích để kiểm tra đáp ứng tần số của các bộ lọc và các mạch điện tử khác.

Bước 4: Kết nối Bộ lọc với cáp

Lấy cáp USB to mini dài 6 foot và cắt nó ở giữa. Trong trường hợp cáp 5 dây như tôi đã sử dụng, chỉ cần sử dụng hai màu đen và xanh. Âm 5V cho màu đen và + 5V cho màu xanh lam. Dây màu xanh lam đi đến đầu vào của bộ lọc và dây màu xanh lam đi đến đầu ra của bộ lọc. Các dây màu đen được buộc vào nhau và mắc vào bản âm của tụ điện có điện tích 1000 uF. Khi tất cả chúng đã được hàn với nhau, các đầu của dây được cố định vào hai mặt của bảng điều chỉnh bằng dây quấn nhỏ. Dây được cố định thêm vào bảng ở mỗi đầu bằng keo nóng chảy. Khi tất cả đã hoàn tất, một đoạn ống co nhiệt có đường kính 1 inch được đẩy qua mạch và thu nhỏ lại bằng súng nhiệt như thể hiện trong hình thứ ba. Toàn bộ lắp ráp sẽ giống như bức tranh cuối cùng khi hoàn thành.

Lưu ý: Bộ lọc này có thể được cài đặt trong bất kỳ cáp USB nào. Bảng màu có thể khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất cáp, vì vậy hãy kiểm tra từng dây với nguồn điện +5 và 0 volt.

Bước 5: Kết luận

Mặc dù ý tưởng này được tạo ra để giảm tiếng ồn trên radio kết nối USB, nó cũng có thể được sử dụng để sạc điện thoại. Những bộ sạc rẻ tiền này có thể được sản xuất rẻ như vậy bởi vì chúng hầu như không có bộ lọc đầu ra. Một số điện thoại có thể không sạc đúng cách do tiếng ồn được đưa vào mạch sạc và bộ lọc mạch này sẽ làm giảm xác suất đó.