Это статья продолжение темы про подключения телефонов/ планшетов к сети с неработающим (отсутствующим) аккумулятором. Подключить такой телефон или планшет можно по разному, это обсуждалось в моей статье: "Заставляем работать телефон/планшет без аккумулятора." В этот раз мы поговорим о использовании конденсатора (конденсаторов) вместо аккумулятора, тем более это тема была уже затронута в вышеназванной статье, но я чуть-чуть напомню, поехали!
В комментариях к статье: "Заставляем работать телефон/планшет без аккумулятора." мне предложили вместо аккумулятора и использовать конденсатор, цитирую: "Кто хочет включить планшет или телефон без аккумулятора, то подключите электролитический конденсатор ёмкостью поболее - от 4700 мкф и выше вместо него согласно полярности. Для источника питания используйте штатную зарядку. И всё." Вот скриншот. но вы можете лицезреть это сообщение и сами в теме указанной выше.
Итак, мне рекомендовали использовать конденсатор от 4700 мкф, тогда я провел эксперименты, которые скопирую ниже и вот спустя более чем полгода у меня дошли руки, я заказал конденсаторы намного "поболее 4700 мкф" и даже, о божечки, ионисторы и готов продолжит эксперименты!
Использование конденсатора для питания телефона планшета без аккумулятора от штатной зарядки и не только.
Давайте попытаемся заменить сам аккумулятор, каким то устройством на него похожим и более дешевым. И да, это будет, конденсатор или суперконденсатор он же ионистор, а что? Цена ионисторов постепенно уменьшается, они входят в наш обиход и стандартный быт, конечно это происходит не так быстро как хотелось бы, но все же происходит.
Плюсы и минусы конденсаторов и супер конденсаторов то же.
Плюсы (это относится как к обычным конденсаторам так и ионисторам)
- Быстро заряжается
- Накапливает заряд на твёрдых телах в отличии от аккумуляторных батарей в которых протекают химические реакции.
- Огромное количество циклов заряд/разряд
- Так как не происходит преобразования энергии, эффективность порядка 98%.
- Устойчивы к температурам и физическим повреждениям.
Минусы
- Низкая ёмкость. Максимальная емкость составляет около 12000 Ф
- Быстро разряжается (саморазряд)
Подробнее в статье на канале: "Про конденсаторы. И зачем там приставка супер?"
Тесты
Подопытные
- Старый телефон THL 2015 (есть белый и черный, поэтому если пойдут фотографии белого не удивляйтесь)
Про этот телефон THL 2015
Это древний телефон 2015 года, ниже технические характеристики.
Технические характеристики.
- ОС Android 4.4.4
- CPU: 64-битный 8-ядерный ARM Cortex-A53, MTK6752L, 1.7GHz
- Графический процессор: Mali-T760, OpenGL ES 3.0
- Экран: 5 дюймов, 920*1080, 480 DPI ёмкостный, 10 касаний
- Память: RAM 2GB; ROM 16GB
- Карты: MicroSD 64 Gb
- Камеры: передняя 8 MP, задняя 13 MP
- Связь: IEEE 802.11 a/b/g/n, 2.4 GHz; Bluetooth 4.0; GPS GPS, A-GPS
- Датчики: гравитации, приближения, освещения, сканер отпечатков пальцев на задней панели
- SIM-карты: Одна стандартная SIM-карта, одна Micro SIM-карта
- Наушники 3.5mm, кабель для передачи данных: Micro USB, OTG
Внимание, тесты будут проходить без SIM карт это важно, так как в пике при подключении конденсатора (конденсаторной сборки) может не хватить тока.
Вот его батарея, которой уже нет
Давайте обратим внимание на маркировку, а именно на емкость аккумулятора (mAh), что это за единица? А это электрохимическая ёмкость.
