Diseño y construcción de un filtro de línea eléctrica para un cargador de teléfono Android: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

En este Instructable, mostraré cómo tomar un cable USB estándar a mini USB, separarlo en el medio e insertar un circuito de filtro que reducirá el ruido excesivo o el hash producido por una fuente de alimentación típica de Android. Tengo una radio portátil multibanda que no viene con un conector estándar para un, pero viene con un conector mini USB. Cuando lo conecté a una fuente de alimentación de 5 V del tipo que se usaría para cargar un teléfono Android, no obtuve nada más que ruido en AM y onda corta. Solo se puede usar en FM. Hay un par de estaciones de radio AM que me gusta escuchar, así que decidí diseñar un filtro pasivo para bloquear la mayor parte del ruido producido por la fuente de alimentación del teléfono Android.

Suministros

1) Tubo termorretráctil de 3 pulgadas de largo de 1 pulgada de diámetro, tipo 3M CCT 1100 (tienda de suministros electrónicos)

2) Cable USB a mini USB normal de 6 pies. (tienda de dolar)

3) pieza de 3 x 1/2 pulgada de placa perf o vectorial (tienda de piezas electrónicas)

4) (2) Amortiguador de 2,5 milihenry rescatado de un circuito de bombilla fluorescente compacta antigua.

5) (1) condensador electrolítico de 1000 microfaradios, 10 voltios o más (tienda de piezas electrónicas)

6) Alicates de punta fina (ferretería)

7) Cuchillo Exacto (ferretería)

8) Pistola de calor (ferretería)

9) Pistola de pegamento termofusible y barras (tienda de manualidades)

10) Pistola de soldar y soldador (tienda de suministros de hardware o electrónica)

11) Fuente de alimentación Android 5V (tienda de electrónica o en línea)

Paso 1: Analizar la salida de la fuente de alimentación del teléfono Android

Si observa la salida de la fuente de alimentación de 5 voltios en la primera imagen, verá el 5 DC con una pequeña cantidad de ruido en la parte superior del DC (aproximadamente.01 VAC). Para la mayoría de los propósitos, esto es tolerable, pero si está utilizando esta fuente de alimentación para alimentar una radio o un amplificador de audio, no oirá nada más que un zumbido. Hice zoom en la forma de onda en la segunda imagen y puede ver una serie de picos o transitorios de conmutación que producen ruido en la región de 50 mHz y más allá. Esto se puede ver en la tercera imagen, que muestra el espectro de salida de 0 a 50 mHz. Todo este ruido aparecerá en la salida del altavoz de la radio como un zumbido o un sonido de fritura. Necesitaba idear un circuito simple para bloquear la mayor cantidad posible de este ruido.

Paso 2: diseño de un circuito de filtro

El circuito que se me ocurrió fue lo que se llama un filtro de paso bajo. Este tipo de circuito bloquea todas las frecuencias por encima de la frecuencia de corte del circuito. Decidí tener una frecuencia de corte por debajo de 60 Hz, que es la frecuencia de la línea eléctrica en América del Norte. Los cálculos dieron inductores de valor bastante alto que eran más grandes de lo que estaba dispuesto a colocar en el pequeño espacio que había asignado para el filtro. Salí con este circuito que todavía era adecuado y me permitió usar dos estranguladores de 2.5 mH que había rescatado de un circuito de bombilla fluorescente en miniatura quemado. El condensador de 1000 uF también tenía en mi contenedor de piezas. Creé el circuito usando SPICE y me dio al menos 30 dB de atenuación hasta 50 mHz. Necesitaría construir el circuito y probarlo en un generador de seguimiento para ver si el circuito construido real concuerda con los resultados del circuito diseñado.

Paso 3: construcción y prueba del circuito

Cortando una pieza de placa perfilada de 3 x 1/2 pulgadas, instalé los dos inductores de 2,5 mH y los condensadores de 1000 uF soldandolos juntos en un lado de la placa perfilada. Una vez que esto se completó, conecté un "generador de seguimiento" a la entrada y salida y el resultado está en la segunda foto. El generador de seguimiento barrió de 5 kHz a 50 mHz y muestra que el filtro funciona bastante cerca del resultado previsto. La atenuación es bastante plana hasta 25 mHz a 30 dB y ronda los 20 dB hasta que alcanza los 50 mHz y termina en una atenuación de aproximadamente 18 dB a 50 mHz. El uso de la radio con la fuente de alimentación reduce la mayor parte del sonido de fritura que sale del altavoz, lo que me permite captar estaciones locales sin mucho ruido perceptible.

Nota: La radio para la que diseñé esto es extremadamente sensible y supera a cualquier radio AM o FM que haya tenido en el pasado. Funcionando con baterías, puedo captar estaciones de AM y FM bien a la mitad del día desde la gran ciudad más cercana, que está a 120 millas de distancia.

Generador de seguimiento: un dispositivo que consta de un oscilador de barrido con un analizador de espectro en una unidad. Este dispositivo es muy útil para comprobar la respuesta de frecuencia de filtros y otros circuitos electrónicos.

Paso 4: Conexión del filtro al cable

Tome un cable USB a mini USB de 6 pies y córtelo por la mitad. En el caso de un cable de 5 hilos como el que usé, solo use los negros y azules. 5V negativo para negro y + 5V para azul. El cable azul entrante va a la entrada del filtro y el cable azul saliente va a la salida del filtro. Los cables negros están unidos y conectados al lado negativo del capacitor electrolítico de 1000 uF. Una vez que todos estos están soldados juntos, los extremos de los cables se aseguran a los dos lados de la placa de perforación con bridas en miniatura. El alambre se asegura además a la tabla en cada extremo con pegamento termofusible. Una vez que todo esto está todo junto, un trozo de tubo termorretráctil de 1 pulgada de diámetro se empuja sobre el circuito y se encoge con una pistola de calor como se muestra en la tercera imagen. Todo el montaje debe verse como la imagen final cuando esté terminado.

Nota: Este filtro se puede instalar en cualquier cable USB. El esquema de color puede ser diferente según el fabricante del cable, así que verifique cada cable con la fuente de alimentación para +5 y 0 voltios.

Paso 5: Conclusión

Si bien esta idea se creó para reducir el ruido en una radio conectada por USB, también podría usarse para cargar teléfonos. Estos cargadores baratos se pueden hacer tan baratos porque casi no tienen filtrado de salida. Es posible que algunos teléfonos no se carguen correctamente debido al ruido que se introduce en los circuitos de carga y este filtro de circuito reducirá esa probabilidad.