Как сделать usb hub для телефона
Здравствуйте Хабра-господа и Хабра-Дамы!
Думаю некоторым из Вас знакома ситуация:
«Автомобиль, пробка, N-ый час за рулем. Коммуникатор с запущенным навигатором уже 3-й раз пиликает об окончании заряда, несмотря на то что все время подключен к зарядке. А Вы, как на зло, абсолютно не ориентируетесь в этой части города.»
Далее, я расскажу о том, как имея в меру прямые руки, небольшой набор инструментов и немного денег соорудить универсальную (подходящую для зарядки номинальным током, как Apple, так и всех остальных устройств), автомобильную USB зарядку для Ваших гаджетов.
ОСТОРОЖНО: Под катом много фото, немного работы, никакого ЛУТ и нет хеппи энда (пока нет).
Автор, нафига все это?
Некоторое время назад со мной приключилась история описанная в прологе, китайский usb-двойник, абсолютно бессовестно дал разрядиться моему смарту во время навигации, из заявленных 500mA он выдавал около 350 на оба сокета. Надо сказать я был очень зол. Ну да ладно — сам дурак, решил я, и в этот же день, вечером, был заказан на eBay автомобильный зарядник на 2А, который почил в недрах китайско-израильской почты. По счастливой случайности, у меня завалялась платка конвертор DC-DC step down с выходным током до 3-х А и я решил на ее базе собрать себе надежный и универсальный зарядник для автомобиля.
Немного о зарядных устройствах.
Большинство зарядных устройств, которые присутствуют на рынке, я бы поделил на четыре типа:
1. Яблочные — заточенные под Apple-устройства, снабженные небольшой зарядной хитростью.
2. Обычные — ориентированные на большинство гаджетов, которым достаточно закороченных DATA+ и DATA- для потребления номинального тока заряда (тот, что заявлен на зарядном устройстве Вашего гаджета).
3. Бестолковые — у которых DATA+ и DATA- висят в воздухе. В связи с этим, Ваше устройство решает, что это USB-хаб или компьютер и не потребляет более 500 mA, что отрицательно сказывается на скорости заряда или вообще в отсутствии оного под нагрузкой.
4. Хитро%!$&е — так как внутри у них установлен микроконтроллер, который сообщает устройству, что то из разряда того, что небезызвестный герой Киплинга сообщал животным — «Мы с тобой одной крови, ты и я», проверяет оригинальность зарядки. Для всех же остальных устройств они являются ЗУ третьего типа.
Последние два варианта, в силу понятных причин, считаю не интересными и даже вредными, поэтому сосредоточимся на первых двух. Поскольку наша зарядка должна уметь заряжать, как яблочные так и все остальные гаджеты мы используем два выхода USB, один будет ориентирован на Apple — устройства, второй на все остальные. Замечу лишь, что если Вы по ошибке подключите гаджет к не предназначенной для него USB розетке, ничего страшного не произойдет, просто он будет брать те же пресловутые 500mA.
Итак, цель: " Немного поработав руками получить универсальную зарядку для машины."
Что нам понадобится
2. USB розетка, я использовал двойную, которую выпаял из старого USB-хаба.
Так же можно использовать обычные сокеты от USB удлинителя.
3. Макетная плата. Для того что бы припаять к чему-нибудь USB розетку и собрать простенькую схему зарядки для Apple.
4. Резисторы или сопротивления, кому как больше нравится и один LED. Всего 5-ть штук, 75 кОм, 43 кОм, 2 номиналом 50 кОм и один на 70Ом. На первых 4-х как раз и строится схема зарядки Apple, на 70 Ом я использовал для ограничения тока на светодиоде.
5. Корпус. Я нашел в закромах родины футляр от фонарика Mag-Lite. Вообще, идеально бы подошел футляр от зубной щетки черного цвета, но я такового не нашел.
6. Паяльник, канифоль, припой, кусачки, дрель и час свободного времени.
Собираем зарядку
1. Первым делом я закоротил между собой выводы DATA+ и DATA- на одном из сокетов:
*Прошу прощение за резкость, встал рано и телу хотелось спать, а мозгу продолжения эксперимента.
