วงจรชาร์จแบตเตอรี่ 12V โดยใช้ lm317 (แหล่งจ่ายไฟ 12v)

โครงการอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ของเราใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดในโครงการนี้ให้เราพูดถึงวิธีการชาร์จแบตเตอรี่กรดตะกั่วนี้ด้วยความช่วยเหลือของวงจรง่ายๆที่สามารถเข้าใจได้ง่ายและสร้างขึ้นจากที่บ้าน โครงการนี้จะช่วยตัวคุณเองจากการลงทุนซื้อเครื่องชาร์จแบตเตอรี่และช่วยยืดอายุแบตเตอรี่ของคุณ มาเริ่มกันเลย !!!!

เริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจสิ่งพื้นฐานบางประการเกี่ยวกับแบตเตอรี่กรดตะกั่วเพื่อให้เราสามารถสร้างเครื่องชาร์จของเราได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แบตเตอรี่ตะกั่วกรดส่วนใหญ่ในตลาดเป็นแบตเตอรี่ 12V Ah (ชั่วโมงแอมแปร์) ของแบตเตอรี่แต่ละก้อนอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความจุที่ต้องการเช่นแบตเตอรี่ขนาด 7 Ah จะจ่ายไฟได้ 1 แอมป์เป็นเวลา 7 ชั่วโมง (1 แอมป์ * 7 ชั่วโมง = 7 Ah) หลังจากคายประจุจนหมดเปอร์เซ็นต์ของแบตเตอรี่ควรอยู่ที่ประมาณ 10.5 นี่เป็นเวลาที่เราจะต้องชาร์จแบตเตอรี่ของเรา แนะนำให้ใช้กระแสชาร์จของแบตเตอรี่อยู่ที่ 1/10 ของระดับ Ah ของแบตเตอรี่ ดังนั้นสำหรับแบตเตอรี่ 7 Ah กระแสไฟควรอยู่ที่ประมาณ 0.7 แอมป์ กระแสที่มากกว่านี้อาจเป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่ทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ลดลง คำนึงถึงสิ่งนี้โฮมเมดขนาดเล็กเครื่องชาร์จจะสามารถให้แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าผันแปรได้ กระแสสามารถปรับได้ตามระดับ Ah ปัจจุบันของแบตเตอรี่

นี้นำไปสู่วงจรชาร์จแบตเตอรี่กรดนอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการเรียกเก็บค่าบริการโทรศัพท์มือถือของคุณหลังจากการปรับแรงดันและเป็นไปตามปัจจุบันไปยังโทรศัพท์มือถือโดยใช้หม้อ วงจรนี้จะให้แหล่งจ่ายไฟ DC ที่มีการควบคุมจากแหล่งจ่ายไฟ AC และจะทำงานเป็นอะแดปเตอร์ AC-DC ก่อนหน้านี้ฉันได้สร้างแหล่งจ่ายไฟแบบแปรผันที่มีเอาต์พุตกระแสและแรงดันไฟฟ้าสูง

ส่วนประกอบที่ต้องการ:

• หม้อแปลงไฟฟ้า 12V 1Amp
• ไอซี LM317 (2)
• ไดโอดบริดจ์ W005
• ขั้วต่อขั้วต่อ (2)
• คาปาซิเตอร์ 1000uF, 1uF
• ตัวเก็บประจุ 0.1uF (5)
• ตัวต้านทานตัวแปร 100R
• ตัวต้านทาน 1k (5)
• ตัวต้านทาน 10k
• ไดโอด - Nn007 (3)
• LM358 - Opamp
• 0.05R - ตัวต้านทานแบบปัด / สายไฟ
• LCD-16 * 2 (อุปกรณ์เสริม)
• Arduino Nano (อุปกรณ์เสริม)

คำอธิบายวงจร:

แผนผังทั้งหมดของวงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่นี้แสดงไว้ด้านล่าง:

วัตถุประสงค์หลักของวงจรจ่ายไฟ 12Vของเราคือการควบคุมแรงดันและกระแสสำหรับแบตเตอรี่เพื่อให้สามารถชาร์จได้อย่างดีที่สุด เพื่อจุดประสงค์นี้เราใช้LM317 IC สองตัวตัวหนึ่งใช้เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าและอีกตัวใช้เพื่อ จำกัด กระแส ที่นี่ในวงจรของเรา IC U1 ใช้เพื่อควบคุมกระแสและใช้ IC U3 เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้า ฉันขอแนะนำให้คุณอ่านแผ่นข้อมูลของ LM317 และทำความเข้าใจเพื่อให้มีประโยชน์ในขณะที่ลองโครงการที่คล้ายกันเนื่องจาก LM317 เป็นตัวควบคุมตัวแปรที่ใช้มากที่สุด

วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้า:

วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าอย่างง่ายซึ่งนำมาจากแผ่นข้อมูลของ LM317 แสดงในรูปด้านบน ที่นี่แรงดันขาออกจะถูกกำหนดโดยค่าตัวต้านทาน R1 และ R2 ในกรณีของเราตัวต้านทาน R2 ถูกใช้เป็นตัวต้านทานตัวแปรเพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออก สูตรคำนวณแรงดันขาออกคือVout = 1.25 (1 + R2 / R1) เมื่อใช้สูตรนี้จะเลือกค่าความต้านทาน 1K (R8) และ 10K - pot (RV2) คุณยังสามารถใช้เครื่องคำนวณ LM317 นี้เพื่อคำนวณค่าของ R2

วงจร Limiter ปัจจุบัน:

ปัจจุบัน Limiter วงจรที่นำมาจากแผ่นข้อมูลของ LM317 จะแสดงในรูปข้างต้น นี่คือวงจรง่ายๆที่สามารถใช้เพื่อ จำกัด กระแสในวงจรของเราตามค่าความต้านทาน R1 สูตรคำนวณกระแสเอาต์พุตคือIout = 1.2 / R1จากสูตรเหล่านี้ค่าของ pot RV1 ถูกเลือกเป็น 100R

ดังนั้นเพื่อควบคุมกระแสและแรงดันไฟฟ้าสองโพเทนชิโอมิเตอร์ RV1 และ RV2 จึงถูกใช้ตามลำดับดังที่แสดงในแผนผังด้านบน LM317 ใช้พลังงานจากสะพานไดโอด สะพานไดโอดตัวเองจะถูกเชื่อมต่อกับหม้อแปลงผ่านการเชื่อมต่อ P1 พิกัดของหม้อแปลงคือ 12V 1 Amps วงจรนี้เพียงอย่างเดียวก็เพียงพอสำหรับเราในการสร้างวงจรง่ายๆ แต่ด้วยความช่วยเหลือของการตั้งค่าเพิ่มเติมเล็กน้อยเราสามารถตรวจสอบกระแสและแรงดันไฟฟ้าของเครื่องชาร์จของเราบน LCD ซึ่งอธิบายไว้ด้านล่าง

แสดงแรงดันและกระแสบน LCD โดยใช้ Arduino:

ด้วยความช่วยเหลือของArduino Nano และ LCD (16 * 2) เราสามารถแสดงค่าแรงดันและค่ากระแสของเครื่องชาร์จของเราได้ แต่เราจะทำอย่างไร !!

Arduino Nano เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้งานได้ 5V สิ่งที่มากกว่า 5V จะฆ่ามัน แต่เครื่องชาร์จของเราทำงานบน 12V ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าค่า (0-14) โวลต์จะถูกจับคู่เป็น (0-5) V โดยใช้ตัวต้านทาน R1 (1k) และ R2 (500R) เช่น have ก่อนหน้านี้ทำในวงจรจ่ายไฟที่มีการควบคุม 0-24v 3A เพื่อแสดงแรงดันไฟฟ้าบน LCD โดยใช้ Arduino Nano

ในการวัดกระแสเราใช้ตัวต้านทานแบบแบ่ง R4ที่มีค่าต่ำมากเพื่อสร้างแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานดังที่คุณเห็นในวงจรด้านล่าง ตอนนี้ใช้เครื่องคำนวณกฎของโอห์มเราสามารถคำนวณกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานโดยใช้สูตรI = V / R

ในวงจรของเราค่า R4 คือ 0.05R และกระแสสูงสุดที่สามารถผ่านวงจรของเราจะเท่ากับ 1.2 แอมป์เนื่องจากหม้อแปลงได้รับการจัดอันดับเช่นนั้น การให้คะแนนพลังของตัวต้านทานสามารถคำนวณโดยใช้P = ฉัน ^ 2 R ในกรณีของเรา P = (1.2 * 1.2 * 0.05) => 0.07 ซึ่งน้อยกว่าหนึ่งในสี่วัตต์ แต่ถ้าคุณไม่ได้ 0.05R หรือถ้าคะแนนปัจจุบันของคุณสูงกว่าให้คำนวณ Power ตามนั้น ตอนนี้ถ้าเราสามารถวัดแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R4 เราจะสามารถคำนวณกระแสผ่านวงจรโดยใช้ Arduino ของเรา แต่แรงดันตกนี้น้อยมากสำหรับ Arduino ของเราในการอ่าน ดังนั้นวงจรแอมป์จึงถูกสร้างขึ้นโดยใช้ Op-amp LM358 ดังแสดงในรูปด้านบนเอาต์พุตของ Op-Amp นี้จะถูกมอบให้กับ Arduino ของเราผ่านวงจร RC เพื่อวัดกระแสและแสดงผลบน LCD

เมื่อเราตัดสินใจมูลค่าของส่วนประกอบในวงจรแล้วขอแนะนำให้ใช้ซอฟต์แวร์จำลองเพื่อตรวจสอบค่าของเราก่อนที่จะดำเนินการกับฮาร์ดแวร์จริงของเราเสมอ ที่นี่ฉันใช้Proteus 8 เพื่อจำลองวงจรดังที่แสดงด้านล่าง คุณสามารถเรียกใช้การจำลองโดยใช้ไฟล์ (12V_charger.pdsprj) ที่ระบุในไฟล์ zip นี้

