Как сделать беспроводную зарядку для телефона?

Продвинутый владелец смартфона, знающий, как делается восстановление данных с флешки или microSD, и умеющий настроить программные приложения так, чтобы они не отнимали слишком много оперативной памяти, скорее всего, слышал и о беспроводной зарядке. Эта технология, как ясно из названия, позволяет восполнять энергию в аккумуляторе, не путаясь в проводах и USB-шнурах. Как сделать устройство для беспроводной зарядки своими руками — попробуем разобраться.

Как работает беспроводная зарядка для телефона?

Принцип действия беспроводной зарядки для телефона или любого другого устройства, работающего от стандартного аккумулятора, можно описать двумя словами: электромагнитная индукция.

В начале XIX века великий французский физик Андре Ампер, вплотную занимавшийся изучением особенностей и законов действия электрического тока, открыл, что вместе с движением электронов возникает другое, напрямую связанное с первым явление: магнитное поле, сила которого, как стало ясно в результате нескольких опытов, связана простым соотношением с силой тока. Чем больше вторая, тем больше первая, и наоборот; как только прекращался ток, исчезало и магнитное поле.

Для того времени этого открытия было более чем достаточно. Век спустя другой гениальный учёный Никола Тесла смог использовать электромагнитную индукцию, естественным образом сопровождающую возникновение токов высокой частоты, для дистанционного питания электрических приборов — что, собственно, и стало теоретической основой для создания беспроводной зарядки.

Вряд ли французский и сербский исследователи в момент открытия думали о зарядке устройств для обмена сообщениями и фотографирования окружающего мира; тем не менее обнаруженные ими взаимосвязи сегодня используются в первую очередь для этого — как крупнейшими производителями, так и домашними умельцами, не желающими тратить деньги на заводское устройство.

Исследования продолжались, и в конце XX века Консорциум беспроводной энергии (Wireless Power Consortium), одна из крупнейших работающих в этой области некоммерческих организаций, создала первый опробованный и полностью рабочий стандарт подзарядки аккумуляторов без использования проводов, названный Qi. Изначально он предназначался для передачи токов малой мощности; позже — средней и большой.

Поскольку и описание технологии, и конкретные требования к устройствам беспроводной зарядки относятся к открытой, предназначенной для свободного использования информацией, пользоваться наработками WPC (так же называется и сам стандарт) может любой желающий — разумеется, без какой-либо гарантии со стороны исследовательского центра.

Важно: в настоящее время разрабатываются методики передачи электрического тока без проводов посредством сети Wi-Fi. Полноценных продуктов на рынке пока не представлено, однако через год или два владельцы мобильных телефонов, возможно, откажутся и от сегодняшних устройств беспроводной зарядки в пользу более практичного и менее опасного для здоровья решения.

Существуют и другие, помимо Qi, стандарты подзарядки аккумуляторов токами средней мощности, однако все они уступают исходному: часть из них — закрытые коммерческие разработки, делающие сборку устройства своими руками невозможной, а другие позволяют получить на выходе более стабильный, но слишком слабый ток, «растягивающий» процесс восполнения энергии на несколько часов — вплоть до суток.

Вне зависимости от изготовителя и модели мобильного аппарата беспроводная зарядка стандарта Qi работает одинаково:

1. На медной катушке, подключённой к бытовой электросети со стандартными напряжением и частотой, генерируется мощное магнитное поле.
2. Оно передаётся на катушку-приёмник, располагающуюся на расстоянии нескольких сантиметров от первой, и преобразуется посредством дополнительного элемента в электрическую энергию, после чего поступает или на разъём телефона, или непосредственно на контакты аккумулятора.

Совет: изготовление устройства для беспроводной зарядки своими руками связано с определёнными рисками и сложностями, о которых будет рассказано ниже. Чтобы не превратить дорогой смартфон в набор бесполезных деталей, рекомендуется экспериментировать на аппарате попроще — таком, который в случае неудачи не жалко будет выбросить.

Нередки случаи, когда после первой «зарядки» не включается Wi-Fi на телефоне; единственное, что может сделать неудачливый владелец устройства, — обратиться в сервисный центр или ремонтную мастерскую.

