Lindo relógio preciso de um smartphone antigo

O artigo abordará como refazer um telefone celular desnecessário antigo em excelentes relógios de parede com grandes números, sempre com tempo preciso e energia de backup.

Vou falar sobre alguns dos recursos clarificados da sincronização de tempo no sistema operacional Android, bem como sobre vários truques elétricos no sistema de energia do smartphone. Descreverei um exemplo de um circuito em componentes analógicos simples que fornece energia de backup automática. E, é claro, falaremos sobre a parte do software do Android - como e com que ajuda você pode criar um relógio bonito para todos os gostos do seu smartphone.

( isenção de responsabilidade tradicional - quaisquer marcas, marcas registradas, etc. mencionadas não são publicidade, espero que isso esteja claro. )

A segunda vida de um smartphone antigo

Meu antigo Philips Xenium W732 ficou ocioso por um longo tempo. Totalmente funcionando, com uma tela cheia. Eu decidi dar a ele uma segunda vida - transformar em um relógio de parede. Meu antigo relógio doméstico, ainda soviético, com pequenos números tremeluzentes, era muito difícil de ver a alguns metros. Além disso, eles estavam terrivelmente atrasados, tinham que ser decepcionados de vez em quando, com qualquer perda de eletricidade na casa, eram redefinidos para zero e exigiam um procedimento tedioso de apertar botões e acertar a hora novamente. Estava cansado de tudo isso e resolvi fazer um bom relógio "inteligente", desprovido de todas essas deficiências, a partir do antigo celular.

O que eu precisava

1. Grandes números claros de qualquer cor, fonte e brilho desejados.
2. Máxima precisão e estabilidade sem nenhuma intervenção externa da mina.
3. Não volatilidade, ou seja, O relógio deve continuar a funcionar durante quedas de energia temporárias.
4. Trabalho totalmente autônomo, no sentido de - sem usar redes de dados pagas, cartões SIM, operadoras, etc.
5. Máxima conformidade com o princípio de "fabricado, ligado e esquecido". Ou seja, um dispositivo nunca deve exigir manutenção ou qualquer outro tipo de interação.

Nós fornecemos Android com tempo preciso.

A primeira coisa a fazer era obter um horário mundial constantemente preciso em seu smartphone. O conceito de "exato" para mim se encaixa em 1 ... 2 segundos de desvio do mundo.

É claro que o temporizador do sistema do celular não dará tal estabilidade, não é exigido dele. Portanto, a conformidade garantida com o horário mundial só pode ser obtida por sincronização externa regular.

No caso mais simples do Android, ele pode ser configurado usando o método "rede". Além disso, mesmo uma rede celular com inevitáveis ​​cartões SIM e pagamentos de tarifas não será necessária. É suficiente distribuir o Wi-Fi doméstico para o smartphone e configurar o roteador para sincronizar o tempo do provedor de Internet ou do servidor ntp.

No entanto, existe um segundo método de sincronização - para satélites GPS, que pessoalmente acho melhor.

Dos profissionais - você pode sincronizar em qualquer lugar do mundo onde o céu é visível. Precisão absoluta de tempo, uma vez que o próprio GPS é baseado nisso. A falta de canais e emissões adicionais de rádio.

Das deficiências do GPS - o dispositivo deve ver pelo menos um pouco de céu aberto. Provavelmente, nada será pego em um local arbitrário no fundo da sala, especialmente se o dispositivo tiver um chip antigo e insensível. E como meu relógio estava localizado exatamente longe da janela, eu precisava de uma antena GPS remota ...

A antena externa mais simples para recepção GPS

Na Internet, tudo acabou sendo bastante restrito a esse tópico. Imediatamente percebi que não poderia fabricar uma antena assim - projetos tão elaborados e volumosos com alguns cálculos complicados e complicados eram oferecidos em todo lugar. Tentei encontrar uma compra - também não gostei de tudo. Alguns são grandes, desajeitados, exigem energia externa, com várias funcionalidades desnecessárias e, ao mesmo tempo, inadequadamente caras.

A solução foi encontrada por acaso - de alguma maneira vi uma descrição de uma antena do tipo "dipolo de meia onda". Em seu design mais simples, é simplesmente um pedaço de fio reto com um comprimento igual à metade do comprimento de onda do sinal desejado. Essa “complexidade” de construção foi bastante adequada para mim, então peguei o primeiro coaxial com impedância de onda arbitrária e o soldei delicadamente no smartphone para os contatos correspondentes da antena GPS.


Acabei de liberar a outra extremidade do cabo da trança de tela para que um núcleo central de 95 mm de comprimento permanecesse - isso é metade do comprimento de onda na frequência L1 do sinal GPS padrão (1575,42 MHz).


O telefone tirou-o da janela e, por outro lado, a extremidade do fio com 95 mm de comprimento levou-o à janela para que pudesse ver mais do céu.

E assim - a Philips logo pegou seus honestos 5 ... 7 satélites e consertou! A antena está funcionando!

E eu ainda estava preocupado com a coordenação das impedâncias de onda do cabo, antena e receptor, o que era supostamente necessário nesses casos, com o qual eu estava coberto de cérebros na Internet nos fóruns de antenas. Mais tarde, descobri que essa coordenação de resistências é necessária para obter a máxima eficiência da linha de transmissão (falta de reflexões finais e atenuação excessiva). E se a linha tem apenas 2 ... 3 metros, como a minha, e a tarefa é simplesmente entregar pelo menos uma parte do sinal ao receptor, você não deve pensar nessa coordenação - tudo funcionará com qualquer coaxial.

