12V Batterieladekreis mit lm317 (12V Stromversorgung)

Die meisten unserer Elektronikprojekte werden mit einer Blei-Säure-Batterie betrieben. In diesem Projekt wird erläutert, wie diese Blei-Säure-Batterie mithilfe einer einfachen Schaltung aufgeladen werden kann, die von zu Hause aus leicht zu verstehen und zu bauen ist. Dieses Projekt erspart Ihnen die Investition in ein Ladegerät und hilft Ihnen, die Lebensdauer Ihres Akkus zu verlängern. Also lasst uns anfangen!!!!

Beginnen wir damit, einige grundlegende Dinge über eine Blei-Säure-Batterie zu verstehen, damit wir unser Ladegerät effizienter bauen können. Die meisten Blei-Säure-Batterien auf dem Markt sind 12-V-Batterien. Die Ah (Amperestunden) jeder Batterie können je nach erforderlicher Kapazität variieren. Eine 7-Ah-Batterie kann beispielsweise 1 Ampere für eine Dauer von 7 Stunden liefern (1 Ampere * 7 Stunden = 7 Ah). Nach vollständiger Entladung sollte der Batterieprozentsatz bei etwa 10,5 liegen. Dies ist die Zeit, in der wir unsere Batterien aufladen müssen. Es wird empfohlen, dass der Ladestrom einer Batterie 1/10 der Ah-Bewertung der Batterie beträgt. Für einen 7-Ah-Akku sollte der Ladestrom also etwa 0,7 Ampere betragen. Ein höherer Strom kann die Batterie beschädigen und die Lebensdauer der Batterie verkürzen. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache, kleine hausgemachteDas Ladegerät kann Ihnen eine variable Spannung und einen variablen Strom liefern. Der Strom kann basierend auf der aktuellen Ah-Bewertung der Batterie eingestellt werden.

Diese Blei-Säure-Batterie- Ladeschaltung kann auch zum Laden Ihrer Mobiltelefone verwendet werden, nachdem die Spannung und der Strom je nach Mobiltelefon mithilfe des POT angepasst wurden. Diese Schaltung liefert eine geregelte Gleichstromversorgung über das Wechselstromnetz und arbeitet als Wechselstrom-Gleichstromadapter. Ich habe zuvor ein variables Netzteil mit hohem Strom- und Spannungsausgang erstellt.

Erforderliche Komponenten:

Transformator 12V 1Amp
IC LM317 (2)
Diodenbrücke W005
Anschlussklemmenblock (2)
Kondensator 1000uF, 1uF
Kondensator 0,1 uF (5)
Variabler Widerstand 100R
Widerstand 1k (5)
Widerstand 10k
Diode-Nn007 (3)
LM358 - Opamp
0.05R - Shunt-Widerstand / Draht
LCD-16 * 2 (optional)
Arduino Nano (optional)

Schaltungserklärung:

Die vollständigen Schaltpläne dieser Batterieladeschaltung sind nachstehend aufgeführt:

Das Hauptziel unseres 12-V-Stromversorgungskreises besteht darin, die Spannung und den Strom für die Batterie so zu steuern, dass sie bestmöglich aufgeladen werden kann. Zu diesem Zweck haben wir zwei LM317-ICs verwendet, von denen einer zur Steuerung der Spannung und der andere zur Begrenzung des Stroms verwendet wird. Hier in unserer Schaltung wird der IC U1 verwendet, um den Strom zu steuern, und der IC U3 wird verwendet, um die Spannung zu steuern. Ich würde Ihnen dringend empfehlen, das Datenblatt von LM317 zu lesen und zu verstehen, damit es beim Ausprobieren ähnlicher Projekte nützlich ist, da LM317 ein am häufigsten verwendeter variabler Regler ist.

Spannungsreglerschaltung:

Eine einfache Spannungsreglerschaltung aus dem Datenblatt des LM317 ist in der obigen Abbildung dargestellt. Hier wird die Ausgangsspannung durch die Widerstandswerte R1 und R2 bestimmt, in unserem Fall wird der Widerstand R2 als variabler Widerstand zur Steuerung der Ausgangsspannung verwendet. Die Formeln zur Berechnung der Ausgangsspannung lauten Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). Unter Verwendung dieser Formeln wird der Wert des Widerstands 1K (R8) und des 10K-Topfes (RV2) ausgewählt. Sie können diesen LM317-Rechner auch verwenden, um den Wert von R2 zu berechnen.