Про емкости
Бывают емкости:
- электрическая ёмкость
- электрохимическая ёмкость батареек и аккумуляторов
Не следует путать эти емкости, электрическую ёмкость и электрохимическую ёмкость батареек и аккумуляторов, которая имеет другую, химическую природу
Электрохимическая ёмкость
Выражается емкость батареек и аккумуляторов в ампер-часах (А*ч), соразмерных электрическому заряду (1 А*ч равен 3600 кулонов, ну потому как в часе столько секунд). Это внесистемная единица измерения электрического заряда, используемая для характеристики ёмкости электрических аккумуляторов. Ну внесистемная она уже хотя бы потому, что использует час, а не секунду как временные характеристики. Один ампер-час — это электрический заряд в 3600 Кл (келвинов), проходящий через поперечное сечение проводника за один час и обеспечивающий в течение одного часа ток в один ампер. У нас емкость аккумулятора (mAh) 2700mAh измеряется в mAh или миллиампер-час (мА*ч). Соответственно 2700мА*ч это 2,7А*ч. Емкость аккумулятора измеряется еще и в Wh или ватт-час (Вт*ч). У нас емкость аккумулятора (Wh) 10.26Wh. Если бы производитель не указал на этикетке, мы могли бы сами рассчитать емкость по формуле: Ватт-час = Ампер-час х Напряжение. Проверим производителя: Ватт-час = 2700 х 3,8 получаем 10.26 Вт*ч, все правильно.
Электрическая ёмкость
Мы собираемся подключать конденсатор, а там электрическая емкость и она меряется в фарадах (Ф) (в отличии от электрохимической ёмкости которая выражается в ампер-часах (А·ч)). Один фарад равен ёмкости конденсатора, при которой заряд в один кулон создаёт между его обкладками напряжение в один вольт (1 Ф = 1 Кл / 1 В)
Какой конденсатор нужен для замены аккумулятора телефона?
Рассчитаем какой конденсатор нужен для полноценной замены аккумулятора телефона, саморазряд учитывать не будем.
Емкость нашего аккумулятора 2700мА*ч это 2,7А*ч
Падение напряжение (U1-U2) при котором работает телефон (см. выше характеристики аккумуляторной батареи) 4,35-3,8= 0,55 вольт
Выясняем какой заряд в Кулонах пройдет за 1 час - 2,7 Х 3600 = 9720 Кл
Переведем в электрическую емкость, в Фарады так как 1 Ф = 1 Кл / 1 В - 9720/0,55 = 17 673 Ф
Именно такой конденсатор нам нужен для того что бы полностью, полноценно (не учитывая саморазряд) заменить батарею - 17 673 Ф. Далее мы проверим это, на практике.
Но (!) нам не нужно полноценно питать телефон, там нужно только что бы он "стартанул" и дальше спокойно работал от зарядного устройства какой же конденсатор нам нужен? Рассчитаем. Для этого там понадобится потребление тока, наверное максимум потребляемого тока приходит в момент включения и инициализации всех устройств, справочной информации я не нашел, да и для каждого телефона и планшета она будет своей так как процессоры, экраны и объемы памяти, количества SIM карт и так далее совершенно разные.
Мне пришлось проводить эксперимент и измерять потребление тока, вышло, что телефон потребляет ток не больше 0,8 А (см. ниже)
Воспользуемся формулой I = С(U1-U2)/t откуда C = I*t/(U1-U2)
Примем t за 0,5 секунд, думаю что пол секунды хватить в пике при загрузке, ток 0,8 А как мы установили ранее. Падение напряжение примем не 0,55 вольт как ранее, нам же не нужно питать все это время телефон, а значит возьмём максимально возможное - как будто падение напряжение и нет, берем 4,35 вольта
С=0,5*0,8/4,35 =0,09Ф (90000мкФ) - многовато будет!
Эксперимент
Давайте проведем эксперименты и проверим все на практике!
Блоки питания
Вот такой самые дешевые 1 А блоки питания
Но помните! Качество их изготовление хромает и может случится вот такое
Они горят сами по себе, просто так.
- Вот такой блок питания 5 вольт; 2,0 Ампера для планшета
- Или вот такой блок питания AT который я использую как лабораторный (ну почти) блок питания и который дает нам 5 вольт.