การสร้างเครื่องชาร์จแบตเตอรี่:

เมื่อคุณพร้อมกับวงจรแล้วคุณสามารถเริ่มสร้างอุปกรณ์ชาร์จของคุณได้คุณสามารถใช้บอร์ด Perf สำหรับโครงการนี้หรือสร้าง PCB ของคุณเอง ฉันใช้ PCB แล้ว PCB ถูกสร้างขึ้นโดยใช้KICAD KICAD เป็นซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB แบบโอเพนซอร์สและสามารถดาวน์โหลดทางออนไลน์ได้ฟรี หากคุณไม่คุ้นเคยกับการออกแบบ PCB ก็ไม่ต้องกังวล !!!. ฉันได้แนบไฟล์ Gerber และไฟล์พิมพ์อื่น ๆ (ดาวน์โหลดที่นี่) ซึ่งสามารถส่งมอบให้กับผู้ผลิต PCB ในพื้นที่ของคุณและสามารถสร้างบอร์ดของคุณได้ คุณยังสามารถดูว่า PCB ของคุณจะดูแลการผลิตอย่างไรโดยการอัปโหลดไฟล์ Gerber เหล่านี้ (ไฟล์ zip) ไปยัง Gerber Viewer การออกแบบ PCB ของเครื่องชาร์จของเราแสดงไว้ด้านล่าง

เมื่อสร้าง PCB แล้วให้ประกอบและบัดกรีส่วนประกอบตามค่าที่กำหนดในแผนผังเพื่อความสะดวกของคุณจะมีการแนบBOM (Bill of materials)ในไฟล์ zip ที่ระบุไว้ด้านบนเพื่อให้คุณสามารถซื้อและประกอบได้อย่างสบายใจ หลังจากประกอบเครื่องชาร์จแล้วควรมีลักษณะดังนี้….

การทดสอบเครื่องชาร์จแบตเตอรี่:

ถึงเวลาทดสอบเครื่องชาร์จของเราแล้วไม่จำเป็นต้องใช้ Arduino และ LCDเพื่อให้เครื่องชาร์จทำงาน ใช้เพื่อการตรวจสอบเท่านั้น คุณสามารถติดตั้งโดยใช้ Bergstick ดังที่แสดงด้านบนเพื่อให้คุณสามารถลบออกได้เมื่อคุณต้องการสำหรับโครงการอื่น

เพื่อจุดประสงค์ในการทดสอบให้ถอด Arduino และเชื่อมต่อหม้อแปลงของคุณตอนนี้ปรับแรงดันขาออกเป็นแรงดันไฟฟ้าที่เราต้องการโดยใช้ POT RV2 ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าโดยใช้มัลติมิเตอร์และเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ดังที่แสดงด้านล่าง นั่นคือที่ชาร์จของเราใช้งานได้แล้ว

ตอนนี้ก่อนที่เราจะเสียบ Arduino ทดสอบแรงดันไฟฟ้าขาเข้ากับ Arduino Nano พิน A0 และ A1 ของเราไม่ควรเกิน 5V หากวงจรไฟฟ้าทำงานถูกต้อง หากทุกอย่างเรียบร้อยดีให้เชื่อมต่อ Arduino และ LCD ของคุณ ใช้โปรแกรมที่ระบุด้านล่างเพื่ออัปโหลดใน Arduino ของคุณ โปรแกรมนี้จะแสดงค่าแรงดันและค่าปัจจุบันของเครื่องชาร์จของเราเราสามารถใช้สิ่งนี้เพื่อตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าและตรวจสอบว่าแบตเตอรี่ของเราชาร์จถูกต้องหรือไม่ ตรวจสอบวิดีโอที่ให้ไว้ด้านล่าง

หากทุกอย่างเป็นไปตามที่คาดไว้คุณจะได้รับการแสดงผลบน LCD ดังที่แสดงในรูปก่อนหน้านี้ ตอนนี้ทุกอย่างเสร็จสิ้นสิ่งที่เราต้องทำคือเชื่อมต่อเครื่องชาร์จของเรากับแบตเตอรี่ 12V และชาร์จโดยใช้แรงดันและกระแสที่ต้องการ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ที่ชาร์จเดียวกันเพื่อชาร์จโทรศัพท์มือถือของคุณได้ แต่ให้ตรวจสอบพิกัดกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นในการชาร์จโทรศัพท์มือถือก่อนเชื่อมต่อ คุณต้องต่อสาย USB เข้ากับวงจรของเราเพื่อชาร์จโทรศัพท์มือถือ

หากคุณมีข้อสงสัยโปรดใช้ส่วนความคิดเห็น เราพร้อมช่วยเหลือคุณเสมอ !!

มีความสุขในการเรียนรู้ !!!!