Obvod nabíječky baterií 12V pomocí lm317 (12V napájení)

Většina našich projektů v oblasti elektroniky je napájena olověnou baterií, v tomto projektu pojďme diskutovat o tom, jak dobít tuto olověnou baterii pomocí jednoduchého obvodu, který lze snadno pochopit a postavit z domova. Tento projekt vám ušetří investice do nabíječky baterií a pomůže vám prodloužit životnost baterie. Tak pojďme začít !!!!

Začněme tím, že porozumíme několika základním věcem o olověných bateriích, abychom mohli nabíječku postavit efektivněji. Většina olověných kyselinových baterií na trhu jsou 12V baterie. Ah (Ampérhodiny) každé baterie se může lišit v závislosti na požadované kapacitě, například 7 Ah baterie bude schopna poskytovat 1 A po dobu 7 hodin (1 A * 7 hodin = 7 Ah). Po úplném vybití by nyní mělo být procento baterie kolem 10,5, je čas, abychom naše baterie nabili. Doporučuje se, aby nabíjecí proud baterie činil 1/10 Ah hodnoty baterie. U baterie 7 Ah by tedy nabíjecí proud měl být kolem 0,7 A. Proud vyšší než tento může baterii poškodit a snížit její životnost. Vezmeme-li v úvahu toto, malé domácínabíječka vám bude schopna poskytnout proměnné napětí a proměnný proud. Proud lze upravit na základě aktuální hodnoty Ah baterie.

Tento obvod nabíječky olověných baterií lze také použít k nabíjení mobilních telefonů po úpravě napětí a proudu podle mobilního telefonu pomocí POT. Tento obvod bude poskytovat regulované stejnosměrné napájení ze sítě a bude fungovat jako AC-DC adaptér; Předtím jsem vytvořil variabilní napájecí zdroj s vysokým proudovým a napěťovým výstupem.

Požadované komponenty:

• Transformátor 12V 1Amp
• IC LM317 (2)
• Diodový most W005
• Svorkovnice konektoru (2)
• Kondenzátor 1000uF, 1uF
• Kondenzátor 0,1uF (5)
• Variabilní rezistor 100R
• Rezistor 1k (5)
• Rezistor 10k
• Dioda - Nn007 (3)
• LM358 - Operační zesilovač
• 0,05R - Bočníkový rezistor / vodič
• LCD-16 * 2 (volitelně)
• Arduino Nano (volitelně)

Vysvětlení obvodu:

Kompletní schémata tohoto obvodu nabíječky baterií jsou uvedena níže:

Hlavním cílem našeho 12V napájecího obvodu je řídit napětí a proud pro baterii tak, aby ji bylo možné nabíjet nejlepším možným způsobem. Pro tento účel jsme použili dva integrované obvody LM317, jeden slouží k řízení napětí a druhý k omezení proudu. Zde se v našem obvodu používá IC U1 k řízení proudu a IC U3 k ovládání napětí. Důrazně bych vám doporučil přečíst si datový list LM317 a porozumět mu, aby se vám hodil při pokusech o podobné projekty, protože LM317 je nejpoužívanější regulátor proměnných.

Obvod regulátoru napětí:

Jednoduchý obvod regulátoru napětí, převzatý z datového listu LM317, je zobrazen na obrázku výše. Zde o výstupním napětí rozhodují hodnoty rezistoru R1 a R2, v našem případě se rezistor R2 používá jako proměnný rezistor pro řízení výstupního napětí. Vzorce pro výpočet výstupního napětí jsou Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). Pomocí těchto vzorců se vybere hodnota odporu 1K (R8) a 10K - pot (RV2). Tuto kalkulačku LM317 můžete také použít k výpočtu hodnoty R2.

Aktuální obvod omezovače:

Omezovač proudu obvodu, převzato z LM317 v listu, je znázorněno na obrázku výše; jedná se o jednoduchý obvod, který lze použít k omezení proudu v našem obvodu na základě hodnoty odporu R1. Vzorce pro výpočet výstupního proudu jsou Iout = 1,2 / R1. Na základě těchto vzorců je hodnota potu RV1 zvolena jako 100R.

Z tohoto důvodu se pro řízení proudu a napětí používají dva potenciometry RV1 a RV2, jak je znázorněno ve výše uvedených schématech. LM317 je napájen diodovým můstkem; samotný diodový most je připojen k transformátoru prostřednictvím konektoru P1. Hodnocení transformátoru je 12V 1 A. Samotný tento obvod je dostačující pro vytvoření jednoduchého obvodu, ale pomocí několika dalších nastavení můžeme sledovat proud a napětí naší nabíječky na LCD, což je vysvětleno níže.

Zobrazení napětí a proudu na LCD pomocí Arduina:

Pomocí Arduino Nano a LCD (16 * 2) můžeme zobrazit hodnoty napětí a proudu naší nabíječky. Ale jak to můžeme udělat !!

