Cargador USB Archivos

Cargador USB con sensor táctil

Adaptación de un cargador USB, incorporando un interruptor para su desconexión, y un sensor táctil para el encendido/apagado de la lámpara en una mesita de noche. Todo el conjunto se monta en una pequeña caja de metacrilato, hecha a medida con la ayuda de la CNC. Con este conjunto se evita el tener que conectar y desconectar cada noche el cargador del teléfono móvil, y se aprovecha la alimentación de 5V para convertir el interruptor mecánico de la lámpara de noche en táctil… facilitando así su localización cuando no hay luz.

Control táctil TTP223

El control táctil se realiza con el módulo TTP223, el cuál entrega un nivel lógico 1/0 a su salida. El sensor de este módulo es capacitivo, sensible a la proximidad del cuerpo humano y su sensibilidad es ajustable. El esquema por bloques y los detalles técnicos del módulo TTP223 se muestran en la imagen siguiente.

Detalles del montaje

El conjunto de este montaje lo podemos dividir en dos partes:

Circuito de carga USB, compuesto por un cargador de 5V, reciclado de una PDA antigua (PALM), intercalando un interruptor en serie con su entrada de alimentación.
Interruptor táctil, compuesto por el módulo TTP223 (sensor táctil), un foto triac MOC3020 y un triac BT137. Todo este conjunto funciona cuando el cargador está conectado, permitiendo controlar el encendido de una lámpara de mesa, conectada a la tensión de red (230 VAC en este caso) al tocar con la mano en las proximidades del sensor táctil. La sensibilidad del sensor táctil aumenta con su tamaño, pudiendo reajustar su umbral de disparo mediante la colocación en paralelo de un condensador de baja capacidad (entre 0 y 50pF).

En el montaje que he realizado, el sensor consiste en un pequeño espiral de hilo, pegado por dentro en la tapa superior de la caja, y el valor óptimo del condensador es de 12pF (ver en el esquema). También es conveniente conectar un condensador de desacoplo en la entrada de alimentación del módulo TTP223. En este montaje he utilizado un condensador de 100uF.

Todos los detalles de montaje, fabricación de la caja, serigrafía y pruebas de funcionamiento se muestran en el video siguiente:

Linterna de EMERGENCIA

Linterna de emergencia: Construcción de una linterna LED de emergencia, recargable y de encendido automático. La linterna está construida con un foco LED de 12V, un trozo de tubo PVC, una batería de 3,7V, un módulo de carga con protección y un interruptor de inclinación.

Sensor de inclinación

El sensor de inclinación tiene el aspecto de un condensador electrolítico. En su interior contiene pequeñas bolas metálicas, las cuales unen los terminales cuando -debido a su inclinación- se mueven las bolas hacia el lado de los terminales de conexión. Como este sensor es puramente mecánico, es posible utilizarlo sin necesidad de tener que aplicar tensión al circuito cuando está en reposo. Así el consumo de esta linterna en reposo es nulo.

Funcionamiento de la linterna

El encendido de esta linterna de emergencia será automático, por inclinación. La linterna permanecerá apagada si la colocamos con el foco hacia abajo, apoyada en una superficie plana (mesa, repisa, etc.). Cuando necesitemos utilizarla, al inclinación provocará su encendido, teniendo en cuenta que el ángulo de inclinación del encendido varía en función de la posición en la que hayamos colocado el sensor. Si necesitamos iluminar un recinto sin necesidad de mantener la linterna en la mano, la podemos colocar en posición inversa al reposo… apoyada en la base con el foco apuntando hacia arriba.

Montaje de la linterna

El montaje de esta linterna es muy simple, porque sólo necesitamos conectar la batería con el módulo de carga, en los terminales +B/-B (respetando la polaridad), y conectar el foco LED a los otros dos terminales. En este caso, como el foco LED está preparado para funcionar con tensión alterna, no importa la polaridad. El interruptor de bolas (sensor de inclinación) lo tenemos que intercalar en uno de los dos terminales de salida, interrumpiendo la alimentación hacia el foco LED. En la imagen siguiente, el sensor de inclinación está interrumpiendo la conexión entre la salida + del módulo de carga y el foco LED.

Carcasa de la linterna

La carcasa de la linterna está construida con un trozo de tubo PVC de 40 mm. de sección, utilizado en fontanería para los desagües. El tamaño del tubo lo calcularemos en función del tamaño del foco y la electrónica interior: módulo de carga TP4056 + batería de 3,7V Li-ion. Para acoplar el foco LED en el tubo, tendremos que calentar uno de sus extremos con una pistola de aire caliente o soldador de aire, y le daremos forma utilizando el mismo foco LED. Una vez acoplado el foco y frío el tubo, a presión podremos sacar el foco para poder montar todo dentro.

Para tapar la parte trasera, utilizaremos un trozo de plástico transparente, con el fin de ver el estado de la batería cuando esté cargando. La batería se puede cargar con cualquier alimentador de 5 VDC, que disponga de un conector micro USB.

Módulo de carga TP4056

El módulo de carga TP4056 incorpora dos diodos LED para indicar su estado. El LED rojo indica que el módulo TP4056 está cargando la batería, y el LED azul se encenderá cuando la batería esté cargada.

En el siguiente video se muestra todo el proceso de montaje con más detalles.

Amplificador + Power Bank

Amplificador + Power Bank: construcción de un amplificador estéreo portátil de 3+3 vatios, para mejorar el sonido de dispositivos móviles. Este módulo incorpora una salida USB de 5 voltios, para poder utilizarlo también como Power Bank. La toma USB de 5V puede ser muy útil para cargar dispositivos móviles, alimentar el alumbrado LED en acampadas, etc. La construcción es muy simple, porque se utilizan 3 pequeños módulos electrónicos que ya vienen montados de fábrica, y sólo hace falta conectarlos entre si.

