دائرة شاحن بطارية 12 فولت باستخدام lm317 (مصدر طاقة 12 فولت)

يتم تشغيل معظم مشاريع الإلكترونيات لدينا بواسطة بطارية الرصاص الحمضية ، في هذا المشروع دعنا نناقش كيفية إعادة شحن بطارية الرصاص الحمضية هذه بمساعدة دائرة بسيطة يمكن فهمها وصنعها بسهولة من المنزل. سيوفر هذا المشروع على نفسك من الاستثمار في شاحن بطارية ويساعدك على إطالة عمر البطارية. اذا هيا بنا نبدأ!!!!

لنبدأ بفهم بعض الأشياء الأساسية حول بطارية الرصاص الحمضية حتى نتمكن من بناء شاحننا بشكل أكثر كفاءة. معظم بطاريات الرصاص الحمضية في السوق هي بطاريات 12 فولت. قد تختلف Ah (ساعات أمبير) لكل بطارية بناءً على السعة المطلوبة ، على سبيل المثال ستكون بطارية 7 Ah قادرة على توفير 1 أمبير لمدة 7 ساعات (1 أمبير * 7 ساعات = 7 آه). الآن بعد التفريغ الكامل ، يجب أن تكون النسبة المئوية للبطارية حوالي 10.5 ، وهذا هو الوقت المناسب لنا لشحن بطارياتنا. يوصى بأن يكون تيار الشحن للبطارية 1/10 من تصنيف Ah للبطارية. لذلك بالنسبة لبطارية 7 Ah ، يجب أن يكون تيار الشحن حوالي 0.7 أمبير. قد يؤدي التيار الأكبر من هذا إلى إلحاق الضرر بالبطارية مما يؤدي إلى تقليل عمر البطارية. مع مراعاة هذا ، صغيرة محلية الصنعسيكون الشاحن قادرًا على توفير جهد متغير وتيار متغير. يمكن ضبط التيار بناءً على تصنيف Ah الحالي للبطارية.

يمكن أيضًا استخدام دائرة شاحن بطارية الرصاص الحمضية هذه لشحن هواتفك المحمولة ، بعد ضبط الجهد والتيار وفقًا للهاتف المحمول ، باستخدام POT. ستوفر هذه الدائرة مصدر طاقة تيار مستمر منظم من أنابيب التيار المتردد وستعمل كمحول AC-DC ؛ لقد قمت سابقًا بإنشاء مصدر طاقة متغير بإخراج عالي التيار والجهد.

المكونات المطلوبة:

• محول 12 فولت 1 امبير
• IC LM317 (2)
• جسر الصمام الثنائي W005
• كتلة طرف الموصل (2)
• مكثف 1000 فائق التوهج ، 1 فائق التوهج
• مكثف 0.1 فائق التوهج (5)
• مقاوم متغير 100R
• مقاوم 1 ك (5)
• المقاوم 10 كيلو
• الصمام الثنائي- Nn007 (3)
• LM358 - أوبامب
• 0.05R - مقاوم تحويل / سلك
• LCD-16 * 2 (اختياري)
• اردوينو نانو (اختياري)

شرح الدائرة:

المخططات الكاملة لدائرة شاحن البطارية موضحة أدناه:

الهدف الرئيسي لدائرة إمداد الطاقة 12 فولت الخاصة بنا هو التحكم في الجهد والتيار للبطارية بحيث يمكن شحنها بأفضل طريقة ممكنة. لهذا الغرض ، استخدمنا اثنين من الدوائر المتكاملة LM317 ، أحدهما يستخدم للتحكم في الجهد والآخر يستخدم للحد من التيار. هنا ، في دائرتنا ، يتم استخدام IC U1 للتحكم في التيار ويستخدم IC U3 للتحكم في الجهد. أوصي بشدة بقراءة ورقة البيانات الخاصة بـ LM317 وفهمها ، بحيث تكون في متناول اليد أثناء تجربة مشاريع مماثلة لأن LM317 هو المنظم المتغير الأكثر استخدامًا.