Recursos do processo de sincronização do GPS

Tendo recebido um GPS em funcionamento, é claro que eu imediatamente defini o método de sincronização da hora "nos satélites GPS" nas configurações do Android e deixei o telefone nesse estado para verificação. Qual foi a minha surpresa quando, algumas horas depois, o tempo no telefone "se separou" significativamente do relógio de controle no computador (onde o Windows está sincronizado com NTP). Comecei a descobrir o motivo ... Acontece que o andróide, configurado para sincronizar o tempo via GPS, na verdade realiza essa sincronização apenas uma vez - no momento de fixar as coordenadas .
E então, mesmo que o smartphone continue monitorando continuamente os satélites, o tempo do sistema ainda é determinado apenas pelo gerador interno, ou seja, não há sincronização! Pelo menos no meu Philips Android 4.0.3, tudo acontece dessa maneira.

Para mim, foi uma surpresa desagradável. Não vou continuar puxando o GPS manualmente para atualizar a hora exata ...

A solução foi encontrada software. Eu uso o programa Locus do software Asamm para navegação, no qual é possível configurar manutenção não constante do GPS no estado ativo, mas correções periódicas de coordenadas únicas em intervalos determinados, é exatamente isso que eu precisava. Defino o intervalo para 15 minutos e o problema desapareceu com segurança - o tempo no telefone celular desde então sempre coincide claramente com o mundo! Por 15 minutos, o timer do sistema de qualquer smartphone normal não acumulará um erro de tempo de mais de 1 ... 2 segundos, o que me convém perfeitamente. Se desejar, você pode corrigir o clima quente pelo menos a cada dez segundos.

Restauração de um smartphone estacionário

Após o horário exato, foi a vez de fazer uma dieta competente para o meu relógio.

Como eu já mencionei, eu precisava que o relógio não desligasse e não chegasse a zero durante quedas de energia a curto prazo em casa, o que, embora raro, acontece.

A primeira solução mais desajeitada aqui é conectar estupidamente o smartphone a uma tomada e deixá-lo assim. De fato, ao mesmo tempo, a questão das quedas de energia é perfeitamente resolvida - o celular simplesmente muda para uma bateria, que sempre estará totalmente carregada e pronta para uso. Mal disse o que fez. Conectado ... Uma semana se passou, o segundo - eu já estava começando a me alegrar ... E no terceiro, um belo dia houve um aplauso, e a bateria voou com alegria do telefone para o meio da sala, inflada por pressão interna para o estado da bola.


Como você sabe, tive até sorte de que as costuras do estojo da bateria não pudessem suportar e não teriam sido abertas; caso contrário, eu seria capaz de evitar um incêndio de lítio, fumaça, mau cheiro e linóleo estragado.

Há apenas uma conclusão: você não pode usar um smartphone por meses e anos com uma carga constante . O telefone não se aperfeiçoou em tal cenário. Sua principal tarefa é carregar corretamente a bateria ao máximo, não permitindo que a tensão e a temperatura excedam. E então a descarga ainda é suposta. Se o dispositivo nunca for desconectado da tomada, o controlador geralmente começará a manter um cronograma de carregamento do dente de serra - primeiro ajustando até 100%, depois desligando a corrente e aguardando a descarga em torno de 90%. E essa é uma abordagem ainda mais ou menos cuidadosa. E muitos telefones antigos podem simplesmente estupidamente sempre manter a tensão máxima na bateria.

Sabe-se que quanto maior a tensão em uma célula de íons de lítio, mais rápido seu envelhecimento e degradação. Alguns smartphones geralmente enchem suas baterias até acima de 4,2V para maximizar a vida útil da bateria. Mas há apenas um resultado - estando constantemente na tensão máxima, a bateria se degrada muito mais rapidamente. Se também é antigo, não está longe do desenvolvimento gradual de circuitos internos microscópicos, aceleração térmica e explosão, como aconteceu comigo.

Após o incidente com a bateria explodida, pensei: como posso ter energia de backup ao mesmo tempo e impedir que a bateria fique constantemente sob tensão total?

Eu passei por muitos cenários diferentes, eventualmente resolvi o seguinte.

No modo normal, o telefone sempre será alimentado por uma tomada, ou seja, 5V por meio de um conector USB.

Usando um circuito adicional simples, a bateria de reserva é carregada automática e simultaneamente até seu máximo normal de 4,2V, após o que é completamente desconectada da carga . Além disso, a bateria é simplesmente descarregada silenciosamente por autodescarga, não sendo conectada a lugar algum. Nesse caso, o circuito monitora constantemente sua tensão e volta a ligar a carga única até 4,2 apenas quando a tensão da célula cai abaixo de um determinado mínimo predeterminado (tomei 3,6V). E assim por diante, tudo é totalmente automático. O tempo real entre essas recargas é de anos, durante os quais a bateria se auto-descarrega lentamente, mas ainda assim é capaz de suprir a carga a qualquer momento, mesmo que não seja de sua capacidade total.

No caso de uma falha de energia da tomada, a bateria deve ser conectada automaticamente automaticamente ao smartphone (como em fontes de alimentação ininterruptas), após o que o sistema continuará a trabalhar com ele de forma autônoma até que a energia da rede elétrica seja restaurada ou até que a bateria esteja completamente descarregada (e desligada).

Com essa abordagem, a célula de lítio é operada em um modo mais poupador do que quando a tensão máxima é constantemente mantida nela. E certamente não vai explodir!

