- Необходимые компоненты:
- Описание схемы:
- Отображение напряжения и тока на ЖК-дисплее с помощью Arduino:
- Создание зарядного устройства:
- Тестирование зарядного устройства:
Большинство наших проектов в области электроники питаются от свинцово-кислотных аккумуляторов, в этом проекте мы обсудим, как перезарядить свинцово-кислотные аккумуляторы с помощью простой схемы, которую можно легко понять и собрать из дома. Этот проект избавит вас от вложений в зарядное устройство и поможет продлить срок службы аккумулятора. Итак, приступим !!!!
Давайте начнем с понимания нескольких основных вещей о свинцово-кислотных аккумуляторах, чтобы мы могли более эффективно построить наше зарядное устройство. Большинство свинцово-кислотных аккумуляторов на рынке - это аккумуляторы на 12 В. Ач (ампер-часы) каждой батареи может варьироваться в зависимости от требуемой емкости, например, батарея на 7 Ач сможет обеспечить 1 ампер в течение 7 часов (1 ампер * 7 часов = 7 Ач). Теперь после полной разрядки процент заряда батареи должен быть около 10,5, это время для нас, чтобы зарядить наши батареи. Зарядный ток аккумулятора рекомендуется составлять 1/10 от номинала аккумулятора в Ач. Таким образом, для аккумулятора емкостью 7 Ач зарядный ток должен составлять около 0,7 А. Сильный ток может повредить аккумулятор, что приведет к сокращению срока его службы. Учитывая это, небольшие самодельныезарядное устройство сможет обеспечить вам переменное напряжение и переменный ток. Сила тока может быть отрегулирована в зависимости от текущего номинала батареи в Ач.
Эту схему зарядного устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов также можно использовать для зарядки ваших мобильных телефонов после регулировки напряжения и тока в соответствии с мобильным телефоном с помощью POT. Эта схема будет обеспечивать регулируемый источник питания постоянного тока от сети переменного тока и работать как адаптер переменного тока в постоянный; Ранее я создал источник переменного тока с высоким выходным током и напряжением.
Необходимые компоненты:
- Трансформатор 12В 1А
- Микросхема LM317 (2)
- Диодный мост W005
- Клеммная колодка разъема (2)
- Конденсатор 1000 мкФ, 1 мкФ
- Конденсатор 0.1uF (5)
- Переменный резистор 100Р
- Резистор 1к (5)
- Резистор 10к
- Диод- Nn007 (3)
- LM358 - Операционный усилитель
- 0.05R - Шунтирующий резистор / провод
- LCD-16 * 2 (опционально)
- Arduino Nano (необязательно)
Описание схемы:
Полная схема этой цепи зарядного устройства показана ниже:
Основная цель нашей схемы питания 12 В - контролировать напряжение и ток аккумулятора, чтобы его можно было заряжать наилучшим образом. Для этого мы использовали две микросхемы LM317, одна из которых используется для управления напряжением, а другая - для ограничения тока. Здесь, в нашей схеме, IC U1 используется для управления током, а IC U3 используется для управления напряжением. Я настоятельно рекомендую вам прочитать техническое описание LM317 и разобраться в нем, чтобы оно пригодилось при тестировании аналогичных проектов, поскольку LM317 является наиболее часто используемым регулятором переменных.
Цепь регулятора напряжения:
Простая схема регулятора напряжения, взятая из таблицы данных LM317, показана на рисунке выше. Здесь выходное напряжение определяется номиналами резисторов R1 и R2, в нашем случае резистор R2 используется как переменный резистор для управления выходным напряжением. Формулы для расчета выходного напряжения: Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). По этой формуле выбирается значение сопротивления 1K (R8) и 10K - pot (RV2). Вы также можете использовать этот калькулятор LM317 для расчета значения R2.
Цепь ограничителя тока:
Схема ограничителя тока, взятая из таблицы данных LM317, показана на рисунке выше; это простая схема, которую можно использовать для ограничения тока в нашей цепи на основе значения сопротивления R1. Формула для расчета выходного тока: Iout = 1,2 / R1. На основе этих формул значение банка RV1 выбрано как 100R.
Следовательно, для управления током и напряжением используются два потенциометра RV1 и RV2 соответственно, как показано на схемах выше. LM317 питается от диодного моста; сам диодный мост подключен к трансформатору через разъем P1. Номинал трансформатора 12В 1 Ампер. Одной этой схемы достаточно для того, чтобы создать простую схему, но с помощью нескольких дополнительных настроек мы можем отслеживать ток и напряжение нашего зарядного устройства на ЖК-дисплее, что объясняется ниже.
Отображение напряжения и тока на ЖК-дисплее с помощью Arduino:
С помощью Arduino Nano и ЖК-дисплея (16 * 2) мы можем отображать значения напряжения и тока нашего зарядного устройства. Но как мы можем это сделать !!