دائرة منظم الجهد:

تظهر دائرة منظم الجهد البسيط المأخوذة من ورقة بيانات LM317 في الشكل أعلاه. هنا يتم تحديد جهد الخرج من خلال قيم المقاوم R1 و R2 ، وفي حالتنا يتم استخدام المقاوم R2 كمقاوم متغير للتحكم في جهد الخرج. الصيغ لحساب جهد الخرج هي Vout = 1.25 (1 + R2 / R1). باستخدام هذه الصيغ ، يتم تحديد قيمة المقاومة 1K (R8) و 10K - وعاء (RV2). يمكنك أيضًا استخدام الآلة الحاسبة LM317 لحساب قيمة R2.

دائرة المحدد الحالي:

و المحدد الحالية الدائرة، مأخوذة من ورقة بيانات LM317، ويظهر في الشكل أعلاه. هذه دائرة بسيطة يمكن استخدامها للحد من التيار في دائرتنا بناءً على قيمة المقاومة R1. الصيغ لحساب تيار الإخراج هي Iout = 1.2 / R1. بناءً على هذه الصيغ ، يتم تحديد قيمة وعاء RV1 على أنها 100R.

ومن ثم ، من أجل التحكم في التيار والجهد ، يتم استخدام مقياسين للجهد RV1 و RV2 على التوالي كما هو موضح في المخططات أعلاه. يتم تشغيل LM317 بواسطة جسر ديود ؛ على جسر ديود يتم توصيل نفسها إلى محول من خلال P1 الموصل. تصنيف المحول هو 12 فولت 1 أمبير. هذه الدائرة وحدها كافية بالنسبة لنا لعمل دائرة بسيطة ، ولكن بمساعدة عدد قليل من الإعدادات الإضافية ، يمكننا مراقبة التيار والجهد لشاحننا على شاشة LCD ، كما هو موضح أدناه.

عرض الجهد والتيار على شاشة LCD باستخدام Arduino:

بمساعدة Arduino Nano وشاشة LCD (16 * 2) ، يمكننا عرض قيم الجهد والتيار لشاحننا. ولكن كيف يمكننا أن نفعل ذلك!!

Arduino Nano عبارة عن متحكم دقيق تشغيلي 5 فولت ، أي شيء يزيد عن 5 فولت سيقتله. لكن الشاحن الخاص بنا يعمل على 12 فولت ، ومن ثم بمساعدة دائرة مقسم الجهد ، يتم تعيين قيمة (0-14) فولت إلى (0-5) فولت باستخدام المقاوم R1 (1k) و R2 (500R) ، مثل have تم إجراؤه مسبقًا في دائرة إمداد الطاقة المنظمة 0-24v 3A ، لعرض الجهد على شاشة LCD باستخدام Arduino Nano.

لقياس التيار ، نستخدم مقاوم تحويل R4 بقيمة منخفضة جدًا لإنشاء انخفاض الجهد عبر المقاوم ، كما ترون في الدائرة أدناه. الآن باستخدام حاسبة Ohms Law ، يمكننا حساب التيار المار عبر المقاوم باستخدام الصيغ I = V / R.

في دائرتنا ، تبلغ قيمة R4 0.05R والحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يمر عبر دائرتنا سيكون 1.2 أمبير لأن المحول مصنف على هذا النحو. ويمكن حساب تصنيف قوة المقاوم باستخدام P = I ^ 2 R. في حالتنا P = (1.2 * 1.2 * 0.05) => 0.07 وهو أقل من ربع واط. ولكن إذا لم تحصل على 0.05R أو إذا كان تصنيفك الحالي أعلى ، فاحسب القوة وفقًا لذلك. الآن إذا تمكنا من قياس انخفاض الجهد عبر المقاوم R4 ، فسنكون قادرين على حساب التيار عبر الدائرة باستخدام Arduino. لكن هذا الانخفاض في الجهد يكون ضئيلًا للغاية بالنسبة إلى Arduino لقراءته. ومن ثم يتم إنشاء دائرة مكبر للصوت باستخدام Op-amp LM358 كما هو موضح في الشكل أعلاه ، يتم إعطاء خرج Op-Amp هذا إلى Arduino من خلال دائرة RC لقياس التيار والعرض على شاشة LCD.