Truques elétricos para smartphones

Agora, sobre como implementar todo esse circuito.

A questão aqui é complicada pelo fato de que no smartphone não era tão fácil organizar no sistema de energia.

Por exemplo, sem bateria, o telefone não liga, mesmo que haja 5V via USB.

Se você remover a bateria enquanto estiver usando USB, tudo também ficará em branco imediatamente. Embora a energia ao mesmo tempo obviamente seja proveniente apenas do conector USB!

No início, houve um problema com o terceiro contato da bateria. Eu não queria estar ligado a uma bateria normal da Philips e decidi descobrir - o que acontecerá se eu deixar o terceiro terminal de contato não conectado? Aconteceu que o smartphone não ligava ao mesmo tempo ... Eu até comecei a temer que algum tipo de barramento digital sofisticado, como o i2c, passasse pelo contato do meio, que transmitiria ao telefone não apenas várias telemetrias técnicas, mas também todos os tipos de códigos de fábrica no estilo "amigo ou inimigo". Isso significaria que eu estava eternamente ligada à minha bateria nativa da Philips, porque definitivamente não pretendia colocar nenhum tipo de interface digital enganosa aqui (lembro que tive uma surpresa semelhante ao trabalhar com baterias de filmadoras de uma empresa japonesa respeitada e mundialmente famosa).

Eu olhei para o osciloscópio no que estava acontecendo no terceiro contato. Felizmente para mim, o Philips W732 acabou por ser muito simples! Ele exibe a tensão constante usual do sensor de temperatura da bateria interna. A entrada do terceiro contato no smartphone é alta impedância.

Montei um divisor de afinação simples e, aplicando diferentes tensões no contato do meio, tirei vários pontos da dependência da temperatura da bateria exibida pelo androide na tensão no terceiro contato.


Verificou-se que, se o terceiro for inferior a 153mV, os avisos em tela cheia sobre o superaquecimento da bateria serão iniciados e, após alguns segundos, o telefone será desligado normalmente. Em voltagens acima de 630mV, o andróide começa a acreditar que sua bateria está congelada a menos temperatura, mas continuará funcionando (e mesmo silenciosamente!). Não precisava mais experimentar - acabei de perceber que é fundamental enganar o terceiro contato - basta aplicar qualquer potencial entre 155 e 600 mV lá.

Como resultado, adotei os critérios da forma 2, sem os quais o smartphone não funcionará:

1. Tensão obrigatória no terminal positivo da bateria (apesar do sistema ser alimentado por um conector USB)

E isso não deve ser algum tipo de engano potencial falso, apenas para que o telefone pense que uma bateria está inserida nele. Requer uma fonte de tensão de baixa impedância completa com uma corrente de pelo menos a corrente operacional do smartphone.

2. Presença de tensão constante no terceiro contato da bateria na faixa de 155 a 600mV. Já existe bastante potencial potencial de mistura simples.

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A propósito, ainda não entendo por que o andróide tem um limite de desligamento tão alto (3,4V), enquanto uma célula de lítio padrão pode facilmente descarregar até 3 e até 2,8V! A única coisa que vem à mente é a presença em smartphones de consumidores internos a 3,3V, que precisam de um suprimento de energia para seus conversores buck. Mas você pode colocar o SEPIC e usar a bateria mais completamente! Ou na era moderna, ninguém pensa sobre isso?

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Em seguida, foi necessário criar um esquema auxiliar simples que monitorasse tudo isso e o controlasse automaticamente. Decidi imediatamente que não usaria nenhum microcontrolador, embora possa trabalhar com eles. Nesse caso, você só precisava pensar um pouco, otimizar tudo minuciosamente e todas as funções foram implementadas em componentes analógicos simples. Tudo funciona e nunca congela.

A bateria do relógio de backup precisa ser carregada periodicamente a partir de alguma coisa. No começo, eu decidi fazê-lo diretamente da bateria mais do smartphone, porque eu acreditava ingenuamente que tinha 4,2V honesto e imutável. Com a ajuda de um osciloscópio, observei o que realmente estava acontecendo lá. Descobriu-se que não cheira a níveis constantes! ..

Primeiro, se nada estiver conectado ao terminal positivo da bateria, o controlador de carregamento ainda não dorme e periodicamente o "verifica" com verificações.


Você vê - depois de cada 45 milissegundos que o telefone fornece uma escada de "sondagem" consecutiva - a tensão externa apareceu no contato da bateria? E entre essas verificações, um certo nível constante de 4,05V é mantido.

Se você conectar a bateria, o sistema a reconhecerá e começará a preencher a corrente regularmente. Mas, novamente, não constantemente, mas em períodos de 10 segundos. Após cada um desses 10 segundos de carga, o smartphone por 2 segundos inclui uma corrente reversa completa, ou seja, leva corrente da bateria e com energia decente (não medi os valores numéricos exatos de todos esses parâmetros, estava interessado no princípio). Durante essa amostragem de corrente de curto prazo, o smartphone mede a carga da bateria sob carga, obtendo assim valores honestos de porcentagem e tensão. Era claramente visível como exatamente após esse reverso no android os valores de todos os parâmetros da bateria são atualizados.

Todo esse mecanismo de carga complicado não me agradou nem interferiu, porque eu pretendia construir a lógica dos circuitos de carregamento com base no controle contínuo de tensão analógica no shunt de medição. E desligue automaticamente a carga quando a queda na derivação diminuir para um mínimo predeterminado, indicando que a corrente de carga atingiu o estágio final de carga. E então esse reverso estragou tudo ... No começo, tentei contornar ou enganá-lo, mas, como resultado, percebi que é mais fácil usar uma fonte externa de uma tensão de referência de carga. Será mais confiável e mais transparente para um maior entendimento.

