Схема зарядного пристрою 12 В з використанням lm317 (джерело живлення 12 В)

Більшість наших проектів у галузі електроніки живляться від свинцево-кислотної батареї; у цьому проекті ми обговоримо, як зарядити цю свинцево-кислотну батарею за допомогою простої схеми, яку легко зрозуміти та побудувати вдома. Цей проект позбавить вас від інвестицій у зарядний пристрій та допоможе продовжити термін служби акумулятора. Тож давайте почнемо !!!!

Почнемо з розуміння кількох основних речей щодо свинцево-кислотної батареї, щоб ми могли ефективніше будувати зарядний пристрій. Більшість свинцево-кислотних акумуляторів на ринку - це акумулятори 12 В. Аг (години Ампера) кожної батареї може змінюватися залежно від необхідної ємності, наприклад, батарея на 7 Аг зможе забезпечити 1 ампер протягом 7 годин (1 ампер * 7 годин = 7 Ач). Тепер після повної розрядки відсоток батареї повинен становити близько 10,5, це час для нас, щоб зарядити свої батареї. Зарядний струм акумулятора рекомендується складати 1/10 від номіналу Ач батареї. Отже, для акумулятора на 7 Ач струм зарядки повинен бути близько 0,7 А. Потужність струму, що перевищує це, може пошкодити акумулятор, що призведе до зменшення терміну служби батареї. Враховуючи це, це маленька саморобказарядний пристрій зможе забезпечити вам змінну напругу та змінний струм. Струм можна регулювати, виходячи з поточного рейтингу Ач батареї.

Цю схему зарядного пристрою для свинцево-кислотних акумуляторів можна також використовувати для зарядки мобільних телефонів після регулювання напруги та струму відповідно до мобільного телефону за допомогою POT. Ця схема забезпечить регульоване живлення постійного струму від мережі змінного струму і буде працювати як адаптер змінного струму; Раніше я створив змінний блок живлення з високим струмом і напругою.

Необхідні компоненти:

• Трансформатор 12В 1Ампер
• IC LM317 (2)
• Діодний міст W005
• Клемна колодка роз'єму (2)
• Конденсатор 1000 мкФ, 1 мкФ
• Конденсатор 0,1 мкФ (5)
• Змінний резистор 100R
• Резистор 1к (5)
• Резистор 10к
• Діод - Nn007 (3)
• LM358 - Омпар
• 0,05R - Шунтовий резистор / провід
• LCD-16 * 2 (додатково)
• Arduino Nano (необов’язково)

Пояснення схеми:

Повна схема цієї схеми зарядного пристрою акумулятора наведена нижче:

Основною метою нашої схеми живлення 12 В є контроль напруги та струму для акумулятора, щоб він міг найкращим чином зарядитися. Для цього ми використали дві мікросхеми LM317, одну - для регулювання напруги, а іншу - для обмеження струму. Тут, у нашій схемі, мікросхема U1 використовується для управління струмом, а мікросхема U3 - для контролю напруги. Я настійно рекомендую вам прочитати таблицю даних LM317 і зрозуміти її, так що вона стане в нагоді при спробі подібних проектів, оскільки LM317 є найбільш часто використовуваним регулятором змінних.

Схема регулятора напруги:

Проста схема регулятора напруги, взята з таблиці даних LM317, показана на малюнку вище. Тут вихідна напруга визначається значеннями резисторів R1 і R2, в нашому випадку резистор R2 використовується як змінний резистор для управління вихідною напругою. Формули для розрахунку вихідної напруги складають Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). За допомогою цих формул вибирається значення опору 1K (R8) та 10K - горщик (RV2). Ви також можете використовувати цей калькулятор LM317 для обчислення значення R2.

Схема обмежувача струму:

Схема обмежувача струму, взята з таблиці даних LM317, показана на малюнку вище; це проста схема, яка може бути використана для обмеження струму в нашій схемі на основі значення опору R1. Формули для розрахунку вихідного струму складають Iout = 1,2 / R1. Виходячи з цих формул, значення горщика RV1 вибирається як 100R.

Отже, для управління струмом і напругою використовуються два потенціометри RV1 і RV2 відповідно, як показано на схемі вище. LM317 живиться від діодного моста; сам діодний міст підключений до трансформатора через роз'єм P1. Потужність трансформатора становить 12 В 1 ампер. Однієї цієї схеми достатньо, щоб ми створили просту схему, але за допомогою кількох додаткових налаштувань ми можемо контролювати струм і напругу зарядного пристрою на РК-дисплеї, що пояснюється нижче.

Відображення напруги та струму на РК-дисплеї за допомогою Arduino:

За допомогою Arduino Nano та РК-дисплея (16 * 2) ми можемо відображати значення напруги та струму нашого зарядного пристрою. Але, як ми можемо це зробити !!

