- Požadované komponenty:
- Vysvetlenie obvodu:
- Zobrazenie napätia a prúdu na LCD pomocou Arduina:
- Zostavenie nabíjačky batérií:
- Testovanie nabíjačky batérií:
Väčšina našich projektov v oblasti elektroniky je napájaná olovenou batériou. V tomto projekte si povieme, ako túto olovenú batériu dobiť pomocou jednoduchého obvodu, ktorý je ľahko pochopiteľný a vyrobený z domu. Tento projekt vám ušetrí investície do nabíjačky batérií a pomôže vám predĺžiť životnosť batérie. Tak poďme na to !!!!
Začnime tým, že pochopíme niekoľko základných vecí o olovených batériách, aby sme mohli nabíjačku postaviť efektívnejšie. Väčšina olovených batérií na trhu sú 12V batérie. Ah (ampérhodiny) každej batérie sa môžu líšiť v závislosti na požadovanej kapacite, napríklad batéria 7 Ah bude schopná poskytnúť 1 ampér po dobu 7 hodín (1 ampér * 7 hodín = 7 Ah). Po úplnom vybití by teraz malo byť percento batérií okolo 10,5, toto je čas na to, aby sme nabili batérie. Nabíjací prúd batérie sa odporúča rovnať 1/10 Ah hodnoty batérie. Takže pre batériu 7 Ah by sa nabíjací prúd mal pohybovať okolo 0,7 A. Prúd vyšší ako tento môže poškodiť batériu, čo vedie k zníženiu životnosti batérie. Berúc do úvahy toto, malé domácenabíjačka vám bude schopná poskytnúť premenlivé napätie a premenný prúd. Prúd je možné upraviť na základe aktuálnej hodnoty Ah batérie.
Tento obvod nabíjačky olovených batérií je možné použiť aj na nabíjanie mobilných telefónov po nastavení napätia a prúdu podľa mobilného telefónu pomocou POT. Tento obvod poskytuje regulované jednosmerné napájanie z elektrickej siete a bude fungovať ako AC-DC adaptér; Predtým som vytvoril variabilný zdroj napájania s vysokým prúdovým a napäťovým výstupom.
Požadované komponenty:
- Transformátor 12V 1Amp
- IC LM317 (2)
- Diódový mostík W005
- Konektorová svorkovnica (2)
- Kondenzátor 1000uF, 1uF
- Kondenzátor 0,1 uF (5)
- Variabilný rezistor 100R
- Rezistor 1k (5)
- Rezistor 10k
- Dióda - Nn007 (3)
- LM358 - Operačný zosilňovač
- 0,05R - bočný rezistor / vodič
- LCD-16 * 2 (voliteľné)
- Arduino Nano (voliteľné)
Vysvetlenie obvodu:
Kompletné schémy tohto obvodu nabíjačky batérie sú uvedené nižšie:
Hlavným cieľom nášho napájacieho obvodu 12V je regulovať napätie a prúd pre batériu tak, aby sa dala nabíjať najlepším možným spôsobom. Na tento účel sme použili dva integrované obvody LM317, jeden slúži na riadenie napätia a druhý na obmedzenie prúdu. Tu sa v našom obvode používa IC U1 na riadenie prúdu a IC U3 na riadenie napätia. Dôrazne vám odporúčam prečítať si technický list LM317 a porozumieť mu, aby vám pri pokusoch o podobné projekty padol vhod, pretože LM317 je najpoužívanejší regulátor premenných.
Obvod regulátora napätia:
Jednoduchý obvod regulátora napätia, prevzatý z údajového listu LM317, je zobrazený na obrázku vyššie. Tu o výstupnom napätí rozhodujú hodnoty rezistorov R1 a R2, v našom prípade sa rezistor R2 používa ako variabilný rezistor na riadenie výstupného napätia. Vzorce na výpočet výstupného napätia sú Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). Pomocou týchto vzorcov sa vyberie hodnota odporu 1K (R8) a 10K - pot (RV2). Túto kalkulačku LM317 môžete tiež použiť na výpočet hodnoty R2.
Aktuálny obvod obmedzovača:
Obmedzovač prúdu obvodu, prevzaté z LM317 v liste, je znázornené na obrázku vyššie; toto je jednoduchý obvod, ktorým je možné obmedziť prúd v našom obvode na základe hodnoty odporu R1. Vzorce na výpočet výstupného prúdu sú Iout = 1,2 / R1. Na základe týchto vzorcov sa hodnota potu RV1 zvolí ako 100R.
Preto sa na riadenie prúdu a napätia používajú dva potenciometre RV1 a RV2, ako je znázornené na schémach vyššie. LM317 je napájaný diódovým mostíkom; samotný diódový mostík je pripojený k transformátoru cez konektor P1. Výkon transformátora je 12 V 1 A. Tento obvod sám o sebe postačuje na vytvorenie jednoduchého obvodu, ale pomocou niekoľkých ďalších nastavení môžeme sledovať prúd a napätie našej nabíjačky na LCD displeji, čo je vysvetlené nižšie.
Zobrazenie napätia a prúdu na LCD pomocou Arduina:
Pomocou Arduino Nano a LCD (16 * 2) môžeme zobraziť hodnoty napätia a prúdu našej nabíjačky. Ale ako to môžeme urobiť !!