Instalei um estabilizador externo externo (normal, linear), com o qual recebi 4,2V precisos e com estabilidade de temperatura de um carregador USB 5 ... 6V mal estabilizado. Com eles, em primeiro lugar, alimentei o smartphone com um terminal de bateria positivo, para que ele sempre pensasse que tinha uma bateria 100% carregada e nunca transmitisse nada na tela por completo. E em segundo lugar, o sistema de carga da bateria reserva funciona a partir desse barramento.

Ao longo do caminho, me deparei com uma observação curiosa.Acontece que, se você desligar a energia via USB e aplicar uma tensão constante de uma fonte estabilizada que nunca será alterada para o terminal da bateria do smartphone , o andróide desenhará persistentemente um gráfico inclinado e decrescente da porcentagem de carga! Aparentemente, algum tipo de equação para calcular essas porcentagens está incorporada no programa de monitoramento de bateria do Android, que leva em conta não apenas a tensão real da célula, mas também o consumo atual do dispositivo. Realizei experiências especificamente, ligando e desligando a luz de fundo da tela, como um dos consumidores atuais mais vorazes. Aqui estão as estatísticas coletadas por dia:


Veja bem, quando a tela funcionou e a corrente do terminal da bateria ficou perceptível, o androide apresentou uma boa inclinação, um declínio de cerca de 5% por hora. Depois desliguei a luz de fundo e o smartphone adormeceu, a corrente caiu para alguns pequenos valores de espera e o gráfico foi quase na horizontal. Ele ligou a tela novamente - e novamente a rampa. Observe que a tensão no terminal positivo da bateria sempre foi estritamente constante . Assim, o andróide calculou sua porcentagem de carga apenas com base na corrente medida.

No entanto, assim que a carga atinge 15% (aqui o telefone emite um aviso sobre a bateria descarregada), o gráfico para de diminuir e depois continua 15% horizontalmente ... Aqui está o truque (ou falha).

Havia outro recurso. Verificou-se que, se você fornecer simultaneamente energia USB e energia externa estabilizada ao terminal da bateria, mas menos de 4,2V , o smartphone mostrará primeiro e por muito tempo honestamente uma porcentagem incompleta de carga e, de repente, começará a repreender, no estilo " Você algo com uma bateria! A carga está demorando muito! " E, claro, tudo isso de novo em tela cheia e em cima do meu relógio!

Bem, se você aplicar mais de 4,2V, em torno de 4,3V ele começará a jurar sobre o perigoso excesso de tensão da bateria, isso é compreensível. Portanto, a "faixa de calma" aqui é bastante estreita - apenas 0,1V.

E somente se ele receber energia USB de 5V e emulação total dos 4,2V exatos através do terminal da bateria - só então o androide feliz se calará, acreditando que ele honestamente carregou sua bateria ao máximo. E mais, ele já, graças a Deus, nunca reclama de nada!

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Tranquilizarei imediatamente aqueles que podem ter pensado mal o fato de carregar duas fontes de tensão de baixa impedância inconsistentes umas sobre as outras (ou seja, um estabilizador externo de 4,2V e um terminal positivo da bateria, que também "alimenta") . O fato é que meu estabilizador externo é um LDO linear comum e, por seus circuitos, não é capaz de desviar a corrente. Apenas falhe. Portanto, nenhum conflito elétrico surge aqui, pois isso pode acontecer, por exemplo, quando várias baterias diferentes são conectadas em paralelo.

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Esquema

Quando o TK foi finalmente determinado, foi possível começar a desenvolver um esquema específico. Apesar da aparente simplicidade da tarefa, eu a consertei notavelmente! Eu tive que inventar e depois rejeitar mais de uma dúzia de opções diferentes, de indecentemente simples a volumosas. Aqui está o resultado:


Apesar da aparente redundância, o esquema é simples. Graças ao SMD, um cachecol do tamanho de 35x22 mm cabe facilmente dentro do compartimento de uma bateria comum removida. Como bateria de reserva, usei um íon de lítio 18650 comum montado em um suporte de relógio.

O circuito fornece as seguintes funções:

1. A principal fonte de alimentação constante de 5V da tomada através do conector USB.
2. Transferência automática do smartphone para a bateria de reserva quando a energia é perdida no USB.
3. 4,2 ( ).
4. ( ).
5. .
6. , .
7. .
8. .

Agora, brevemente, como o circuito funciona.

Para obter um 4.2V estável e independente da temperatura, usei o maravilhoso LDO ADM7172 integrado da Analog Devices. Dá-me a tensão desejada e perfeitamente uniforme de 4.22V até 2A de carga. Coloquei-o no meu smartphone na parte superior do conector da bateria (VBAT) e também o utilizei para carregar a bateria de backup do sistema.

O circuito de emulação de tensão para o terceiro contato da bateria (TEMP) é feito em um diodo simples D2, alimentado por uma corrente de fundo escassa.

O mosfet de canal P Q4 conecta uma bateria de backup ao smartphone imediatamente, assim que a tensão desaparecer no barramento de alimentação principal de + 5V USB. O LED2 foi definido aqui apenas com o objetivo de alterar o nível para acelerar levemente a abertura do quarto trimestre no processo de flacidez do pneu. É infravermelho e não brilha em lugar algum.

O restante dos detalhes fez o circuito de carga. A bateria de reserva BT1 é carregada através do mosfet Q3 e do resistor limitador R9R10.