Плюсы и минусы самодельной беспроводной зарядки

Устройство для восполнения заряда телефона или планшета без проводов, изготовленное своими руками, при условии соблюдения следующей инструкции и аккуратности домашнего мастера имеет свои достоинства и недостатки. Чтобы понять, имеет ли смысл вообще приступать к сборке, нужно внимательно ознакомиться с первыми и вторыми — и решить, насколько возможность обойтись без шнура компенсирует затраченные время и усилия.

Преимущества самодельной беспроводной зарядки:

1. Дешевизна. Если приличное заводское устройство стоит от 40 долларов, то на запчасти, необходимые для сборки передатчика и приёмника своими руками, придётся потратить в минимальной комплектации вдвое меньше. Совсем обойтись без расходов, само собой, не получится: пользователь вынужден будет приобрести медную проволоку, транзистор и диод — с большой вероятностью дома у него их не сыщется.
2. Удобство. Зарядка батареи телефона с помощью стандартного проводного устройства всё ещё остаётся самым надёжным и безопасным вариантом, однако многих владельцев мобильных устройств раздражает само наличие шнура. С беспроводной зарядкой, как несложно догадаться, такой проблемы не возникнет — кабель нужен будет только для подключения катушки-передатчика.
3. Возможность поэкспериментировать. Если обладателю мобильного телефона не терпится проверить свои навыки намотки и пайки, а просто заменить вышедший из строй разъём в телефоне кажется скучным, самое время приступить к работе — создание беспроводной зарядки поможет занять один-два вечера и гарантированно избавит от скуки.

Недостатки беспроводной зарядки, сделанной своими руками:

1. Малая «зона покрытия». Самое лучшее самодельное устройство сможет заряжать телефон, находящийся на расстоянии четырёх-пяти сантиметров от катушки-индуктора. Даже для заводских моделей «диапазон» не превышает двадцати сантиметров — и уже поэтому стандартный зарядник с проводом, имеющим длину до полутора метров, гораздо более удобен.
2. Электромагнитные помехи. Это явление действительно существует и, поскольку беспроводная зарядка неминуемо создаёт сильное магнитное поле, негативно сказывается на окружающих устройствах. Конечно, оно не «убьёт» флешку и не приведёт в негодность оптический диск, а вот существенно ухудшить качество звука, выдаваемого чувствительными динамиками, может легко. Кроме того, нельзя исключать индивидуального воздействия на человеческий организм, самым часто проявляющимся признаком которого является головная боль.
3. Сложность сборки. Сделать беспроводную зарядку своими руками — это не наклеить защитное стекло: владельцу телефона придётся повозиться, не имея никаких гарантий, что в итоге получится рабочее и безопасное для аппарата устройство. При несоблюдении приведённой ниже инструкции, использовании «неправильных» элементов и просто несчастливой случайности в лучшем случае не будет работать зарядка; в худшем — и сам аппарат.
4. Необходимость искать запчасти. Если с приобретением медной проволоки (а стальная не подойдёт) проблем не предвидится, то за транзистором и диодом придётся обращаться в специализированный магазин, а то и выписывать их через Интернет. Пользователь, которого не пугают сложности, может действовать именно так; если же главное — комфорт и безопасность любимого телефона, разумнее будет приобрести беспроводную зарядку от любого производителя.

Важно: поскольку конструкция беспроводной зарядки принципиально проста, «перепаять» приобретённое устройство проще, чем собирать его с нуля.

Как сделать беспроводную зарядку своими руками?

Ниже будет приведена инструкция по изготовлению в домашних условиях самого простого беспроводного зарядного устройства. Оно будет рассчитано на работу только с одним аппаратом, практически не подлежит настройке и представляет определённую опасность для работоспособности мобильного аппарата. Если описанный процесс не удовлетворит обладателя телефона или покажется ему чрезмерно сложным, самым разумным решением будет приобрести заводскую модель — или продолжать пользоваться «проводами».

Для сборки беспроводного зарядника своими руками понадобятся:

• паяльник;
• кусачки для проволоки (можно обойтись ножницами);
• мгновенный или суперклей;
• оправа для проволоки диаметром 50–70 миллиметров;
• резисторы: 10 Ом и 1К — по одной штуке;
• конденсаторы: 10n (две штуки), 100n и 10µ — по одной штуке;
• транзистор IRF-Z44 или аналогичный полевой;
• диод VD1-M4;
• стабилизатор 7805 (5 вольт);
• медная проволока (провод) сечением 1 миллиметр;
• медная проволока (провод) сечением 0,35–0,4 миллиметра;
• блок питания от стандартного зарядного устройства.