Это как раз и будет наша розетка для не яблочных гаджетов.
2. Отрезаем нужный нам размер макетной платы и размечаем и сверлим в ней отверстия под крепежные ножки USB розетки, параллельно проверяя, что контактные ножки у нас совпадают с отверстиями в плате.
3. Вставляем сокет, фиксируем и припаиваем к макетной плате. Контакты +5В первой(1) и второй(5) розетки замыкаем между собой, так же поступаем и с контактами GND(4 и 8).
Фото только для пояснения, контакты пропаиваются уже на макетной плате
4. Распаиваем на оставшиеся два контакта DATA+ и DATA- следующую схему:
Для соблюдения полярности пользуемся распиновкой USB:
У меня получилось так:
Не забываем подстроить напряжение на выходе, при помощи отвертки и вольтметра задаем 5 — 5.1В.
Так же я решил добавить индикацию к цепи питания USB, паралельно к +5V и GND припаял желтый лед с резистором на 70Ом для ограничения тока.
Убедительная просьба к людям с тонкой душевной организации и прочим любителям прекрасного: «Не смотрите следующую картинку, ибо пайка кривая.»
5. Фиксируем плату конвертер на нашей макетной плате. Я это осуществил при помощи ножек от все тех же резисторов, запаяв их в контактные отверстия на плате конвертера и на макетной плате.
6. Припаиваем выходы конвертера к соответствующим входам на USB-сокете. Соблюдаем полярность!
7. Берем корпус, размечаем и сверлим отверстия под крепление нашей платы, размечаем и вырезаем место под USB розетку и добавляем отверстия для вентиляции напротив микросхемы конвертера.
Крепим макетную плату болтами к корпусу и получаем вот такую коробочку:
В Машине это выглядит так:
Тесты
Далее, я решил проверить реально ли мои устройства будут считать, что они заряжаются от родной зарядки. А заодно замерить и токи.
Питание обеспечено БП от старого принтера 24В 3.3А.
Ток я замерял перед выходом на USB.
Забегая вперед скажу, все имеющиеся у меня устройства зарядку признали.
К USB розетке номер один (которая предназначена для разных гаджетов ) я подключал:
HTC Sensation, HTC Wildfire S, Nokia E72, Nexus 7, Samsung Galaxy ACE2.
Для Sensation и Nexus 7 я проверил время зарядки, начинал с 1% и заряжал до 100%.
Смартфон зарядился за 1 час 43 минуты (батарейка Anker на 1900 mAh), должен заметить, что от стандартной зарядки он заряжается около 2-х часов.
Планшет же зарядился за 3 часа 33 минуты, что на пол часа дольше чем зарядка от сети (Одновременно заряжал только одно устройство).
Чтобы оба Android устройства брали из зарядки максимум, мне пришлось спаять небольшой переходничок(который подключал к apple USB), к нему подключен HTC Sensation.
К USB розетке номер два я подключал: Ipod Nano, Ipod Touch 4G, Iphone 4S, Ipad 2. Поскольку Nano заряжать такой штукой смешно — он у меня максимум 200 mA брал, проверял Touch 4g и IPad. Ipod заряжался 1 час 17 минут с нуля и до 100%(правда вместе с IPAD 2). Ipad 2 заряжался 4 часа и 46 минут (один).
Как Вы видите Iphone 4S с удовольствием потребляет свой номинальный ток.
Кстати, Ipad 2 меня удивил, он абсолютно не чурался схемы с закороченными дата контактами и потреблял абсолютно те же токи, что и от предназначенного для него сокета.
Процесс зарядки и выводы
Для начала напомню, что все устройства в которых используют литиевые аккумуляторы имеют в наличии контроллер заряда. Работает он по следующей схеме:
График усреднен и может варьироваться для разных устройств .
Как видно из графика, в начале зарядного цикла контроллер позволяет заряжать максимально допустимым током для Вашего устройства и постепенно снижает ток. Уровень заряда определяется по напряжению, так же контроллеры мониторят температуру и отключают зарядку при высоких значениях последней. Контроллеры заряда могут находится в самом устройстве, в аккумуляторе или в зарядном устройстве (очень редко).
