Entwerfen und Erstellen eines Stromleitungsfilters für ein Android-Telefonladegerät - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

In diesem Instructable zeige ich, wie man ein Standard-USB-auf-Mini-USB-Kabel nimmt, es in der Mitte trennt und eine Filterschaltung einfügt, die das übermäßige Rauschen oder Hash, das von einem typischen Android-Netzteil erzeugt wird, reduziert. Ich habe ein tragbares Multiband-Radio, das keine Standardbuchse für ein hat, sondern einen Mini-USB-Stecker. Als ich es an ein 5-V-Netzteil des Typs anschloss, mit dem ein Android-Telefon aufgeladen werden würde, bekam ich bei AM und Kurzwelle nur Rauschen. Es konnte nur auf FM verwendet werden. Es gibt ein paar AM-Radiosender, die ich gerne höre, also habe ich beschlossen, einen passiven Filter zu entwickeln, um den größten Teil des Rauschens zu blockieren, das von der Stromversorgung des Android-Telefons erzeugt wird.

Lieferungen

1) 3 Zoll langes Stück Schrumpfschlauch 1 Zoll Durchmesser, Typ 3M CCT 1100 (Elektronikfachgeschäft)

2) 6 Fuß normales USB-auf-Mini-USB-Kabel. (Dollar-Laden)

3) 3 x 1/2-Zoll-Stück Perf- oder Vektorplatine (elektronisches Ersatzteillager)

4) (2) 2,5 Millihenry Drossel, die aus einer alten Kompaktleuchtstofflampenschaltung geborgen wurde.

5) (1) 1000 Mikrofarad Elektrolytkondensator, 10 Volt oder höher (Elektronikladen)

6) Spitzzange (Baumarkt)

7) Exacto-Messer (Baumarkt)

8) Heißluftpistole (Baumarkt)

9) Heißklebepistole und Sticks (Bastelladen)

10) Lötpistole und Lötzinn (Hardware- oder Elektronikfachgeschäft)

11) Android 5V Netzteil (Elektronikladen oder online)

Schritt 1: Analysieren der Ausgabe des Android-Telefon-Netzteils

Wenn Sie sich den Ausgang des 5-Volt-Netzteils im ersten Bild ansehen, sehen Sie den 5 DC mit einem winzigen Rauschen auf dem DC (ca. 0,01 VAC). Für die meisten Zwecke ist dies erträglich, aber wenn Sie dieses Netzteil verwenden, um ein Radio oder einen Audioverstärker zu betreiben, hören Sie nur ein Summen. Ich habe die Wellenform im zweiten Bild vergrößert und Sie können eine Reihe von Spitzen oder Schalttransienten sehen, die Rauschen in den 50-MHz-Bereich und darüber hinaus erzeugen. Dies ist im dritten Bild zu sehen, das das Ausgangsspektrum von 0 bis 50 MHz zeigt. All diese Geräusche werden am Ausgang des Radiolautsprechers als Summen oder Bratgeräusch angezeigt. Ich musste mir eine einfache Schaltung ausdenken, um so viel wie möglich von diesem Rauschen zu blockieren.

Schritt 2: Entwerfen einer Filterschaltung

Die Schaltung, die ich mir ausgedacht habe, war ein sogenannter Tiefpassfilter. Dieser Schaltungstyp blockiert alle Frequenzen oberhalb einer Grenzfrequenz der Schaltung. Ich entschied mich für eine Grenzfrequenz unter 60 Hz, was die Netzfrequenz in Nordamerika ist. Die Berechnungen ergaben Induktoren von ziemlich hohem Wert, die größer waren, als ich bereit war, in den kleinen Raum, den ich für den Filter vorgesehen hatte, zu stecken. Ich kam mit dieser Schaltung heraus, die immer noch ausreichend war und mir erlaubte, zwei 2,5-mH-Drosseln zu verwenden, die ich aus einer durchgebrannten Miniatur-Leuchtstoffröhrenschaltung gerettet hatte. Den 1000 uF Kondensator hatte ich auch in meinem Teilebehälter. Ich habe die Schaltung mit SPICE erstellt und sie hat mir eine Dämpfung von mindestens 30 dB bis zu 50 MHz gegeben. Ich müsste die Schaltung bauen und auf einem Mitlaufgenerator testen, um zu sehen, ob die tatsächlich gebaute Schaltung mit den Ergebnissen der entworfenen Schaltung übereinstimmt.