Strombegrenzungsschaltung:

Die Strombegrenzungsschaltung aus dem Datenblatt des LM317 ist in der obigen Abbildung dargestellt. Dies ist eine einfache Schaltung, mit der der Strom in unserer Schaltung basierend auf dem Widerstandswert R1 begrenzt werden kann. Die Formeln zur Berechnung des Ausgangsstroms lauten Iout = 1,2 / R1. Basierend auf diesen Formeln wird der Wert von Topf RV1 als 100R ausgewählt.

Daher werden zur Steuerung des Stroms und der Spannung zwei Potentiometer RV1 und RV2 verwendet, wie in den obigen Schemata gezeigt. Der LM317 wird von einer Diodenbrücke gespeist. Die Diodenbrücke selbst ist über den Stecker P1 mit einem Transformator verbunden. Die Nennleistung des Transformators beträgt 12V 1 Ampere. Diese Schaltung allein reicht aus, um eine einfache Schaltung zu erstellen. Mit Hilfe einiger zusätzlicher Einstellungen können wir jedoch den Strom und die Spannung unseres Ladegeräts auf dem LCD überwachen, was weiter unten erläutert wird.

Anzeige von Spannung und Strom auf dem LCD mit Arduino:

Mit Hilfe eines Arduino Nano und eines LCD (16 * 2) können wir die Spannungs- und Stromwerte unseres Ladegeräts anzeigen. Aber wie können wir das machen !!

Arduino Nano ist ein 5-V-Mikrocontroller, der durch mehr als 5 V zerstört wird. Unser Ladegerät arbeitet jedoch mit 12 V, daher wird mit Hilfe einer Spannungsteilerschaltung der Wert von (0-14) Volt unter Verwendung der Widerstände R1 (1k) und R2 (500R) wie zuvor auf (0-5) V abgebildet zuvor in einem geregelten 0-24 V 3A-Stromversorgungskreis durchgeführt, um die Spannung auf dem LCD mit Arduino Nano anzuzeigen.

Um den Strom zu messen, verwenden wir einen Shunt-Widerstand R4 von sehr geringem Wert, um einen Spannungsabfall über dem Widerstand zu erzeugen, wie Sie in der folgenden Schaltung sehen können. Mit dem Ohmschen Gesetzrechner können wir nun den durch den Widerstand fließenden Strom mit den Formeln I = V / R berechnen .

In unserer Schaltung beträgt der Wert von R4 0,05 R und der maximale Strom, der durch unsere Schaltung fließen kann, beträgt 1,2 Ampere, da der Transformator so ausgelegt ist. Die Nennleistung des Widerstands kann mit P = I ^ 2 R berechnet werden. In unserem Fall ist P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07, was weniger als ein Viertel Watt ist. Wenn Sie jedoch keine 0,05 R erhalten oder Ihre aktuelle Bewertung höher ist, berechnen Sie die Leistung entsprechend. Wenn wir nun den Spannungsabfall am Widerstand R4 messen können, können wir den Strom durch die Schaltung mit unserem Arduino berechnen. Dieser Spannungsabfall ist jedoch für unser Arduino sehr gering, um ihn zu lesen. Daher wird eine Verstärkerschaltung unter Verwendung des Operationsverstärkers LM358 aufgebaut, wie in der obigen Abbildung gezeigt. Der Ausgang dieses Operationsverstärkers wird unserem Arduino über eine RC-Schaltung zugeführt, um den Strom zu messen und auf dem LCD anzuzeigen.

Sobald wir unseren Wert für Komponenten in unserer Schaltung festgelegt haben, wird immer empfohlen, eine Simulationssoftware zu verwenden, um unsere Werte zu überprüfen, bevor wir mit unserer eigentlichen Hardware fortfahren. Hier habe ich Proteus 8 verwendet, um die Schaltung wie unten gezeigt zu simulieren. Sie können die Simulation mit der Datei (12V_charger.pdsprj) ausführen, die in dieser Zip-Datei angegeben ist.

