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[Arduino] 使用 L9110 产生低压交流,为老旧剃须刀充电(原创)

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发表于 2021-5-20 01:07:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
去年春节回家,原计划呆个把星期就走,结果遇到了疫情被妥妥困在家里。

带回的剃须刀原本能坚持一个多月,结果也顶不住这种全民宅家的情况,彻底用没电了。
更糟糕的是没带充电器,并且是个非常蹩脚的充电器,不兼容常见 USB 充电。

好在家里不缺电子元器件,这就用 L9110 折腾一个。

【原理】
剃须刀充电方式非常老旧,使用 4.5VAC 低压交流充电,直流不工作,目测内部有电容限流之类的电路。
很早前就已注意到原配充电器是 AC 输出,当时果断拍了铭牌、挂了示波器,以防某天丢失/损坏的意外情况。

山寨厂的原充电器,明明写着 AC/DC,却干着输出交流的勾当:



输出端直接挂电池供电的示波器(避免L/N共模干扰):



可以看到交流峰峰值大约 ±6.3V 的样子,正弦周期 20ms 对应 50Hz 工频。
换算成有效值大约 4.5Vrms,基本上可以肯定是个 4.5V 的简单火牛充电器,无整流板。


【硬件】
手头没有合适的火牛(太老了),但是 Arduino 和相关的数字件倒是不少,搭一个简单 H 桥应该不难。
按着 4.5Vrms / 50Hz 的要求,就拿 L9110 直接开搞。

用 Arduino 最大的好处就是,只要焊接外围电路,核心的控制器逻辑都是现成可以复用的。
把 UNO 的 D9/D10 直接接在 L9110 控制输入上,加两个指示灯完活:



焊接前先用 CAD 走个线,避免焊起来太混乱:



直接焊好 L9110 扩展板,加几个插接式连接器,方便接线:



背面效果:




【软件】
由于不苛求严格的正弦交流,因而软件上只要简单的输出两路反相信号即可,Arduino IDE 走起。
为了确保两路同步翻转,软件里直接访问 PORTB 端口寄存器,18行搞定:



实际测试过程中,首先将交流翻转频率降低至 1Hz,方便万用表测试每个相位下 L9110 对应输出。

附上运行固件及源码:

以及 L9110 的中文手册:


【效果】
既然已有这么完备的双通道 H 桥,不写个流水灯多对不起这硬件,1Hz 流水灯走起(动图):



1Hz 低频流水灯兼做硬件测试,确认 L9110 输出双极性 H 桥电气正常。
实际工作时频率改为 50Hz 工频发波,指示灯几乎闪烁成了两灯常亮:



最终上剃须刀,系统由 CC-CV 电源供电,经过 UNO+L9110 后生成方波交流给剃须刀充电。
图示剃须刀充电指示灯亮起,充电功能、充电速度均正常:




【热测试】
远处电源模块上显示电流 0.489A,刨去 UNO 自身工作消耗,剃须刀大约有 0.45A(rms) 的充电电流。
由于连续工作电流不小(0.45A),确认 L9110 不会过热损坏十分必要。

连续工作 2h 后 L9110 表面略热,体感温度 60-70℃,但用手估摸不是电工该干的。
于是另拿一套 Arduino 搭建个 NCIR 非接触红外测温系统,大致看下 L9110 温度。

基板还是 Arduino UNO 万金油,堆叠一层电池板实现手持操作,再堆叠一层 I2C 转接板连探头,
最顶层用一块 19264 液晶作为显示器,显示温度结果。

探头使用 MLX90614,为方便连线用了 M5Stack-Unit 版本:



Arduino、探头连好后,红外窗近距离对准 L9110 即可测试温度:



系统运行起来后测得 L9110 表面温度 59.37℃,手摸还算准确:



实际室温约为 27-28℃,探头因靠太近被加热导致自身“环境温度”略高。
至此确认基于 Arduino+L9110 的低压交流源,可以稳定地给剃须刀完成充电。

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以上,使用 L9110 搭接了一套 H 桥低压交流发生器,为老旧交流剃须刀实现了直流充电。
充电电流大约 0.45A(rms),连续工作时 L9110 约 60℃,剃须刀充电正常,系统稳定可靠。

终于宅家也不必大胡子了,最后祝大家 DIY 愉快!