Schritt 3: Bauen und Testen der Schaltung

Ich schneide ein 3 x 1/2 Zoll großes Stück Perfboard und installierte die beiden 2,5-mH-Induktivitäten und die 1000-uF-Kondensatoren, die sie auf einer Seite des Perfboards zusammenlöten. Sobald dies abgeschlossen war, habe ich einen "Tracking-Generator" an den Ein- und Ausgang angeschlossen und das Ergebnis ist auf dem zweiten Foto. Der Tracking-Generator hat von 5 kHz auf 50 MHz gesweept und zeigt, dass der Filter ziemlich nahe am vorhergesagten Ergebnis arbeitet. Die Dämpfung ist bis 25 mHz bei 30 dB ziemlich flach und bewegt sich um 20 dB, bis sie 50 mHz erreicht und in einer Dämpfung von etwa 18 dB bei 50 mHz endet. Die Verwendung des Radios mit der Stromversorgung reduziert den Großteil des aus dem Lautsprecher kommenden Bratgeräusches, sodass ich lokale Sender ohne zu viel wahrnehmbares Rauschen aufnehmen kann

Hinweis: Das Radio, für das ich dies entworfen habe, ist extrem empfindlich und übertrifft alle AM- oder FM-Radios, die ich in der Vergangenheit hatte. Mit Batterien kann ich sowohl AM- als auch FM-Sender mitten am Tag von der nächsten Großstadt, die 120 Meilen entfernt ist, empfangen!

Tracking Generator - ein Gerät, das aus einem Wobbeloszillator mit einem Spektrumanalysator in einer Einheit besteht. Dieses Gerät ist sehr nützlich, um den Frequenzgang von Filtern und anderen elektronischen Schaltungen zu überprüfen.

Schritt 4: Filter an Kabel anschließen

Nehmen Sie ein 1,8 m langes USB-auf-Mini-USB-Kabel und schneiden Sie es in der Mitte durch. Bei einem 5-adrigen Kabel, wie ich es verwendet habe, verwenden Sie einfach die schwarzen und blauen. Minus 5V für Schwarz und +5V für Blau. Der eingehende blaue Draht geht zum Eingang des Filters und der ausgehende blaue Draht geht zum Ausgang des Filters. Die schwarzen Drähte werden zusammengebunden und an der negativen Seite des 1000 uF Elektrolytkondensators befestigt. Sobald diese alle zusammengelötet sind, werden die Enden der Drähte mit Miniatur-Kabelbindern an den beiden Seiten des Perfboards befestigt. Der Draht ist außerdem an jedem Ende mit Heißkleber an der Platine befestigt. Sobald dies alles zusammen ist, wird ein Stück Schrumpfschlauch mit einem Durchmesser von 1 Zoll über den Stromkreis geschoben und mit einer Heißluftpistole geschrumpft, wie im dritten Bild gezeigt. Die gesamte Baugruppe sollte wie das endgültige Bild aussehen, wenn sie fertig ist.

Hinweis: Dieser Filter kann in jedem USB-Kabel installiert werden. Das Farbschema kann je nach Kabelhersteller unterschiedlich sein. Überprüfen Sie daher jeden Draht mit der Stromversorgung auf +5 und 0 Volt.

Schritt 5: Fazit

Diese Idee wurde zwar entwickelt, um das Rauschen eines über USB angeschlossenen Radios zu reduzieren, kann aber auch zum Aufladen von Telefonen verwendet werden. Diese billigen Ladegeräte können so günstig hergestellt werden, weil sie fast keine Ausgangsfilterung haben. Einige Telefone werden aufgrund des Rauschens, das in die Ladeschaltung eingeführt wird, möglicherweise nicht richtig aufgeladen, und dieser Schaltungsfilter verringert diese Wahrscheinlichkeit.