ワイヤレス充電のQiレシーバーを改造して、ガラケーをチー化しました。お気に入りのスライドケータイ816SHが置くだけで充電開始！(*ﾟДﾟ*)
ケータイをQi充電台に乗せると、充電中を表す赤ランプが点きました。
Qiレシーバーモジュール
Qi未対応のスマホをワイヤレス充電可能にするモジュールです。簡単に言うと、コイルと基板が粘着シートに挟まれた物です。Android用のMicroUSBタイプを買いました。
iPhone用のも売ってます。コレをQiの充電台と組み合わせて使います。
コネクタの交換
QiレシーバーのコネクタをMicroUSBから3G (FOMA)用のコネクタに付け替えれば、ガラケーもワイヤレス充電に改造できそうです。ということで100均素材を流用します。
樹脂製のコネクタのほうが金属製よりも加工しやすいので、キティちゃんのほうを使います。
端子部分を曲げて小さくしてから、コードをQiレシーバーにハンダ付けします。
基板の端子部分にハンダ付けします。コイルの裏には粘着シートが貼ってありました。
さて、コレを9年前に迷彩塗装した816SHに取り付けて、ガラチーを作りたいと思います。
まずは動作確認。コネクタを挿して充電台に乗せると、充電ランプが点灯しました！
シートをできるだけ小さく切って、剥離紙を剥がしてバッテリーの蓋に貼り付けます。
カバーを作る
レシーバーモジュールを貼っただけだとコードが引っかかってすぐにハンダが取れてしまいそうです。そこで、このモジュールの上から被せるカバーを作ることにしました。
モデリング
ソフトバンク816SHを実測し、レシーバーとコネクタが隠れるカバーをデザインします。
コネクターを覆う部分は6mm出っ張ります。
シートを覆う部分の厚みは3mm（最大肉厚1.5mm）
3Dプリント
いつものようにABSでプリントします。
この程度のサイズだと30分ぐらいでプリントできます。
レシーバーの基板はコイルより厚みがあるので、この部分は肉厚1mmとしました。
816SHに乗せて形状確認。微調整を加えて作り直すこと3回。やっと納得の物ができました。
表面仕上げ
積層ラインが目立つので、表面をパテで均してから缶スプレーで仕上げることにしました。
耐水ペーパーで磨いた後、サフェーサー塗装、ラッカーパテを塗ったところ。
水研ぎ、サフェーサー塗装の後、つや消し黒を粗しぼ風に塗装しました。
完成
カバーはレシーバーの上に両面テープで貼り付けました。隙間なく上出来です。
厚みが3mm、コネクタ部が6mm増えましたが、それほど大きくなった感じはしません。
手の中にすっぽり収まり、コンパクトさは損なわれていません。（´∀`）ｂ
スライドオープンの状態。
残念無念（動画）
ガラケーにQiを組込み「ガラチー」が完成しました。しかし、なぜか充電が激遅です。充電台の手前で電流を測ってみると100ｍAしか流れず、Qiに電力を使っているだけで、全く充電されていない感じです。今から思えば、カバーを作る前に電流を測っておくべきでした。
他の3Gガラケーをいくつか試してみたところ、一時的に適正な電流(300mA程度)が流れたとしても、不安定で、まともに充電されません。ん～負荷が小さいからですかね？セメント抵抗でも加えてやればまともな電流が流れたりするんでしょうか？それともFOMAのコネクタ配線（1番/5番/10番）がいけないのか？
MicroUSB端子付きの4Gガラケー・Simplyの場合は問題なく充電できます。違いは何なんでしょう？分かる方、ヒントください。 解決しました。
コメント
100mAは少ないですね。
電磁コイルでの変換ロスが25％出ることを考えると、充電器側の「供給電力不足」でしょうか？
FOMAのアダプタは5.3Vと高めの仕様ですから途中に余分なものを介入させてロスが増えると電圧下がって充電電流激減も有りうると思います。
私は、
oink!さんの前回の記事に触発されてガラケー用に部品(レシーバ 165円、送信機455円)を手配しました。大陸からのんびり送られてくるため4/22以降の到着になりそうです。
