Hermoso reloj preciso de un viejo teléfono inteligente

El artículo se centrará en cómo rehacer un viejo teléfono móvil innecesario en excelentes relojes de pared con grandes números, siempre con tiempo preciso y potencia de respaldo.

Hablaré sobre algunas de las características aclaradas de la sincronización horaria en el sistema operativo Android, así como sobre varios trucos eléctricos en el sistema de alimentación del teléfono inteligente. Describiré un ejemplo de un circuito en componentes analógicos simples que proporciona energía de respaldo automática. Y, por supuesto, hablaremos sobre la parte del software de Android: cómo y con qué ayuda puede hacer un reloj hermoso para todos los gustos desde su teléfono inteligente.

( descargo de responsabilidad tradicional: cualquier marca, marca comercial, etc. mencionada no es publicidad, espero que esto esté claro ) .

La segunda vida de un viejo teléfono inteligente

Mi viejo Philips Xenium W732 estuvo inactivo durante mucho tiempo. Totalmente funcionando, con pantalla completa. Decidí darle una segunda vida: convertirme en un reloj de pared. Mi viejo reloj de casa, todavía soviético, con pequeños números parpadeantes era muy difícil de ver desde un par de metros. Además, estaban muy rezagados, tenían que decepcionarse de vez en cuando, con cualquier pérdida de electricidad en la casa, se restablecían a cero y requerían un procedimiento tedioso de presionar los botones y configurar la hora nuevamente. De todo esto me cansé durante mucho tiempo, y decidí hacer un buen reloj "inteligente", libre de todas estas deficiencias, desde el viejo teléfono móvil.

Lo que necesitaba

1. Grandes números claros de cualquier color, fuente y brillo deseados.
2. Máxima precisión y estabilidad sin ninguna intervención externa mía.
3. No volatilidad, es decir El reloj debe continuar funcionando durante cortes de energía temporales.
4. Trabajo totalmente autónomo, en el sentido de, sin utilizar redes de datos pagas, tarjetas SIM, operadores, etc.
5. Máximo cumplimiento del principio de "hecho, encendido y olvidado". Es decir, un dispositivo nunca debería requerir ningún mantenimiento o cualquier otro tipo de interacción.

Proporcionamos Android con tiempo preciso.

Lo primero que debía hacer era obtener una hora mundial constantemente precisa en su teléfono inteligente. El concepto de "exacto" para mí encaja en 1 ... 2 segundos de desviación del mundo.

Está claro que el temporizador del sistema del teléfono celular no le dará tal estabilidad, no se requiere de él. Por lo tanto, el cumplimiento garantizado con la hora mundial solo puede obtenerse mediante sincronización externa regular.

En el caso más simple en Android, se puede configurar utilizando el método de "red". Además, incluso una red celular con tarjetas SIM inevitables y pagos de tarifas no serán necesarios. Es suficiente distribuir el Wi-Fi doméstico al teléfono inteligente y configurar el enrutador para sincronizar la hora desde el proveedor de Internet o el servidor ntp.

Sin embargo, hay un segundo método de sincronización: para los satélites GPS, que personalmente creo que es mejor.

De los profesionales: puede sincronizar en cualquier parte del mundo donde el cielo sea visible. Precisión absoluta del tiempo, ya que el GPS se basa en esto. La falta de canales de radio adicionales y emisiones adicionales.

De las deficiencias del GPS, el dispositivo debería ver al menos un poco de cielo abierto. Lo más probable es que nada quede atrapado en un lugar arbitrario en la parte trasera de la habitación, especialmente si el dispositivo tiene un chip viejo e insensible. Y como mi reloj estaba ubicado exactamente lejos de la ventana, necesitaba una antena GPS remota ...

La antena externa más simple para recepción GPS

En Internet, todo resultó ser bastante estricto sobre este tema. Inmediatamente me di cuenta de que no podía fabricar una antena de este tipo, ya que en todas partes se ofrecían diseños muy elaborados y voluminosos con algunos cálculos complicados y complicados. Traté de encontrar una compra; tampoco me gustó todo. Algunos son todos grandes, incómodos, que requieren alimentación externa, con un montón de funcionalidades innecesarias y al mismo tiempo inadecuadamente caros.

La solución se encontró por casualidad: de alguna manera vi una descripción de una antena del tipo "dipolo de media onda". En su diseño más simple, es simplemente un trozo de cable recto con una longitud igual a la mitad de la longitud de onda de la señal deseada. Esta "complejidad" de construcción fue muy adecuada para mí, así que tomé el primer coaxial con impedancia de onda arbitraria y lo solde suavemente al teléfono inteligente en los contactos correspondientes de la antena de parche GPS.


Acabo de liberar el otro extremo del cable de la trenza de la pantalla para que quede un núcleo central de 95 mm de longitud; esta es la mitad de la longitud de onda a la frecuencia L1 de la señal GPS estándar (1575,42 MHz).


El teléfono lo quitó de la ventana y, por otro lado, el extremo pelado del cable de 95 mm lo llevó a la ventana para que pudiera ver más del cielo.

Y así, ¡Philips pronto captó sus honestos 5 ... 7 satélites y lo arregló! ¡La antena está funcionando!

Y todavía estaba preocupado por la coordinación de las impedancias de onda del cable, la antena y el receptor, lo que supuestamente era necesario en tales casos, con lo que conseguí polvo en Internet en los foros de antenas. Más tarde, descubrí que tal coordinación de resistencias es necesaria para simplemente obtener la máxima eficiencia de la línea de transmisión (falta de reflexiones finales y atenuación excesiva). Y si la línea es solo de 2 ... 3 metros, como la mía, y la tarea es simplemente entregar al menos una parte de la señal al receptor, entonces no debe pensar en esta coordinación en absoluto: todo funcionará con cualquier coaxial.

