Dakle ideja je bila napraviti DIY punjač za smartphone (u mom slučaju Samsung Galaxy S2) tako da se isti može puniti na biciklu, kako bih mogao bez velikih i teških dodatnih baterija koristiti mobitel (i navigaciju na istom) tijekom višednevnog putavanja biciklom. Ključni zahtjevi su bili da uređaj bude jeftin (do 100kn) i jednostavan za sklopiti (dakle po mogućnosti bez izrade štampanih pločica), a opet što je moguće efikasniji za te novce. Nakon rasprave na newsgrupi hr.sci.elektronika, i zaključka da od 6V AC trebam dobiti 5V stabiliziranog DC, napravio sam ga na slijedeći način...

bilo mi je potrebno

Svekupuno, ne računajući alat koji sam imao (ni bicikl sa hub dynamom, naravno), potrošeno je oko 52kn za izradu ove efikasnije varijante punjača. Dalo bi se smanjiti na pola tog iznosa ako se ide na jeftinije varijante (manje efikasne i više posla)! Ako računamo i ostale nice-to-have stvari koje sam dodao u projekt a nisu neophodne (torbica za bicikl, šumeće tablete, termo bužiri kojih je 98% ostalo za druge DIY projekte, ljepši USB kabl), tu je otišlo dodatnih 84kn.

postupak izrade

  1. stavio zamisao na papir i nacrtao kako mi se zapravo ponaša hub.

    Naime, iz huba idu dvije žice na prednju lampu na izvode 1/2, gdje postoji on/off prekidač za lampu, kao i još dva izvoda. Kada je prekidač na ON, svijetli prednja lampa, te ima oko 6-7V AC i na izvodima 1/2 (naravno), i na izvodima 3/4. Kada je prekidač na OFF, prednja lampa ne svijetli, na izvodima 3/4 nema voltaže, a na izvodima 1/2 je oko 8-9V (open circuit voltage)

    Zamisao je sa kontakata na 1/2 izvući i žice do punjača (tako da isti može raditi i kada je svjetlo on i kada je off - naravno dobivajući značajno manju snagu kada je svjetlo ON, i smanjujući jačinu svjetla)

  2. napravio easy-connect plug-compatible konektor za dynamo hub.

    Onaj audio extender kabl sa muškim jackom na jednoj, i ženskim na drugom kraju smo presjekli po pola. Dio sa muškim jackom smo iskoristili ovdje, skupa sa par komadića žice i stopicama iz BOM.

    U originalu su ženske stopice sa huba išle direktno na muške kontakte 1/2 na lampi; a sada idu na muške kontakte na našem kablu, čija druga druga strana ima ženske kontakte (koji idu na lampu). A osim što obavlja taj bypass, također dovodi to napajanje sa huba i na jack.

    Umjesto svega toga se moglo spajati direktno kabl jedna strana na stopice a druga do punjača (i uštedjeti bar 15ak kuna), ali ovako je puno čišće i stabilnije, i omogućava iznimno lagano uštekavanje kabla od punjača i skidanje istog kada nije potreban, a konektor je tipa da mu ne smeta pretjerano kiša.

    slaganje kablova za spajanje lemljenje kablova izoliranje kabla shring wrappanje montaža na bicikl
  3. spajanje i testiranje grecovog spoja dioda

    Mi smo uzeli integrirani gretz, da ne moramo sami spajati 4 diode. Na njemu su dva kontakta označena znakom za izmjeničnu struju , i na njih smo spojili drugu polovicu onog audio kabla (presječeni kraj kabla), tako da nam je ženski utor za jack ostao slobodan (on će se uštekavati u muški jack iz prethodnog koraka koji nam viri iznad prednjeg svjetla). Stavili smo kabl da dolazi od "glave" gretza i tako ga zalemili na nogice, kako bi spoj bio stabilniji kada ga zalijemo vrućim silikonom.

    lemljenje kabla na gretz zaljevanje gretza silikonom

    Druge dvije nogice na gretzu (one sa izolacijom) su označene sa + i -, njih ćemo dalje spajati uvijek plus na plus, a minus na minus! Kada dodamo elektrolitski kondenzator, na njemu je jedna nogica na strani srebrna oznake sa znakom minus; obavezno je moramo spojiti na minus nogicu gretza, u suprotnom će doći do neugodne eksplozije. Drugu nogicu kondenzatora spajamo na plus nogicu gretza.