بمجرد أن نقرر قيمة المكونات في دائرتنا ، يوصى دائمًا باستخدام برنامج محاكاة للتحقق من قيمنا قبل المضي قدمًا في أجهزتنا الفعلية. هنا ، لقد استخدمت Proteus 8 لمحاكاة الدائرة كما هو موضح أدناه. يمكنك تشغيل المحاكاة باستخدام الملف (12V_charger.pdsprj) الوارد في هذا الملف المضغوط.

بناء شاحن البطارية:

بمجرد أن تصبح جاهزًا مع الدائرة ، يمكنك البدء في بناء الشاحن الخاص بك ، يمكنك إما استخدام لوحة الأداء لهذا المشروع أو بناء PCB الخاص بك. لقد استخدمت ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، تم إنشاء ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام KICAD. KICAD هو برنامج تصميم مفتوح المصدر ثنائي الفينيل متعدد الكلور ويمكن تنزيله عبر الإنترنت مجانًا. إذا لم تكن معتادًا على تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فلا تقلق !!!. لقد قمت بإرفاق Gerber وملفات الطباعة الأخرى (قم بالتنزيل هنا) ، والتي يمكن تسليمها إلى الشركة المصنعة المحلية لثنائي الفينيل متعدد الكلور ويمكن تصنيع اللوحة الخاصة بك. يمكنك أيضًا معرفة كيف سيبدو PCB الخاص بك بعد التصنيع ، عن طريق تحميل ملفات Gerber هذه (ملف مضغوط) إلى أي Gerber Viewer. يظهر تصميم PCB لشاحننا أدناه.

بمجرد تصنيع PCB ، قم بتجميع المكونات ولحامها بناءً على القيم الواردة في المخططات ، من أجل راحتك ، يتم أيضًا إرفاق BOM (فاتورة المواد) في الملف المضغوط المذكور أعلاه ، بحيث يمكنك شراؤها وتجميعها بسهولة. بعد تجميع الشاحن الخاص بنا يجب أن يبدو مثل هذا….

اختبار شاحن البطارية:

حان الوقت الآن لاختبار الشاحن الخاص بنا ، فإن Arduino و LCD غير مطلوبين لتشغيل الشاحن. يتم استخدامها فقط لغرض المراقبة. يمكنك تركيبها باستخدام Bergstick كما هو موضح أعلاه ، بحيث يمكنك إزالتها عند الحاجة إليها لمشروع آخر.

لغرض الاختبار ، قم بإزالة Arduino وتوصيل المحول الخاص بك ، واضبط الآن جهد الخرج على الجهد المطلوب باستخدام POT RV2. تحقق من الجهد باستخدام مقياس متعدد وقم بتوصيله بالبطارية كما هو موضح أدناه. هذا هو الشاحن لدينا قيد التشغيل الآن.

الآن قبل أن نقوم بتوصيل Arduino الخاص بنا باختبار الجهد الوارد إلى Arduino Nano pin A0 و A1 ، يجب ألا يتجاوز 5 فولت إذا كانت الدائرة الخارجية تعمل بشكل صحيح. إذا كان كل شيء على ما يرام ، فقم بتوصيل Arduino و LCD. استخدم البرنامج الموضح أدناه للتحميل في Arduino. سيعرض هذا البرنامج فقط الجهد والقيمة الحالية لشاحننا ، ويمكننا استخدام هذا لضبط الجهد ومراقبة ما إذا كانت بطاريتنا مشحونة بشكل صحيح. تحقق من الفيديو أدناه.

إذا كان كل شيء يعمل كما هو متوقع ، يجب أن تحصل على شاشة عرض على شاشة LCD كما هو موضح في الأشكال السابقة. الآن ، تم الانتهاء من كل شيء ، كل ما يتعين علينا القيام به هو توصيل الشاحن الخاص بنا بأي بطارية 12 فولت وشحنها باستخدام الجهد والتيار المفضلين. يمكن أيضًا استخدام الشاحن نفسه لشحن هاتفك المحمول ، ولكن تحقق من معدل التيار والجهد المطلوب لشحن الهاتف المحمول ، قبل التوصيل. تحتاج أيضًا إلى توصيل كبل USB بدائرتنا لشحن الهاتف الخلوي.

إذا كان لديك أي شك ، فلا تتردد في استخدام قسم التعليقات. نحن مستعدون لمساعدتك دائما!!

تعلم سعيد !!!!