Características del proceso de sincronización GPS.

Después de recibir un GPS que funciona, por supuesto, configuré inmediatamente el método de sincronización de hora "en satélites GPS" en la configuración de Android y dejé el teléfono en ese estado para su verificación. Cuál fue mi sorpresa cuando unas horas más tarde el tiempo en el teléfono se "separó" significativamente con el reloj de control en la computadora (donde Windows está sincronizado con NTTP). Comencé a descubrir la razón ... Resultó que el androide, configurado para sincronizar la hora a través del GPS, en realidad realiza esta sincronización solo una vez, en el momento de fijar las coordenadas .
Y luego, a pesar de que el teléfono inteligente continúa monitoreando continuamente los satélites, la hora de su sistema todavía está determinada solo por el generador interno, es decir, ¡no hay sincronización en absoluto! Al menos en mi Philips Android 4.0.3, todo sucede de esa manera.

Para mí fue una sorpresa desagradable. No seguiré tirando del GPS manualmente para actualizar la hora exacta ...

La solución fue el software encontrado. Utilizo el programa Locus del software Asamm para la navegación, en el que es posible configurar el mantenimiento GPS no constante en el estado activo, sino arreglos periódicos periódicos de las coordenadas a intervalos determinados, eso es exactamente lo que necesitaba. Establecí el intervalo en 15 minutos, y el problema desapareció de forma segura: ¡el tiempo en el teléfono móvil desde entonces siempre coincide claramente con el mundo! Durante 15 minutos, el temporizador del sistema de cualquier teléfono inteligente normal no acumulará un error de tiempo de más de 1 ... 2 segundos, lo cual me conviene perfectamente. Si lo desea, puede arreglarlo cuando hace calor al menos cada diez segundos.

Catering para un teléfono inteligente estacionario

Después de que se proporcionó la hora exacta, fue el turno de hacer una dieta competente para mi reloj.

Como ya mencioné, necesitaba que el reloj no se apagara y que no llegara a cero durante los cortes de energía a corto plazo en la casa, lo que, aunque es raro, sucede.

La primera solución más torpe aquí es enchufar estúpidamente el teléfono inteligente a una toma de corriente y dejarlo así. De hecho, al mismo tiempo, el problema de los cortes de energía está perfectamente resuelto: el teléfono móvil simplemente cambiará a una batería, que siempre estará completamente cargada y lista para usar. Apenas dicho que hecho. Conectado ... Pasó una semana, la segunda, ya comenzaba a alegrarme ... Y al tercer día, un buen día hubo un aplauso, y la batería salió alegremente del teléfono al centro de la habitación, inflada por la presión interna al estado de la pelota.


Como saben, incluso tuve la suerte de que las costuras de la caja de la batería no pudieran resistir y no se hubieran abierto, de lo contrario habría podido evitar un incendio de litio, humo, hedor y linóleo estropeado.

Solo hay una conclusión: no puede usar un teléfono inteligente durante meses y años con una carga constante . El teléfono no se perfeccionó en tal escenario. Su tarea principal es cargar correctamente la batería al máximo, sin permitir que el voltaje y la temperatura excedan. Y entonces la descarga todavía se supone. Si el dispositivo nunca se desconecta de la toma de corriente de la pared, el controlador generalmente comienza a mantener un cronograma de carga de dientes de sierra: primero sintoniza hasta el 100%, luego apaga la corriente y espera la descarga en algún lugar alrededor del 90 por ciento y vuelve a cargar el combustible al 100%. Y este es un enfoque aún más o menos atento. Y muchos teléfonos viejos simplemente pueden mantener estúpidamente el voltaje máximo en la batería.

Se sabe que cuanto mayor es el voltaje en una celda de iones de litio, más rápido es su envejecimiento y degradación. Algunos teléfonos inteligentes generalmente llenan sus baterías incluso por encima de 4.2V para maximizar la vida útil de la batería. Pero solo hay un resultado: estar constantemente en el voltaje máximo, la batería se degrada mucho más rápido. Si también es viejo, entonces no está lejos del desarrollo gradual de circuitos internos microscópicos, aceleración térmica y explosión, como me sucedió a mí.

Después del incidente con la batería explotada, pensé: ¿cómo puedo tener energía de respaldo al mismo tiempo y evitar que la batería esté constantemente bajo voltaje completo?

Pasé por muchos escenarios diferentes, finalmente me decidí por lo siguiente.

En modo normal, el teléfono siempre estará alimentado por una toma de corriente, es decir, 5V a través de un conector USB.

Usando un circuito adicional simple, la batería de respaldo se carga automática y simultáneamente a su máximo normal de 4.2V, después de lo cual se desconecta por completo de la carga . Además, la batería simplemente se descarga silenciosamente mediante autodescarga, y no se conecta a ningún lado. En este caso, el circuito monitorea constantemente su voltaje y vuelve a encender la carga única hasta 4.2 solo cuando el voltaje de la celda cae por debajo de un cierto mínimo predeterminado (tomé 3.6V). Y así sucesivamente, todo es completamente automático. El tiempo real entre estas recargas es de años, durante los cuales la batería se autodescarga lentamente, pero sigue siendo capaz de suministrar la carga en cualquier momento, incluso si no es a plena capacidad.

En caso de que se produzca un fallo de alimentación de la toma de corriente, la batería debe conectarse automáticamente al teléfono inteligente (como en las fuentes de alimentación ininterrumpida), después de lo cual el sistema continuará funcionando de forma autónoma hasta que se restablezca la alimentación de la red o hasta que la batería se agote por completo (y se apague).

Con este enfoque, la celda de litio se opera en un modo más ahorrador que cuando el voltaje máximo se mantiene constantemente en ella. ¡Y ciertamente no explotará!

