Projetando e construindo um filtro de linha de energia para um carregador de telefone Android: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Neste Instructable, vou mostrar como pegar um cabo USB padrão para mini USB, separá-lo no meio e inserir um circuito de filtro que irá reduzir o ruído excessivo ou hash produzido por uma fonte de alimentação android típica. Eu tenho um rádio portátil multibanda que não vem com um conector padrão para um, mas vem com um plugue mini USB. Quando o conectei a uma fonte de alimentação de 5 V do tipo que seria usado para carregar um telefone Android, não recebi nada além de ruído no AM e ondas curtas. Só poderia ser usado em FM. Há algumas estações de rádio AM que gosto de ouvir, então decidi projetar um filtro passivo para bloquear a maior parte do ruído produzido pela fonte de alimentação do telefone Android.

Suprimentos

1) Tubo termorretrátil com 3 polegadas de comprimento e 1 polegada de diâmetro, tipo 3M CCT 1100 (loja de produtos eletrônicos)

2) Cabo USB normal para mini USB de 1,8 m. (loja do dólar)

3) Peça de perf ou vetor de 3 x 1/2 polegada (loja de peças eletrônicas)

4) (2) choke de 2,5 millihenry recuperado de um circuito de lâmpada fluorescente compacta antigo.

5) (1) capacitor eletrolítico de 1000 microfarad, 10 volts ou superior (loja de peças eletrônicas)

6) Alicate de ponta fina (loja de ferragens)

7) Faca Exacto (loja de ferragens)

8) Pistola de calor (loja de ferragens)

9) Pistola e bastões de cola quente derretida (loja de artesanato)

10) Pistola de solda e solda (loja de hardware ou produtos eletrônicos)

11) Fonte de alimentação Android 5V (loja de eletrônicos ou online)

Etapa 1: Analisando a saída da fonte de alimentação do telefone Android

Se você olhar para a saída da fonte de alimentação de 5 volts na primeira foto, verá o 5 DC com uma pequena quantidade de ruído em cima do DC (cerca de 0,01 VAC). Para a maioria dos propósitos, isso é tolerável, mas se você estiver usando esta fonte de alimentação para alimentar um rádio ou um amplificador de áudio, não ouvirá nada além de zumbidos. Aumentei o zoom na forma de onda na segunda imagem e você pode ver uma série de picos ou transientes de comutação que produzem ruído na região de 50 MHz e além. Isso pode ser visto na terceira imagem, que mostra o espectro de saída de 0 a 50 MHz. Todo esse ruído aparecerá na saída do alto-falante do rádio como um zumbido ou som de fritura. Eu precisava criar um circuito simples para bloquear o máximo possível desse ruído.

Etapa 2: projetar um circuito de filtro

O circuito que criei era chamado de filtro passa-baixa. Este tipo de circuito bloqueia todas as frequências acima de uma frequência de corte de circuito. Decidi ter uma frequência de corte abaixo de 60 Hz, que é a frequência da linha de força na América do Norte. Os cálculos deram indutores de valor bastante alto que eram maiores do que eu estava preparado para colocar no pequeno espaço que aloquei para o filtro. Eu criei este circuito que ainda era adequado e me permitiu usar duas bobinas de 2,5 mH que eu havia recuperado de um circuito de lâmpada fluorescente em miniatura queimado. O capacitor de 1000 uF eu também tinha na minha caixa de peças. Eu criei o circuito usando SPICE e ele me deu pelo menos 30 dB de atenuação até 50 mHz. Eu precisaria construir o circuito e testá-lo em um gerador de rastreamento para ver se o circuito real construído concordava com os resultados do circuito projetado.

Etapa 3: construir e testar o circuito

Cortando um pedaço de 3 x 1/2 polegada de perfboard, instalei os dois indutores de 2,5 mH e os capacitores de 1000 uF soldando-os juntos em um lado do perfboard. Feito isso, conectei um "gerador de rastreamento" na entrada e na saída e o resultado está na segunda foto. O gerador de rastreamento varreu de 5 kHz a 50 mHz e mostra que o desempenho do filtro está muito próximo do resultado previsto. A atenuação é bastante plana até 25 mHz a 30 dB e oscila em torno de 20 dB até atingir 50 mHz, terminando em uma atenuação de cerca de 18 dB a 50 mHz. Usar o rádio com a fonte de alimentação corta a maior parte do som de fritura que sai do alto-falante, permitindo-me captar as estações locais sem muito ruído perceptível

Nota: O rádio para o qual projetei é extremamente sensível e supera qualquer rádio AM ou FM que tive no passado. Usando baterias, posso captar as estações AM e FM bem no meio do dia na cidade grande mais próxima, que fica a 120 milhas de distância!

Tracking Generator- um dispositivo que consiste em um oscilador de varredura com um analisador de espectro em uma unidade. Este dispositivo é muito útil para verificar a resposta em frequência de filtros e outros circuitos eletrônicos.

Etapa 4: Conectando o filtro ao cabo

Pegue um cabo USB de 6 pés para mini USB e corte-o ao meio. No caso de um cabo de 5 fios como eu usei, use apenas o preto e o azul. 5V negativo para preto e + 5V para azul. O fio azul de entrada vai para a entrada do filtro e o fio azul de saída vai para a saída do filtro. Os fios pretos são amarrados juntos e presos ao lado negativo do capacitor eletrolítico de 1000 uF. Uma vez que todos eles são soldados juntos, as pontas dos fios são presas aos dois lados da placa de desempenho com ataduras em miniatura. O fio é ainda preso à placa em cada extremidade por cola quente derretida. Depois que tudo estiver junto, um pedaço de tubo termorretrátil de 1 polegada de diâmetro é empurrado sobre o circuito e reduzido com uma pistola de ar quente, conforme mostrado na terceira imagem. A montagem inteira deve se parecer com a imagem final quando concluída.

Nota: Este filtro pode ser instalado em qualquer cabo USB. O esquema de cores pode ser diferente dependendo do fabricante do cabo, portanto, verifique cada fio com a fonte de alimentação para +5 e 0 volts.

Etapa 5: Conclusão

Embora essa ideia tenha sido criada para reduzir o ruído em um rádio conectado por USB, ela também pode ser usada para carregar telefones. Esses carregadores baratos podem ser muito baratos porque quase não têm filtragem de saída. Alguns telefones podem não carregar corretamente devido ao ruído que é introduzido no circuito de carregamento e este filtro de circuito reduzirá essa probabilidade.