Прежде чем приступать к работе, следует внимательно ознакомиться с пошаговыми инструкциями для каждого технологического блока.

Изготовление передатчика

Чтобы сделать передающее устройство, нужно:

• Взять ранее подготовленную оправу, оставить свободный конец 1-миллиметровой проволоки длиной 10–15 миллиметров, а остальную намотать кольцом к кольцу, пока не наберётся 25 витков, время от времени проклеивая суперклеем или другим доступным изолирующим и скрепляющим материалом. Чем быстрее он будет высыхать, тем лучше; особого влияния на силу магнитного поля качество клея не оказывает.

• Пока катушка сохнет, собрать подводящую часть по представленной ниже схеме. Отказываться ради упрощения от сопротивлений не стоит: невозможно предсказать, сколько прослужит такое «неполноценное» устройство и насколько оно будет безопасно для техники.

• Припаять катушку, используя в качестве «плюса» внутренний свободный отрезок, а «минуса» — оставшийся снаружи.

Свёрнутую кольцами проволоку можно поместить в любой футляр или изготовить для неё красивую ёмкость — на качестве работы это никак не отразится. Главное, чтобы катушка-приёмник находилась как можно ближе к передатчику — это требование непременно должно отражаться в конструкции держателя.

Совет: не стоит использовать в качестве блока питания дешёвый зарядник — он с большой вероятностью скоро выйдет из строя, из-за чего владельцу телефона придётся перепаивать часть схемы. Лучше приобрести вариант подороже, возможно — с защитой от скачков напряжения и другими полезными функциями.

Изготовление приёмника

Порядок изготовления приёмника:

• Уже известным образом намотать, как можно компактнее, 30 витков 0,35–0,4-миллиметровой проволоки, не забывая время от времени скреплять «кольца» клеем. Если в качестве материала для катушки используется неизолированная проволока, её следует покрыть защитным лаком и оставить сохнуть.
• Собрать устройство из микродеталей, ориентируясь на схему. Преимущество использования SMD — возможность минимизировать занимаемое внутренней катушкой место, а значит — не менять конструкцию защитного кожуха телефона.

• Подсоединить катушку и скомпоновать детали приёмника, чтобы ни одна из них не «высовывалась» в сторону. При необходимости их также можно покрыть защитным материалом.
• Теперь остаётся последний этап — подключение установки беспроводной зарядки к сети и проверка на мобильном аппарате.

Подключение элементов

Прежде чем включать катушку-передатчик, нужно определить, куда будут подсоединены выходы приёмника. Варианта два:

• непосредственно к аккумулятору — особенно удобно, если перестал функционировать стандартный microUSB-разъём или пользователь планирует «закрыть» его от внешней среды;
• к соответствующему разъёму — тогда заряжать устройство можно будет как от собранной катушки, так и стандартным способом от сети.

В первом случае достаточно продумать, как будет батарея с «довесками» располагаться внутри корпуса, и подсоединить контакты. Во втором владелец устройства должен обратить внимание на два крайних разъёма — обычно левый из них, смотря от основания «трапеции», «плюсовой», а правый — «минусовой».

Устройство готово к работе. Теперь нужно «упаковать» приёмник в корпус, закрыть его крышкой, подключить передатчик к сети и поднести телефон ближе чем на пять сантиметров к катушке-передатчику — если сработал индикатор зарядки, схемотехник-любитель всё сделал правильно. Если нет — следует поискать слабые места сборки, проверить наличие тока и при необходимости перепаять контакты.

Важно: магнитное поле, как любое другое излучение, ослабевает по закону обратных квадратов — чем больше расстояние, тем незаметнее индукция. Чтобы «обезопасить» окружающие приборы, достаточно отставить от них беспроводную зарядку на 20–25 сантиметров — большего отдаления для устройства, собранного своими руками, не требуется.

Беспроводная зарядка своими руками — видео

Подводим итоги

Беспроводное зарядное устройство позволяет восполнять энергию в аккумуляторах телефонов и планшетов, не используя стандартные приспособления. Для сборки катушек потребуются два мотка медной проволоки разного сечения, резисторы, конденсаторы, транзисторы и диоды. Чтобы зарядка началась, необходимо поднести телефон с приёмником к передатчику на расстояние, не превышающее пяти сантиметров.