- Potrebne komponente:
- Pojasnilo vezja:
- Prikaz napetosti in toka na LCD-ju z uporabo Arduina:
- Izdelava polnilnika baterij:
- Testiranje polnilca akumulatorja:
Večino naših elektronskih projektov napaja svinčena baterija, v tem projektu se pogovorimo o tem, kako napolniti to svinčeno baterijo s pomočjo preprostega vezja, ki ga je mogoče enostavno razumeti in zgraditi od doma. Ta projekt vam bo prihranil naložbe v polnilnik baterij in vam bo pomagal podaljšati življenjsko dobo baterije. Začnimo torej !!!!
Začnimo z razumevanjem nekaj osnovnih stvari o svinčevi bateriji, da bomo lahko svoj polnilnik sestavili bolj učinkovito. Večina svinčevih baterij na trgu je 12V baterij. Ah (amperske ure) vsake baterije se lahko razlikujejo glede na zahtevano kapaciteto, baterija s 7 Ah bo na primer lahko zagotavljala 1 ampera za 7 ur (1 amperov * 7 ur = 7 Ah). Po popolnem praznjenju bi moral biti odstotek baterije približno 10,5, zdaj je čas, da napolnimo baterije. Priporočljivo je, da je polnilni tok akumulatorja 1/10 od vrednosti Ah. Torej, za 7 Ah baterijo mora biti polnilni tok približno 0,7 amperov. Tok, ki je večji od tega, lahko škoduje bateriji in tako skrajša njeno življenjsko dobo. Ob upoštevanju tega, majhen domačpolnilnik vam bo lahko zagotovil spremenljivo napetost in spremenljiv tok. Tok lahko prilagodite glede na trenutno vrednost akumulatorja Ah.
To vezje za polnilnik svinčevih baterij lahko uporabite tudi za polnjenje mobilnih telefonov po nastavitvi napetosti in toka glede na mobilni telefon s pomočjo POT-a. To vezje bo zagotavljalo regulirano enosmerno napajanje iz omrežja AC in bo delovalo kot AC-DC adapter; Pred tem sem ustvaril spremenljiv napajalnik z visokim izhodom toka in napetosti.
Potrebne komponente:
- Transformator 12V 1Amp
- IC LM317 (2)
- Diodni most W005
- Priključni priključni blok (2)
- Kondenzator 1000uF, 1uF
- Kondenzator 0,1uF (5)
- Spremenljiv upor 100R
- Upor 1k (5)
- Upor 10k
- Dioda - Nn007 (3)
- LM358 - Opamp
- 0,05R - upor / žica
- LCD-16 * 2 (neobvezno)
- Arduino Nano (neobvezno)
Pojasnilo vezja:
Popolne sheme tega vezja polnilca baterij so prikazane spodaj:
Glavni cilj našega 12V napajalnega vezja je nadzor napetosti in toka akumulatorja, da ga lahko napolnimo na najboljši možen način. V ta namen smo uporabili dve IC LM317, eno za nadzor napetosti in drugo za omejevanje toka. V našem vezju se IC U1 uporablja za nadzor toka, IC U3 pa za nadzor napetosti. Priporočam vam, da preberete podatkovni list LM317 in ga razumete, tako da bo pri preizkušanju podobnih projektov prav, saj je LM317 najpogostejši regulator spremenljivk.
Vezje regulatorja napetosti:
Preprosto vezje regulatorja napetosti, povzeto iz podatkovnega lista LM317, je prikazano na zgornji sliki. Tu izhodno napetost določajo vrednosti uporov R1 in R2, v našem primeru se upor R2 uporablja kot spremenljivi upor za nadzor izhodne napetosti. Formule za izračun izhodne napetosti so Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). S pomočjo teh formul je izbrana vrednost upora 1K (R8) in 10K - pot (RV2). Ta kalkulator LM317 lahko uporabite tudi za izračun vrednosti R2.
Tok omejevalnika:
Trenutna omejevalnik Circuit, vzeta iz obrazcu LM317 je, je prikazano na zgornji sliki; to je preprosto vezje, ki ga lahko uporabimo za omejevanje toka v našem vezju na podlagi vrednosti upora R1. Formule za izračun izhodnega toka so Iout = 1,2 / R1. Na podlagi teh formul je vrednost pot RV1 izbrana kot 100R.
Za nadzor toka in napetosti se torej uporabljata dva potenciometra RV1 in RV2, kot je prikazano v zgornji shemi. LM317 poganja diodni most; sam diodni most je povezan s transformatorjem prek priključka P1. Napajanje transformatorja je 12V 1 amperov. Že samo to vezje zadostuje za izdelavo preprostega vezja, vendar lahko s pomočjo nekaj dodatnih nastavitev spremljamo tok in napetost našega polnilnika na LCD-ju, kar je razloženo spodaj.
Prikaz napetosti in toka na LCD-ju z uporabo Arduina:
S pomočjo Arduino Nano in LCD (16 * 2) lahko prikažemo vrednosti napetosti in toka našega polnilnika. Ampak, kako lahko to storimo !!