O trabalho de YOU U2 é interessante aqui. Está tão incluído aqui que fornece controle tanto do grau de descarga quanto do grau de carga. O op-amp aqui opera no modo comparador, e um SO positivo para ele é obtido por si só devido aos processos nos circuitos que controla.

Eis como acontece: quando está tudo bem - há + 5V de energia USB e a bateria de reserva é carregada até uma voltagem maior que a definida pelo ponto divisor R4R5R6 - então o amplificador operacional gera o potencial de um barramento de 4,2 volts (do qual é alimentado) e o carregamento O Mosfet Q3 está fechado. Quando a bateria, por um motivo ou outro, descarrega abaixo desse ponto (+ 3,63 V no diagrama), a saída do amplificador operacional "se desconecta" gradualmente do sinal de mais e abre o mosfet de carregamento Q3. A corrente fluirá para a bateria, a tensão na célula aumentará imediatamente em pelo menos alguns milivolts (devido a resistência interna diferente de zero) e isso servirá como um POS confiável para o amplificador operacional. Aqui você pode aplicar um comparador real com sua própria histerese, mas, na realidade, trocar o amplificador é confiável e rápido, não há desvios.

A carga da bateria passa pelo resistor R9R10 (é composto para aumentar a potência de dissipação). Em primeiro lugar, limita a corrente de carga, o que é absolutamente necessário aqui, caso contrário, mesmo um carregador de 2 A simplesmente não suporta e cede. Em segundo lugar, de acordo com a queda de tensão nesse resistor, o circuito determina o momento em que a carga deve ser desligada.

Isso acontece da seguinte maneira: assim que a carga é ligada, o mosfet auxiliar Q2 é aberto ao mesmo tempo, que reconstrói o divisor de controle R4R5R6 para a entrada inversora do amplificador operacional e, assim, o amplificador operacional começa a monitorar a tensão que é liberada no resistor de carga. No início da carga, quando a bateria está completamente descarregada, cerca de 0,5V cai no R9R10, o que torna o amplificador operacional desequilibrado de forma confiável no modo de estado de carga. E somente quando a bateria está gradualmente totalmente carregada, a corrente através do resistor de controle enfraquece até um determinado valor (aproximadamente 20 mA), então os potenciais das entradas do amplificador operacional são equalizados, após o que é transferido pelo mesmo mecanismo POS externo para o estado oposto (mais na saída), desligando os mosfets Q2 e Q3 e parar a cobrança.

Quanto ao esquema resultanteperfil de carga de uma bateria de íons de lítio, o resistor R9R10 aqui implementa automaticamente uma função de carregamento simples com uma corrente inicial máxima, sua diminuição gradual automática e se aproximando de zero.


Os fabricantes de baterias, por sua vez, recomendam o seguinte perfil de carga conhecido com seções de estabilização de corrente e tensão:


No meu caso, nem a tensão nem a corrente na célula são estabilizadas especificamente, mas a tensão nunca excederá os limites de segurança. Portanto, considero um método tão simplificado de cobrança bastante eficiente e eficaz. Na prática, funciona muito bem e, ao mesmo tempo, requer apenas um resistor.

O Mosfet Q1 é usado para que, ao trabalhar apenas com uma bateria de reserva, não seja necessário desperdiçar sua corrente para alimentar o restante do circuito. Quando a energia é perdida na tomada, o Q1 fecha e corta toda a parte não utilizada do circuito do fio comum. Devido a isso, o consumo próprio de toda a estrutura cai para um microssegurança desprezível de 3 ... 5, e isso impede automaticamente uma descarga profunda da bateria, caso você se esqueça do sistema morto por um longo tempo.

O diodo Schottky D1 na entrada do estabilizador U1 executa uma função dupla - bloqueando a corrente reversa através do U1 (não existe esse bloqueio no ADM7172) e descarregando o microcircuito pequeno do estabilizador da dissipação excessiva de energia. No início da carga da bateria, a corrente de carga atinge 1A e, se todos os 1 volts da queda de tensão do barramento USB + 5V forem colocados no minúsculo ADM7172 de 3x3 mm, estará muito quente, mesmo com o bloco térmico soldado à placa. Portanto, parte da tensão de entrada é extinta com sucesso no diodo de bloqueio D1 e, como resultado, ambas as partes são aquecidas mais uniformemente e nem tanto.

Sobre componentes usados

Como estabilizador de entrada, usei um excelente LDO com uma queda de passagem mínima muito baixa, embora neste local a tensão nunca caia abaixo de 0,4V. Eu realmente gosto do ADM7172 para muitas de suas especificações. E então aqui você pode colocar quase qualquer microcircuito estabilizador linear, o principal é que ele fornece volts confiáveis ​​que não flutuam na temperatura e pelo menos 1,5 A de corrente.

Dos mosfets, eu precisava de resistência mínima de canal aberto (RdsON) aqui. Isto é especialmente verdade na chave de canal P bit Q4. Coloquei uma amostra magnífica do Toshibov TPH1R712MD - a melhor encontrada pela resistência do canal em uma pequena caixa plana. No estado aberto, possui 1,3 mOhm real, que com uma corrente de trabalho de um smartphone de 200 ... 300 mA fornece perdas de trânsito da valiosa tensão da bateria no nível de 0,4 mV desprezível!

Também é desejável ter um RdsON baixo para Q1, a fim de se conectar com mais precisão ao potencial do fio comum. Os mosfets FDMC8010 da Fairchild também estão indo bem com isso. Existem mais amostras de baixa impedância, mas neste projeto as pequenas dimensões das peças também foram importantes para mim.