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发表于 2022-9-5 16:00:17 | 显示全部楼层
牛叉叉啊,看来得好好学
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 楼主| 发表于 2022-8-29 00:47:59 | 显示全部楼层
tomyluo 发表于 2022-8-28 21:14
可以做并网逆变器吗?通过变压器并网

就算有逆变器也一般不推荐并网,原因如下:

1. 需要严格的正弦,以及频率、相位,并且需要三相输出,常规条件下不易实现;

2. 得去跟电网申请小功率并网,才有反向的电表接,但每度电要远低于用电电价,大约只有 0.1-0.2¥ 的样子;

实际自己用用的话,家里做个两路切换会更好
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 楼主| 发表于 2022-8-29 00:44:11 | 显示全部楼层
tomyluo 发表于 2022-8-28 21:13
那么低的电压还用电容降压?

具体没拆开过,结构太紧一拆就废。

目测就算有电容也是用来限流的
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发表于 2022-8-28 21:14:46 | 显示全部楼层
t3486784401 发表于 2021-5-21 08:51
再折腾下去就是正弦逆变了

可以做并网逆变器吗?通过变压器并网
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发表于 2022-8-28 21:13:38 | 显示全部楼层
t3486784401 发表于 2021-5-20 11:11
直接 5V 不工作的,内部不是简单的整流桥,可能还有电容限流

那么低的电压还用电容降压?
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 楼主| 发表于 2021-8-16 23:24:38 | 显示全部楼层
奶瓶_NP 发表于 2021-8-7 19:44
野蛮正弦波充电!!!

摘掉眼镜,恩样子差不多
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发表于 2021-8-7 19:44:21 | 显示全部楼层
野蛮正弦波充电!!!
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 楼主| 发表于 2021-7-2 20:47:20 | 显示全部楼层

这是个办法,直接改锂电+4056更爽
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发表于 2021-7-2 16:23:00 | 显示全部楼层
t3486784401 发表于 2021-5-20 11:11
直接 5V 不工作的,内部不是简单的整流桥,可能还有电容限流

拆机直接充电池:lol:
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 楼主| 发表于 2021-6-4 13:29:22 | 显示全部楼层
suisuilizi 发表于 2021-6-3 10:57
好办法!我也试试,但愿可行

感谢支持!负载阻容类可以,不要接感性的
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 楼主| 发表于 2021-6-4 13:28:37 | 显示全部楼层
sdec040721 发表于 2021-6-1 19:01
有钱任性, 以为只是一个9110, 没想到还有一个uno

以前 UNO 是烂大街的玩意,今年涨价到没法入手啊
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 楼主| 发表于 2021-6-4 13:28:05 | 显示全部楼层
lala22266 发表于 2021-5-29 07:28
学习学习了改天我也试试看看

欢迎参加讨论!方波驱动的交流不适合感性负载,直接接变压器的话效率很低
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 楼主| 发表于 2021-6-4 13:27:20 | 显示全部楼层

感谢捧场!
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发表于 2021-6-3 10:57:27 | 显示全部楼层
好办法!我也试试,但愿可行:praise:
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发表于 2021-6-1 19:01:32 | 显示全部楼层
有钱任性, 以为只是一个9110, 没想到还有一个uno
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发表于 2021-5-29 07:28:40 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
学习学习了改天我也试试看看
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发表于 2021-5-28 13:06:35 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
简直棒极了
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 楼主| 发表于 2021-5-27 16:22:51 | 显示全部楼层
sunnyquan 发表于 2021-5-27 11:03
这个洞洞真的太棒了,比面包板好用

一直觉着电路焊好了比面包板稳定太多,还可以复用
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 楼主| 发表于 2021-5-27 16:22:05 | 显示全部楼层
fzg001 发表于 2021-5-26 21:45
膜拜下大神,杀鸡上牛刀。

感谢捧场!
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