Amplificador estéreo

Este pequeño amplificador está basado en el chip PAM8403, que contiene un doble amplificador de audio trabajando en clase D. La ventaja principal de este componente, aparte de su reducido tamaño, es su alto rendimiento >90% (poco consumo). Como además permite su conexión directa a los altavoces, apenas necesita montar componentes adicionales.

Lista de materiales

1 tubo PVC de 40mm de diámetro y 12 cms de longitud
1 batería Li-ion de 3,7 V, con soporte (porta pilas)
1 módulo Set Up con salida fija de 5 VDC y conector USB
1 módulo de carga con protección: TP4056
1 módulo amplificador dual 3+3 W: PAM8403
2 altavoces de 1″ (4…8 Ohmios)
1 interruptor de 1 circuito
1 jack estéreo macho de 3,5 mm
Cables de conexión, cable de audio, estaño, etc.

Detalles

Si se utiliza un interruptor de palanca, sería conveniente que dicho interruptor dispusiera de un mecanismo de seguridad, con el fin de evitar que se accionara de modo accidental y se descargara la batería. El modelo de interruptor que he utilizado en este montaje dispone de un cuerpo adicional en la palanca, sujeto con un muelle, para obligar a que se tenga que tirar de la palanca cada vez que se necesite cambiar de posición.

Con posterioridad a la edición del video, añadí una protección para los altavoces. De esta manera se evita que se pueda dañar el cono de los altavoces de forma accidental. La protección está construida con dos capas de malla de tipo ‘mosquitera’, una capa metálica y la otra de fibra. Para el remate utilicé una par de aros de aluminio, reciclados de un reproductor DVD, y finalmente lo pinté de color negro, utilizando pintura en spray negro mate.

A continuación se muestra el esquema de montaje:

Amplificador & Power Bank — Esquema de montaje

En el video que se muestra a continuación se puede ver todo el proceso de montaje, paso a paso, así como las pruebas de funcionamiento.

Conversor DC-DC de 3A / Cargador iPhone

Funcionamiento del módulo MP1584, conversor DC-DC de alta eficiencia hasta 3 amperios (Step-Down Converter). Análisis de la forma de onda, comprobación de corriente máxima, eficiencia y posibles radiaciones EMI (Electromagnetic Interference). Ajustes necesarios para utilizar el módulo MP1584, y construir un cargador USB de dos salidas para el automóvil.

El chip MP1584 es un reductor de tensión, que trabaja modulando el ancho de impulso (PWM) en alta frecuencia. La tensión de salida la entrega un MOSFET de potencia, que permite una salida máxima de 3A. El circuito dispone de un bucle de arranque rápido y un circuito de fácil compensación.

La tensión de entrada dispone de un amplio rango, entre 4.5V y 28V, permitiendo elegir su tensión de salida (estabilizada) entre 0,8V, y la tensión de entrada memos 1V aproximadamente. El chip dispone de un pin de habilitación (pin 2), lo que le permitiría trabajar con baterías, consumiendo aproximadamente 100μA de corriente cuando está en reposo. Las pérdidas de conversión son bajas, su eficiencia varía en función de la tensión de entrada-salida y su consumo. Con una tensión de entrada de 12V y salida de 5V / 1A, su eficiencia está muy próxima al 90%. Aprovechando las altas prestaciones y tamaño reducido del módulo MP1584, es muy útil para utilizarlo como cargador-alimentador de 5VDC en el automóvil. Pudiendo conectarlo con baterías de 12 ó 24V.

La frecuencia de conmutación del PWM puede ajustarse entre 100KHz y 1,5MHZ, modificando el valor de la resistencia que va conectada entre el pin 6 y masa. Modificando la frecuencia, es posible minimizar al máximo las posibles interferencias y ruido EMI (Interferencia Electromagnética), señales que podrían afectar a equipos receptores de radio, aplicaciones ADSL, etc.

Detector de carga USB & Blog del canal

Descripción de un circuito detector de carga, para indicar cuando existe consumo en un cargador USB. Este circuito podría aplicarse a cualquier tipo de cargador, independientemente de la tensión de funcionamiento. El circuito dispone de un ajuste, para configurar el umbral de encendido del indicador LED con la corriente que más nos interese. Este circuito también podría utilizarse como limitador de corriente, en una fuente de alimentación o cargador de baterías.

La detección de consumo se realiza intercalando en serie con la alimentación una resistencia de bajo valor (Shunt). Hay que tener en cuenta que dicha resistencia provocará pérdidas, y se reducirá la tensión de salida. Por lo tanto, el valor en ohmios y potencia de la resistencia ‘Shunt’ se debe calcular en función de la corriente máxima que debe suministrar la fuente de alimentación. En este esquema, como se trata de un alimentador USB (5V), si utilizamos una resistencia de 0,33 ohmios, con una corriente de 1A la tensión de salida será 0,33V menor que la de entrada… un 6,6% de pérdidas.

El umbral de detección del circuito (sensibilidad) quedará limitada por el ‘Offset de entrada’ del circuito que utilicemos como detector. En este circuito utilizamos el CI operacional LM318, el cuál tiene un valor Offset de entrada típico de 4 mV.

I = V/R
0,004 V / 0,33 Ω = 0,012 A

Con este circuito podremos detectar el paso de corriente a partir de 12 mA. Este umbral se puede aumentar, reduciendo el valor de la resistencia que va conectada con el pin 3 del CI (potenciómetro de 22K).