O restante dos mosfets pode ser qualquer um, é apenas desejável que eles tenham uma voltagem de abertura mais baixa.

Como um comparador U2, usei o microchip Microchip MCP6V11 IOW, que gostei com sua excelente eficiência - apenas 7 microamperes em segundo plano. É verdade que, comparado ao YOW convencional, é certamente lento como uma tartaruga (GBW 80 kHz e taxa de rotação de apenas 0,03 V / μs). Mas funciona muito bem aqui de qualquer maneira. A propósito, tentei colocar aqui um comparador real com histerese embutida. Encontrei uma excelente amostra MCP6541, que consome apenas 600 nanoamps (!) Em segundo plano e, quando acionada, pode puxar a saída com uma potência de até 30 mA ... Mas, colocando-a diretamente em vez de MCP6V11 (coincidindo sua pinagem), de repente tive uma falha no circuito. Aconteceu que o MCP6541 comuta tão rápido que a frente de alta velocidade de seu pulso penetra facilmente através da capacitância Q2 do eletrodo de porta no circuito do divisor de controle R4R5R6 e chega à sua própria entrada inversora. Acontece um feedback dinâmico e o comparador não muda, mas começa a gerar.
O problema será resolvido com a simples adição de um resistor de alta resistência entre a saída do comparador e a porta Q2, mas eu já tinha uma placa na qual não havia lugar para nenhum resistor SMD adicional adicional, então deixei o MCP6V11 aqui.

O LED1 é necessário apenas para indicar quando uma carga está sendo derramada na bateria. De uma maneira boa, isso deve acontecer a cada poucos anos ... Você pode usar absolutamente qualquer cor, ou não pode colocá-lo.

Resistores e capacitores são os SMDs mais comuns, não há requisitos para eles, exceto para o tamanho pequeno. Usei capacitores de tântalo, baixoESR, nos gabinetes 7343H, mas qualquer um caberá, apenas para caber no compartimento da bateria com a placa (para a Philips W732, ela tem 55x60x8 mm).

No processo de carregamento da bateria, toda a placa aquece decentemente pelas primeiras duas horas, até 60 graus. Como ainda havia espaço suficiente no compartimento, aumentei intencionalmente a área da placa e ampliei as peças de aquecimento para que não superaquecessem uma à outra e aos outros vizinhos em vão.


Feito à mão, fotorresistente. O método FR facilita a obtenção de um "processo" de 0,15 mm, mas, por alguma razão, tenho todo o textolito de qualidade tão ruim que as estradas finas tentam cair quando se enlatam ... Se alguém sabe onde você pode comprar um textolite de boa qualidade com garantia - escreva nos comentários !

Então, o smartphone finalmente está com energia adequada e funciona "como um relógio" em todos os sentidos! Liga de forma estável, com energia da tomada e da bateria, funciona silenciosamente. Quando o carregador está conectado, ele sempre mostra 100% de carga. Se você removê-lo da tomada, ele continuará funcionando silenciosamente a partir da bateria reserva e logo começará a exibir a tensão real nela. Ao restaurar o fornecimento de energia, novamente mostra silenciosamente e com calma uma carga de 100%. Tudo está como deveria!

Em princípio, através de um circuito semelhante, você pode alimentar qualquer telefone celular que receba uma tensão constante simples através do terceiro contato da bateria.

Relógio digital para Android

Sobre isso, o assunto foi concluído com ferro. Chegou a hora das coberturas de software. Ou seja, era necessário obter um grande relógio digital na tela do smartphone.

Aqui está o que eu precisava:

1. Os maiores números possíveis! Não gosto de olhar de soslaio e de longe.
2. Capacidade de colocar qualquer fonte de qualquer cor. A legibilidade também depende disso.
3. A exclusividade de exibir o relógio na tela - nada além de dígitos de tempo não deve estar lá. Nenhuma previsão do tempo, avisos, mensagens, barras de status e outras bobagens - nunca devem aparecer.
4. É claro que a tela do smartphone nunca deve ficar preta sozinha.
5. Funcionamento adequado da função de brilho automático da tela.
6. Confiabilidade máxima (ainda vivo neste relógio). Depende, frisos - tudo isso é excluído.

Comecei ligando o telefone e arrancando sem piedade todo o lixo que consegui alcançar. Todos os tipos de gapps, blotware e tudo o que não é necessário para o carregamento normal voaram para dentro do cesto. Incluindo vários aplicativos de sistema, vários utilitários para trabalhar com cartões SIM, discadores, SMS, navegadores, calendários, papéis de parede e outras bobagens. Eu até fui longe demais algumas vezes - o telefone estava em loop por erros. Mas eu restaurei tudo e limpei novamente.

Por um longo tempo, pesquisei na Internet um programa normal de relógios digitais de tela cheia para o Android. Apesar de uma montanha de programas similares, quase nenhum me convinha! Todos os desenvolvedores, sem exceção, estão tentando colocar um monte de coisas desnecessárias em seus produtos - começando com algum tipo de histórico engraçado (não desconectável) e terminando com previsões do tempo, notícias, calendários e outros tipos de lixo semelhantes. Em geral, sou silencioso sobre os anúncios pop-up que já chegaram a todos ... Eu só precisava de tempo desde o relógio!

E o recurso universal dos programas e widgets de exibição é o uso completamente antieconômico da área da tela. Os números são pequenos em todos os lugares e as margens das bordas da tela são enormes. Minha Philips, e por isso a tela não é a maior - apenas 4,3 ".