Arduino Nano je 5V delujoči mikrokrmilnik, vse več kot 5V ga bo ubilo. Toda naš polnilnik deluje na 12V, zato je s pomočjo vezja delilnika napetosti vrednost (0-14) Volt preslikana na (0-5) V z uporom R1 (1k) in R2 (500R), kot so predhodno izvedeno v 0-24v 3A reguliranem napajalnem vezju za prikaz napetosti na LCD-ju z uporabo Arduino Nano.
Za merjenje toka uporabljamo ranžirni upor R4 zelo nizke vrednosti, da ustvarimo padec napetosti na uporu, kot lahko vidite v spodnjem vezju. Zdaj lahko s pomočjo kalkulatorja Ohms Law izračunamo tok, ki teče skozi upor, s formulo I = V / R.
V našem vezju je vrednost R4 0,05R in največji tok, ki lahko prehaja skozi naše vezje, bo 1,2 ampera, ker je transformator tako ocenjen. Ocena moč upora se lahko izračuna z uporabo P = I ^ 2 R. V našem primeru je P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07, kar je manj kot četrt vata. Če pa ne dobite 0,05R ali če je trenutna ocena višja, izračunajte moč. Če zdaj lahko izmerimo padec napetosti na uporu R4, bi lahko izračunali tok skozi vezje z uporabo našega Arduina. Toda ta padec napetosti je zelo minimalen, da ga lahko prebere naš Arduino. Tako je ojačevalno vezje izdelano z uporabo Op-amp LM358, kot je prikazano na zgornji sliki, izhod tega Op-amp-a pa je našemu Arduinu poslan skozi RC-vezje za merjenje toka in prikaz na LCD-ju.
Ko se odločimo za vrednost komponent v našem vezju, je vedno priporočljivo uporabiti simulacijsko programsko opremo za preverjanje vrednosti, preden nadaljujemo z našo dejansko strojno opremo. Tu sem uporabil Proteus 8 za simulacijo vezja, kot je prikazano spodaj. Simulacijo lahko zaženete z datoteko (12V_charger.pdsprj), navedeno v tej zip datoteki.
Izdelava polnilnika baterij:
Ko ste pripravljeni na vezje, lahko začnete graditi polnilnik, lahko za ta projekt uporabite ploščo Perf ali zgradite svoj PCB. Uporabil sem PCB, PCB je bil ustvarjen s pomočjo KICAD-a. KICAD je odprtokodna programska oprema za oblikovanje tiskanih vezij, ki jo lahko brezplačno prenesete s spleta. Če zasnove PCB ne poznate, brez skrbi !!!. Priložil sem Gerber in druge datoteke za tiskanje (prenesite tukaj), ki jih lahko izročite lokalnemu proizvajalcu tiskanih plošč in izdelate ploščo. Prav tako lahko vidite, kako bo videti PCB po izdelavi, tako da naložite te datoteke Gerber (zip) v kateri koli pregledovalnik Gerber. Zasnova PCB našega polnilnika je prikazana spodaj.
Ko je PCB izdelan, sestavite in spajkajte komponente na podlagi vrednosti, ki so navedene v shemah, je za vašo udobje v zgoraj navedeni zip datoteki priložena tudi specifikacija ( BOM ), tako da jih lahko preprosto kupite in sestavite. Po sestavljanju naj bi naš polnilnik izgledal nekako takole….
Testiranje polnilca akumulatorja:
Zdaj je čas, da preizkusite svoj polnilnik, Arduino in LCD za delovanje polnilnika nista potrebna. Uporabljajo se samo za namene spremljanja. Lahko jih namestite z Bergstickom, kot je prikazano zgoraj, tako da jih lahko odstranite, ko jih potrebujete za drug projekt.
Za namen testiranja odstranite Arduino in priključite svoj transformator, zdaj prilagodite izhodno napetost na našo potrebno napetost s pomočjo POT RV2. Preverite napetost z multimetrom in jo priključite na akumulator, kot je prikazano spodaj. To je to, da naš polnilnik zdaj deluje.
Zdaj, preden priključimo Arduino, preizkusimo dohodno napetost na naš Arduino Nano pin A0 in A1, če izhodno vezje deluje pravilno, ne sme preseči 5V. Če je vse v redu, povežite svoj Arduino in LCD. Za nalaganje v svoj Arduino uporabite spodnji program. Ta program bo prikazal samo napetost in trenutno vrednost našega polnilnika, s tem pa lahko nastavimo napetost in spremljamo, ali se naša baterija pravilno polni. Preverite spodnji video.
Če vse deluje po pričakovanjih, dobite zaslon na LCD-prikazovalniku, kot je prikazano na prejšnjih slikah. Zdaj je vse narejeno, vse, kar moramo storiti, je, da polnilnik priključimo na katero koli 12V baterijo in ga napolnimo z želeno napetostjo in tokom. Z istim polnilnikom lahko polnite tudi svoj mobilni telefon, vendar pred priključitvijo preverite trenutno in napetostno napetost, potrebno za polnjenje mobilnega telefona. Za polnjenje mobilnega telefona morate na naše vezje priključiti tudi kabel USB.
Če dvomite, vas prosimo, da uporabite odsek za komentarje. Vedno smo vam pripravljeni pomagati !!
VESELO UČENJE !!!!