עוד אפשרויות

Google translateGoogle translate
RSSמאמרים וחדשות RSS
קישור לעמוד זהLinkback
גרסא להדפסהגרסא להדפסה
del.icio.usשמירה ב del.icio.us
DIGGהמלצה ב-DIGG
google bookmarkסימניית גוגל

מאמרים מהקבוצה

מטען USB לקיר של חברת וויסבורד

12/02/2014 - 07:00


הקדמה | המאמר המלא | עמוד הבא: מטען ה- USB של וויסבורד >

 
 
 

הקדמה

מרבית העיניים אשר קוראות כיתוב זה, יסכימו עימי כי הם נמצאים רוב שעות הערות לצד מחשב. תוסיפו לזה את העובדה כי בדרך כל ניתן למצוא גם שקע USB פנוי במארז המחשב ומשם הדרך קצרה לזיווג שקע ה- USB אל הסלולרי נרקומן הזרם שלנו. אחרים מטעינים עם המטען של הסלולרי, גם זה טוב ויפה, אך תמיד צריך למצוא שקע חשמל פנוי לטובת המטען.

ובכן, לא עוד. חברת וויסבורד אשר מוכרת לנו יותר כיצרנית של מפסקי תאורה ושקעי חשמל, מציגה שקע USB בו ניתן להעזר על מנת להטעין את הסלולרי הרעבתן או הטאבלט.

מטען USB לקיר של חברת וויסבורד

 

שקע ה- USB המדובר, מגיע בהספק חשמלי של 5W ועוצמת זרם חשמלי של 1A (שווה ערך למטען של אייפון לדוגמה), נתונים אשר יכולים להשביע כל גאדג'ט רעבתן. חלק ממכם כבר שמו לב כי הערכים כאן מעט נמוכים בהשוואה מול חלק ממטעני הקיר הרגילים, בהם ערך הזרם החשמלי עומד על 2A יחד עם 10W, אך צריך להבין כי מטען הקיר של וויסבורד קטן למדי וטמון בתוך הקיר, לכן הכלת ספק כח בערכים גבוהים יותר תגרום לחימום גבוה יותר של היחידה ואם נוסיף לזה את הבעייתיות של קירור אביזר שכזה אשר טמון בתוך הקיר, תבינו למה היה צורך להסתפק בערכים צנועים יותר. מטען קיר, חף מבעיות כאלו וגם יכול להרשות לעצמו להיות גדול, דבר אשר מוריד את הסיכוי שלו להגיע לטמפרטורות עבודה גבוהות.

נחזור קצת אחורה

חברת וויסבורד הינה יצרנית בעלת ותק של כמעט 70 שנים, עם מפעל ייצור בפתח תקווה ועוד מרכזי הרכבה אשר מתפקדים כמרכזי שיקום לאוכלוסיות מיוחדות ברחבי הארץ. החברה מתהדרת בייצור כחול-לבן עם שמירה על תקנים ירוקים אשר כוללים שימוש בחומרי גלם ירוקים וצמצום שימוש אנרגיה.

מטען USB לקיר של חברת וויסבורד
תמונות ממפעל הייצור של וויסבורד בפתח תקווה

מה יש בכלל בתוך המטען?

המטען בו אתם משתמשים כל יום ובהרבה מקרים מספר פעמים ביום, מכיל המון תחכום בתוכו. הדרישה להציג את הספק בעלות זולה עד כמה שניתן, גוררת כל יצרן לבצע תכנון פשוט ויצירתי של מעגלי המטען וביצוע פשרות רבות ברכיבי המטען - הכל על מנת לעמוד בתחרות מול יצרנים אחרים. בצורה טבעית, המטענים מכילים המון שונות מבחינת ערכי התוצאה שלהם, כאשר רובם שקופים למשתמש הסופי ואחרים - בעלי השפעה שלילית מתמשכת על חיי הסוללה או המכשיר.