Em resumo, encontrei quase o único programa adequado - Big Digital Clock 1.1.1.


Ela tem os maiores números. E ainda estão longe do uso total da área da matriz. Das vantagens do programa - a capacidade de remover tudo da tela, exceto o tempo, a capacidade de escolher qualquer cor, formato de 24 horas, dois pontos divisores sem piscar, qualquer orientação da tela e manutenção automática da luz de fundo não esmaecida. Das deficiências - uma fonte bem costurada que imita um típico segmento de sete.

Entregou e começou o uso diário. No começo, tudo estava bem - os números parecem grandes, são visíveis normalmente e, depois das minhas antigas horas - geralmente céu e terra! Mas agora, após cerca de um mês de trabalho contínuo, repentinamente notei que o tempo congelou neles e não mudou! Que bobagem!? Eu decidi verificar - esta é uma falha única ou "recurso" do programa.

Reiniciou o relógio e, após algumas semanas, o friso foi repetido. O tempo simplesmente para de atualizar. Em vez disso, o programa afunda aleatoriamente a cada 7 ... 10 minutos, atualiza o relógio e novamente cai em um estupor. É claro que essa "confiabilidade" não me agradou.

Android Automators e seus "chips"

Como esse era praticamente o único programa adequado, tive que começar a inventar muletas para ele. Decidi que precisava instalar algum tipo de ferramenta de automação do Android para reiniciar periodicamente o programa do relógio de buggy antes mesmo de ter tempo de congelar. Coloque Tasker. Ele estava ocupado, resolveu o problema - mas algo que eu não gostei ... mudei para Automagic. Quem não conhece - esta ferramenta de automação usa scripts com base em fluxogramas visuais. E essa característica dele realmente me atraiu!


A função de reiniciar periodicamente meu programa de observação de buggy eu implementei quase imediatamente. E então ele colocou o Automagic em seu smartphone principal e ficou por uma semana em experiências interessantes com ele. Como resultado, fiz muita utilidade para a vida cotidiana no meu telefone.

Mas isso não era o principal. Me deparei com propriedades Automagic em um chip como Widgets personalizados. E então descobriu-se que, com sua ajuda, você pode desenhar e "reviver" praticamente qualquer widget caseiro que tenha apenas a imaginação e a funcionalidade do programa! Então percebi que podia me desenhar um relógio, que apenas meu coração deseja! Além disso, a ajuda do programa acabou de descrever um exemplo de criação de um widget de relógio.

Depois de alguns dias, tudo estava pronto da melhor maneira possível! Graças ao lancer Nova, tenho a capacidade de esticar widgets até as extremidades da matriz. Também escondi a barra de encaixe e a barra de status, liberando a tela de todos os elementos da interface. E aqui está o resultado: números realmente enormes em relação às bordas da tela ... Finalmente, feliz !!!


O uso do Automagic me permitiu satisfazer todos os meus requisitos. Você pode colocar qualquer fonte .ttf ou .otf. Você pode desenhar e esticar caracteres em qualquer proporção para ajustá-los perfeitamente na tela. Finalmente, você só pode ter o que precisa! Eu nem desenhei dois pontos divididos no relógio - com um espaço simples, tudo é perfeitamente legível. Na aplicação de quaisquer programas e muletas externos, imediatamente não é mais necessário.

Além disso, agora eu nem precisava do Locus para corrigir periodicamente as coordenadas do GPS para sincronização de tempo. Tudo isso pode ser feito perfeitamente por qualquer ferramenta de automação. Em um cenário de controle, você pode implementar quase tudo o que precisa. Por exemplo, mantendo a tela em um estado não esbatido.

Além disso, geralmente foram problemas com diferentes esmaltes da aparência. E por que não, se tudo isso pode ser facilmente implementado?

Por exemplo, ao escolher o tamanho e o fator da fonte, você precisa começar com um formato de hora com quatro caracteres (XX: XX). Mas no período de 0:00 a 9:59, há apenas três dígitos na tela, eles ocupam uma largura menor que quatro e, portanto, não usam totalmente a matriz. Um pouco, mas feio. Com o Automagic, o caso é facilmente resolvido com alguns comandos adicionais. Ele possui uma função que permite alterar praticamente qualquer parâmetro de um widget personalizado em tempo real . Nesse caso, esse é o fator da largura (nivelamento) dos caracteres da fonte, que defino para alterar pelo acionador dos intervalos de tempo acima. Isso funciona!


No começo, tive dúvidas sobre o momento em que as leituras do relógio eram atualizadas a cada minuto. Eu tinha medo que o Automagic o atualizasse não de forma síncrona com a alteração dos minutos do relógio do sistema do smartphone, mas arbitrariamente, introduzindo um erro aleatório por um minuto. Comecei a verificar ...

No Automagic, existem duas maneiras diferentes de implementar o tempo em um widget personalizado. Você pode enviar valores numéricos para um campo de texto comum de um widget por um evento de ação externo. Para cada evento, existe apenas uma opção especial “Em horário fixo”, o que significa que você precisa enviá-lo exatamente de forma síncrona com o momento em que a hora do sistema muda.