Arduino Nano - это рабочий микроконтроллер с напряжением 5 В, все, что выше 5 В, убьет его. Но наше зарядное устройство работает от 12 В, поэтому с помощью схемы делителя напряжения значение (0-14) Вольт преобразуется в (0-5) В с помощью резистора R1 (1 кОм) и R2 (500R), как у ранее выполнялось в цепи регулируемого источника питания 0-24 В 3A, чтобы отображать напряжение на ЖК-дисплее с помощью Arduino Nano.
Чтобы измерить ток, мы используем шунтирующий резистор R4 очень низкого значения, чтобы создать падение напряжения на резисторе, как вы можете видеть на схеме ниже. Теперь, используя калькулятор закона Ома, мы можем рассчитать ток, проходящий через резистор, по формулам I = V / R.
В нашей схеме значение R4 составляет 0,05R, а максимальный ток, который может пройти через нашу схему, будет 1,2 А, потому что трансформатор рассчитан на это. Номинальная мощность резистора может быть рассчитана с использованием P = I ^ 2 R. В нашем случае P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07, что меньше четверти ватта. Но если вы не получите 0,05R или ваш текущий рейтинг выше, рассчитайте мощность соответственно. Теперь, если мы сможем измерить падение напряжения на резисторе R4, мы сможем рассчитать ток в цепи с помощью нашей Arduino. Но это падение напряжения очень минимально, чтобы наш Arduino мог его прочитать. Следовательно, схема усилителя построена с использованием операционного усилителя LM358, как показано на рисунке выше, выходной сигнал этого операционного усилителя подается на наш Arduino через RC-схему для измерения тока и отображения на ЖК-дисплее.
После того, как мы определим ценность компонентов в нашей схеме, всегда рекомендуется использовать программное обеспечение для моделирования, чтобы проверить наши значения, прежде чем мы продолжим работу с нашим фактическим оборудованием. Здесь я использовал Proteus 8 для моделирования схемы, как показано ниже. Вы можете запустить моделирование, используя файл (12V_charger.pdsprj), указанный в этом zip-файле.
Создание зарядного устройства:
Когда вы будете готовы со схемой, вы можете приступить к сборке зарядного устройства, вы можете либо использовать плату Perf для этого проекта, либо построить свою собственную печатную плату. Я использовал печатную плату, печатная плата была создана с помощью KICAD. KICAD - это программное обеспечение для проектирования печатных плат с открытым исходным кодом, которое можно бесплатно загрузить в Интернете. Если вы не знакомы с проектированием печатных плат, не беспокойтесь !!!. Я приложил Gerber и другие файлы для печати (скачать здесь), которые можно передать местному производителю печатной платы, и ваша плата может быть изготовлена. Вы также можете увидеть, как ваша печатная плата будет выглядеть после изготовления, загрузив эти файлы Gerber (zip-файл) в любую программу просмотра Gerber Viewer. Дизайн печатной платы нашего зарядного устройства показан ниже.
После изготовления печатной платы соберите и припаяйте компоненты в соответствии со значениями, указанными на схемах, для вашего удобства в указанный выше zip-файл также прилагается спецификация ( ведомость материалов), чтобы вы могли легко их приобрести и собрать. После сборки наше зарядное устройство должно выглядеть примерно так….
Тестирование зарядного устройства:
Пришло время протестировать наше зарядное устройство, для работы зарядного устройства не требуется Arduino и ЖК-дисплей. Они используются только для мониторинга. Вы можете установить их с помощью Bergstick, как показано выше, чтобы вы могли удалить их, когда они понадобятся вам для другого проекта.
Для тестирования снимите Arduino и подключите трансформатор, теперь отрегулируйте выходное напряжение до требуемого значения с помощью POT RV2. Проверьте напряжение с помощью мультиметра и подключите его к батарее, как показано ниже. Вот и работает наше зарядное устройство.
Теперь, прежде чем мы подключим наш тест Arduino, входящее напряжение на наши контакты A0 и A1 Arduino Nano, оно не должно превышать 5 В, если выходная цепь работает правильно. Если все в порядке, подключите Arduino к ЖК-дисплею. Используйте приведенную ниже программу для загрузки в ваш Arduino. Эта программа будет просто отображать значения напряжения и тока нашего зарядного устройства, мы можем использовать это, чтобы установить наше напряжение и контролировать, правильно ли заряжается наша батарея. Посмотрите видео, приведенное ниже.
Если все работает, как ожидалось, вы должны увидеть ЖК-дисплей, как показано на предыдущих рисунках. Теперь все готово, все, что нам нужно сделать, это подключить зарядное устройство к любому аккумулятору 12 В и зарядить его, используя предпочтительное напряжение и ток. То же зарядное устройство также можно использовать для зарядки вашего мобильного телефона, но перед подключением проверьте номинальные ток и напряжение, необходимые для зарядки мобильного телефона. Вам также необходимо подключить к нашей цепи USB-кабель для зарядки мобильного телефона.
Если у вас есть сомнения, пожалуйста, используйте раздел комментариев. Мы всегда готовы Вам помочь !!
ПРИВЕТСТВЕННОГО УЧЕНИЯ !!!!