בשלב הראשון בתוך המטען, מתקיימת המרה של מתח החילופין הגבוה למתח נמוך חליפי, פעולה זו מתבצעת בעזרת שנאי. בשלב השני, מתבצע יישור המתח הנמוך ממתח חילופין למתח ישר. בשלב השלישי והאחרון, ניתן למצוא סינון רעשים ממתח היציאה וייצובו.

מטענים בעלות גבוהה, משתמשים ביחידת בקרה ייעודית עבור פיקוד על מעגל ההמרה יחסית למתח ביציאה לשמירה על יציבות ללא תלות בגודל העומס (מה שתואר בפסקה הקודמת כשלב שני ושלישי), כאשר מטענים זולים חוסכים כאן על ידי שימוש במעגל פידבק מאוד פשוט.

עיצוב לא יעיל של מטען יכול לגרור מספר בעיות. אם מתח היציאה חסר פילטר תקין, רעשים יכנסו למתח, דבר אשר עלול להביא לספייקים אשר יכולים לפגוע בטלפון, אך ברוב המקרים, רעש יתווסף למתח, דבר אשר עלול לפגוע במסך. חסרון נוסף של עיצוב לא יעיל יכול ליצור זמני טעינה ארוכים מהרגיל - ספק המטען אמור להציג מתח חשמל יציב ככל שהעומס גדל, אך אם המתח לא יציב בצורה כזאת שהוא נמוך ממה שהוא צריך לספק, זמן הטעינה כאמור, יתארך.

ספק הכח הקטן מעביר דרכו מאות וולטים, תקלה קטנה באחד הרכיבים עקב פשרות בתכנון, עלולה לגרום לקצר - ומכאן, גם לנזק למטען עצמו אשר יתבטא בהפסקת עבודת המטען במקרה הטוב, דרך התכה של המטען וטלפון לא תקין במקרה הבינוני ועד לקצר שיגרום להתלקחות המטען באש.

עם התפתחות הטכנולוגיה וריבוי המכשירים המצריכים טעינה, נולד שלב רביעי למטען, בו נדרש מהמטען יכולות מתקדמות יותר ממה שהיה ניתן למצוא עד היום. תכונות מתקדמות כאלו הינן: 

  • ניהול זיהוי הצרכן.
  • הגנה מפני צריכת זרם מוגברת.
  • הדלקה "רכה".
  • ניהול תקלות.
  • ניהול אופן העברת הזרם בצורה מבוקרת לאורך כל שלבי הטעינה, בייחוד אספקת הזרם הראשוני.

לאור דרישה זו, נולדו בקרי טעינה ייעודיים לשילוב כחלק מן המטען הסטנדרטי אך מכיוון שאלו בקרים חדשים יחסית, לא ניתן למצוא אותן עדיין בהרבה מטענים. דוגמאות לבקרים כאלו: STTIMicrochip

היוזמה

כיצד נולדה היוזמה לשקע USB? הסיפור הרבה יותר פשוט ממה שאתם חושבים. אחד הבכירים בחברת וויסבורד יצא למילואים ומאס בחיפוש התמידי אשר שקע חשמל וההתניידות עם המטען. הוא התחיל לחקור בנושא וראה כי מעבר לים, יש אינספור פתרונות של שקעי USB עבור 110V, אך עבור מתח של 230V אשר קיים בארץ הקודש - אין. על מנת להוציא מוצר כזה במהירות לשוק, הוחלט להמעיט עד כמה שניתן בעבודת הפיתוח ולהשתמש עד כמה שניתן ברכיבים קיימים. שני החלקים המרכזיים בשקע ה- USB הינם ספק הכח ובקר ה- USB. מכיוון שרכיבי וויסבורד תואמים את שיטת ה- System של Gewiss, חובה כי הרכיבים לשקע ה- USB יהיו בגודל מתאים על מנת שיוכלו לשמור על התאימות בשיטת ההרכבה. שיטת ה- System עושה שימוש בחלקים ברוחב של 20 מילימטרים בלבד, רוחב צד למדי אשר מאוד מגביל את מבחר החלקים שניתן לעשות בהם שימוש. מעבר לכך, רוחב כזה הינו מאוד קטן עבור ספק כח ולכן לא ניתן לבחור בספק חזק מידי אשר גם ידרוש קירור מתאים.