Trucos eléctricos para teléfonos inteligentes

Ahora sobre cómo implementar todos estos circuitos.

El asunto aquí es complicado por el hecho de que en el teléfono inteligente no era tan fácil organizarlo en el sistema de energía.

Por ejemplo, sin batería, el teléfono no se encenderá incluso si hay 5V a través de USB.

Si quita la batería mientras usa USB, todo también se pone en blanco de inmediato. ¡Aunque la potencia al mismo tiempo obviamente solo proviene del conector USB!

Al principio, hubo un problema con el tercer contacto de la batería. No quería estar atado a una batería Philips normal y decidí averiguarlo: ¿qué sucederá si dejo el tercer terminal de contacto sin conectar? Resultó que el teléfono inteligente no se encendería al mismo tiempo ... Incluso comencé a temer que algún tipo de bus digital sofisticado, como i2c, transmita al teléfono no solo telemetría técnica, sino también todo tipo de códigos de fábrica en el estilo de "amigo o enemigo". Esto significaría que siempre estuve atado a mi batería nativa de Philips, porque definitivamente no tenía la intención de poner ningún tipo de interfaces digitales engañosas aquí (recuerdo que tuve una sorpresa similar al trabajar con baterías de videocámara de una compañía japonesa mundialmente famosa y respetada).

Miré el osciloscopio sobre lo que estaba sucediendo en el tercer contacto. Afortunadamente para mí, ¡el Philips W732 resultó ser muy simple! Muestra el voltaje constante habitual del sensor de temperatura de la batería interna. La entrada del tercer contacto en el teléfono inteligente es de alta impedancia.

Ensamblé un divisor de sintonización simple y, aplicando diferentes voltajes al contacto medio, tomé varios puntos de la dependencia de la temperatura de la batería mostrada por el androide en el voltaje en el tercer contacto.


Resultó que si el tercero es inferior a 153 mV, se iniciarán las advertencias de pantalla completa sobre el sobrecalentamiento de la batería y, después de unos segundos, el teléfono se apagará normalmente. A voltajes superiores a 630 mV, el androide comienza a creer que su batería está congelada a menos temperatura, pero continuará funcionando (¡e incluso en silencio!). Ya no necesitaba experimentar, me di cuenta de que es elemental engañar al tercer contacto, simplemente aplicar cualquier potencial entre 155 y 600 mV allí.

Como resultado, tomé la forma de 2 criterios, sin los cuales el teléfono inteligente no funcionaría en absoluto:

1. Tensión obligatoria en el terminal positivo de la batería (a pesar de que el sistema está alimentado por un conector USB)

Y esto no debería ser algún tipo de engaño potencial falso, solo para que el teléfono piense que hay una batería insertada en él. Requiere una fuente de voltaje de baja impedancia completa con una corriente de al menos la corriente de funcionamiento del teléfono inteligente.

2. La presencia de voltaje constante en el tercer contacto de la batería en el rango de 155 ... 600mV. Ya existe suficiente mezcla de potencial de alto potencial simple.

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Por cierto, todavía no entiendo por qué el Android tiene un umbral de apagado tan alto (3.4V), ¡mientras que una celda de litio estándar puede descargar fácilmente hasta 3 e incluso 2.8V! Lo único que viene a la mente es la presencia en teléfonos inteligentes de consumidores internos a 3.3V, que necesitan un suministro de energía para sus convertidores de dinero. ¡Pero puedes poner SEPIC y usar la batería más completamente! ¿O en la era moderna nadie piensa en esto?

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Luego, era necesario idear un esquema auxiliar simple que pudiera monitorear todo esto y controlarlo automáticamente. Inmediatamente decidí que no usaría ningún microcontrolador, aunque puedo trabajar con ellos. En este caso, solo tenía que pensar un poco, optimizar todo a fondo y todas las funciones se implementaron en componentes analógicos simples. Todo funciona y nunca se congela.

La batería del reloj de respaldo debe cargarse periódicamente desde algo. Al principio, decidí hacerlo directamente desde la batería más del teléfono inteligente, porque ingenuamente creía que tenía 4.2V honesto e inmutable. Con la ayuda de un osciloscopio, miré lo que realmente estaba sucediendo allí. ¡Resultó que no huele a ningún nivel constante! ..

En primer lugar, si no hay nada conectado al terminal positivo de la batería, el controlador de carga aún no duerme y periódicamente lo "prueba" con controles.


Verá, después de aproximadamente cada 45 milisegundos, el teléfono ofrece una escalera de "sondeo" consecutivo: ¿apareció el voltaje externo en el contacto de la batería? Y entre estos controles se mantiene un cierto nivel constante de 4.05V.

Si conecta la batería, el sistema la reconoce y regularmente comienza a completar la corriente allí. Pero, de nuevo, no constantemente, sino en períodos de 10 segundos. Después de cada uno de estos 10 segundos de carga, el teléfono inteligente durante 2 segundos incluye una corriente inversa completa, es decir, toma corriente de la batería y con una potencia decente (no medí los valores numéricos exactos de todos estos parámetros, estaba interesado en el principio). Durante este muestreo de corriente a corto plazo, el teléfono inteligente mide la carga de la batería bajo carga, obteniendo así cifras honestas de porcentaje y voltaje. Era claramente visible cómo exactamente después de este reverso en el androide se actualizan los valores de todos los parámetros de la batería.

Todo este complicado mecanismo de carga no me convenía en absoluto, e incluso interfirió, porque tenía la intención de construir la lógica de los circuitos de carga basada en el control de voltaje analógico continuo en la derivación de medición. Y apague automáticamente la carga cuando la caída en la derivación disminuya a un mínimo predeterminado, lo que indica que la corriente de carga alcanzó la etapa final de carga. Y luego este reverso arruinó todo ... Al principio traté de eludirlo o engañarlo de alguna manera, pero como resultado me di cuenta de que es más fácil usar una fuente externa de voltaje de carga de referencia. Será más confiable y más transparente para una mayor comprensión.