Подробней о зарядке литиевых элементов можно почитать здесь.
Собственно тут мы и подошли к моменту почему этот топик называется: «Попыткой номер раз». Дело в том, что максимум, что у меня получилось выжать из зарядки это: 1.77А
Ну а причина, на мой взгляд, не оптимально подобранная катушка индуктивности, которая в свою очередь не дает Buck — конвертору выдать свой максимальный ток. Думал ее заменить, но инструмента для пайки SMD у меня нет и в ближайшее время не предвидится. Это не ошибка проектировщиков платы с ebay, это просто особенность данной схемы так как она ориентированна на различные входящие и исходящие напряжения. При подобных условиях просто невозможно выдавать максимальный ток на всем диапазоне напряжений.
В итоге, я получил устройство, которое способно заряжать два смартфона одновременно или один планшет в автомобиле за вменяемое время.
В связи с вышесказанным было решено оставить эту зарядку как есть и собрать новую, полностью своими руками, на базе более мощного конвертора LM2678,
который в перспективе, сможет «накормить» два планшета и смартфон одновременно (5А на выходе). Но об этом уже в следующий раз!
В нашей машине установлено достаточно USB входов для зарядки гаджетов. Но есть только один для подключения флешек или телефонов (Android Auto) — в нише под блоком климата. В инструкции вычитал, что этот разъем поддерживает до 2х устройств одновременно. Но подключать флешку и телефон по очереди не удобно, особенно во время езды.
Решил купить USB хаб минимального размера. У нас в продаже были варианты только с проводом. Но у братьев китайцев как всегда есть все, что угодно. Был заказан и получен хаб на 3 порта:
Стоит полтора доллара, если кому нужно — вот ссылка.
Своих целей я добился только на половину. 2 флешки одновременно подключить можно, обе будут видны и работать как источники аудио. Но, как оказалось, одновременно слушать музыку с флешки и пользоваться Android Auto нельзя. Похоже, что это ограничение самой головы. Что же, по крайней мере не придется переподключать шнур телефона и флешку…
Toyota RAV4 Hybrid 2020, двигатель гибридный 2.5 л., 222 л. с., полный привод, вариатор — аксессуары
Машины в продаже
Комментарии 5
Интересно с Карплеем флешка будет работать одновременно? Или нет, как и с Андроидом?
Блин нафиг они так сделали…))) неужели нельзя чтоб одновременно 2 устройства работали … 🤬🤬🤬😡😡😡🤯🤯🤯🤯
Мне кажется, что не будет. Разве что если использовать беспроводной карплей.
Подскажите как работает ваша беспроводная зарядка? Заряжает или так для поддержания?
Я ею пока что не пользуюсь, т. к нечего заряжать:)
Подскажите как работает ваша беспроводная зарядка? Заряжает или так для поддержания?
Поставив собі бу з розборки, все працює, заряджає гарно.
Єдине якщо телефон в чехлі, то часто пропадає зарядка і потрібно знімати і ставити знову.
Я ношу в чехлі, тому трохи напрягає)
І ще при різкому старті може телефон з'їхати, можливо визначу розмір де має стояти телефон, і приклею силіконові обмежувачі, щоб телефон не їздив.
В загальному штука прикольна, особливо якщо часто входиш/виходиш з авто
Совсем недавно я приобрел себе недорогой планшетик на винде ONDA V820W. Кому интересно делал видео обзорчик: тут. Ну и столкнулся с проблемой подключения внешних устройств. Таких как клавиатура, мышка и флешка одновременно. Ведь у планшетика всего лишь один разъем OTG micro USB. Который к тому же используется еще и для заряжания планшета. А так как винда жрет все таки побольше чем андроид, то вопрос использования одного разъема на несколько устройств встал достаточно остро.
Прошерстив немного сайт 4pda нашел решение с помощью которого пользователи этого планшета решили данную проблему.
Этим решением оказался micro USB OTG хаб, который имеет 3 выхода под внешние устройства. Подцепляется к планшету посредством micro USB и плюс еще может через 4 вход заряжать от зарядного устройства сам планшет.
