- Potrebne komponente:
- Objašnjenje sklopa:
- Prikaz napona i struje na LCD-u pomoću Arduina:
- Izrada punjača baterija:
- Ispitivanje punjača akumulatora:
Većinu naših elektroničkih projekata napaja olovna baterija, u ovom projektu razgovarajmo o tome kako napuniti ovu olovnu bateriju uz pomoć jednostavnog sklopa koji se lako može razumjeti i izgraditi od kuće. Ovaj će se projekt spasiti od ulaganja u punjač i pomoći će vam da produžite vijek trajanja baterije. Pa krenimo !!!!
Krenimo od razumijevanja nekoliko osnovnih stvari o olovnoj bateriji kako bismo mogli učinkovitije graditi svoj punjač. Većina olovnih baterija na tržištu su baterije od 12 V. Ah (Amperski sati) svake baterije mogu se razlikovati ovisno o potrebnom kapacitetu, baterija od 7 Ah, na primjer, moći će pružiti 1 ampera u trajanju od 7 sati (1 ampera * 7 sati = 7 Ah). Sada bi nakon potpunog pražnjenja postotak baterije trebao biti oko 10,5, ovo je vrijeme da napunimo baterije. Preporučuje se da struja punjenja baterije iznosi 1/10 od Ah vrijednosti baterije. Dakle, za bateriju od 7 Ah struja punjenja trebala bi biti oko 0,7 ampera. Struja veća od ove može oštetiti bateriju i rezultirati smanjenim vijekom trajanja. Imajući ovo u vidu ovo, malo domaćepunjač će vam moći pružiti promjenjivi napon i promjenjivu struju. Struja se može prilagoditi na temelju trenutne vrijednosti Ah baterije.
Ovaj krug punjača olovne kiseline može se koristiti i za punjenje vaših mobilnih telefona, nakon podešavanja napona i struje prema mobilnom telefonu, pomoću POT-a. Ovaj će krug osigurati regulirano napajanje istosmjernom strujom iz AC mreže i radit će kao AC-DC adapter; Prethodno sam stvorio varijabilno napajanje s visokom strujom i naponom.
Potrebne komponente:
- Transformator 12V 1Amp
- IC LM317 (2)
- Diodni most W005
- Stezaljka konektora (2)
- Kondenzator 1000uF, 1uF
- Kondenzator 0,1uF (5)
- Promjenjivi otpornik 100R
- Otpornik 1k (5)
- Otpornik 10k
- Dioda- Nn007 (3)
- LM358 - Opamp
- 0,05R - Shunt otpornik / žica
- LCD-16 * 2 (opcionalno)
- Arduino Nano (nije obavezno)
Objašnjenje sklopa:
Kompletne sheme ovog kruga punjača baterija prikazane su u nastavku:
Glavni cilj našeg kruga napajanja od 12 V je kontrolirati napon i struju baterije tako da se može puniti na najbolji mogući način. U tu svrhu koristili smo dvije IC LM317, jednu za kontrolu napona, a drugu za ograničavanje struje. Ovdje se u našem krugu IC U1 koristi za kontrolu struje, a IC U3 za nadzor napona. Toplo bih vam preporučio da pročitate tehnički list LM317 i razumijete ga, tako da vam dobro dođe dok iskušavate slične projekte jer je LM317 najčešće korišteni regulator promjenjivih vrijednosti.
Krug regulatora napona:
Jednostavni krug regulatora napona, preuzet iz podatkovne tablice LM317, prikazan je na gornjoj slici. Ovdje izlazni napon određuju vrijednosti otpornika R1 i R2, u našem slučaju otpornik R2 koristi se kao promjenjivi otpornik za upravljanje izlaznim naponom. Formule za izračunavanje izlaznog napona su Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). Pomoću ove formule odabire se vrijednost otpora 1K (R8) i 10K - lonac (RV2). Također možete koristiti ovaj kalkulator LM317 za izračun vrijednosti R2.
Krug strujnog ograničenja:
Trenutni Limiter krug, preuzet iz LM317 je podatkovna tablica, prikazan je na gornjoj slici; ovo je jednostavan krug koji se može koristiti za ograničavanje struje u našem krugu na temelju vrijednosti otpora R1. Formule za izračunavanje izlazne struje su Iout = 1,2 / R1. Na temelju ovih formula odabire se vrijednost lonca RV1 kao 100R.
Stoga se za upravljanje strujom i naponom koriste dva potenciometra RV1 i RV2, kako je prikazano u gornjim shemama. LM317 pokreće diodni most; sam diodni most povezan je na transformator preko konektora P1. Napajanje transformatora je 12V 1 ampera. Samo ovaj krug dovoljan nam je za izradu jednostavnog kruga, ali uz pomoć nekoliko dodatnih postavki možemo pratiti struju i napon punjača na LCD-u, što je objašnjeno u nastavku.
Prikaz napona i struje na LCD-u pomoću Arduina:
Uz pomoć Arduino Nano-a i LCD-a (16 * 2) možemo prikazati vrijednosti napona i struje našeg punjača. Ali, kako to možemo !!
