12V batteriopladekredsløb ved hjælp af LM317 (12V strømforsyning)

De fleste af vores elektronikprojekter er drevet af et blybatteri. Lad os i dette projekt diskutere, hvordan vi kan genoplade dette blybatteri ved hjælp af et simpelt kredsløb, der let kan forstås og bygges hjemmefra. Dette projekt vil spare dig for at investere i en batterioplader og hjælpe dig med at forlænge din batterilevetid. Så lad os komme i gang !!!!

Lad os starte med at forstå nogle få grundlæggende ting om et blybatteri, så vi kan bygge vores oplader mere effektivt. De fleste af blybatterierne på markedet er 12V batterier. Ah (ampere timer) for hvert batteri kan variere afhængigt af den krævede kapacitet, et 7 Ah batteri kan f.eks. Levere 1 ampere i en varighed på 7 timer (1 Amp * 7 timer = 7 Ah). Efter fuldstændig afladning skal batteriprocenten være omkring 10,5, det er på tide for os at oplade vores batterier. Opladningsstrømmen for et batteri anbefales at være 1/10 af Ah-værdien for batteriet. Så for et 7 Ah batteri skal opladningsstrømmen være omkring 0,7 ampere. Strøm, der er større end dette, kan skade batteriet, hvilket kan reducere batteriets levetid. Under hensyntagen til dette, lille hjemmelavetoplader vil være i stand til at give dig variabel spænding og variabel strøm. Strømmen kan justeres ud fra den aktuelle Ah-klassificering af batteriet.

Dette opladerkredsløb med blysyre kan også bruges til at oplade dine mobiltelefoner efter justering af spænding og strøm i henhold til mobiltelefon ved hjælp af POT. Dette kredsløb leverer en reguleret jævnstrømforsyning fra lysnettet og fungerer som vekselstrømsadapter; Jeg har tidligere oprettet en variabel strømforsyning med høj strøm og spændingsoutput.

Nødvendige komponenter:

Transformer 12V 1Amp
IC LM317 (2)
Diode Bridge W005
Stikklemme (2)
Kondensator 1000uF, 1uF
Kondensator 0.1uF (5)
Variabel modstand 100R
Modstand 1k (5)
Modstand 10k
Diode- Nn007 (3)
LM358 - Opamp
0.05R - Shuntmodstand / ledning
LCD-16 * 2 (valgfri)
Arduino Nano (valgfri)

Forklaring af kredsløb:

De komplette skemaer for dette batteriopladekredsløb er vist nedenfor:

Hovedformålet med vores 12V strømforsyningskredsløb er at kontrollere spændingen og strømmen til batteriet, så det kan oplades på den bedst mulige måde. Til dette formål har vi brugt to LM317 IC'er, den ene bruges til at styre spændingen og den anden bruges til at begrænse strømmen. Her, i vores kredsløb, bruges IC U1 til at styre strømmen, og IC U3 bruges til at kontrollere spændingen. Jeg vil kraftigt anbefale dig at læse databladet for LM317 og forstå det, så det kommer godt med, når du prøver lignende projekter, da LM317 er en mest anvendte variabel regulator.

Spændingsregulator kredsløb:

Et simpelt spændingsregulator kredsløb taget fra LM317's datablad er vist i figuren ovenfor. Her bestemmes udgangsspændingen af modstandsværdierne R1 og R2, i vores tilfælde bruges modstanden R2 som en variabel modstand til at styre udgangsspændingen. Formlerne til beregning af udgangsspændingen er Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). Ved hjælp af denne formel vælges værdien af modstand 1K (R8) og 10K - pot (RV2). Du kan også bruge denne LM317-regnemaskine til at beregne værdien af R2.

Nuværende Limiter Circuit:

Den nuværende Limiter Circuit, taget fra LM317 datablad, er vist i ovenstående figur; dette er et simpelt kredsløb, som kan bruges til at begrænse strømmen i vores kredsløb baseret på modstandsværdien R1. Formlerne til beregning af udgangsstrømmen er Iout = 1,2 / R1. Baseret på disse formler vælges værdien af potten RV1 som 100R.

Derfor anvendes to potentiometre henholdsvis RV1 og RV2 for at styre strømmen og spændingen som vist i skemaerne ovenfor. LM317 er drevet af en diode bro; selve Diode Bridge er forbundet til en Transformer gennem stik P1. Transformatorens rating er 12V 1 ampere. Dette kredsløb alene er tilstrækkeligt for os til at oprette et simpelt kredsløb, men ved hjælp af få ekstra opsætninger kan vi overvåge strømmen og spændingen på vores oplader på LCD, hvilket forklares nedenfor.

Vis spænding og strøm på LCD ved hjælp af Arduino:

Ved hjælp af en Arduino Nano og en LCD (16 * 2) kan vi vise spændings- og strømværdierne på vores oplader. Men hvordan kan vi gøre det !!