Instalé un estabilizador integral externo (normal, lineal), con el cual recibí 4.2V precisos y estables a la temperatura de un cargador USB de 5 ... 6V mal estabilizado. Con ellos, en primer lugar, le di al teléfono inteligente un terminal de batería positivo, por lo que siempre pensó que tenía una batería 100% cargada y nunca transmitió nada en esta pantalla por completo. Y en segundo lugar, el sistema de carga de batería de respaldo funciona desde este bus.

En el camino, me encontré con una observación curiosa.¡Resulta que si apaga la alimentación a través de USB y aplica un voltaje constante desde una fuente estabilizada que nunca cambiará al terminal de la batería del teléfono inteligente , el Android dibujará persistentemente un gráfico inclinado y descendente del porcentaje de carga! Aparentemente, algún tipo de ecuación para calcular estos porcentajes está integrada en el programa de monitoreo de batería de Android, que tiene en cuenta no solo el voltaje real de la celda, sino también el consumo de corriente del dispositivo. Realicé experimentos específicamente, encendiendo y apagando la luz de fondo de la pantalla, como uno de los consumidores actuales más voraces. Aquí están las estadísticas recopiladas por día:


Verá, cuando la pantalla funcionó y la corriente del terminal de la batería se hizo notable, el androide dibujó una buena pendiente, aproximadamente 5% de disminución por hora. Luego apagué la luz de fondo y el teléfono inteligente se quedó dormido, la corriente cayó a algunos valores de espera pequeños, y el gráfico fue casi horizontal. Encendió la pantalla nuevamente, y nuevamente la rampa. Tenga en cuenta que el voltaje en el terminal positivo de la batería siempre ha sido estrictamente constante . Entonces, el androide calculó su porcentaje de carga solo en función de la corriente medida.

Sin embargo, tan pronto como la carga alcanza el 15% (aquí el teléfono da una advertencia sobre una batería descargada), el gráfico deja de disminuir y luego se mueve horizontalmente en un 15% ... Aquí está el truco (o falla).

Había otra característica. Resultó que si suministra simultáneamente alimentación USB y energía externa estabilizada al terminal de la batería, pero menos de 4.2V , entonces el teléfono inteligente mostrará honestamente y durante mucho tiempo un porcentaje incompleto de carga, y luego comenzará a regañar de repente, al estilo de " Do you ¡algo con una batería! ¡La carga está tardando demasiado! " Y, por supuesto, ¡todo esto nuevamente en pantalla completa y encima de mi reloj!

Bueno, si envía más de 4.2V, entonces ya en algún lugar con 4.3V, comenzará a maldecir sobre el peligroso exceso de voltaje de la batería, esto es comprensible. Por lo tanto, el "rango de calma" aquí es bastante estrecho, solo 0.1V.

Y solo si se le proporcionó una alimentación USB de 5V y una emulación completa de los 4.2V exactos a través del terminal de la batería, solo entonces el Android se apaga felizmente, creyendo que honestamente cargó su batería al máximo. ¡Y más, gracias a Dios, nunca se queja de nada!

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Inmediatamente tranquilizaré a aquellos que podrían haber pensado que lo hice muy mal al cargar dos fuentes de voltaje de baja impedancia inconsistentes una encima de la otra (es decir, un estabilizador externo de 4.2V y un terminal positivo de batería, que también se "alimenta") . El hecho es que mi estabilizador externo es un LDO lineal ordinario y, por sus circuitos, no puede desviar la corriente. Solo fallar. Por lo tanto, aquí no surgen conflictos eléctricos, ya que esto puede suceder, por ejemplo, cuando varias baterías diferentes se conectan en paralelo.

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Esquema

Cuando el TK finalmente se determinó por completo, fue posible comenzar a desarrollar un esquema específico. A pesar de la aparente simplicidad de la tarea, ¡participé notablemente en ella! Tuve que inventar y luego rechazar más de una docena de opciones diferentes, desde indecentemente simples hasta voluminosas. Aquí está el resultado:


A pesar de la aparente redundancia, el esquema es simple. Gracias a SMD, una bufanda de 35x22 mm encaja fácilmente dentro del compartimento de una batería normal extraída. Como batería de respaldo, utilicé una batería de iones de litio 18650 montada en un soporte de reloj.

El circuito proporciona las siguientes funciones:

1. La fuente de alimentación principal constante de 5V desde la salida a través del conector USB.
2. Transfiera automáticamente el teléfono inteligente a una batería de respaldo en caso de una falla de energía del USB.
3. 4,2 ( ).
4. ( ).
5. .
6. , .
7. .
8. .

Ahora, brevemente, cómo funciona el circuito.

Para obtener un 4.2V estable e independiente de la temperatura, utilicé el maravilloso LDO ADM7172 integrado de Analog Devices. Me da el voltaje deseado y perfectamente uniforme de 4.22V hasta 2A de carga. Lo puse en mi teléfono inteligente en el conector de batería (VBAT) y también lo uso para cargar la batería de respaldo del sistema.

El circuito de emulación de voltaje para el tercer contacto de la batería (TEMP) se realiza en un diodo simple D2, alimentado por una corriente de fondo exigua.

El mosfet Q4 P-channel conecta una batería de respaldo al teléfono inteligente de inmediato, tan pronto como el voltaje desaparece en el bus de alimentación principal de + 5V USB. LED2 se ha configurado aquí solo con el objetivo de cambiar el nivel para acelerar ligeramente la apertura de Q4 en el proceso de caída de los neumáticos. Es infrarrojo y no brilla en ningún lado.