E o segundo método é mais simples - ele não usa scripts externos e consiste em escrever uma função de chamada do sistema do tipo diretamente no campo de texto desejado do widget

{getDate(),dateFormat,HH:mm} 

Mas não existe essa opção "Em horário fixo". O widget é simplesmente marcado como "Atualizar automaticamente" e definido como "Intervalo de atualização" exatamente por um minuto. E aqui meus medos eram precisamente que esse intervalo de auto-renovação do widget em um minuto possa ser contado arbitrariamente em relação à "grade" de tempo da mudança de minutos da hora do sistema. Fiz algumas experiências, mas, para minha alegria, tudo estava em ordem. O widget se atualiza claramente imediatamente, assim que os minutos do relógio do sistema mudam!

Não importa em que momento o widget começou a funcionar.

Tela de brilho automático

A próxima coisa que eu queria fazer era um bom brilho automático da tela. O brilho automático embutido na minha Philips antiga funcionou muito bem. Espasmos, inadequados e com uma faixa muito estreita. Aqui eu não me incomodei e coloquei um dos muitos programas de brilho automático. Eu tentei Lux no começo, mas não gostei de algumas tinturas não intuitivas e perfis complexos. Mudou para Velis, e isso acabou sendo o que precisamos. O que eu gostei especialmente - Velis permite desenhar uma curva real da dependência do brilho nas leituras do luxômetro e mostra em tempo real neste gráfico como o smartphone ajusta o brilho de acordo com ele. Você pode configurar qualquer lei de mudança de brilho muito suave e, claro, qualquer valor dela, até 1%, quando a tela estiver quase invisível. É muito conveniente à noite, quando os números mal devem brilhar.

Enquanto eu corria em torno do novo relógio, notei que a matriz do smartphone, mesmo com um fundo de tela completamente preto, ainda brilha decentemente com a luz de fundo passando por ele. Isso é especialmente visível na escuridão total - o retângulo da tela é claramente visível na forma de um plano de fundo cinza, algo como um efeito de brilho. Eu decidi consertá-lo com um filtro externo. A cor dos números do relógio que escolhi vermelho, porque a cor vermelha que vejo mais claramente de longe.

Fiz o primeiro filtro manualmente - imprimi um preenchimento vermelho sólido em uma impressora a jato de tinta em um filme transparente e dobrei duas impressões ainda cruas com tinta uma na outra. Os filmes são firmemente aderidos e é obtido um bom "vidro" transparente de uma cor vermelha espessa. A propósito, agora que esse golpe de vida não funcionará mais, é brega, porque no meu trabalho absolutamente todas as impressoras a jato de tinta foram substituídas por MFPs a laser da moda. Eles imprimem perfeitamente no papel, mas é impossível obter um preenchimento de cor transparente no filme com a ajuda deles - haverá uma camada fosca barulhenta através da qual nada é visível.

Mas aqui, de alguma forma, entrei no Komus em busca de lápis e vi acidentalmente esse tipo de coisa:


Essa é uma bandeja de papel comum para escritório, mas veja do que é feita. Plexiglass ou plástico transparente, mas é da mesma cor e transmissão de luz que eu preciso para o filtro. Comprei, recortei cuidadosamente um prato para encaixar na tela e o adaptei. Beleza!

Toques finais

Em princípio, com isso, a transformação de um velho telefone celular desnecessário em excelentes relógios pode ser considerada completa.

É verdade que, mesmo antes da pilha, fiquei confuso com o fato de que no editor de fontes alterei um pouco a fonte .otf para que os caracteres fossem como eu queria, até as menores dobras. Um pouco, mas legal! Também era necessário tornar a fonte monoespaçada, para que, ao alterar os caracteres, a linha não se movesse para fora dos limites da exibição. Utilizou um dos editores de fonte aberta, o Glyphr Studio.

Bem, no final, resta apenas fixar toda a estrutura em uma prateleira no canto da sala. Há uma grande margem para criatividade. Simplesmente dobrei a tira de alumínio em forma de L e apertei suavemente a tampa traseira do smartphone com parafusos. Aparafusou a outra extremidade na prateleira. Você pode girar definindo qualquer ângulo de visão. E um pouco de alumínio dobrado, ajustando o ângulo verticalmente. Na verdade, geralmente instalei tudo, para não tocar mais.

A bateria de reserva se adaptou na dobra da tira de montagem. Aqui eu fiz sem um design requintado, nada pode ser visto por trás. Eu também não me incomodei com nenhum contêiner de terminal para a bateria, mas simplesmente soldei cuidadosamente a caixa de metal 18650 nos locais que não uniam o conteúdo interno da bateria para não superaquecê-la com um ferro de solda.

Todas as conexões são feitas por fiação comum, lançada através dos furos na tampa traseira do smartphone. E lá dentro, vi diretamente os detalhes e as faixas da placa do smartphone.

No total, dois fios externos vêm do design: energia de 5V do carregador principal e um cabo de antena GPS que vai para a janela e é colado ao vidro com fita adesiva.

Há quase um ano, os relógios me encantam com números grandes e bonitos, funcionamento preciso e operação confiável ininterrupta.

E por diversão, desenhei um segundo widget de relógio - para a localização vertical do smartphone.


Comecei a inventá-lo pela razão de que os números com esse arranjo não convencional podem ser ainda maiores, ou seja, o uso útil da área da tela acaba sendo o máximo possível. Além disso, nesse caso, a necessidade de alterar o fator de largura de caractere sempre que mudar do formato de hora X: XX para XX: XX e vice-versa desaparece, pois tudo sempre entra automaticamente.

É verdade que quase todo mundo a quem mostrei um relógio vertical tão fora do padrão disse: “fuu, a horizontal é melhor!”. Bem, isso é um assunto amador, eu pessoalmente gosto dos dois.

Isso é tudo. Obrigado a todos que leram!