בסופו של יום, ספק הכח שנבחר ושעמד ביעדים הינו מדגם GA5A-S05 של חברת Yuan Dean, בעל אפקטיביות גבוהה של 82%, מתח יציאה של 5V עם דיוק של 2% והגנת עומס וקצר. ההספק עומד על 5W כאמור עם זרם חשמלי מקסימלי של 1000mA. מי שמפקד על פעולת הטעינה הינו בקר ייעודי ולא מעגל פשוט, כאן נכנס לתמונה הבקר מדגם TPS2511 של Texas Instruments, בעל תמיכה בהטענה מהירה ותאימות ל- Battery Charging v1.2 (עוד בנושא בהמשך).

לאחר שנבחרו הרכיבים, לחברת וויסבורד נותר לבצע את תכנון המעגל המדוייק והוספת הגנות כגון פיוז בכניסה וקבלי סינון להשגת מתח יציאה נקי, עריכת מעגל מודפס, תכנון מכני, תכנון פלסטי כולל יצירת תבניות יציקה חדשות, הכנת מבדקים לבדיקה פונקציונאלית מלאה של כל מטען בפס הייצור, מפרטי עבודה ומפרטי בקרת איכות.

מטען USB לקיר של חברת וויסבורד
מבט צידי אל מטען ה- USB.

מטען USB לקיר של חברת וויסבורד
מבט צידי בו ניתן לראות את ספק הכח של המטען מדגם GA5A-S05 של חברת Yuan Dean.

מטען USB לקיר של חברת וויסבורד
נורית ה- LED לחיווי מצב פעולה מותקנת מעט בצד ולא ממורכזת על מנת לשמור על תאימות עיצובית מול שאר אביזרי חברת וויסבורד.

 

USB Battery Charging 1.2 Compliance Plan

שקע USB מכיל 4 פינים עם Shield, כאשר 2 הפינים המרכזיים (מסומנים כ- D ו- D+) משמשים עבור נתונים ושני החיצוניים עבור 5V DC. בגדול קיימים שני סוגים של מטעני USB, הראשון מסוג Charging Downstream Ports או בקצרה CDP אשר כמותו ניתן למצוא במחשבים לדוגמה אשר כוללים מעבר ליכולות הטענה, גם נתונים. הסוג השני הינו מסוג DCP, אשר מציין Dedicated Charging Port והוא חסר יכולת העברת נתונים, כאשר הזיהוי שלו נעשה על ידי קיצור זוג הפינים המרכזיים.

כאוס בשוק
עבור USB 2.0, אפשרי כי עוצמת הזרם תהיה בין 0.5A עד ל- 1.5A והמתח יעמוד על 5V כפי שנרשם מוקדם יותר, כך גם מציין תקן ה- USB משנת 2007, אך עצוב לדעת כי רוב היצרנים לא עקבו אחריו. בשל פריצת הטלפונים החכמים לשוק, היצרנים לא הסתפקו במה שנותן התקן עבור USB ורצו לתת עוצמת זרם חזקה יותר. כיצד הם עשו זאת? התלבשו על הפינים של הנתונים אשר לא נעשה בהם שימוש בשקעים מסוג DCP. אם ניקח את חברת Apple לדוגמה,על מנת לאפשר טעינה מהירה יותר של מכשיריה, היא השתמשה בפיני המידע על ידי השמת ערכי מתח שונים ובכך איפשרה למכשירים מתוצרתה לזהות שהמטען הינו מתוצרתה וניתן למשוך זרם גבוה מהמקובל בפורט USB שגרתי.