El resto de los detalles hicieron el circuito de carga. La batería de respaldo BT1 se carga a través del mosfet Q3 y la resistencia limitadora R9R10.

El trabajo de YOU U2 es interesante aquí. Está tan incluido aquí que proporciona control tanto del grado de descarga como del grado de carga. El amplificador operacional aquí opera en el modo de comparación, y un sistema operativo positivo para él se obtiene por sí mismo debido a los procesos en los circuitos que controla.

Así es como funciona: cuando todo está bien: hay una alimentación USB de + 5V y la batería de respaldo se carga a un voltaje más alto que el establecido por el punto divisor R4R5R6, luego el amplificador operacional emite el potencial de un bus de 4.2 voltios (desde el cual se alimenta) y el cargador Mosfet Q3 está cerrado. Cuando la batería, por una razón u otra, se descarga por debajo de este punto (+ 3.63V en el diagrama), la salida del amplificador operacional se “separará” gradualmente de la ventaja y, por lo tanto, abrirá el mosfet de carga Q3. La corriente fluirá hacia la batería, el voltaje en la celda crecerá inmediatamente al menos unos pocos milivoltios (debido a una resistencia interna distinta de cero) y esto servirá como un punto de venta confiable para el amplificador operacional. Aquí puede aplicar un comparador real con su propia histéresis, pero en realidad, cambiar el amplificador es confiable y rápido, no hay variaciones de ruido.

La carga de la batería pasa a través de la resistencia R9R10 (es compuesta para aumentar la potencia de disipación). En primer lugar, limita la corriente de carga, que es absolutamente necesaria aquí, de lo contrario, incluso un cargador de 2 amperios simplemente no resistirá ni se hundirá. En segundo lugar, de acuerdo con la caída de voltaje en esta resistencia, el circuito determina el momento en que se debe apagar la carga.

Esto sucede de la siguiente manera: tan pronto como se enciende la carga, el mosfet auxiliar Q2 se abre al mismo tiempo, lo que reconstruye el divisor de control R4R5R6 para la entrada inversora del amplificador operacional, y así el amplificador operacional comienza a monitorear el voltaje que se libera en la resistencia de carga. Al comienzo de la carga, cuando la batería está completamente descargada, cae aproximadamente 0.5V en el R9R10, lo que hace que el amplificador operacional esté desequilibrado de manera confiable en el modo de estado de carga. Y solo cuando la batería se carga gradualmente completamente, la corriente a través de la resistencia de control se debilita a un cierto valor (aproximadamente 20 mA), luego los potenciales de las entradas del amplificador operacional se igualan, después de lo cual se transfiere al estado opuesto por el mismo mecanismo POS externo (más en la salida), apagando los mosfets Q2 y Q3 y deteniendo la carga.

En cuanto al esquema resultantePerfil de carga de una batería de iones de litio, la resistencia R9R10 implementa automáticamente una función de carga simple con una corriente inicial máxima, su disminución gradual automática y se acerca a cero.


Los fabricantes de baterías, a su vez, recomiendan el siguiente perfil de carga conocido con secciones de estabilización de corriente y voltaje:


En mi caso, ni el voltaje ni la corriente en la celda se estabilizan específicamente, pero el voltaje nunca excederá los límites seguros. Por lo tanto, considero que un método de carga tan simplificado es bastante viable y efectivo. En la práctica, funciona muy bien y al mismo tiempo requiere solo una resistencia.

Mosfet Q1 se usa para que cuando se trabaja solo con una batería de respaldo, no sea necesario desperdiciar su corriente para alimentar el resto del circuito. Cuando se pierde energía de la toma de corriente, Q1 cierra y corta todas las partes no utilizadas del circuito del cable común. Gracias a esto, el consumo propio de toda la estructura se reduce a 3 ... 5 microamperios insignificantes, y esto evita automáticamente una descarga profunda de la batería en caso de que se olvide del sistema desenergizado durante mucho tiempo.

El diodo Schottky D1 en la entrada al estabilizador U1 realiza una doble función: bloquea la corriente inversa a través de U1 (no existe tal bloqueo dentro del ADM7172) y descarga el pequeño microcircuito estabilizador de la disipación de potencia excesiva. Al comienzo de la carga de la batería, la corriente de carga alcanza 1A, y si todo el voltaje de 1 voltio de la caída de voltaje del bus USB + 5V se coloca en el pequeño ADM7172 de 3x3 mm, estará muy caliente, incluso a pesar de la almohadilla térmica soldada a la placa. Por lo tanto, parte del voltaje de entrada se extingue con éxito en el diodo de bloqueo D1 y, como resultado, ambas partes se calientan de manera más uniforme y no tanto.

Sobre componentes usados

Como estabilizador de entrada, utilicé un excelente LDO con una caída de paso mínima realmente baja, aunque en este lugar el voltaje nunca caerá por debajo de 0.4V. Simplemente me gusta mucho el ADM7172 para muchas de sus especificaciones. Entonces, aquí puede colocar casi cualquier microcircuito estabilizador lineal, lo principal es que proporciona voltios confiables que no flotan en la temperatura y al menos 1.5A de corriente.

De mosfets necesitaba una resistencia mínima de canal abierto (RdsON) aquí. Esto es especialmente cierto para la clave Q4 del canal P de bit. Allí puse una magnífica muestra Toshibov TPH1R712MD, la mejor que encontró la resistencia del canal en una pequeña caja plana. En estado abierto, tiene 1.3mOhm reales, lo que con una corriente de funcionamiento de un teléfono inteligente de 200 ... 300mA da pérdidas de tránsito de voltaje valioso de la batería a un nivel insignificante de 0.4mV.

También es deseable tener un RdsON bajo para Q1 para unir con mayor precisión al potencial del cable común. Los mosfets FDMC8010 de Fairchild también están bien con esto. Hay más muestras de baja impedancia, pero en este diseño las pequeñas dimensiones de las piezas también fueron importantes para mí.

