12V acculader circuit met LM317 (12V voeding)

De meeste van onze elektronicaprojecten worden aangedreven door een loodzuurbatterij. Laten we in dit project bespreken hoe deze loodzuurbatterij kan worden opgeladen met behulp van een eenvoudig circuit dat gemakkelijk vanuit huis kan worden begrepen en opgebouwd. Met dit project hoeft u niet te investeren in een batterijlader en kunt u de levensduur van uw batterij verlengen. Dus laten we beginnen!!!!

Laten we beginnen met het begrijpen van enkele basiszaken over een loodzuuraccu, zodat we onze oplader efficiënter kunnen bouwen. De meeste loodzuuraccu's op de markt zijn 12V-accu's. De Ah (Ampère-uren) van elke batterij kan variëren op basis van de vereiste capaciteit, een 7 Ah-batterij kan bijvoorbeeld 1 Ampère leveren gedurende 7 uur (1 Ampère * 7 uur = 7 Ah). Nu, na volledige ontlading, zou het batterijpercentage rond de 10,5 moeten zijn, dit is voor ons het moment om onze batterijen op te laden. De laadstroom van een accu wordt aanbevolen om 1 / 10e van de Ah-waarde van de accu te zijn. Voor een accu van 7 Ah moet de laadstroom dus ongeveer 0,7 Ampère zijn. Een grotere stroom kan de batterij beschadigen en de levensduur van de batterij verkorten. Dit in overweging nemend, klein zelfgemaaktlader kan u variabele spanning en variabele stroom leveren. De stroom kan worden aangepast op basis van de huidige Ah-classificatie van de batterij.

Dit laadcircuit voor loodaccu's kan ook worden gebruikt om uw mobiele telefoons op te laden, nadat u de spanning en stroom hebt aangepast aan de mobiele telefoon, met behulp van de POT. Dit circuit levert een gereguleerde gelijkstroomvoeding van het wisselstroomnet en werkt als wisselstroom-gelijkstroomadapter; Ik heb eerder een variabele voeding gemaakt met een hoge stroom- en spanningsoutput.

Vereiste componenten:

• Transformator 12V 1Amp
• IC LM317 (2)
• Diodebrug W005
• Connector aansluitblok (2)
• Condensator 1000uF, 1uF
• Condensator 0.1uF (5)
• Variabele weerstand 100R
• Weerstand 1k (5)
• Weerstand 10k
• Diode - Nn007 (3)
• LM358 - Opamp
• 0.05R - Shuntweerstand / draad
• LCD-16 * 2 (optioneel)
• Arduino Nano (optioneel)

Circuit uitleg:

Het volledige schema van dit batterijopladercircuit wordt hieronder weergegeven:

Het belangrijkste doel van ons 12V-voedingscircuit is om de spanning en stroom voor de batterij te regelen, zodat deze op de best mogelijke manier kan worden opgeladen. Hiervoor hebben we twee LM317 IC's gebruikt, de ene wordt gebruikt om de spanning te regelen en de andere wordt gebruikt om de stroom te begrenzen. Hier wordt in ons circuit de IC U1 gebruikt om de stroom te regelen en de IC U3 wordt gebruikt om de spanning te regelen. Ik raad u ten zeerste aan om de datasheet van LM317 te lezen en te begrijpen, zodat het van pas komt bij het uitproberen van soortgelijke projecten, aangezien LM317 een meest gebruikte Variabele regelaar is.

Spanningsregelaar Circuit:

Een eenvoudig spanningsregelaarcircuit, afkomstig uit het gegevensblad van de LM317, wordt weergegeven in de bovenstaande afbeelding. Hier wordt de uitgangsspanning bepaald door de weerstandswaarden R1 en R2, in ons geval wordt de weerstand R2 gebruikt als een variabele weerstand om de uitgangsspanning te regelen. De formules voor het berekenen van de uitgangsspanning zijn Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). Met behulp van deze formules wordt de waarde van weerstand 1K (R8) en 10K - pot (RV2) geselecteerd. U kunt deze LM317-calculator ook gebruiken om de waarde van R2 te berekenen.

Stroombegrenzingscircuit:

Het stroombegrenzingscircuit, afkomstig uit het gegevensblad van de LM317, wordt weergegeven in de bovenstaande afbeelding; dit is een eenvoudig circuit dat kan worden gebruikt om de stroom in ons circuit te beperken op basis van de weerstandswaarde R1. De formules om de uitgangsstroom te berekenen zijn Iout = 1,2 / R1. Op basis van deze formules wordt de waarde van pot RV1 geselecteerd als 100R.

Om de stroom en de spanning te regelen, worden daarom respectievelijk twee potentiometers RV1 en RV2 gebruikt, zoals weergegeven in het bovenstaande schema. De LM317 wordt gevoed door een diodebrug; de diodebrug zelf is via connector P1 verbonden met een transformator. Het vermogen van de transformator is 12V 1 Ampère. Dit circuit alleen is voldoende voor ons om een ​​eenvoudig circuit te maken, maar met behulp van enkele extra instellingen kunnen we de stroom en het voltage van onze oplader op het LCD-scherm volgen, wat hieronder wordt uitgelegd.

Geef spanning en stroom weer op het LCD-scherm met Arduino:

Met behulp van een Arduino Nano en een LCD (16 * 2) kunnen we de spannings- en stroomwaarden van onze oplader weergeven. Maar hoe kunnen we dit doen !!