Использую вот такой разъем USB для подключение адаптеров для измерения силы тока под названием "Keweisi" и "Charger Doctor"
- Вот они сами, используются для измерения силы тока "Keweisi" и "Charger Doctor" ну еще они мерят напряжение, но нам это не особо нужно.
- И вот так его подключаем
И вот так подпаиваем провода
И вот так подключаем все для измерения потребляемого тока
Помним о соблюдении полярности электролитических конденсаторов! Иначе выйдет белый дым и все престанет работать, настоящий электронщик знает что электрического тока нет, а есть только белый дым и если его выпустить, все! Электроника перестает работать.
Тесты проходят без SIM карт (только с ионисторами я вставил SIM карту), так как в пике при подключении конденсатора (конденсаторной сборки) может не хватить тока при соединении с базовой станцией.
- Конденсатор электролитический 2200мкф (µF, uF, mF) напряжение естественно больше 5 вольт, 5 штук
К сожалению у меня не нашлось конденсатора на 4700 мкф, но нашлись на 2200мкф 5 штук, вот таких
я подпаял их к контактам, сначала:
- один - емкость 2200мкф, не завелся
Затем конденсаторы соединены параллельно для увеличение емкости
- два - емкость 4400мкф, не завелся
- три - емкость 6600мкф, не завелся, начал мигать экран.
- четыре - емкость 8800мкф, не завелся, начал мигать экран, отображать заряд, но тут же выключатся.
- пять - емкость 11000мкф, не завелся, начал мигать экран, отображать заряд, но тут же выключатся.
Не эстетично, но для проверки сойдет.
Все что описано выше было пол года назад и тогда телефон не завелся на емкости 11000мкф, но мы продолжим эксперименты.
Итак мы закончили на конденсаторной сборки (что было под рукой) общей емкости в 11000мкф
В одном из крупных магазинов электроники "Чип и Дип". Не воспринимайте это как рекламу, я пишу и для себя тоже, что бы не забыть где чего покупал. Сам магазин мне не нравиться, они там вообще офигели с ценами и с отношением к клиентам особенно в период пандемии, ну и к тому же они не доложили мне конденсатор, и просто кинули на 270 рублей, ну да ладно. Возвращаясь к нашей теме, я прикупил там конденсаторов самых разных и даже ионисторов.
Вот чек, все это мы пустим для тестов за исключение конденсатора пускового, он для другого.
А еще на Ali я закупился супер конденсаторами
Поэтому будем тестировать и ионисторы.
Тесты
12 200 мкФ (10 000мкФ + 2 200мкФ)
Начнем с 12 200 мкФ (10 000мкФ + 2 200мкФ) так как мы закончили на 11 000 мкФ
Общий план
Подключаем вместо аккумулятора, а питание подаем через стандартный порт USB
Не загрузился, мигает заряд батареи с разу вырубается.
22 000 мкФ
Продолжим 22 000 мкФ (0.022Ф) - увеличим емкость сразу в два раза
Он на 16вольт, но для наших тестов подойдет, если нужно будет купим меньшим напряжением.
Все собираем, подпаиваем
И включаем в сеть! Нет не заработало! Все то же самое мигает экран и не загружается.
Ионистор (суперконденсатор, ультраконденсатор, двухслойный электрохимический конденсатор)
Под впечатлением после попыток найти полярность ионисторов я написал даже стих в стиле пирожков:
вот ионистор и чо с ним делать
где минус плюс
куда втыкать
ну зарядился дальше чо
Ионистор занимает промежуточное положение между конденсатором и химическим источником тока, не то не се. Еще не аккумулятор, но уже не конденсатор. Вот я написал целую статью о них и вообще о конденсаторах: "Про конденсаторы. И зачем там приставка супер?". Я прикупил ионисторов, целых 4-ре штуки в "Чип и Дипе", с их ценами то, хватило на 4-ре штучки! И целую кучку на AliExpress. Постепенно, медленнее чем нам хотелось, но цены ионистров приближаются к ценам на конденсаторы. Поэтому начнем с ионистора "Korchip" 0,22Ф, 5,5 вольт из "Чип и Дип", а закончим ионистором в 5 Ф и сборками ионисторов в 28Ф с Ali. Но как их подключать, и в самом деле а где тут минус и плюс? Хотя они и неполярные, но на ионисторах указаны «+» и «−», это делается для обозначения полярности остаточного напряжения после его зарядки на заводе-изготовителе. Посмотрите статью, выше, там все рассказано и показано, тут кратко в картинках, на минус указывает стрелка.