El resto de los mosfets pueden ser cualquiera, solo es deseable que tengan un voltaje umbral de apertura más bajo.

Como comparador de U2, utilicé el micropower Microchip MCP6V11 IOW, que me gustó por su excelente eficiencia: solo 7 microamperios en el fondo. Es cierto, en comparación con YOW convencional, ciertamente es lento como una tortuga (GBW 80 kHz y velocidad de respuesta de solo 0.03 V / μs). Pero funciona muy bien aquí de todos modos. Por cierto, traté de poner aquí un comparador real con histéresis incorporada. Encontré una excelente muestra MCP6541, que consume solo 600 nanoamperios (!) En el fondo, y cuando se activa puede extraer la salida con una potencia de hasta 30 mA ... Pero, poniéndola directamente en lugar de MCP6V11 (su pinout coincide), de repente tuve una falla en el circuito. Resultó que el MCP6541 cambia tan rápido que el frente de alta velocidad de su pulso penetra fácilmente a través de la capacitancia del electrodo de puerta Q2 en el circuito del divisor de control R4R5R6 y llega a su propia entrada de inversión. Resulta tal retroalimentación dinámica, y el comparador no cambia, sino que comienza a generar.
El problema se solucionará simplemente agregando una resistencia de alta resistencia entre la salida del comparador y la puerta Q2, pero ya tenía una placa en la que no había absolutamente ningún lugar para una resistencia SMD pequeña adicional, así que dejé el MCP6V11 aquí.

El LED1 solo es necesario para indicar cuándo se está vertiendo una carga en la batería. En el buen sentido, esto debería suceder cada pocos años ... Puede usar absolutamente cualquier color, o no puede ponerlo en absoluto.

Las resistencias y condensadores son los SMD más comunes, no hay requisitos para ellos, excepto por su pequeño tamaño. Utilicé condensadores de tantalio, lowESR, en cajas 7343H, pero cualquiera encajará, solo para caber en el compartimento de la batería con la placa (para el W732 Philips tiene un tamaño de 55x60x8 mm).

En el proceso de carga de la batería, toda la placa se calienta decentemente durante las primeras horas, hasta 60 grados. Como todavía había suficiente espacio en el compartimento, aumenté intencionalmente el área de la placa y amplié las partes de calentamiento para que no se sobrecalentaran entre sí y a sus otros vecinos en vano.


Hecho a mano, fotorresistente. El método FR facilita la obtención de un "proceso" de 0,15 mm, pero por alguna razón tengo toda la textolita de tan mala calidad que las carreteras delgadas intentan caerse al estañar ... Si alguien sabe dónde puede comprar una textolita de buena calidad con una garantía, escriba en los comentarios !

Por lo tanto, el teléfono inteligente finalmente se alimenta correctamente y funciona "como un reloj" en todos los sentidos. Se enciende de forma estable tanto con la alimentación de la toma de corriente como con la batería, funciona en silencio. Cuando el cargador está conectado, siempre muestra el 100% de la carga. Si lo retira del tomacorriente, continúa funcionando silenciosamente desde la batería de respaldo, y pronto comienza a mostrar el voltaje real en él. Al restaurar el suministro de red, de nuevo en silencio y con calma muestra una carga del 100%. ¡Todo está como debería!

En principio, a través de un circuito similar, puede alimentar cualquier teléfono móvil que reciba un voltaje constante simple a través del tercer contacto de la batería.

Reloj digital para Android

Sobre esto, el asunto se completó con hierro. Ha llegado el momento de las coberturas de software. Es decir, era necesario obtener un gran reloj digital en la pantalla del teléfono inteligente.

Esto es lo que necesitaba:

1. ¡Los números más grandes posibles! No me gusta entrecerrar los ojos y mirar las pequeñas cosas desde lejos.
2. Posibilidad de poner cualquier fuente de cualquier color. La legibilidad también depende de esto.
3. La exclusividad de mostrar el reloj en la pantalla: nada más que dígitos de tiempo no deberían estar allí. Sin pronósticos meteorológicos, advertencias, mensajes, barras de estado y otras tonterías, nunca deberían aparecer.
4. Está claro que la pantalla del teléfono inteligente nunca debería apagarse por sí sola.
5. Funciona correctamente la función de brillo automático de la pantalla.
6. Máxima fiabilidad (todavía vivo en este reloj). Depende, frisos, todo esto está excluido.

Comencé enganchando el teléfono y desarraigando sin piedad toda la basura que pude alcanzar. Todo tipo de gapps, blotware y todo lo que no se requiere para la carga normal voló a la canasta. Incluyendo un montón de aplicaciones del sistema, varias utilidades para trabajar con tarjetas SIM, marcadores, SMS, navegadores, calendarios, fondos de pantalla y otras tonterías. Incluso fui demasiado lejos un par de veces: el teléfono estaba enganchado por errores. Pero restauré todo y nuevamente lo borré.

Luego, durante mucho tiempo, busqué en Internet un programa normal de relojes digitales de pantalla completa para Android. A pesar de una montaña de programas similares, ¡casi ninguno me convenía! Todos los desarrolladores, sin excepción, están tratando de meter un montón de cosas innecesarias en sus productos, comenzando desde algún tipo de fondo divertido (no desconectable), y terminando con pronósticos del tiempo, noticias, calendarios y otra basura similar. En general, no digo nada sobre los anuncios emergentes que ya han llegado a todos ... ¡Solo necesitaba tiempo desde el reloj!

Y la característica universal de los programas y widgets de reloj es el uso completamente antieconómico del área de la pantalla. Los números son pequeños en todas partes, y los márgenes desde los bordes de la pantalla son enormes. Mi Philips, por lo que la pantalla no es la más grande, solo 4.3 ".