Arduino Nano er 5V operationel mikrocontroller, alt mere end 5V vil dræbe den. Men vores oplader fungerer på 12V, derfor ved hjælp af et spændingsdelerkredsløb er værdien af (0-14) Volt kortlagt til (0-5) V ved hjælp af modstand R1 (1k) og R2 (500R), som har tidligere gjort i 0-24v 3A reguleret strømforsyningskredsløb, for at vise spændingen på LCD ved hjælp af Arduino Nano.

For at måle strømmen bruger vi en shuntmodstand R4 med meget lav værdi til at skabe et spændingsfald over modstanden, som du kan se i kredsløbet nedenfor. Nu ved hjælp af Ohms Law-lommeregner kan vi beregne strømmen, der passerer gennem modstanden ved hjælp af formlerne I = V / R.

I vores kredsløb er værdien af R4 0,05R, og den maksimale strøm, der kan passere gennem vores kredsløb, er 1,2 ampere, fordi transformeren er klassificeret så. Den nominelle effekt af modstanden kan beregnes ved anvendelse P = I ^ 2R. I vores tilfælde er P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07, hvilket er mindre end en kvart watt. Men hvis du ikke får en 0,05R, eller hvis din nuværende vurdering er højere, skal du beregne effekten i overensstemmelse hermed. Hvis vi nu er i stand til at måle spændingsfaldet over modstanden R4, ville vi være i stand til at beregne strømmen gennem kredsløbet ved hjælp af vores Arduino. Men dette spændingsfald er meget minimalt for vores Arduino at læse det. Derfor er et forstærkerkredsløb konstrueret ved hjælp af Op-amp LM358 som vist i figuren ovenfor, output fra denne Op-Amp gives til vores Arduino gennem et RC-kredsløb til at måle strømmen og vise på LCD-skærmen.

Når vi først har bestemt vores værdi for komponenter i vores kredsløb, anbefales det altid at bruge simuleringssoftware til at verificere vores værdier, inden vi fortsætter med vores faktiske hardware. Her har jeg brugt Proteus 8 til at simulere kredsløbet som vist nedenfor. Du kan køre simuleringen ved hjælp af filen (12V_charger.pdsprj), der er angivet i denne zip-fil.

Opbygning af batteriopladeren:

Når du er klar med kredsløbet, kan du begynde at opbygge din oplader, du kan enten bruge et Perf-kort til dette projekt eller bygge dit eget printkort. Jeg har brugt et PCB, PCB'et blev oprettet ved hjælp af KICAD. KICAD er open source-printkortsoftware og kan downloades gratis online. Hvis du ikke er fortrolig med PCB-design, skal du ikke bekymre dig !!!. Jeg har vedhæftet Gerber og andre udskriftsfiler (download her), som kan overdrages til din lokale printkortproducent, og dit bord kan fremstilles. Du kan også se, hvordan din PCB vil se ud efter fremstilling, ved at uploade disse Gerber-filer (zip-fil) til enhver Gerber Viewer. Den PCB design af vores oplader er vist nedenfor.

Når printkortet er fremstillet, samles og loddes komponenterne på baggrund af værdierne i skemaerne, for din bekvemmelighed er der også vedhæftet en stykliste (Stykliste) i zip-filen angivet ovenfor, så du nemt kan købe og samle dem. Efter samling skal vores oplader se sådan ud….

Test af batterioplader:

Nu er det tid til at teste vores oplader, Arduino og LCD er ikke påkrævet for at opladeren skal fungere. De bruges kun til overvågningsformål. Du kan montere dem ved hjælp af Bergstick som vist ovenfor, så du kan fjerne dem, når du har brug for dem til et andet projekt.

Til testformål fjern Arduino og tilslut din transformer, juster nu udgangsspændingen til vores krævede spænding ved hjælp af POT RV2. Kontroller spændingen ved hjælp af et multimeter og tilslut det til batteriet som vist nedenfor. Det er det, vores oplader nu er i drift.

Nu før vi tilslutter vores Arduino-test den indgående spænding til vores Arduino Nano-pin A0 og A1, bør den ikke overstige 5V, hvis udkredsløbet fungerer korrekt. Tilslut din Arduino og LCD, hvis alt er i orden. Brug nedenstående program til at uploade i din Arduino. Dette program viser bare spændings- og strømværdien på vores oplader, vi kan bruge dette til at indstille vores spænding og overvåge, hvis vores batteri oplades korrekt. Tjek videoen nedenfor.

Hvis alt fungerer som forventet, skal du få et display på LCD som vist i de foregående figurer. Nu er alt gjort, alt hvad vi skal gøre er at slutte vores oplader til ethvert 12V batteri og oplade det ved hjælp af en foretrukken spænding og strøm. Samme oplader kan også bruges til at oplade din mobiltelefon, men kontroller den aktuelle strøm og spænding, der er nødvendig for at oplade mobiltelefonen, før du opretter forbindelse. Du skal også tilslutte USB-kabel til vores kredsløb for at oplade mobiltelefonen.

Hvis du er i tvivl, er du velkommen til at bruge kommentarsektionen. Vi er altid klar til at hjælpe dig !!

GLAD LÆRING !!!!