Недолго думая поискал на aliexpress подобный девайс, ну и нашел его за не очень дорогую цену у одного из китайцев. Соответственно заказал и через чуть более 20 дней получил вот такой черный пакетик.
Пакет большой, а само устройство достаточно маленькое, зачем было ложить в такой огромный для меня загадка, кто их поймет этих китайцев :)
Ну а внутри черного пакетика болтался сам OTG хабчик, упакованный в небольшой блистер.
На задней стороне упаковки нарисована картинка как пользоваться устройством и на английском приведена небольшая инструкция:
Тут в принципе все понятно, и сразу видно что можно подключать.
Давайте посмотрим на сам хабчик:
Тут все как заявлено, 3 входа под внешние устройства, один под зарядное, ну и выход для подключения в OTG.
Сбоку у хаба переключатель 2-х режимов работы: 1- режим зарядки (Charge), 2- режим OTG.
По заявлению продавца в режиме OTG хаб работает просто как разветвитель на несколько USB устройств.
Во втором же режиме хаб может брать от входа, с подключенным зарядным устройством, питание и заряжать планшет.
Но он сразу оговорился что не все устройства могут работать с данным хабом одновременно и в режиме Charge устройства и в режиме хаба.
Далее мы это проверим.
Разъем микро USB достаточно длинный и четко фиксируется в ответной части.
Вид на входы хаба:
Вид снизу:
Подключаем хаб к планшету и вставляем в него несколько флешек, мышку и зарядное устройства для проверки.
Хаб переключаем в режим OTG.
На виндовс 10 все определилось и заработало нормально. В режиме OTG планшет не заряжается.
Если переключить тут же в режим Charge, то все USB устройства моментально отваливаются. На фото курсор мыши пропал:
Но планшет заряжается.
Как показала практика USB устройства в режиме Charge все же будут работать. Но для этого нужно перезагрузить виндовс с подключенными к хабу устройствами и включенном режиме Charge.
На фото курсор мыши появился:
Но в операционной системе андроид 4.4. на планшете такой фокус не прошел и устройства в таком режиме работы хаба не заработали.
Сам хаб определяется виндовс 10 как универсальный USB концентратор:
Попробуем теперь скопировать с флешки, подключенной к хабу на рабочий стол виндовс 1 видео файл и посмотрим на скорость копирования:
Как мы видим скорость очень маленькая и колеблется постоянно в районе 1МБ/с. Что очень расстраивает, так как устройство то само по себе неплохое, но вот со скоростью передачи тут совсем все печально.
Теперь давайте попробуем копировать с одной флешки на другую через хаб:
Тут скорость просаживается еще больше и к середине копирования, как показала практика, может вообще упасть до 450 кбайт/с.
Давайте попробуем подключить через хаб внешний винчестер, у меня их 2. Один от WD, второй Samsung.
Samsung более старенький и жрет чуть ли не целый ампер при раскрутке.
Подлючаем WD с USB 3.0:
Винчестер после перезагрузки определился:
Но при попытке открыть его сначала долго думает:
А потом пишет что устройство не готово и даже щелкать иногда начинает, явно нехватка питания:
Ну а Samsung с USB 2.0 ожидаемо даже не определился:
Таким образом винчестеры подключать нельзя, даже и с питанием от нормального зарядного устройства блитцвольф, которое способно отдать 2.4А.
Попробуем еще одну функцию — посмотрим как хаб может отдавать ток заряда на устройства к нему подключенные в различных режимах.
Хаб в режиме Charge:
Телефон заряжается как от обыного USB порта.
Хаб в режиме OTG:
Телефон продолжает заряжаться, но уже не от зарядного устройства через хаб, а от батареи планшета.
Добавлю фото внутренностей хаба:
Со снятой крышкой
Первая сторона
Вторая сторона платы:
Как видим китайцы экономили на деталях и кое что не доставили. Возможно поэтому скорость мала.
Ну а теперь видео версия, где можно увидеть как работает хаб своими глазами и посмотреть на мои эксперименты с ним:
Подведем итоги:
1. Хаб соответствует характеристикам заявленным продавцом и свои функции выполняет, все устройства заявленные на страничке работают.