Aufbau des Ladegeräts:

Sobald Sie mit der Schaltung fertig sind, können Sie mit dem Aufbau Ihres Ladegeräts beginnen. Sie können entweder eine Perf-Karte für dieses Projekt verwenden oder Ihre eigene Leiterplatte bauen. Ich habe eine Leiterplatte verwendet, die Leiterplatte wurde mit KICAD erstellt. KICAD ist eine Open-Source-Software zum Entwerfen von Leiterplatten und kann kostenlos online heruntergeladen werden. Wenn Sie mit PCB-Design nicht vertraut sind, keine Sorge !!!. Ich habe den Gerber und andere Druckdateien (hier herunterladen) angehängt, die an Ihren lokalen Leiterplattenhersteller übergeben werden können, und Ihre Leiterplatte kann hergestellt werden. Sie können auch sehen, wie Ihre Leiterplatte nach der Herstellung aussehen wird, indem Sie diese Gerber-Dateien (Zip-Datei) in einen beliebigen Gerber-Viewer hochladen. Das PCB-Design unseres Ladegeräts ist unten dargestellt.

Sobald die PCB hergestellt wird, montieren und die Bauteile löten basierend auf in den Schemata angegebenen Werte, für Ihre Bequemlichkeit eine BOM (Bill of Material) wird auch in der Zip - Datei oben angegebenen angebracht ist, so dass Sie kaufen können und sie sich wohl montieren. Nach dem Zusammenbau sollte unser Ladegerät ungefähr so aussehen…

Testen des Ladegeräts:

Jetzt ist es Zeit, unser Ladegerät zu testen. Der Arduino und das LCD sind nicht erforderlich, damit das Ladegerät funktioniert. Sie werden nur zu Überwachungszwecken verwendet. Sie können sie wie oben gezeigt mit Bergstick mounten, damit Sie sie entfernen können, wenn Sie sie für ein anderes Projekt benötigen.

Entfernen Sie zu Testzwecken das Arduino und schließen Sie Ihren Transformator an. Stellen Sie nun die Ausgangsspannung mit dem POT RV2 auf unsere erforderliche Spannung ein. Überprüfen Sie die Spannung mit einem Multimeter und schließen Sie sie wie unten gezeigt an die Batterie an. Das ist es, unser Ladegerät ist jetzt betriebsbereit.

Bevor wir unseren Arduino-Test anschließen, sollte die eingehende Spannung an unseren Arduino Nano-Pins A0 und A1 5 V nicht überschreiten, wenn der Stromkreis ordnungsgemäß funktioniert. Wenn alles in Ordnung ist, verbinden Sie Ihr Arduino und LCD. Verwenden Sie das unten angegebene Programm, um es in Ihr Arduino hochzuladen. Dieses Programm zeigt nur den Spannungs- und Stromwert unseres Ladegeräts an. Hiermit können wir die Spannung einstellen und überwachen, ob der Akku richtig geladen ist. Überprüfen Sie das unten angegebene Video.

Wenn alles wie erwartet funktioniert, sollten Sie eine Anzeige auf dem LCD erhalten, wie in den vorherigen Abbildungen gezeigt. Jetzt ist alles erledigt. Alles, was wir tun müssen, ist, unser Ladegerät an eine 12-V-Batterie anzuschließen und es mit einer bevorzugten Spannung und einem bevorzugten Strom aufzuladen. Das gleiche Ladegerät kann auch zum Aufladen Ihres Mobiltelefons verwendet werden. Überprüfen Sie jedoch vor dem Anschließen die Strom- und Spannungswerte, die zum Aufladen des Mobiltelefons erforderlich sind. Sie müssen auch ein USB-Kabel an unsere Schaltung anschließen, um das Handy aufzuladen.

Im Zweifelsfall können Sie den Kommentarbereich nutzen. Wir sind immer bereit, Ihnen zu helfen!

GLÜCKLICHES LERNEN !!!!