- Components necessaris:
- Explicació del circuit:
- Mostra el voltatge i el corrent a la pantalla LCD mitjançant Arduino:
- Acumulació del carregador de bateria:
- Prova del carregador de bateria:
La majoria dels nostres projectes electrònics funcionen amb una bateria de plom àcid; en aquest projecte, expliquem com recarregar aquesta bateria de plom àcid amb l’ajut d’un circuit senzill que es pot entendre i construir fàcilment des de casa. Aquest projecte us estalviarà d’invertir en un carregador de bateries i us ajudarà a allargar la vida de la bateria. Comencem doncs !!!!
Comencem per entendre algunes coses bàsiques sobre una bateria de plom àcid per poder construir el carregador de manera més eficient. La majoria de les bateries de plom àcid del mercat són bateries de 12 V. L'ah (hores d'amperes) de cada bateria pot variar en funció de la capacitat requerida, per exemple, una bateria de 7 Ah podrà proporcionar 1 amperi per a una durada de 7 hores (1 amperi * 7 hores = 7 Ah). Ara, després de descarregar-se completament, el percentatge de la bateria hauria d’estar al voltant del 10,5, és el moment perquè carreguem les bateries. Es recomana que el corrent de càrrega d’una bateria sigui un 1/10 de la classificació Ah de la bateria. Per tant, per a una bateria de 7 Ah, el corrent de càrrega hauria de ser d’uns 0,7 amperes. Un corrent superior a això pot perjudicar la bateria i reduir la seva durada. Tenint en compte això, petit, casolàel carregador us podrà proporcionar tensió variable i corrent variable. El corrent es pot ajustar en funció de la classificació actual d'Ah de la bateria.
Aquest circuit de carregador de bateria de plom àcid també es pot utilitzar per carregar els vostres telèfons mòbils després d’ajustar el voltatge i el corrent segons el telèfon mòbil, mitjançant el POT. Aquest circuit proporcionarà una font d' alimentació de CC regulada des de la xarxa de CA i funcionarà com a adaptador AC-DC; Anteriorment he creat una font d'alimentació variable amb sortida de corrent i tensió elevades.
Components necessaris:
- Transformador 12V 1Amp
- IC LM317 (2)
- Pont de díodes W005
- Bloc de terminals del connector (2)
- Condensador 1000uF, 1uF
- Condensador 0,1uF (5)
- Resistència variable 100R
- Resistència 1k (5)
- Resistència 10k
- Diode- Nn007 (3)
- LM358 - Opamp
- 0.05R - Resistència de derivació / filferro
- LCD-16 * 2 (opcional)
- Arduino Nano (opcional)
Explicació del circuit:
A continuació es mostren els esquemes complets d’aquest circuit de carregador de bateries:
L’objectiu principal del nostre circuit d’alimentació de 12V és controlar el voltatge i el corrent de la bateria perquè es pugui carregar de la millor manera possible. Amb aquest propòsit hem utilitzat dos circuits integrats LM317, un s’utilitza per controlar la tensió i l’altre per limitar el corrent. Aquí, al nostre circuit, l'IC U1 s'utilitza per controlar el corrent i l'IC U3 s'utilitza per controlar la tensió. Us recomanaria que llegiu el full de dades de LM317 i l’entengueu, de manera que sigui útil mentre proveu projectes similars, ja que LM317 és un regulador de variables més utilitzat.
Circuit del regulador de tensió:
A la figura anterior es mostra un senzill circuit de regulador de tensió, extret del full de dades de LM317. Aquí la tensió de sortida es decideix pels valors de la resistència R1 i R2, en el nostre cas la resistència R2 s’utilitza com a resistència variable per controlar la tensió de sortida. Les fórmules per calcular la tensió de sortida són Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). Mitjançant aquestes fórmules, es selecciona el valor de la resistència 1K (R8) i 10K-pot (RV2). També podeu utilitzar aquesta calculadora LM317 per calcular el valor de R2.
Circuit limitador de corrent:
El circuit del limitador de corrent, extret del full de dades de LM317, es mostra a la figura anterior; es tracta d’un circuit senzill que es pot utilitzar per limitar el corrent del nostre circuit en funció del valor de resistència R1. Les fórmules per calcular el corrent de sortida són Iout = 1,2 / R1. Basant-se en aquestes fórmules, el valor del pot RV1 es selecciona com a 100R.
Per tant, per controlar el corrent i el voltatge s’utilitzen dos potenciòmetres RV1 i RV2 respectivament, tal com es mostra als esquemes anteriors. El LM317 funciona amb un pont de díodes; el mateix pont de díodes està connectat a un transformador mitjançant el connector P1. La qualificació del transformador és de 12 V 1 Amp. Aquest circuit per si sol és suficient per fer un circuit senzill, però amb l’ajut d’uns pocs configuracions addicionals podem controlar el corrent i el voltatge del nostre carregador a la pantalla LCD, que s’explica a continuació.
Mostra el voltatge i el corrent a la pantalla LCD mitjançant Arduino:
Amb l'ajuda d'un Arduino Nano i una pantalla LCD (16 * 2), podem mostrar els valors de tensió i corrent del nostre carregador. Però, com podem fer això !!