2. Далее печальней. Скорость передачи данных очень низкая и не позволить работать напрямую с флеш накопителя подключенного к хабу, например видео будет жутко тормозить, особенно в full hd. Но возможно с документами все же можно будет работать.
3. Устройства с большим энерго потреблением, такие как винчестеры работать отказываются, т.к. порт не выдает нужного им тока.
4. Но все же некоторые устройства заряжать можно, как пример мой телефон.
5. Не на всех устройствах будет работать в режиме Charge.
Покупать или не покупать хаб пусть каждый решает сам. Ну а мне для моих нужд, даже при всех его минусах он вполне подходит, да и не настолько дорого он стоит, чтобы не попробовать.
А всем спасибо за внимание, и то что дочитали до конца :)
После того как мы соединим перемычкой 4й и 5й контакты, наш гаджет будет выполнять функцию активного устройства и будет понимать, что к нему собираются подключить другое пассивное устройство. Пока мы не поставим перемычку то гаджет и дальше будет выполнять роль пассивного устройства и не будет видеть ваши флешки.
Но это еще не всё, чтобы подключить к телефону или планшету жесткий диск, этого переходника нам будет недостаточно. Для подключения устройств у которых потребление больше чем 100мА, а именно 100мА может выдать порт вашего устройства, нам потребуется подключить к нашему OTG-кабелю дополнительное питания которого должно быть достаточно чтобы ваш жесткий диск заработал.
Вот схема такого переходника
Теперь пора приступить к сбору
Берем старый удлинитель USB и разрезаем его не сильно далеко от разъема 2.0, так как ток всего лишь 100мА, чтобы избежать больших потерь. Отрезаем приблизительно в том месте как показано на фото
После зачищаем наш провод
Далее его необходимо залудить и припаять как показано на схеме. Залудить нужно приблизительно 1мм провода, так как контакты на разъеме micro USB очень мелкие. Вот что получилось у меня.
Я соединил каплей припоя 4 и 5 контакты.
Ну и вот весь наш кабель в сборе
Осталось только проверить работоспособность, берем планшет, вставляем «переходник» и вставляем в него флешку, все работает о чем нам говорит мигающий светодиод на флешке и планшет определяющий флешку.
Ограничения:
Старые мобильники этого делать не умеют.
Флешка должна быть отформатирована в FAT32.
Максимальная ёмкость подключаемой флешки ограничена аппаратными возможностями телефона или планшета.
После того как мы соединим перемычкой 4й и 5й контакты, наш гаджет будет выполнять функцию активного устройства и будет понимать, что к нему собираются подключить другое пассивное устройство. Пока мы не поставим перемычку то гаджет и дальше будет выполнять роль пассивного устройства и не будет видеть ваши флешки.
Но это еще не всё, чтобы подключить к телефону или планшету жесткий диск, этого переходника нам будет недостаточно. Для подключения устройств у которых потребление больше чем 100мА, а именно 100мА может выдать порт вашего устройства, нам потребуется подключить к нашему OTG-кабелю дополнительное питания которого должно быть достаточно чтобы ваш жесткий диск заработал.
Вот схема такого переходника
Теперь пора приступить к сбору
Берем старый удлинитель USB и разрезаем его не сильно далеко от разъема 2.0, так как ток всего лишь 100мА, чтобы избежать больших потерь. Отрезаем приблизительно в том месте как показано на фото
После зачищаем наш провод
Далее его необходимо залудить и припаять как показано на схеме. Залудить нужно приблизительно 1мм провода, так как контакты на разъеме micro USB очень мелкие. Вот что получилось у меня.
Я соединил каплей припоя 4 и 5 контакты.
Ну и вот весь наш кабель в сборе
Осталось только проверить работоспособность, берем планшет, вставляем «переходник» и вставляем в него флешку, все работает о чем нам говорит мигающий светодиод на флешке и планшет определяющий флешку.
Ограничения:
Старые мобильники этого делать не умеют.
Флешка должна быть отформатирована в FAT32.
Максимальная ёмкость подключаемой флешки ограничена аппаратными возможностями телефона или планшета.
Читайте также: