Dissenyar i construir un filtre de línia elèctrica per a un carregador de telèfon Android: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

En aquest instructiu, mostraré com agafar un cable USB a un mini USB estàndard, separar-lo al centre i inserir un circuit de filtre que reduirà el soroll excessiu o el hash produït per una font d'alimentació típica d'Android. Tinc una ràdio portàtil de diverses bandes que no venia amb un connector estàndard per a una, sinó que venia amb un endoll mini USB. Quan el vaig endollar a una font d’alimentació de 5V del tipus que s’utilitzaria per carregar un telèfon Android, no vaig obtenir res més que soroll a l’AM i a les ones curtes. Només es podia utilitzar a FM. Hi ha un parell d’emissores de ràdio AM que m’agraden escoltar, així que vaig decidir dissenyar un filtre passiu per bloquejar la major part del soroll produït per la font d’alimentació del telèfon Android.

Subministraments

1) Peça de 3 polzades de llarg de tub termorretractable de 1 polzada de diàmetre, tipus 3M CCT 1100 (botiga de subministraments electrònics)

2) Cable normal d'USB a mini USB de 6 peus. (botiga de dòlars)

3) Peça de perf o placa de 3 x 1/2 polzades (botiga de peces electròniques)

4) (2) 2,5 sufocants de mil·lenri recuperats d’un antic circuit de bombetes fluorescents compactes.

5) (1) Condensador electrolític de 1000 microfarades, de 10 volts o superior (botiga de peces electròniques)

6) Tenalles d'agulla (ferreteria)

7) ganivet Exacto (ferreteria)

8) Pistola de calor (ferreteria)

9) Pistola i pals de cola en calent (botiga d'artesania)

10) Pistola de soldar i soldadura (botiga de subministraments de maquinari o electrònica)

11) Font d'alimentació d'Android 5V (botiga d'electrònica o en línia)

Pas 1: analitzar la sortida de la font d'alimentació del telèfon Android

Si mireu la sortida de la font d'alimentació de 5 volts a la primera imatge, veureu el 5 DC amb una petita quantitat de soroll sobre la CC (aproximadament 0,01 VCA). Per a la majoria dels propòsits, això és tolerable, però si utilitzeu aquesta font d'alimentació per alimentar una ràdio o un amplificador d'àudio, no sentireu res més que brunzits. Vaig ampliar la forma d'ona de la segona imatge i podeu veure una sèrie de pics o transitoris de commutació que produeixen soroll a la regió de 50 MHz i més enllà. Això es pot veure a la tercera imatge, que mostra l’espectre de sortida de 0 a 50 MHz. Tot aquest soroll apareixerà a la sortida de l’altaveu de la ràdio com un brunzit o un so fregit. Necessitava crear un circuit senzill per bloquejar el màxim d’aquest soroll possible.

Pas 2: dissenyar un circuit de filtre

El circuit que se’m va plantejar era el que s’anomena filtre de pas baix. Aquest tipus de circuits bloqueja totes les freqüències per sobre d’una freqüència de tall del circuit. Vaig decidir tenir una freqüència de tall inferior a 60 Hz, que és la freqüència de línia elèctrica a Amèrica del Nord. Els càlculs donaven inductors de valor bastant alt que eren més grans del que estava disposat a col·locar al petit espai que tenia assignat per al filtre. Vaig sortir amb aquest circuit que encara era adequat i em va permetre utilitzar dos estranguladors de 2,5 mH que havia recuperat d’un circuit de bombetes fluorescents en miniatura cremat. El condensador de 1000 uF que també tenia al contenidor de peces. Vaig crear el circuit amb SPICE i em va atenuar almenys 30 dB fins a 50 mHz. Hauria de construir el circuit i provar-lo en un generador de seguiment per veure si el circuit real construït concordava amb els resultats del circuit dissenyat.

Pas 3: construcció i prova del circuit

Tallant una peça de perfboard de 3 x 1/2 polzades, vaig instal·lar els dos inductors de 2,5 mH i els condensadors de 1000 uF que els soldaven junts en un costat del perfboard. Un cop acabat, vaig connectar un "generador de seguiment" a l'entrada i sortida i el resultat es troba a la segona foto. El generador de seguiment va passar de 5 kHz a 50 mHz i mostra que el filtre funciona força a prop del resultat previst. L'atenuació és força plana fins a 25 mHz a 30 dB i oscil·la al voltant dels 20 dB fins a arribar als 50 mHz, acabant en una atenuació d'uns 18 dB a 50 mHz. L’ús de la ràdio amb la font d’alimentació redueix la major part del so de fregir que surt de l’altaveu, cosa que em permet captar emissores locals sense que es produeixi un soroll molt notable.

Nota: la ràdio per a la qual he dissenyat aquesta versió és extremadament sensible i supera totes les ràdios AM o FM que he tingut en el passat. Funcionant amb bateries, puc agafar bé les estacions AM i FM al mig del dia des de la gran ciutat més propera, que es troba a 120 milles de distància.

Generador de seguiment: un dispositiu que consisteix en un oscil·lador ampli amb un analitzador d’espectre en una unitat. Aquest dispositiu és molt útil per comprovar la resposta en freqüència dels filtres i altres circuits electrònics.

Pas 4: Connexió del filtre al cable

Agafeu un cable USB de 6 peus a mini USB i talleu-lo pel mig. En el cas d’un cable de cinc fils com el que he fet servir, només cal que utilitzeu els de color negre i blau. 5V negatiu per al negre i + 5V per al blau. El fil blau entrant va a l'entrada del filtre i el fil blau que surt a la sortida del filtre. Els cables negres s’uneixen i s’uneixen al costat negatiu del condensador electrolític de 1000 uF. Una vegada que es solden tots junts, els extrems dels cables s’asseguren als dos costats del tauler de perfils amb embolcalls en miniatura. El cable es fixa a la placa a cada extrem mitjançant una cola de fusió en calent. Una vegada que estigui tot junt, s’enfonsa un tros de tub retràctil d’1 polzada de diàmetre sobre el circuit i es redueix amb una pistola de calor, tal com es mostra a la tercera imatge. Tot el conjunt hauria de semblar la imatge final quan acabi.

Nota: Aquest filtre es pot instal·lar a qualsevol cable USB. L'esquema de colors pot ser diferent segons el fabricant del cable, així que comproveu que cada cable amb la font d'alimentació tingui +5 i 0 volts.

Pas 5: Conclusió

Tot i que aquesta idea es va crear per reduir el soroll d’una ràdio connectada USB, també es podria utilitzar per carregar telèfons. Aquests carregadors econòmics es poden fabricar tan barats perquè gairebé no filtren la sortida. És possible que alguns telèfons no es carreguin correctament a causa del soroll que s’introdueix als circuits de càrrega i aquest filtre de circuit reduirà aquesta probabilitat.