Arduino Nano is een 5V operationele microcontroller, alles meer dan 5V zal het doden. Maar onze oplader werkt op 12V, dus met behulp van een spanningsdeler circuit wordt de waarde van (0-14) Volt in kaart gebracht naar (0-5) V met behulp van weerstand R1 (1k) en R2 (500R), zoals hebben eerder gedaan in 0-24v 3A gereguleerd voedingscircuit, om de spanning op het LCD-scherm weer te geven met behulp van Arduino Nano.

Om de stroom te meten gebruiken we een shuntweerstand R4 met een zeer lage waarde om een ​​spanningsval over de weerstand te creëren, zoals je kunt zien in het onderstaande circuit. Met behulp van de Ohms Law-calculator kunnen we de stroom berekenen die door de weerstand gaat met behulp van de formules I = V / R.

In ons circuit is de waarde van R4 0,05 R en de maximale stroom die door ons circuit kan gaan is 1,2 Ampère omdat de transformator zo is beoordeeld. Het vermogen van de weerstand kan worden berekend met P = I ^ 2R. In ons geval P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07 wat minder is dan een kwart watt. Maar als u geen 0,05R krijgt of als uw huidige beoordeling hoger is, bereken dan het vermogen dienovereenkomstig. Als we nu de spanningsval over de weerstand R4 kunnen meten, zouden we de stroom door het circuit kunnen berekenen met behulp van onze Arduino. Maar deze spanningsval is zeer minimaal voor onze Arduino om het te lezen. Daarom wordt een versterkercircuit geconstrueerd met behulp van Op-amp LM358 zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding, de uitvoer van deze Op-Amp wordt aan onze Arduino gegeven via een RC-circuit om de stroom te meten en weer te geven op het LCD-scherm.

Zodra we onze waarde van componenten in ons circuit hebben bepaald, wordt het altijd aanbevolen om simulatiesoftware te gebruiken om onze waarden te verifiëren voordat we verder gaan met onze daadwerkelijke hardware. Hier heb ik Proteus 8 gebruikt om het circuit te simuleren zoals hieronder getoond. U kunt de simulatie uitvoeren met behulp van het bestand (12V_charger.pdsprj) dat in dit zipbestand staat.

De acculader opbouwen:

Als je eenmaal klaar bent met het circuit, kun je beginnen met het opbouwen van je oplader, je kunt voor dit project een Perf-bord gebruiken of je eigen PCB bouwen. Ik heb een PCB gebruikt, de PCB is gemaakt met KICAD. KICAD is open source software voor het ontwerpen van PCB's en kan gratis online worden gedownload. Als u niet bekend bent met het ontwerpen van printplaten, maakt u zich geen zorgen !!!. Ik heb de Gerber en andere printbestanden bijgevoegd (download hier), die kunnen worden overhandigd aan uw lokale PCB-fabrikant en uw bord kan worden vervaardigd. U kunt ook zien hoe uw PCB er na de fabricage uitziet door deze Gerber-bestanden (zip-bestand) te uploaden naar een Gerber Viewer. Het PCB-ontwerp van onze oplader wordt hieronder weergegeven.

Zodra de PCB is vervaardigd, monteert en soldeert u de componenten op basis van de waarden in het schema, voor uw gemak is er ook een BOM (Bill of materials) bijgevoegd in het zip-bestand hierboven, zodat u ze gemakkelijk kunt kopen en monteren. Na montage zou onze oplader er ongeveer zo uit moeten zien…

Testen van acculader:

Nu is het tijd om onze oplader te testen, de Arduino en LCD zijn niet nodig om de oplader te laten werken. Ze worden alleen gebruikt voor controledoeleinden. U kunt ze met Bergstick monteren zoals hierboven weergegeven, zodat u ze kunt verwijderen wanneer u ze nodig heeft voor een ander project.

Verwijder voor testdoeleinden de Arduino en sluit uw transformator aan, stel nu de uitgangsspanning af op onze vereiste spanning met behulp van de POT RV2. Controleer de spanning met een multimeter en sluit deze aan op de accu zoals hieronder weergegeven. Dat is het, onze oplader is nu operationeel.

Voordat we onze Arduino-test aansluiten, testen we de inkomende spanning naar onze Arduino Nano-pin A0 en A1, deze mag niet hoger zijn dan 5V als het circuit goed werkt. Als alles in orde is, sluit u uw Arduino en LCD aan. Gebruik het onderstaande programma om te uploaden in uw Arduino. Dit programma geeft alleen de spanning en stroomwaarde van onze oplader weer, we kunnen dit gebruiken om onze spanning in te stellen en te controleren of onze batterij correct wordt opgeladen. Bekijk de onderstaande video.

Als alles werkt zoals verwacht, zou u een display op het LCD-scherm moeten krijgen zoals weergegeven in de vorige afbeeldingen. Nu is alles klaar, we hoeven alleen maar onze oplader aan te sluiten op een willekeurige 12V-accu en deze op te laden met de gewenste spanning en stroom. Dezelfde oplader kan ook worden gebruikt om uw mobiele telefoon op te laden, maar controleer de stroom en het voltage dat nodig is om de mobiele telefoon op te laden voordat u verbinding maakt. U moet ook een USB-kabel op ons circuit aansluiten om de mobiele telefoon op te laden.

Als u twijfelt, kunt u het commentaargedeelte gebruiken. Wij staan ​​altijd voor je klaar !!

GELUKKIG LEREN !!!!