Arduino Nano - це операційний мікроконтролер на 5 В, все, що перевищує 5 В, його вб’є. Але наш зарядний пристрій працює на 12 В, отже, за допомогою схеми дільника напруги значення (0-14) Вольт відображається до (0-5) В за допомогою резистора R1 (1k) і R2 (500R), як попередньо виконаний у схемі живлення з регульованим напрямком 0-24 в 3А для відображення напруги на РК-дисплеї за допомогою Arduino Nano

Для вимірювання струму ми використовуємо маневровий резистор R4 дуже низького значення для створення падіння напруги на резисторі, як ви можете бачити в схемі нижче. Тепер за допомогою калькулятора закону Ома ми можемо розрахувати струм, що проходить через резистор, за формулами I = V / R.

У нашій схемі значення R4 становить 0,05R, а максимальний струм, який може пройти через нашу ланцюг, становитиме 1,2 А, оскільки трансформатор розрахований так. Номінальна потужність резистора може бути розрахована з використанням P = I ^ 2 R. У нашому випадку P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07, що менше чверті ват. Але якщо ви не отримаєте 0,05R або якщо ваш поточний рейтинг вищий, тоді обчисліть потужність відповідно. Тепер, якщо ми зможемо виміряти падіння напруги на резисторі R4, ми зможемо розрахувати струм через ланцюг за допомогою нашого Arduino. Але це падіння напруги дуже мінімальне для нашого Arduino, щоб прочитати його. Отже, схема підсилювача побудована за допомогою Op-amp LM358, як показано на малюнку вище, вихід цього Op-Amp передається нашому Arduino через RC-схему для вимірювання струму та відображення на РК-дисплеї.

Після того, як ми визначимо свою цінність компонентів у нашій схемі, завжди рекомендується використовувати імітаційне програмне забезпечення для перевірки наших значень, перш ніж продовжувати дійсне обладнання. Тут я використав Proteus 8 для імітації схеми, як показано нижче. Ви можете запустити моделювання за допомогою файлу (12V_charger.pdsprj), вказаного в цьому ZIP-файлі.

Створення зарядного пристрою:

Після того, як ви готові до роботи зі схемою, ви можете почати будувати зарядний пристрій, ви можете або використовувати плату Perf для цього проекту, або побудувати власну друковану плату. Я використовував друковану плату, друковану плату створили за допомогою KICAD. KICAD - це програмне забезпечення для проектування друкованих плат, яке можна безкоштовно завантажити в Інтернеті. Якщо ви не знайомі з проектуванням друкованих плат, не хвилюйтеся !!!. Я долучив Gerber та інші файли для друку (завантажте тут), які можна передати місцевому виробнику друкованих плат, а вашу плату можна виготовити. Ви також можете побачити, як буде виглядати ваша друкована плата після виготовлення, завантаживши ці файли Gerber (zip-файл) у будь-який переглядач Gerber. Дизайн друкованої плати нашого зарядного пристрою показаний нижче.

Після виготовлення друкованої плати зберіть та припаяйте компоненти на основі значень, наведених у схемах, для вашої зручності в наведеному вище файлі zip також додається специфікація (зміст матеріалів), щоб ви могли легко їх придбати та зібрати. Після складання наш зарядний пристрій повинен виглядати приблизно так….

Тестування зарядного пристрою:

Тепер настав час протестувати наше зарядне обладнання, для роботи зарядного пристрою не потрібні Arduino та LCD. Вони використовуються лише з метою моніторингу. Ви можете змонтувати їх за допомогою Bergstick, як показано вище, щоб ви могли їх видалити, коли вони потрібні для іншого проекту.

Для тестування вийміть Arduino і підключіть трансформатор, тепер відрегулюйте вихідну напругу до необхідної напруги за допомогою POT RV2. Перевірте напругу за допомогою мультиметра і підключіть його до акумулятора, як показано нижче. Тобто це наш зарядний пристрій зараз працює.

Тепер перед тим, як ми підключимо наш тест Arduino на вхідну напругу до наших штифтів A0 та A1 Arduino Nano, вона не повинна перевищувати 5 В, якщо вихідна схема працює належним чином. Якщо все в порядку, підключіть Arduino та РК-дисплей. Використовуйте наведену нижче програму для завантаження у ваш Arduino. Ця програма просто відображатиме значення напруги та струму нашого зарядного пристрою; ми можемо використовувати це для встановлення напруги та контролю, чи правильно заряджається наша батарея. Перевірте відео, подане нижче.

Якщо все працює належним чином, ви повинні отримати дисплей на РК-дисплеї, як показано на попередніх малюнках. Тепер все зроблено, нам залишається лише підключити зарядний пристрій до будь-якої батареї 12 В і зарядити його, використовуючи бажану напругу та струм. Цим самим зарядним пристроєм можна також заряджати мобільний телефон, але перед підключенням перевірте номінальний струм та напругу, необхідні для зарядки мобільного телефону. Вам також потрібно підключити кабель USB до нашої схеми, щоб зарядити стільниковий телефон.

Якщо у вас є якісь сумніви, будь ласка, використовуйте розділ коментарів. Ми завжди готові вам допомогти !!

ЩИРОГО НАВЧАННЯ !!!!