12V batteriladdarkrets med hjälp av LM317 (12V strömförsörjning)

De flesta av våra elektronikprojekt drivs av ett blybatteri, i det här projektet kan vi diskutera hur man laddar detta blybatteri med hjälp av en enkel krets som lätt kan förstås och byggas hemifrån. Detta projekt sparar dig själv från att investera i en batteriladdare och hjälper dig att förlänga batteriets livslängd. Så låt oss komma igång !!!!

Låt oss börja med att förstå några grundläggande saker om ett blybatteri så att vi kan bygga vår laddare mer effektivt. De flesta blybatterierna på marknaden är 12V batterier. Ah (amperetimmar) för varje batteri kan variera beroende på den erforderliga kapaciteten, ett 7 Ah-batteri kan till exempel ge 1 ampere under en varaktighet av 7 timmar (1 Amp * 7 timmar = 7 Ah). Efter fullständig urladdning ska batteriprocenten vara cirka 10,5, det är dags för oss att ladda våra batterier. Batteriets laddningsström rekommenderas att vara 1/10 av Ah-värdet för batteriet. Så för ett 7 Ah-batteri bör laddningsströmmen vara cirka 0,7 ampere. Ström som är större än detta kan skada batteriet och resultera i kortare batteritid. Med tanke på detta, liten hemlagadladdaren kommer att kunna ge dig variabel spänning och variabel ström. Strömmen kan justeras baserat på batteriets nuvarande Ah-betyg.

Denna laddningsbatteriladdarkrets kan också användas för att ladda dina mobiltelefoner, efter att du har justerat spänningen och strömmen enligt mobiltelefonen med hjälp av POT. Denna krets kommer att tillhandahålla en reglerad likströmsförsörjning från nätströmmen och fungerar som växelströmsadapter; Jag har tidigare skapat en variabel strömförsörjning med hög ström och spänningsutgång.

Komponenter som krävs:

Transformator 12V 1Amp
IC LM317 (2)
Diodbro W005
Kopplingsplint (2)
Kondensator 1000uF, 1uF
Kondensator 0.1uF (5)
Variabelt motstånd 100R
Motstånd 1k (5)
Motstånd 10k
Diod- Nn007 (3)
LM358 - Opamp
0.05R - Shuntmotstånd / tråd
LCD-16 * 2 (tillval)
Arduino Nano (valfritt)

Kretsförklaring:

De fullständiga schemat för denna batteriladdarkrets visas nedan:

Huvudsyftet med vår 12V strömförsörjningskrets är att kontrollera spänningen och strömmen för batteriet så att det kan laddas på bästa möjliga sätt. För detta ändamål har vi använt två LM317 IC: er, den ena används för att styra spänningen och den andra används för att begränsa strömmen. Här, i vår krets används IC U1 för att styra strömmen och IC U3 används för att styra spänningen. Jag rekommenderar starkt att du läser databladet för LM317 och förstår det, så att det kommer till nytta när du provar liknande projekt eftersom LM317 är en mest använda variabelregulator.

Spänningsregulator krets:

En enkel spänningsregulatorkrets, hämtad från LM317: s datablad, visas i figuren ovan. Här bestäms utspänningen av motståndsvärdena R1 och R2, i vårt fall används motståndet R2 som ett variabelt motstånd för att styra utspänningen. Formlerna för att beräkna utspänningen är Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). Med hjälp av dessa formler väljs värdet på motstånd 1K (R8) och 10K - pot (RV2). Du kan också använda denna LM317-kalkylator för att beräkna värdet på R2.

Nuvarande begränsningskrets:

Den Current Limiter Circuit, tagen från LM317: s datablad, visas i figuren ovan; detta är en enkel krets som kan användas för att begränsa strömmen i vår krets baserat på motståndsvärdet R1. Formlerna för att beräkna utströmmen är Iout = 1,2 / R1. Baserat på dessa formler väljs värdet på potten RV1 som 100R.

För att styra strömmen och spänningen används följaktligen två potentiometrar RV1 respektive RV2 såsom visas i schemat ovan. LM317 drivs av en diodbro; själva Diode Bridge är ansluten till en transformator via kontakt P1. Transformatorns betyg är 12V 1 A. Den här kretsen ensam är tillräcklig för oss för att skapa en enkel krets, men med hjälp av några få inställningar kan vi övervaka strömmen och spänningen på vår laddare på LCD, vilket förklaras nedan.

Visa spänning och ström på LCD med Arduino:

Med hjälp av en Arduino Nano och en LCD (16 * 2) kan vi visa spännings- och strömvärdena för vår laddare. Men hur kan vi göra det !!