Arduino Nano és un microcontrolador operatiu de 5V, res més que 5V el matarà. Però, el nostre carregador funciona a 12V, per tant, amb l'ajut d'un circuit divisor de tensió, el valor de (0-14) Volt es mapea a (0-5) V mitjançant la resistència R1 (1k) i R2 (500R), com fet prèviament en un circuit d'alimentació regulada 3-24v 3A, per mostrar la tensió a la pantalla LCD mitjançant Arduino Nano.
Per mesurar el corrent utilitzem una resistència de derivació R4 de molt baix valor per crear una caiguda de tensió a través de la resistència, com podeu veure al circuit següent. Ara, mitjançant la calculadora de la llei d’Ohms, podem calcular el corrent que passa per la resistència mitjançant les fórmules I = V / R.
Al nostre circuit, el valor de R4 és 0,05R i el corrent màxim que pot passar pel nostre circuit serà d’1,2 Amperes, ja que el transformador té una classificació igual. La potència nominal de la resistència es pot calcular utilitzant P = I ^ 2 R. En el nostre cas P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07 que és inferior a un quart de watt. Però si no obteniu un 0,05R o si la vostra valoració actual és superior, calculeu la potència en conseqüència. Ara bé, si som capaços de mesurar la caiguda de tensió a la resistència R4, seríem capaços de calcular el corrent a través del circuit mitjançant el nostre Arduino. Però, aquesta caiguda de tensió és molt mínima perquè el nostre Arduino la pugui llegir. Per tant, es construeix un circuit d'amplificació amb Op-amp LM358, tal com es mostra a la figura anterior, la sortida d'aquest Op-Amp es dóna al nostre Arduino mitjançant un circuit RC per mesurar el corrent i mostrar-lo a la pantalla LCD.
Un cop decidim el valor dels components del nostre circuit, sempre es recomana utilitzar programari de simulació per verificar els nostres valors abans de procedir amb el nostre maquinari real. Aquí he utilitzat Proteus 8 per simular el circuit com es mostra a continuació. Podeu executar la simulació mitjançant el fitxer (12V_charger.pdsprj) que apareix en aquest fitxer zip.
Acumulació del carregador de bateria:
Un cop estigueu llest amb el circuit, podreu començar a construir el carregador. Podeu utilitzar una placa Perf per aquest projecte o bé construir el vostre propi PCB. He utilitzat un PCB, el PCB es va crear amb KICAD. KICAD és un programari de disseny de PCB de codi obert i es pot descarregar en línia de forma gratuïta. Si no esteu familiaritzat amb el disseny de PCB, no us preocupeu !!!. He adjuntat Gerber i altres fitxers d'impressió (descarregueu-los aquí), que es poden lliurar al fabricant local de PCB i es pot fabricar la vostra placa. També podeu veure com quedarà el vostre PCB després de la fabricació, carregant aquests fitxers Gerber (fitxer zip) a qualsevol Gerber Viewer. A continuació es mostra el disseny de PCB del nostre carregador.
Un cop fabricat el PCB, munteu i soldeu els components segons els valors indicats en els esquemes, per a la vostra comoditat, també s’adjunta una llista de materials ( llista de materials) al fitxer zip que es mostra anteriorment, de manera que pugueu adquirir-los i muntar-los fàcilment. Després de muntar el nostre carregador, hauria de ser semblant a això…
Prova del carregador de bateria:
Ara és hora de provar el nostre carregador, no són necessaris Arduino i LCD perquè el carregador funcioni. S’utilitzen només amb finalitats de control. Podeu muntar-los amb Bergstick tal com es mostra a dalt, de manera que els pugueu eliminar quan els necessiteu per a un altre projecte.
Per provar-lo, traieu l'Arduino i connecteu el transformador, ara ajusteu el voltatge de sortida al voltatge requerit mitjançant el POT RV2. Verifiqueu la tensió mitjançant un multímetre i connecteu-lo a la bateria com es mostra a continuació. És a dir, el nostre carregador ja està operatiu.
Ara, abans de connectar el nostre Arduino, proveu el voltatge entrant al pin A0 i A1 d'Arduino Nano, no hauria de superar els 5V si el circuit de sortida funciona correctament. Si tot està bé, connecteu l'Arduino i el LCD. Utilitzeu el programa que es mostra a continuació per carregar al vostre Arduino. Aquest programa només mostrarà el valor de tensió i corrent del carregador, el podem utilitzar per configurar el voltatge i controlar si la bateria s’està carregant correctament. Consulteu el vídeo que es mostra a continuació.
Si tot funciona com s’esperava, hauríeu d’obtenir una pantalla en pantalla LCD tal com es mostra a les figures anteriors. Ara, tot està fet, tot el que hem de fer és connectar el carregador a qualsevol bateria de 12V i carregar-lo mitjançant un voltatge i un corrent preferits. El mateix carregador també es pot utilitzar per carregar el vostre telèfon mòbil, però comproveu la tensió i corrent necessaris per carregar el telèfon mòbil abans de connectar-vos. També heu de connectar un cable USB al nostre circuit per carregar el mòbil.
Si teniu cap dubte, no dubteu a utilitzar la secció de comentaris. Sempre estem preparats per ajudar-vos !!
FELIÇ APRENENTATGE !!!!