Stacja dokująca dla tableta z systemem Android

Urządzenie to powstało jako rozwiązanie praktyczne zadania numer 199 cyklu "Szkoła konstruktorów" czasopisma "Elektronika dla Wszystkich". Tematem zadania było "Zaproponować urządzenie elektroniczne przydatne uczniom lub studentom".

Moja propozycja to stacja dokująca dla tableta z systemem operacyjnym Android. Co prawda urządzenie to może służyć nie tylko uczniom i studentom, ale jak wynika ze statystyk to właśnie uczniowie i studenci stanowią 80% użytkowników tabletów. Tablet z uwagi na małą masę i rozmiary może być zabierany do szkoły czy na uczelnię. Można na nim korzystać z internetu (poprzez WiFi lub modem GSM), czytać podręczniki lub dokumentację z plików PDF czy DOC, przygotowywać notatki i.t.d. Po powrocie do domu, internatu czy akademika i podłączenia tableta do stacji dokującej, całość tworzy system w wielu zastosowaniach zastępujący z powodzeniem komputer PC.

Zaprojektowana stacja dokująca w założeniach to połączenie w jednym urządzeniu zasilacza-ładowarki, hosta USB oraz wzmacniacza akustycznego wraz z głośnikami. Wszystko to w zgrabnej, gustownej obudowie stanowiącej jednocześnie podstawkę.

W konstrukcji obudowy zastosowałem połączenie aluminium i czarnej pleksi. Jest ona stylistycznie dopasowana do wyglądu samego tableta, a przy tym prezentuje się niezwykle szykownie. Zewnętrzna ramka jest wykonana z odpowiednio wygiętego aluminiowego kątownika. Spód to kawałek blachy stalowej przykręcony do kątownika za pomocą śrubek M3. Całość tworzy mocną i sztywną skrzynkę (fotografia 1). Akrylowa płyta wierzchnia posiada szereg otworków po obu stronach w miejscu gdzie znajdują się głośniki. Jest ona przykręcona do spodniej płyty za pomocą śrub imbusowych M4 poprzez dystansowe, przedłużone nakrętki. Tymi samymi śrubami przymocowane są też głośniki.

Fot.1 Stacja dokująca wewnątrz

Wewnątrz stacji dokującej, oprócz głośników z gąbkowym wytłumieniem, znalazło się też miejsce na elektronikę. Z prawej strony umieściłem fabryczny, 4-portowy hub USB. Gniazda USB są dostępne z zewnątrz poprzez prostokątne otwory wycięte w aluminiowym kątowniku. Hub jest połączony z tabletem za pomocą przewodu z wtykiem Micro-USB OTG. (Aby uaktywnić funkcję Hosta USB wtyk musi mieć zwarte piny nr 4 i 5).

Fot.2 Detal

Centralną część stacji (fotografia 2) zajmuje specjalnie zaprojektowana płytka elektroniki. Zawiera ona dwa scalone wzmacniacze akustyczne TBA820M do wysterowania głośników, oraz dwie przetwornice impulsowe na układach MC34063. Całość jest zasilana zewnętrznym zasilaczem wtykowym 12V. Przetwornice miały za zadanie zasilać: pierwsza - tableta (zamiast zewnętrznej ładowarki), a druga - Hub aktywny (aby dołączone do niego urządzenia USB nie obciążały baterii tableta). Schemat przedstawiono na rysunku 1.

Rys.1 Schemat urządzenia

Niestety urządzenie po zmontowaniu nie działało zgodnie z oczekiwaniami. Po podłączeniu przewodu USB lub DC do ładowania tableta w głośnikach słychać ostry pisk. Początkowo sądziłem że to przenoszenie się zakłóceń z przetwornicy impulsowej zasilacza na wzmacniacz akustyczny. Efekty dźwiękowe były dosyć przykre zatem postanowiłem pozbyć się kłopotliwej przetwornicy i zastąpić ją stabilizatorem liniowym.

Ale po tej modyfikacji nic się nie poprawiło. Prawdziwą przyczyną problemów z wzbudzaniem była bowiem pętla masy. Okazało się że tablet posiada inne potencjały masy cyfrowej (gniazdo USB) i analogowej (gniazdo słuchawkowe minijack). Ponieważ sygnał dla wzmacniacza był pobierany z gniazda słuchawkowego, to przy podłączonych obu wtyczkach do tableta masa zwierała się w obwodach stacji dokującej powodując nieprzyjemne efekty dźwiękowe.

Po bezskutecznej walce z rozdzieleniem mas postanowiłem zrezygnować z obwodów zasilających tablet i hub (przetwornic). Po tej modyfikacji urządzenie działa poprawnie, chociaż niestety bez pełnej zakładanej funkcjonalności...