Вообще фарад это огромная емкость, вот: 1 Фарад равен ёмкости 13 радиусам Солнца, если Солнце принять за уединённый металлический шар. А 37 Ф, именно столько у меня лежит на столе, равен ёмкости 481 Солнц. Емкость земли всего ничего 710 мкф* (по другим расчетом около 1000мкф)
* (шара размером с Землю, как уединенного проводника)
Питание подаем через стандартный micro USB как при обычной зарядке.
0,22 Фарад
Подключим суперконденсатор 0,22Ф, 5,5 вольт
Я пытался подключать и 1,5Ф и 5 Ф, но не буду вам забивать голову, а перейдем сразу к 28 Фарадом
28 Фарад
Параллельное соединение 5Ф+5Ф+5Ф+5Ф+4Ф+4Ф = 28Ф. Итак всего 28 Фарад. Ионисторы, как всегда, подпаяны напрямую к аккумуляторному разъему
И, включаем.... Опять не загрузился все то же самое мигает экран.
Выводы
Почему телефон не загружается при наличии конденсаторов вместо аккумулятора.
Почему же телефон не загружается? А измерим напряжение на контролере заряда, на клеммах отсутствующего аккумулятора или на ионисторной сборки. Напряжение там оказывается не более 3,2 вольт в момент заряда. Оказывается, контроллер телефона не в состоянии зарядить ионисторы так как рассчитан на заряд аккумулятора, а не конденсаторов и выдает напряжение не более 3,2 вольта при заряде аккумулятора, бережно к нему относясь и опасаясь повышенного напряжения.
Сколько проработает телефон на ионисторах?
Попробуем полностью зарядить ионисторы от внешнего питания в 5 вольт, 1 А - заряжаются до 5 вольт что естественно, теперь вырубим внешнее питание и посмотрим сколько отработает телефон только на супер конденсаторах. Отработал он на ионистарах (28 Ф) - 27 секунд! Как же так наши расчеты показывают, что для замены аккумуляторной батареи нам нужно 17 673 Ф, а у нас на 10 фарад больше так почему телефон протянул всего то 30 секунд? Да потому что телефон вырубился на напряжении 3,8 вольта спасая литий- ионный аккумулятор от низкого разряда.
Нужно ставить другой контроллер который:
а) будет заряжать ионистор не как аккумулятор постепенно низким напряжение, а сразу всем нужным напряжением, это же конденсатор. Как делаем это мы подавая напряжение на клеммы ионисторной сборки в 5 вольт.
б) при разряде высосет все до нуля из ионистора невзирая на падения напряжения до 3,8 вольт.
Вы можете посмотреть видео из двух частей посвящённое экспериментам с телефонами:
Часть I
Часть II
Ну вот на сегодня все, но как всегда...
Продолжение следует...
Подписывайтесь на мой канал TehnoZet-2, там много интересного! Мы только развиваемся! Понравилась статья, хотите продолжения - ставьте лайк, жмите палец вверх!
Пользуйтесь рубрикатором по каналу, там все по разделам: "Страничка путеводитель по каналу TehnoZet-2"
Статьи по теме
- Заставляем работать телефон/планшет без аккумулятора.
Видео
Тэги
#некроферрия
#староежелезо
#телефонпланшет
#планшетофоны
#простоосложном
#длямаленьких
#щасспаяю
#подключаемся