届いたら供給電力と取り出される電力の測定をしてみたいと思います。
尚、
私のガラケーに5Vで4A近く取り出せる350円のAC-USBアダプタ経由で直接充電してみると初期5.2Vで500ｍA流れました。
このACアダプターをレビューしています。「TAUWELL 4ポート折り畳式プラグ」
https://www.amazon.co.jp/gp/customer-reviews/R1644B78SREDPR/ref=cm_cr_arp_d_rvw_ttl?ie=UTF8&ASIN=B07BVRKWD5
つまり電流を取れるUSBに挿せば使える可能性があるってことですかね。
ここで使っているQiの送信側はinput1A～2A、output1A～1.5Aって仕様です。
＞FOMAのアダプタは5.3Vと高めの仕様
5Vでないんですか。DCDCコンバータで高めの電圧で押し込んだら、上手く行くかも？
ちょっと試してみます。
Qiが届いたら、実験お願いいたします。
しぼ塗装はどうやってやられたのですか？いい感じの仕上がりですね
ガンで吹く時と同じように、缶スプレーのノズルを半押しすれば
粗めのシボになります。
細かいシボはスプレーを離して、ノズル全押しでOKですよ（´∀`）ｂ
的外れな話かもしれませんが、送受信間の距離による減衰の可能性は考えられませんか？
スマートフォンに搭載されたQiの場合、許容範囲外の充電レベルだと充電が開始されなかったりシビアなような気がします。
恐らく、載せていてランプが変わっていたのに充電が出来てないってクレーム回避の為と思いますが。
市場の商品をざっと見ると「3mm以下のケース対応」商品から「6mmまで大丈夫だった」というレビューを見かけたりしますので、
今回使っているモジュールカバーの厚みと、レシーバー側の能力の相性という事も考えられませんか？
レシーバーからの給電は、何mAでも気にせず送るだけで、
携帯側も給電容量を測定せずに、少しでも給電されているなら問題なしと受け取り、許容範囲の設定が無い若しくは緩い（単３電池２本の緊急充電というのも使えていましたからね）のではないでしょうか？
因みに、別商品だと思いますがQiレシーバーモジュールを、1年ほど前に買ってiPhone6をワイヤレス化しようとした事がありますが、ダイソーのプラケースならOKでしたが、愛用していたPU製のカバー（厚み3～4mmと記憶）はダメでしたね。
コメントありがとうございます。
樹脂のカバーを付けずにレシーバー直で送信側に置いても電流は低いまま変わらないので、3mmとかの距離は問題ないように思います。
先程実験をしてみました。
まず送信機に入る電圧を5.8Vまで上げてみましたが、全く変化なしでした。
次にガラケーの置き方を変えると1A近く電流が流れる場所があることが分かりました。でもこれはQiを無接点で繋げようとして無駄な電力が使われているだけのようです。電流が0.5Aになるようにガラケーを置いて、1時間ほど放置してみましたが、充電はされていなかったです。
そういえばQiのケースを付けたiPhone SEを充電すると、熱くなる時と、全く熱くならない時があったのですが、置く位置によっては大きい電流が流れて熱くなったのだと思います。
商品ページで
Charging current: 500-1000mA
となっているので負荷が小さいのではないでしょうか？
ありがとうございます。
確かにそう書かれていますね。
おっしゃる通り、負荷が500mA以上無いと通電されないような気がしてきました。
Charging currentが 300mA-の製品があれば良いのですが、無さそうですね。
ん～残念。でもなぜ140mAのLEDライトが点いたのでしょうか？
本記事の充電電流が少ないことは、負荷電流が少ないことが原因とは思えません。
以下に紹介する制御ICデータシートには、最大出力電流1.0A、出力電流10mAの時の出力電圧安定性は±2％と書いてあります。