Arduino Nano je 5V operativni mikrokontroler, sve više od 5V će ga ubiti. Ali, naš punjač radi na 12V, stoga se uz pomoć kruga razdjelnika napona vrijednost (0-14) Volt preslikava na (0-5) V pomoću otpornika R1 (1k) i R2 (500R), poput have prethodno izvedeno u 0-24v 3A reguliranom krugu napajanja za prikaz napona na LCD-u pomoću Arduino Nano-a.
Za mjerenje struje koristimo ranžirni otpornik R4 vrlo male vrijednosti za stvaranje pada napona na otporniku, kao što možete vidjeti u donjem krugu. Pomoću kalkulatora Ohmovog zakona možemo izračunati struju koja prolazi kroz otpornik koristeći formule I = V / R.
U našem krugu vrijednost R4 je 0,05R, a maksimalna struja koja može proći kroz naš krug bit će 1,2 ampera jer je transformator tako ocijenjen. Moć ocjena otpornika može se izračunati pomoću P = I ^ 2R. U našem slučaju P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07 što je manje od četvrtine vata. Ali ako ne dobijete 0,05R ili je vaša trenutna ocjena viša, izračunajte snagu prema tome. Sada, ako uspijemo izmjeriti pad napona na otporniku R4, mogli bismo izračunati struju kroz krug koristeći naš Arduino. Ali, ovaj pad napona je vrlo minimalan da ga naš Arduino može pročitati. Stoga je krug pojačala konstruiran pomoću Op-amp LM358 kako je prikazano na gornjoj slici, izlaz ovog Op-pojačala daje se našem Arduinu kroz RC krug za mjerenje struje i prikaz na LCD-u.
Jednom kada odlučimo o vrijednosti komponenata u našem krugu, uvijek se preporučuje korištenje simulacijskog softvera za provjeru vrijednosti prije nego što nastavimo sa stvarnim hardverom. Ovdje sam koristio Proteus 8 za simulaciju sklopa kako je prikazano dolje. Simulaciju možete pokrenuti pomoću datoteke (12V_charger.pdsprj) dane u ovoj zip datoteci.
Izrada punjača baterija:
Jednom kada ste spremni s krugom, možete početi graditi svoj punjač, možete koristiti Perf ploču za ovaj projekt ili izraditi vlastiti PCB. Koristio sam PCB, PCB je stvoren pomoću KICAD-a. KICAD je softver za dizajniranje PCB-a otvorenog koda i može se besplatno preuzeti s Interneta. Ako niste upoznati s dizajniranjem PCB-a, bez brige !!!. Priložio sam Gerber i druge datoteke za ispis (preuzmite ovdje), koje možete predati lokalnom proizvođaču PCB-a, a ploču možete izraditi. Također možete vidjeti kako će vaša PCB izgledati nakon proizvodnje, tako što ćete prenijeti ove Gerber datoteke (zip datoteku) u bilo koji preglednik Gerber. Dizajn PCB-a našeg punjača prikazan je u nastavku.
Jednom kada se PCB izradi, sastavite i zalemite komponente na temelju vrijednosti danih u shemama, za vašu udobnost u gornju zip datoteku priložen je i BOM (mjenica), tako da ih možete lako kupiti i sastaviti. Nakon sastavljanja naš punjač trebao bi izgledati otprilike ovako….
Ispitivanje punjača akumulatora:
Sada je vrijeme da testiramo naš punjač, Arduino i LCD nisu potrebni za rad punjača. Koriste se samo u svrhu praćenja. Možete ih montirati pomoću Bergstick-a kao što je gore prikazano, tako da ih možete ukloniti kad vam zatrebaju za neki drugi projekt.
U svrhu ispitivanja uklonite Arduino i spojite svoj transformator, sada prilagodite izlazni napon na naš potrebni napon pomoću POT RV2. Provjerite napon multimetrom i spojite ga na bateriju kako je prikazano dolje. To je to što naš punjač sada radi.
Prije nego što priključimo Arduino test, dolazni napon na naš Arduino Nano pin A0 i A1 ne bi trebao preći 5 V ako izlazni krug radi ispravno. Ako je sve u redu, spojite svoj Arduino i LCD. Upotrijebite donji program za prijenos u svoj Arduino. Ovaj program samo će prikazati vrijednost napona i struje našeg punjača, pomoću njega možemo podesiti svoj napon i nadgledati je li naša baterija ispravno napunjena. Provjerite dolje navedeni videozapis.
Ako sve funkcionira prema očekivanjima, trebali biste dobiti zaslon na LCD-u kao što je prikazano na prethodnim slikama. Sada je sve gotovo, sve što moramo učiniti je povezati punjač s bilo kojom baterijom od 12 V i napuniti ga željenim naponom i strujom. Isti se punjač također može koristiti za punjenje mobitela, ali prije spajanja provjerite trenutnu i naponsku vrijednost potrebnu za punjenje mobitela. Također morate priključiti USB kabel u naš krug za punjenje mobitela.
Ako sumnjate, slobodno upotrijebite odjeljak za komentare. Uvijek smo spremni pomoći vam !!
SRETNO UČENJE !!!!