Obwód ładowarki akumulatora 12 V wykorzystujący LM317 (zasilacz 12 V)

Większość naszych projektów elektronicznych jest zasilana z akumulatora kwasowo-ołowiowego, w tym projekcie omówimy, jak naładować akumulator kwasowo-ołowiowy za pomocą prostego obwodu, który można łatwo zrozumieć i zbudować w domu. Ten projekt uchroni Cię przed inwestycją w ładowarkę i pomoże wydłużyć żywotność baterii. Więc zacznijmy!!!!

Zacznijmy od zrozumienia kilku podstawowych rzeczy dotyczących akumulatora kwasowo-ołowiowego, abyśmy mogli wydajniej budować naszą ładowarkę. Większość akumulatorów kwasowo-ołowiowych dostępnych na rynku to akumulatory 12 V. Ah (amperogodzin) każdego akumulatora może się różnić w zależności od wymaganej pojemności, na przykład akumulator 7 Ah będzie w stanie zapewnić 1 A przez 7 godzin (1 A * 7 godzin = 7 Ah). Teraz po całkowitym rozładowaniu procent baterii powinien wynosić około 10,5, to jest czas, abyśmy naładowali baterie. Zalecany prąd ładowania akumulatora wynosi 1/10 wartości Ah akumulatora. Tak więc dla akumulatora 7 Ah prąd ładowania powinien wynosić około 0,7 A. Większy prąd może uszkodzić baterię i skrócić jej żywotność. Mając to na uwadze, małe domoweładowarka będzie w stanie zapewnić zmienne napięcie i zmienny prąd. Prąd można regulować w oparciu o aktualną wartość Ah akumulatora.

Ten obwód ładowarki akumulatorów kwasowo-ołowiowych może być również używany do ładowania telefonów komórkowych, po dostosowaniu napięcia i prądu zgodnie z telefonem komórkowym, za pomocą POT. Obwód ten zapewni regulowane zasilanie prądem stałym z sieci prądu przemiennego i będzie działał jako zasilacz AC-DC; Wcześniej stworzyłem zmienny zasilacz z wyjściem wysokoprądowym i napięciowym.

Wymagane składniki:

• Transformator 12V 1Amp
• IC LM317 (2)
• Mostek diodowy W005
• Listwa zaciskowa złącza (2)
• Kondensator 1000uF, 1uF
• Kondensator 0,1uF (5)
• Rezystor zmienny 100R
• Rezystor 1k (5)
• Rezystor 10k
• Dioda- Nn007 (3)
• LM358 - Opamp
• 0,05R - Rezystor bocznikowy / drut
• LCD-16 * 2 (opcjonalnie)
• Arduino Nano (opcjonalnie)

Objaśnienie obwodu:

Pełne schematy tego obwodu ładowarki są pokazane poniżej:

Głównym celem naszego obwodu zasilającego 12 V jest kontrola napięcia i prądu akumulatora, aby można go było ładować w najlepszy możliwy sposób. W tym celu użyliśmy dwóch układów scalonych LM317, jeden służy do kontroli napięcia, a drugi do ograniczenia prądu. Tutaj w naszym obwodzie układ scalony U1 służy do sterowania prądem, a układ U3 do sterowania napięciem. Gorąco polecam przeczytanie arkusza danych LM317 i zrozumienie go, aby przydał się podczas wypróbowywania podobnych projektów, ponieważ LM317 jest najczęściej używanym regulatorem zmiennym.

Obwód regulatora napięcia:

Na powyższym rysunku pokazano prosty obwód regulatora napięcia, pobrany z arkusza danych LM317. Tutaj o napięciu wyjściowym decydują wartości rezystora R1 i R2, w naszym przypadku rezystor R2 jest używany jako rezystor zmienny do sterowania napięciem wyjściowym. Wzór na obliczenie napięcia wyjściowego to Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). Korzystając z tych wzorów, wybiera się wartość rezystancji 1K (R8) i 10K - potencjometr (RV2). Możesz również użyć tego kalkulatora LM317 do obliczenia wartości R2.

Obwód ogranicznika prądu:

Ogranicznik prądu Circuit, wzięty od katalogowej LM317 jest, jest pokazany na powyższym rysunku; jest to prosty obwód, który można wykorzystać do ograniczenia prądu w naszym obwodzie na podstawie wartości rezystancji R1. Wzór na obliczenie prądu wyjściowego to Iout = 1,2 / R1. W oparciu o te wzory wartość potencjometru RV1 jest wybierana jako 100R.

W związku z tym do sterowania prądem i napięciem służą odpowiednio dwa potencjometry RV1 i RV2, jak pokazano na powyższym schemacie. LM317 jest zasilany przez mostek diodowy; Diode Most sam jest podłączony do transformatora za pośrednictwem złącza P1. Ocena transformatora wynosi 12 V 1 A. Sam ten obwód wystarczy nam do wykonania prostego obwodu, ale za pomocą kilku dodatkowych ustawień możemy monitorować prąd i napięcie naszej ładowarki na wyświetlaczu LCD, co wyjaśniono poniżej.

Wyświetl napięcie i prąd na wyświetlaczu LCD za pomocą Arduino:

Za pomocą Arduino Nano i wyświetlacza LCD (16 * 2) możemy wyświetlić wartości napięcia i prądu naszej ładowarki. Ale jak możemy to zrobić !!