今回の場合、コイルの位置関係が悪くて電磁結合が上手くいかず出力を取り出せていないだけだと思っています。上下前後に離れ過ぎると受信コイルに磁界が伝わらなくなります。
怖いのは何らかの異常による送信側や受信側コイルの過熱です。
私が注文した機器が届くのは来週の予定ですが、Qiについて調べ始めました。
結構複雑な制御が行われていて驚きました。
参考までに、レシーバー用IC「TC7763WBG」には「最大出力電流1.0A」と明記してあります。
通常負荷電流であれば同期整流、負荷電流が220mA以下の軽負荷ではダイオード整流に変わるとありますから、数十mA以下でも問題無く出力されると思います。
出力電流が多すぎる時は制限し、入力電圧が低すぎる時は動作を停止するなどの保護回路が入っているようです。
＞今回の場合、コイルの位置関係が悪くて電磁結合が上手くいかず
多分それは無いと思います。色んな角度で置いて試してますが、どう置いても送信側手前で100mA程度でした。1A近い電流が流れた時は端の方の変な位置に置いた場合です。発熱も多く、Qiが繋ごうと頑張っている感じでした。
816SHにケーブルで繋いで充電する場合の電流は300ｍAと0を交互に切り替わっていました。この交互に変わる充電方法がQiの接続に悪影響を与えているのではないか？って気がしています。
機器が届きましたらぜひ、ガラケーの充電を試してみてください。
私には分かりませんです。
そもそもQiレシーバーモジュールが初期不良だったりとかしないですかね。当たり外れがあるようなので。
あとは、充電台の出力が低いとうまく働かないとかはありそうな気がします。
コメントありがとうございます。
最初にAndroidスマホで試して、充電画面が出たので問題ないと思うんですよね。
その時電流は測っていないので、不良の可能性はゼロでは無いです。
充電台の方は他のスマホの充電は何ら問題ないので、こちらは正常だと思います。
Qi送信機と受信機がようやく揃ったので簡易測定してみました。
結論は、受信機は[外れ]でした。
安定して取り出せるのは 250mA以下です。
送信入力 受信出力
5.3V 0.5A 5.0V 0.22A (0.25A取出すと電圧4.9Vに低下)
5.3V 1.0A 4.8V 0.3A 効率悪過ぎ。これが限界。取り出す電流増やすと電圧どんどん下がる。
分解してみました。
送信コイル 外径 1mm(多芯) x 10巻き
コイルと成形品の間にゴム板挟んであり、コイルから上面迄 3mmの距離がある。
受信コイル 外径 0.3mm(単線) x 2本 x 16巻き
送信周波数は 110-220kHz程度らしいので、受信コイルの性能が悪過ぎるのだと思います。
内部回路はどちらも専用ICとFETなどがいくつも使われていて、当初Qiについて無知な状態で考えた「供給電圧を上げれば出力上がるかも…」は完全な間違いでした。
追記：
コイルの相互位置がズレると出力は極度に低下しました。
中心をしっかり合わせる必要があります。
追記2
受信機用コイルを自作して交換したいと思います。
送信機コイルに似た物を作ればそこそこ動くのではないかと踏んでいます。
抵抗値が低い良質ケーブルを使えば、電流を取り出した時の電圧降下も少なくなるはず。
巻き数は受信コイルの16巻きより少し増やして20巻き位にしたいが、線が太いと厚くなるし全体の外径も大きくなるからcut&tryで。
制御ICには定電圧回路も入っているようだから入力の高周波電圧が多少増えても大丈夫でしょう。
昔、テスターのケーブル交換用に秋月で購入した外径0.8mm位で直流抵抗値の低い多芯ケーブルが有ったはず。(整理が悪いのでまだ見つけられず…)
実験ありがとうございます。
電流が取れないですか。負荷は何にしましたか？
位置がズレると出力が下がるのは、その通りだと思います。中心位置の他にコイルの角度も重要ですね。
作ったガラケー用のレシーバーですが、暇になったらFOMAコネクタの所で電流・電圧を測ってみようと思います。
測定用の負荷は「電子負荷」(最大3A)です。