על מנת שתבינו את הזיהוי המסובך שחברת Apple מימשה מעל קוי הנתונים, הנה פירוט קצר: כאשר ערך המתח של פין ה- D+ שווה ל- D- והם עומדים על 2V, השקע הוציא 0.5A. אשר D+ עמד על 2V ו- D- על 2.8V, השקע הוציא 1A. כאשר D+ עמד על 2.8V ו- D- על 2V, השקע הוציא 2A. זאת למשל הסיבה שמטעני USB רגילים לא יכלו להטעין מכשירים של Apple, מכיוון שהאחרונים חיפשו את הערכים המדוייקים שנקבעו עבורם בפינים של הנתונים. כל התיאור שקראתם עד עכשיו, נוגע רק ל- Apple ותחשבו שהיו עוד חברות בשוק כאשר כל חברה המציאה לעצמה מערך אחר של ערכים עבור הפינים של הנתונים, דבר אשר יצר אנדרלמוסיה בקרב מטעני ה- USB, בו מטען של רכיב אחד לא מתאים לשני, למרות שבעיני הלקוח הסופי - כולם USB. את זה בדיוק בה לפתור USB Battery Charging 1.2 Compliance Plan (יקרא בקצרה BC 1.2) אשר יצא לאור בשנת 2010 והגיע לעשות סדר בשוק מבולגן למדי. מטרת התוכנית הינה לתת הסמכה לכל התקן נייד, מטען, סוללה ועוד.

ההסמכה תכלול סדר מבחינת ערכי מתח החשמל והזרם החשמלי המותרים, כולל השימוש הנכון בפינים של הנתונים. בנוסף, BC 1.2 מכניס הגדרות מדוייקות לזיהוי שקע הטעינה כשקע בעל יכולות הטענה מהירה עבור התקנים תומכים. אם נפרט בקצרה על יכולת ההטענה המהירה, סוללות ליתיום אשר קיימות כיום בכל סלולרי וטאבלט, נפגעות כאשר הן מגיעות למצב של טעינת יתר. הסוללות מכילות לרוב מעגלים יעודים להגנה מפני פריקת יתר או טעינת יתר, אך לא תמיד. מצב טעינה מהירה מאפשר להתקנים תומכים לתת זרם חשמלי גבוה יותר בין המטען לצרכן.

אנחנו כמעט 4 שנים לאחר שהוצג BC 1.2 והתועלת המיידית שכולנו רואים מזה היום הינה שאנחנו יכולים לקחת כל מטען USB שיקרא בדרכנו ולעשות בו שימוש עם כל סלולרי, טאבלט, נגן מוזיקה נייד או כל אביזר אחר אשר נטען דרך USB.

מטען ה- USB לקיר של חברת וויסבורד תומך ב- BC 1.2 והוא עושה זאת על ידי שימוש בבקר הטעינה הייעודי של חברת TI, דבר המבטיח התאמה לרוב המכשירים, כולל Apple ומכשירים מבוססי אנדרואיד וכמובן כערך מוסף, את כל היתרונות אצל קיבלו איזכור מוקדם יותר בשלב הרביעי.

במטען ה- USB של חברת וויסבורד, החיווי בחזית המכשיר נותן אינדיקציה שאכן הבקר זיהה את הטלפון (הצרכן) כמכשיר התומך בטעינה מהירה (כלומר המטען יספק 1A) ונכבית כאשר הצרכן מדווח למטען כי הסוללה עומדת לפני טעינה מלאה אז צריכת הזרם בין המטען תירד לפחות מ- 0.5A

במידה ומישהו מעוניין לקרוא על האסמכתה המלאה של BC 1.2, הוא יותר ממוזמן באתר של ארגון USB


הקדמה המאמר המלא עמוד הבא: מטען ה- USB של וויסבורד >




עוד מ: ZIV_R
תגיות

דירוג הכתבה

דירוג ממוצע:

5.0

בהקשר זה

 עוד על בשיתוף עם HTHome


המאמר הפופולרי ביותר בתחום בשיתוף עם HTHome:
מטען USB לקיר של חברת וויסבורד
תקנון / תנאי השימוש באתר צור קשר / contact us כל הזכויות שמורות לקבוצת ht