Arduino Nano är 5V operativ Microcontroller, allt mer än 5V kommer att döda det. Men vår laddare fungerar på 12V, därmed med hjälp av en spänningsdelarkrets, värdet på (0-14) Volt mappas ner till (0-5) V med motstånd R1 (1k) och R2 (500R), som har tidigare gjort i 0-24v 3A reglerad strömförsörjningskrets, för att visa spänningen på LCD-skärmen med Arduino Nano.

För att mäta strömmen använder vi ett shuntmotstånd R4 av mycket lågt värde för att skapa ett spänningsfall över motståndet, som du kan se i kretsen nedan. Nu med hjälp av Ohms Law-kalkylatorn kan vi beräkna strömmen som passerar genom motståndet med formlerna I = V / R.

I vår krets är värdet på R4 0,05R och den maximala strömmen som kan passera genom vår krets är 1,2 ampere eftersom transformatorn är klassad så. Märkeffekten hos motståndet kan beräknas med användning P = I ^ 2 R. I vårt fall P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07 vilket är mindre än en fjärdedel watt. Men om du inte får en 0,05 R eller om ditt nuvarande betyg är högre, beräkna sedan effekten därefter. Om vi nu kan mäta spänningsfallet över motståndet R4 skulle vi kunna beräkna strömmen genom kretsen med vår Arduino. Men detta spänningsfall är mycket minimalt för vår Arduino att läsa det. Därför är en förstärkarkrets konstruerad med Op-amp LM358 som visas i figuren ovan, utgången från denna Op-Amp ges till vår Arduino genom en RC-krets för att mäta strömmen och visa in på LCD-skärmen.

När vi väl har bestämt vårt värde på komponenter i vår krets rekommenderas det alltid att använda simuleringsprogramvara för att verifiera våra värden innan vi fortsätter med vår faktiska hårdvara. Här har jag använt Proteus 8 för att simulera kretsen enligt nedan. Du kan köra simuleringen med filen (12V_charger.pdsprj) som ges i denna zip-fil.

Bygga upp batteriladdaren:

När du är klar med kretsen kan du börja bygga upp din laddare, du kan antingen använda ett Perf-kort för detta projekt eller bygga ditt eget kretskort. Jag har använt en PCB, PCB skapades med KICAD. KICAD är öppen källkod för design av programvara och kan laddas ner online gratis. Om du inte är bekant med PCB-design, inga bekymmer !!!. Jag har bifogat Gerber och andra utskriftsfiler (ladda ner här), som kan överlämnas till din lokala PCB-tillverkare och ditt kort kan tillverkas. Du kan också se hur din PCB kommer att se ut efter tillverkning genom att ladda upp dessa Gerber-filer (zip-fil) till vilken Gerber Viewer som helst. Den PCB design av våra laddare visas nedan.

När kretskortet är tillverkat, montera och löd komponenterna baserat på värdena i schemat, för din bekvämlighet bifogas också en BOM (materiallista) i zip-filen ovan, så att du enkelt kan köpa och montera dem. Efter montering bör vår laddare se ut så här…

Test av batteriladdare:

Nu är det dags att testa vår laddare, Arduino och LCD krävs inte för att laddaren ska fungera. De används endast för övervakningsändamål. Du kan montera dem med Bergstick som visas ovan, så att du kan ta bort dem när du behöver dem för ett annat projekt.

För teständamål, ta bort Arduino och anslut din transformator, justera nu utspänningen till den önskade spänningen med POT RV2. Verifiera spänningen med en multimeter och anslut den till batteriet enligt nedan. Det är det som vår laddare nu är i drift.

Nu innan vi ansluter vårt Arduino-test den inkommande spänningen till vår Arduino Nano-stift A0 och A1, bör den inte överstiga 5V om utkretsen fungerar som den ska. Om allt är bra, anslut din Arduino och LCD. Använd nedanstående program för att ladda upp i din Arduino. Detta program visar bara spännings- och strömvärdet på vår laddare, vi kan använda detta för att ställa in vår spänning och övervaka om vårt batteri laddas korrekt. Kontrollera videon nedan.

Om allt fungerar som förväntat bör du få en display på LCD som visas i föregående figurer. Nu är allt klart, allt vi behöver göra är att ansluta vår laddare till vilket 12V-batteri som helst och ladda den med önskad spänning och ström. Samma laddare kan också användas för att ladda din mobiltelefon, men kontrollera den ström och spänning som krävs för att ladda mobiltelefonen innan du ansluter. Du måste också ansluta USB-kabel till vår krets för att ladda mobiltelefonen.

Om du är osäker kan du gärna använda kommentarsektionen. Vi är alltid redo att hjälpa dig !!

LYCKLIGT LÄRANDE !!!!