En resumen, encontré casi el único programa adecuado: Big Digital Clock 1.1.1.


Ella tiene los números más grandes. Y aún así, todavía están lejos del uso completo del área de la matriz. De las ventajas del programa: la capacidad de eliminar todo de la pantalla, excepto el tiempo, la capacidad de elegir cualquier color, formato de 24 horas, dos puntos divisorios que no parpadeen, cualquier orientación de pantalla y mantenimiento automático de la retroiluminación sin decoloración. De las deficiencias: una fuente bien cosida que imita una típica de siete segmentos.

Lo entregué y comencé a usarlo todos los días. Al principio todo estaba bien: los números parecen ser grandes, son visibles normalmente, y después de mis viejos tiempos, ¡generalmente el cielo y la tierra! Pero ahora, después de aproximadamente un mes de trabajo continuo, ¡de repente noté que el tiempo se congeló en ellos y no cambió! ¡Qué tontería! Decidí comprobarlo: esta es una falla o "característica" única del programa.

Reinició el reloj, y después de un par de semanas se repitió el friso. El tiempo deja de actualizarse. En cambio, el programa se hunde aleatoriamente cada 7 ... 10 minutos, actualiza el reloj y vuelve a caer en un estupor. Está claro que tal "fiabilidad" no me convenía.

Automatizadores de Android y sus "chips"

Como este era prácticamente el único programa adecuado, tuve que comenzar a inventar muletas para él. Decidí que necesitaba instalar algún tipo de herramienta de automatización de Android para que reinicie periódicamente el programa de reloj con errores antes de que tenga tiempo de congelarse. Poner Tasker. Estaba ocupado, lo solucionó, pero algo que no me gustó ... lo cambié a Automagic. Quién no está al tanto: esta herramienta de automatización utiliza secuencias de comandos basadas en diagramas de flujo visuales. ¡Y esta característica de él realmente me atrajo!


La función de reiniciar periódicamente mi programa de vigilancia con errores lo implementé casi de inmediato. Y luego puso Automagic en su teléfono inteligente de trabajo principal y lo colgó durante una semana en experimentos interesantes con él. Como resultado, hice mucha utilidad para la vida cotidiana en mi teléfono.

Pero eso no fue lo principal. Encontré propiedades automáticas en un chip como Custom Widgets. ¡Y luego resultó que con su ayuda puedes dibujar y "revivir" prácticamente cualquier widget casero que solo tenga la imaginación y la funcionalidad del programa! ¡Entonces me di cuenta de que podía dibujarme un reloj así, que solo mi corazón desea! Además, la ayuda del programa acaba de describir un ejemplo de creación de un widget de reloj.

¡Después de un par de días, todo estaba listo de la mejor manera posible! Gracias al Nova lancer, tengo la capacidad de estirar los widgets incluso hasta los bordes de la matriz. También oculté la barra de acoplamiento y la barra de estado, liberando la pantalla de todos los elementos de la interfaz. Y aquí está el resultado: números realmente enormes con respecto a los bordes de la pantalla ... ¡Finalmente, feliz!


El uso de Automagic me permitió satisfacer todos mis requisitos. Puede poner cualquier fuente .ttf o .otf. Puede dibujar y estirar caracteres en cualquier proporción para que quepan perfectamente en la pantalla. ¡Finalmente, solo puedes tener lo que necesitas! Ni siquiera dibujé dos puntos divisorios en el reloj: con un espacio simple, todo es perfectamente legible. En la aplicación de cualquier programa externo y muletas de inmediato ya no es necesario.

Además, ahora ni siquiera necesitaba que Locus arreglara periódicamente las coordenadas GPS para la sincronización horaria. Todo esto lo puede hacer perfectamente cualquier herramienta de automatización. En un escenario de control, puede implementar casi todo lo que necesita. Por ejemplo, mantener la pantalla en un estado sin desvanecimiento.

Además, generalmente hubo problemas con diferentes pulidos de apariencia. ¿Y por qué no, si todo esto se puede implementar fácilmente?

Por ejemplo, al elegir el tamaño y el factor de fuente, debe comenzar desde un formato de tiempo de 4 caracteres (XX: XX). Pero en el período de 0:00 a 9:59, solo hay tres dígitos en la pantalla, ocupan un ancho menor que cuatro y, por lo tanto, no utilizan completamente la matriz. Un poco, pero feo. Con Automagic, el caso se resuelve fácilmente con un par de comandos adicionales. Tiene una función que le permite cambiar casi cualquier parámetro de un widget personalizado sobre la marcha . En este caso, este es el factor del ancho (aplanamiento) de los caracteres de fuente, que configuré para cambiar por el disparador de los intervalos de tiempo anteriores. Funciona!


Al principio, tuve dudas sobre el momento en que las lecturas del reloj se actualizaban cada minuto. Temía que Automagic lo actualizara no sincrónicamente con el cambio de minutos del reloj del sistema del teléfono inteligente, sino de manera arbitraria, introduciendo así un error aleatorio por un minuto. Empecé a comprobar ...

En Automagic, hay dos formas diferentes de implementar el tiempo en un widget personalizado. Puede enviar valores numéricos a un campo de texto ordinario de un widget mediante un evento de acción externo. Para cada evento de este tipo, solo hay una opción especial "A hora fija", lo que significa que debe enviarlo exactamente de forma sincronizada con el momento en que cambia la hora del sistema.