Arduino Nano je 5V funkčný mikrokontrolér, nič viac ako 5V ho zabije. Ale naša nabíjačka pracuje na 12V, a preto pomocou obvodu rozdeľovača napätia je hodnota (0-14) Volt mapovaná na (0-5) V pomocou odporu R1 (1k) a R2 (500R), ako majú predtým vykonané v 0-24v 3A regulovanom napájacom obvode, na zobrazovanie napätia na LCD pomocou Arduino Nano.
Na meranie prúdu používame bočný rezistor R4 s veľmi nízkou hodnotou, aby sme vytvorili pokles napätia na rezistore, ako vidíte v obvode nižšie. Teraz pomocou kalkulačky Ohms Law môžeme vypočítať prúd prechádzajúci rezistorom pomocou vzorcov I = V / R.
V našom obvode je hodnota R4 0,05R a maximálny prúd, ktorý môže prechádzať našim obvodom, bude 1,2 ampéra, pretože transformátor je dimenzovaný tak. Menovitý výkon odporu môže byť vypočítaná s použitím P = I ^ 2 R. V našom prípade P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07, čo je menej ako štvrtina wattu. Pokiaľ ale nedosiahnete hodnotu 0,05R alebo ak je vaše súčasné hodnotenie vyššie, vypočítajte podľa toho výkon. Teraz, ak dokážeme merať pokles napätia na rezistore R4, mohli by sme vypočítať prúd obvodom pomocou nášho Arduina. Tento pokles napätia je však pre naše Arduino veľmi malý na to, aby sme ho prečítali. Preto je obvod zosilňovača konštruovaný pomocou operačného zosilňovača LM358, ako je to znázornené na obrázku vyššie, výstup tohto zosilňovača Op-Amp sa dodáva nášmu Arduinu prostredníctvom RC obvodu na meranie prúdu a zobrazenie na LCD displeji.
Len čo sa rozhodneme pre našu hodnotu komponentov v našom obvode, vždy sa odporúča použiť simulačný softvér na overenie našich hodnôt, skôr ako začneme s našim skutočným hardvérom. Tu som použil Proteus 8 na simuláciu obvodu, ako je uvedené nižšie. Simuláciu môžete spustiť pomocou súboru (12V_charger.pdsprj) uvedeného v tomto súbore zip.
Zostavenie nabíjačky batérií:
Keď ste pripravení na zapojenie, môžete začať budovať nabíjačku, môžete pre tento projekt použiť dosku Perf alebo si postaviť vlastnú PCB. Použil som PCB, PCB bol vytvorený pomocou KICAD. KICAD je open source softvér na navrhovanie dosiek plošných spojov a je možné ho zadarmo stiahnuť online. Pokiaľ nie ste oboznámení s návrhom DPS, nemusíte mať obavy !!!. Priložil som Gerber a ďalšie tlačové súbory (na stiahnutie tu), ktoré môžu byť odovzdané miestnemu výrobcovi dosiek plošných spojov a vaša doska môže byť vyrobená. Môžete tiež vidieť, ako sa vaša doska s plošnými spojmi bude starať o výrobu, a to nahraním týchto súborov Gerber (súbor ZIP) do ľubovoľného prehliadača Gerber Viewer. Dizajnu PCB našej nabíjačky je uvedený nižšie.
Akonáhle je plošný spoj vyrobený, zostavte a spájkujte komponenty na základe hodnôt uvedených v schémach. Pre vaše pohodlie je v súbore zip uvedenom vyššie pripojený kusovník ( kusovník ), aby ste si ich mohli pohodlne kúpiť a zostaviť. Po zostavení by mala naša nabíjačka vyzerať asi takto….
Testovanie nabíjačky batérií:
Teraz je čas otestovať našu nabíjačku, Arduino a LCD nie sú potrebné na to, aby nabíjačka fungovala. Používajú sa iba na monitorovacie účely. Môžete ich pripevniť pomocou aplikácie Bergstick, ako je to znázornené vyššie, aby ste ich mohli odstrániť, keď ich potrebujete pre iný projekt.
Na účely testovania odpojte Arduino a pripojte transformátor. Teraz pomocou POT RV2 upravte výstupné napätie na naše požadované napätie. Overte napätie pomocou multimetra a pripojte ho k batérii, ako je uvedené nižšie. To je to, že naša nabíjačka je teraz funkčná.
Teraz predtým, ako zapojíme naše Arduino, otestujte prichádzajúce napätie na našich pinoch Arduino Nano A0 a A1, nemalo by prekročiť 5V, ak výstupný obvod funguje správne. Ak je všetko v poriadku, pripojte svoje Arduino a LCD. Na odovzdanie do svojho Arduina použite nasledujúci program. Tento program iba zobrazí hodnotu napätia a prúdu našej nabíjačky, pomocou ktorej môžeme nastaviť napätie a sledovať, či sa batéria nabíja správne. Skontrolujte video uvedené nižšie.
Ak všetko funguje podľa očakávaní, mali by ste dostať displej na LCD displeji, ako je znázornené na predchádzajúcich obrázkoch. Teraz je všetko hotové, všetko, čo musíme urobiť, je pripojiť našu nabíjačku k ľubovoľnej 12V batérii a nabiť ju pomocou preferovaného napätia a prúdu. Rovnakú nabíjačku možno použiť aj na nabíjanie mobilného telefónu, pred pripojením však skontrolujte prúd a napätie potrebné na nabitie mobilného telefónu. Na nabitie mobilného telefónu musíte tiež pripojiť kábel USB k nášmu obvodu.
Ak máte pochybnosti, neváhajte použiť sekciu komentárov. Sme vždy pripravení vám pomôcť !!
ŠŤASTNÉ UČENIE !!!!