Arduino Nano je 5V funkční mikrokontrolér, cokoli jiného než 5V jej zabije. Ale naše nabíječka pracuje na 12V, a proto pomocí obvodu děliče napětí je hodnota (0-14) Volt mapována až na (0-5) V pomocí odporu R1 (1k) a R2 (500R), jako mají dříve provedeno v 0-24v 3A regulovaném napájecím obvodu, pro zobrazení napětí na LCD pomocí Arduino Nano.

K měření proudu používáme směšovač rezistoru R4 s velmi nízkou hodnotou k vytvoření úbytku napětí na rezistoru, jak vidíte v níže uvedeném obvodu. Nyní pomocí kalkulačky Ohms Law můžeme vypočítat proud procházející odporem pomocí vzorců I = V / R.

V našem obvodu je hodnota R4 0,05R a maximální proud, který může procházet naším obvodem, bude 1,2 A, protože transformátor je tak dimenzován. Jmenovitý výkon odporu může být vypočtena s použitím P = I ^ 2 R. V našem případě P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07, což je méně než čtvrtina wattů. Pokud ale nedostanete 0,05 R nebo pokud je vaše aktuální hodnocení vyšší, vypočítejte podle toho moc. Nyní, pokud jsme schopni měřit pokles napětí na rezistoru R4, byli bychom schopni vypočítat proud v obvodu pomocí našeho Arduina. Tento pokles napětí je však pro naše Arduino velmi malý, aby jej mohl přečíst. Proto je obvod zesilovače konstruován pomocí Op-zesilovače LM358, jak je znázorněno na obrázku výše, výstup tohoto Op-Amp je dán našemu Arduino přes RC obvod pro měření proudu a zobrazení na LCD.

Jakmile se rozhodneme pro naši hodnotu komponent v našem obvodu, vždy doporučujeme použít simulační software k ověření našich hodnot, než budeme pokračovat s naším skutečným hardwarem. Zde jsem použil Proteus 8 k simulaci obvodu, jak je znázorněno níže. Simulaci můžete spustit pomocí souboru (12V_charger.pdsprj) uvedeného v tomto souboru zip.

Sestavení nabíječky baterií:

Jakmile budete s obvodem připraveni, můžete začít s budováním nabíječky, můžete pro tento projekt použít desku Perf nebo si postavit vlastní desku plošných spojů. Použil jsem PCB, PCB byl vytvořen pomocí KICAD. KICAD je open source software pro navrhování desek plošných spojů a lze jej zdarma stáhnout online. Pokud nejste obeznámeni s návrhem desek plošných spojů, žádný strach !!!. Připojil jsem Gerber a další tiskové soubory (ke stažení zde), které mohou být předány vašemu místnímu výrobci PCB a vaše deska může být vyrobena. Můžete také vidět, jak bude vaše deska plošných spojů vypadat po výrobě, nahráním těchto souborů Gerber (soubor zip) do libovolného prohlížeče Gerber Viewer. Konstrukce desky plošných spojů naší nabíječky je uvedena níže.

Jakmile je deska plošných spojů vyrobena, sestavte a pájejte komponenty na základě hodnot uvedených ve schématech, pro vaše pohodlí je v výše uvedeném souboru zip také připojen kusovník ( kusovník ), abyste si je mohli snadno zakoupit a sestavit. Po sestavení by naše nabíječka měla vypadat asi takto….

Testování nabíječky baterií:

Nyní je čas otestovat naši nabíječku, Arduino a LCD nejsou nutné, aby nabíječka fungovala. Používají se pouze pro účely monitorování. Můžete je připojit pomocí aplikace Bergstick, jak je znázorněno výše, abyste je mohli odebrat, když je potřebujete pro jiný projekt.

Pro účely testování odeberte Arduino a připojte svůj transformátor, nyní upravte výstupní napětí na naše požadované napětí pomocí POT RV2. Ověřte napětí pomocí multimetru a připojte jej k baterii, jak je znázorněno níže. To je to, že naše nabíječka je nyní funkční.

Nyní, než zapojíme naše Arduino, otestujte příchozí napětí na náš pin Arduino Nano A0 a A1, nemělo by překročit 5V, pokud výstupní obvod funguje správně. Pokud je vše v pořádku, připojte Arduino a LCD. K nahrání do svého Arduina použijte níže uvedený program. Tento program pouze zobrazí hodnotu napětí a proudu naší nabíječky, můžeme ji použít k nastavení napětí a ke sledování, zda se naše baterie nabíjí správně. Zkontrolujte níže uvedené video.

Pokud vše funguje podle očekávání, měli byste dostat displej na LCD, jak je znázorněno na předchozích obrázcích. Nyní je vše hotové, vše, co musíme udělat, je připojit naši nabíječku k jakékoli 12V baterii a nabít ji pomocí preferovaného napětí a proudu. Stejnou nabíječku lze použít také k nabíjení mobilního telefonu, ale před připojením zkontrolujte proud a napětí potřebné k nabití mobilního telefonu. K nabíjení mobilního telefonu musíte také připojit kabel USB.

Máte-li jakékoli pochybnosti, neváhejte použít sekci komentářů. Jsme vždy připraveni vám pomoci !!

ŠŤASTNÉ UČENÍ !!!!