Y el segundo método es más simple: no utiliza scripts externos y consiste en escribir una función de llamada del sistema del tipo directamente en el campo de texto deseado del widget

{getDate(),dateFormat,HH:mm} 

Pero no existe tal opción "a tiempo fijo". El widget simplemente se marca "Actualizar automáticamente" y se establece en "Intervalo de actualización" exactamente un minuto. Y aquí mis temores eran precisamente que este intervalo de autorrenovación del widget en un minuto puede contarse arbitrariamente en relación con la "cuadrícula" de tiempo del cambio de minutos del tiempo del sistema. Hice un par de experimentos, pero para mi alegría resultó que todo estaba en orden. ¡El widget se actualiza automáticamente de inmediato, tan pronto como cambian los minutos del reloj del sistema!

No importa en qué momento el widget comenzó a funcionar.

Pantalla de brillo automático

Lo siguiente que quería hacer era un buen brillo automático claro de la pantalla. El brillo automático incorporado en mi viejo Philips funcionó terriblemente. Espasmos, inadecuados y con un rango muy estrecho. Aquí no me molesté y puse uno de los muchos programas de brillo automático. Al principio probé Lux, pero no me gustaron algunas tinturas no intuitivas y perfiles intrincados. Cambió a Velis, y esto resultó ser lo que necesitamos. Lo que más me gustó: Velis hace posible dibujar una curva real de la dependencia del brillo de las lecturas del luxómetro y en tiempo real muestra en este gráfico cómo el teléfono inteligente ajusta el brillo de acuerdo con él. Puede configurar cualquier ley o-muy suave de cambio de brillo y, por supuesto, cualquier valor, hasta el 1%, cuando la pantalla es casi invisible. Es muy conveniente por la noche, cuando los números apenas deberían brillar.

Mientras corría alrededor del nuevo reloj, noté que la matriz del teléfono inteligente, incluso con un fondo de pantalla completamente negro, todavía brilla decentemente con la luz de fondo atravesándola. Esto es especialmente notable en la oscuridad total: el rectángulo de la pantalla es claramente visible en forma de fondo gris, algo así como un efecto de brillo. Decidí arreglarlo con un filtro externo. El color de los números del reloj elegí rojo, porque El color rojo que veo más claramente desde lejos.

Hice el primer filtro manualmente: imprimí un relleno rojo sólido en una impresora de inyección de tinta en una película transparente y doblé dos impresiones sin procesar con tinta entre sí. Las películas se adhieren firmemente y se obtiene un buen "vidrio" transparente de color rojo grueso. Por cierto, ahora ese truco de vida ya no funcionará, es cursi porque en mi trabajo absolutamente todas las impresoras de inyección de tinta fueron reemplazadas por impresoras multifunción láser de moda. Se imprimen perfectamente en papel, pero es imposible obtener un relleno de color transparente en la película con su ayuda: habrá una capa mate ruidosa a través de la cual no se verá nada.

Pero aquí, de alguna manera, fui a Komus por lápices, y accidentalmente vi este tipo de cosas:


Esta es una bandeja de papel de oficina común, pero vea de qué está hecha. O plexiglás o plástico transparente, pero es del mismo color y transmisión de luz que necesito para el filtro. Lo compré, corté cuidadosamente un plato para que se ajuste a la pantalla y lo adapté. Belleza!

Toques finales

En principio, en esto, la transformación de un viejo teléfono móvil innecesario en excelentes relojes hermosos puede considerarse completa.

Es cierto, incluso antes del montón, me confundí por el hecho de que en el editor de fuentes cambié un poco la fuente .otf para que los caracteres fueran como quería, hasta las más mínimas curvas. Un poco, pero agradable! También era necesario hacer que la fuente fuera monoespaciada, de modo que al cambiar los caracteres, la línea no se mueva y se arrastre más allá de los límites de la pantalla. Usó uno de los editores de fuentes de código abierto, Glyphr Studio.

Bueno, al final, solo queda arreglar toda la estructura en un estante en la esquina de la habitación. Hay un gran margen para la creatividad. Simplemente doblé la tira de aluminio en forma de L y atornillé suavemente la cubierta posterior del teléfono inteligente con tornillos. Atornilló el otro extremo al estante. Puede girar configurando cualquier ángulo de visión. Y un poco de aluminio para doblar y doblar, ajustando el ángulo verticalmente. De hecho, generalmente instalé todo, así que ya no lo toco.

La batería de respaldo se ha adaptado en la curva de la tira de montaje. Aquí lo hice sin un diseño exquisito, nada se puede ver desde atrás. Tampoco me molesté con ningún contenedor de terminales para la batería, sino que simplemente lo soldeé con cuidado directamente a la carcasa de metal 18650 en aquellos lugares que no estaban junto al contenido interno de la batería para no sobrecalentarlo con un soldador.

Todas las conexiones se realizan mediante cableado ordinario, atravesado por los orificios perforados en la cubierta posterior del teléfono inteligente. Y en el interior, vi directamente los detalles y las pistas de la placa del teléfono inteligente.

En total, dos cables externos provienen del diseño: energía de 5V del cargador de red y un cable de antena GPS que va a la ventana y se pega al vidrio con cinta adhesiva.

Durante casi un año, los relojes me han deleitado con números grandes y hermosos, un funcionamiento preciso y un funcionamiento confiable ininterrumpido.

Y por diversión, dibujé un segundo widget de reloj, para la ubicación vertical del teléfono inteligente.


Comencé a inventarlo por la razón de que los números con una disposición tan poco convencional pueden hacerse aún mayores, es decir, el uso útil del área de la pantalla resulta ser el máximo posible. Además, en este caso, la necesidad de cambiar el factor de ancho de caracteres cada vez que se cambia del formato de hora X: XX a XX: XX y viceversa desaparece, ya que todo siempre se rompe automáticamente.

Es cierto que casi todos a quienes les mostré un reloj vertical no estándar dijeron "¡fuu, horizontal es mejor!". Bueno, este es un asunto de aficionados, personalmente me gustan los dos.

Eso es todo ¡Gracias a todos los que leyeron!