USB電圧チェッカーを送信機と受信機の両方に入れて、負荷電流を0から変化させながら測定しました。
受信用コイルについて調べていると、Qiは200Khz無線機相当装置なので線材は高周波用の「リッツ線」が良さそうです。部品箱探して巻き方含めて検討してみます。
今回購入した受信機のコイルは10μHだったので、周波数が変わらないようにするため、同程度になるよう調整が必要な気もしています。
送信コイルはリッツ線のような外観です。詳細は未確認です。受信機にも同じものを使うのが一番効率良さそうです。(線径1mmなので分厚くなりますが)
「電子負荷」ですか。
有ると便利そうですね。
2000円ぐらいで売っている中華産品を買ってもいいかと思いました。
ありがとうございます。
電子負荷はボリュームが二個有り[粗][微]調整できると便利です。
又、2000円出せるのであれば下記のような測定器も付いてるものが良さそうです。
入力端子が各種付いていて良いですね。
DROK DC 3-21V負荷バッテリテスタ、35W 3A 、2388円
私は電子負荷に[USBセーフティテスター](654円)を付けて電圧電流を確認しました。
[Hommy 液晶 マイクロ USB 電圧 電流 検出器]なら459円ともっと安いです。
オリジナルZHIYU®マルチファンクション60W / 110W 9.99A 30V定電流電子負荷っていう、Bang goodで売ってるやつが目に止まったのですが、使い方がイマイチ分かりません。
まあでも2000円ぐらい出せば色々ありそうですね。
ありがとうございました。
コイル作るの面倒なので、受信機用コイル取り出し目的で安物の送信機手配しました。
270円送料無料 [Littleliving スマホ QIワイヤレス充電器 QI(チー) トランスミッター]
評価悪いですけど部品取りなので構いません。
送信機のコイルを受信機で使うということですか。
国内発送で273円はイイですね。
また結果をお聞かせください。
270円のQi送信機が注文してから8日目に大陸から届きました。
造りは基板とコイルを挟んでプラスチックを嵌め合わせしただけでとてもチャチです。軽く触っただけで分解できました。
コイルを取り出す前に送信機としての性能評価をしてみたところ、前回の受信機で350ｍA取り出せて良い結果が出たからご報告です。
前回と同様の機器構成で、付属のmicroUSBケーブルで接続して受信機の電流を測定すると、350mAまで5.0Vと良好でした。入力電流500mAで効率もそこそこ良い。
送信コイルと受信コイルの隙間が成形品厚みの1.2mmだけなのが大きく影響していると感じました。
そこでこの送信機のコイルだけ取り出すことは少し延期して、前回使った455円の送信機(USB出力x2付)のコイルを外へ取り出して、受信コイルとの距離と取り出せる電流の関係を確認してから改造したいと思います。
前回の単線コイル受信機でもコイル間の距離をゼロに近づければガラケー充電には十分な電流を取り出せそうな気がしています。
実験ありがとうございます。
私もQiの受信側後ろで電流を測って見ました。
USB電源LED電球型ライトを点灯した時の電流は510mAほど流れており、
Qi自体は全く問題ないようです。
そして、ガラケーが充電されなかった原因も解明しました。
FOMAコネクタを取り付ける上での単なるミスでした。
詳細は次の記事に載せる予定です。
4/23にコメントした送信機と受信機のコイルを密着させて電流測定したところ、
330ｍAまでは5.0Vで約5割多く取り出せました。
やはりコイル同士の距離が大きく影響するようです。
今回購入した270円の送信機(2018.12.29 Ver9.6)と組み合わせるほうが受信電力安定していて相性が良さそうです。8pinの制御ICが新しい？
455円の送信機はVer0.3、16pinのICでした。
同じQiでも性能が違うんですね。
そう言えば、後から買った安い方の送信機は接続される位置・角度が
狭いような気がします。
そのうち中を見てみようと思います。