Arduino Nano to działający mikrokontroler 5V, cokolwiek więcej niż 5V go zabije. Ale nasza ładowarka działa na 12 V, dlatego za pomocą obwodu dzielnika napięcia wartość (0-14) V jest mapowana w dół do (0-5) V za pomocą rezystora R1 (1k) i R2 (500R), podobnie jak poprzednio wykonane w obwodzie regulowanym zasilacza 0-24v 3A, aby wyświetlić napięcie na wyświetlaczu LCD za pomocą Arduino Nano.

Do pomiaru prądu używamy rezystora bocznikowego R4 o bardzo niskiej wartości, aby spowodować spadek napięcia na rezystorze, jak widać na poniższym obwodzie. Teraz za pomocą kalkulatora prawa Ohma możemy obliczyć prąd przepływający przez rezystor za pomocą wzorów I = V / R.

W naszym obwodzie wartość R4 wynosi 0,05R, a maksymalny prąd, który może przepłynąć przez nasz obwód, wyniesie 1,2 A, ponieważ transformator ma taką wartość. Ocena mocy rezystora można obliczyć stosując P = I 2 R. W naszym przypadku P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07, czyli mniej niż jedna czwarta wata. Ale jeśli nie uzyskasz 0,05R lub jeśli twoja obecna ocena jest wyższa, oblicz odpowiednio moc. Teraz, gdybyśmy byli w stanie zmierzyć spadek napięcia na rezystorze R4, bylibyśmy w stanie obliczyć prąd płynący przez obwód za pomocą naszego Arduino. Ale ten spadek napięcia jest bardzo minimalny dla naszego Arduino, aby go odczytać. W związku z tym obwód wzmacniacza jest skonstruowany przy użyciu wzmacniacza operacyjnego LM358, jak pokazano na powyższym rysunku, wyjście tego wzmacniacza operacyjnego jest przekazywane do naszego Arduino przez obwód RC w celu pomiaru prądu i wyświetlenia na wyświetlaczu LCD.

Po ustaleniu wartości komponentów w naszym obwodzie, zawsze zaleca się użycie oprogramowania do symulacji w celu zweryfikowania naszych wartości, zanim przejdziemy do naszego rzeczywistego sprzętu. Tutaj użyłem Proteusa 8 do symulacji obwodu, jak pokazano poniżej. Symulację można uruchomić za pomocą pliku (12V_charger.pdsprj) podanego w tym pliku zip.

Tworzenie ładowarki akumulatora:

Gdy będziesz gotowy z obwodem, możesz zacząć budować swoją ładowarkę, możesz użyć płytki Perf do tego projektu lub zbudować własną płytkę drukowaną. Użyłem PCB, PCB została stworzona za pomocą KICADa. KICAD to oprogramowanie do projektowania PCB typu open source, które można pobrać bezpłatnie online. Jeśli nie jesteś zaznajomiony z projektowaniem PCB, nie martw się !!!. Załączam plik Gerber i inne pliki do druku (do pobrania tutaj), które można przekazać lokalnemu producentowi PCB, a płyta może zostać wykonana. Możesz również zobaczyć, jak Twoja płytka drukowana będzie wyglądać po wyprodukowaniu, przesyłając te pliki Gerber (plik zip) do dowolnej przeglądarki Gerber. Poniżej przedstawiono projekt płytki drukowanej naszej ładowarki.

Po wykonaniu PCB zmontuj i przylutuj komponenty w oparciu o wartości podane na schematach, dla Twojej wygody dołączony jest również BOM ( zestawienie materiałów) w podanym powyżej pliku zip, abyś mógł je łatwo kupić i złożyć. Po złożeniu nasza Ładowarka powinna wyglądać mniej więcej tak….

Testowanie ładowarki:

Nadszedł czas, aby przetestować naszą ładowarkę, Arduino i LCD nie są wymagane do działania ładowarki. Są używane tylko w celu monitorowania. Możesz je zamontować za pomocą Bergstick, jak pokazano powyżej, abyś mógł je usunąć, gdy będziesz ich potrzebować do innego projektu.

W celach testowych usuń Arduino i podłącz transformator, a teraz dostosuj napięcie wyjściowe do naszego wymaganego napięcia za pomocą POT RV2. Sprawdź napięcie za pomocą multimetru i podłącz je do akumulatora, jak pokazano poniżej. To jest to, że nasza ładowarka jest teraz sprawna.

Teraz, zanim podłączymy nasze Arduino, przetestujemy napięcie wejściowe do naszego Arduino Nano pin A0 i A1, nie powinno ono przekraczać 5 V, jeśli obwód działa poprawnie. Jeśli wszystko jest w porządku, podłącz Arduino i LCD. Skorzystaj z podanego poniżej programu, aby przesłać do Arduino. Ten program wyświetli tylko wartość napięcia i prądu naszej ładowarki, możemy użyć tego do ustawienia naszego napięcia i monitorowania, czy nasza bateria jest ładowana prawidłowo. Sprawdź wideo podane poniżej.

Jeśli wszystko działa zgodnie z oczekiwaniami, na wyświetlaczu LCD powinien pojawić się wyświetlacz, jak pokazano na poprzednich rysunkach. Teraz wszystko jest gotowe, wystarczy, że podłączymy naszą ładowarkę do dowolnego akumulatora 12 V i naładujemy go preferowanym napięciem i prądem. Ta sama ładowarka może być również używana do ładowania telefonu komórkowego, ale przed podłączeniem sprawdź prąd i napięcie potrzebne do naładowania telefonu komórkowego. Musisz również podłączyć kabel USB do naszego obwodu, aby naładować telefon komórkowy.

Jeśli masz jakiekolwiek wątpliwości, skorzystaj z sekcji komentarzy. Jesteśmy zawsze gotowi do pomocy !!

SZCZĘŚLIWEJ NAUKI !!!!