    Sve skupa sam spojio na džepni osciloskop da provjerim kako ispravljač radi. Plava linija "skoro-pa-sinosoida" je nakon ispravljanja greca, a žuta je nakon što kondenzator ispegla napon. Obzirom da nema tereta, voltaže su veće i "peglanje" je bolje nego u stvarnosti, ali sam svejedno ostavio kao primjer. Sa sklapanje i testiranje nije potreban osciloskop...

    spajanje elektrolitskog kondenzatora mjerenje ispravljača osciloskopom
  4. spajanje buck (step-down) convertera i testiranje gotovog spoja

    Na ulaz buck convertera (dio sa dva vijka u plavim klemama) smo spojili izlaz sa naseg gretza i elektrolita: minuse gretza i elektrolitskog kondenzatora smo spojili na minus ulaz buck convertara, a plus gretza i elektrolita na plus ulaz buck convertera.

    Na osciloskopu vidimo da kada imamo neko opterećenje kako kondenzator manje uspješno "pegla" napon. Usput, onaj mali pass-through USB voltmetar koji na slici pokazuje 5.00V zna mjeriti i struju, a košta oko 24kn. Preporučam svakome kome treba.

    Na osciloskopu se ovdje ne vidi (jer nije jednostavno spojiti sondu na USB port) kako izgleda finalno ispravljen napon na USB izlazu. Naime, svrha buck convertera je da nam sve voltaže preko 5V spusti na max. 5V i da ih tamo stabilizira ("zagladi"). Tako da bi od one žute lagano valovite crte (nakon kondenzatora), iza buck convertera na USB-u nastala ravna crta na 5.00V (±4% tolerancija buck convertera). Dotični buck converter dakle ne samo da nam stabilizira napon (da bude "ravna" a ne lagano valovita crta), nego nas i štiti od prevelikog napona na ulazu (npr. ako do njega dođe na ulaz i 12V, on će na izlazu opet dati samo stabilnih 5V). Buck converter međutim neće moći dići voltažu ako je preniska (za to bin nam trebao buck/boost converter, dapače mora uvijek imati malo višu voltažu na ulazu od one koju daje na izlazu.

    spajanje step-down (buck) convertera mjerenje voltaže osciloskop mjerenja
  5. izrada i slaganje kučišta

    Akumulatorskom bušilicom smo izbušili rupu za USB i proširili turpijama. Nakon toga smo modelarskom pilom prerezali kućište na pola (jer nam ne treba tako dugačko) i provjerili dužinu.

    Primjetiti čvor na kraju kabla, on će služiti da ako se kabl cimne da se ne potrgaju kontakti na elektronici

    Slijedi brtvljenje vrućim silikonom obje strane kučišta (djelomična zaštita od vode i nečistoća i učvršćivanje konektora)

    ... i to je to! finalno kučište. Voltmetar sada možemo maknuti (osim ako ne želimo i dalje testirati) a na onaj microUSB kabl na razvlačenje spojiti mobitel i krenuti na testnu vožnju!

    bušenje rupe za USB smanjenje visine kučišta provjera visine ubacivanje elektronike provjera USB konektora uštekavanje USB konektora brtvljenje kabla brtvljenje USB konektora finalni proizvod

rezultat?

Stvar radi! Sa ugašenom lampom na biciklu, kada Samsung Galaxy S2 spojim na punjač, upalim GPS i logiranje tracka (u OsmAnd-u), a ugasim wifi i data promet (i ekran), za 48 minuta ne samo da mobitel nije potrošio ništa baterije, nego se i napunio sa 80% na 88%.

o efikasnosti i alternativama

ispravljački dio

stabilizacijski dio

shema

alternativna rješenja

pitanja?

Kontakt na mnalis-diy@voyager.hr protiv nezeljene elektronicke poste