Circuito caricabatteria 12V con lm317 (alimentazione 12v)

La maggior parte dei nostri progetti di elettronica sono alimentati da una batteria al piombo, in questo progetto parliamo di come ricaricare questa batteria al piombo con l'aiuto di un semplice circuito che può essere facilmente compreso e costruito da casa. Questo progetto ti eviterà di investire in un caricabatterie e ti aiuterà a prolungare la durata della batteria. Quindi iniziamo!!!!

Iniziamo comprendendo alcune cose di base su una batteria al piombo in modo da poter costruire il nostro caricabatterie in modo più efficiente. La maggior parte delle batterie al piombo nel mercato sono batterie da 12V. Gli Ah (Ampere ore) di ciascuna batteria possono variare in base alla capacità richiesta, una batteria da 7 Ah ad esempio sarà in grado di fornire 1 Amp per una durata di 7 ore (1 Amp * 7 ore = 7 Ah). Ora dopo la scarica completa la percentuale della batteria dovrebbe essere intorno a 10.5, questo è il momento per noi di caricare le nostre batterie. Si raccomanda che la corrente di carica di una batteria sia 1/10 della classificazione Ah della batteria. Quindi per una batteria da 7 Ah la corrente di carica dovrebbe essere di circa 0,7 Amp. Una corrente superiore a questa può danneggiare la batteria con conseguente riduzione della durata della batteria. Tenendo presente questo, piccolo fatto in casail caricatore sarà in grado di fornire una tensione variabile e una corrente variabile. La corrente può essere regolata in base alla corrente nominale Ah della batteria.

Questo circuito di carica della batteria al piombo può essere utilizzato anche per caricare i telefoni cellulari, dopo aver regolato la tensione e la corrente in base al telefono cellulare, utilizzando il POT. Questo circuito fornirà un alimentatore CC regolato dalla rete CA e funzionerà come adattatore CA-CC; In precedenza ho creato un alimentatore variabile con alta corrente e tensione in uscita.

Componenti richiesti:

• Trasformatore 12V 1Amp
• IC LM317 (2)
• Ponte a diodi W005
• Morsettiera connettore (2)
• Condensatore 1000uF, 1uF
• Condensatore 0.1uF (5)
• Resistenza variabile 100R
• Resistenza 1k (5)
• Resistenza 10k
• Diodo- Nn007 (3)
• LM358 - Opamp
• 0.05R - Resistore di shunt / filo
• LCD-16 * 2 (opzionale)
• Arduino Nano (opzionale)

Spiegazione del circuito:

Di seguito sono riportati gli schemi completi di questo circuito caricabatteria:

L'obiettivo principale del nostro circuito di alimentazione a 12V è controllare la tensione e la corrente della batteria in modo che possa essere caricata nel miglior modo possibile. A questo scopo abbiamo utilizzato due CI LM317, uno serve per controllare la tensione e l'altro per limitare la corrente. Qui, nel nostro circuito, l'IC U1 viene utilizzato per controllare la corrente e l'IC U3 viene utilizzato per controllare la tensione. Ti consiglio vivamente di leggere la scheda tecnica dell'LM317 e capirlo, in modo che sia utile durante la prova di progetti simili poiché LM317 è un regolatore variabile più utilizzato.

Circuito regolatore di tensione:

Nella figura sopra è mostrato un semplice circuito regolatore di tensione, tratto dalla scheda tecnica dell'LM317. Qui la tensione di uscita è decisa dai valori dei resistori R1 e R2, nel nostro caso il resistore R2 viene utilizzato come resistore variabile per controllare la tensione di uscita. Le formule per calcolare la tensione di uscita sono Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). Usando queste formule, viene selezionato il valore di resistenza 1K (R8) e 10K - pot (RV2). È inoltre possibile utilizzare questa calcolatrice LM317 per calcolare il valore di R2.

Circuito limitatore di corrente:

Il circuito del limitatore di corrente, tratto dal datasheet dell'LM317, è mostrato nella figura sopra; questo è un semplice circuito che può essere utilizzato per limitare la corrente nel nostro circuito in base al valore di resistenza R1. Le formule per calcolare la corrente di uscita sono Iout = 1.2 / R1. In base a queste formule il valore del vaso RV1 è selezionato come 100R.

Quindi, per controllare la corrente e la tensione vengono utilizzati due potenziometri RV1 e RV2 rispettivamente come mostrato negli schemi sopra. L'LM317 è alimentato da un ponte a diodi; lo stesso Ponte a Diodi è collegato ad un Trasformatore tramite il connettore P1. Il valore nominale del trasformatore è 12V 1 Amp. Questo circuito da solo è sufficiente per noi per creare un circuito semplice, ma con l'aiuto di poche configurazioni aggiuntive possiamo monitorare la corrente e la tensione del nostro caricabatterie sul display LCD, come spiegato di seguito.

Visualizza la tensione e la corrente sul display LCD utilizzando Arduino:

Con l'aiuto di un Arduino Nano e un LCD (16 * 2), possiamo visualizzare i valori di tensione e corrente del nostro caricatore. Ma come possiamo farlo !!

Arduino Nano è un microcontrollore operativo a 5V, qualsiasi valore superiore a 5V lo ucciderà. Ma il nostro caricabatterie funziona a 12V, quindi con l'aiuto di un circuito divisore di tensione il valore di (0-14) Volt viene mappato fino a (0-5) V utilizzando il resistore R1 (1k) e R2 (500R), come hanno precedentemente eseguito in un circuito di alimentazione regolato 0-24v 3A, per visualizzare la tensione sul display LCD utilizzando Arduino Nano.

Per misurare la corrente usiamo un resistore shunt R4 di valore molto basso per creare una caduta di tensione attraverso il resistore, come puoi vedere nel circuito qui sotto. Ora usando il calcolatore della legge di Ohm possiamo calcolare la corrente che passa attraverso il resistore usando le formule I = V / R.

Nel nostro circuito il valore di R4 è 0,05R e la corrente massima che può passare attraverso il nostro circuito sarà di 1,2 Amp perché il trasformatore è classificato così. La potenza della resistenza può essere calcolata usando P = I ^ 2 R. Nel nostro caso P = (1.2 * 1.2 * 0.05) => 0.07 che è inferiore a un quarto di watt. Ma se non ottieni 0,05R o se la tua valutazione attuale è più alta, calcola la potenza di conseguenza. Ora, se siamo in grado di misurare la caduta di tensione sul resistore R4, saremmo in grado di calcolare la corrente attraverso il circuito usando il nostro Arduino. Ma questa caduta di tensione è minima per essere letta dal nostro Arduino. Quindi un circuito amplificatore è costruito utilizzando l'amplificatore operazionale LM358 come mostrato nella figura sopra, l'uscita di questo amplificatore operazionale viene fornita al nostro Arduino attraverso un circuito RC per misurare la corrente e visualizzarla sull'LCD.

Una volta deciso il valore dei componenti nel nostro circuito, è sempre consigliabile utilizzare un software di simulazione per verificare i nostri valori prima di procedere con il nostro hardware effettivo. Qui, ho usato Proteus 8 per simulare il circuito come mostrato di seguito. È possibile eseguire la simulazione utilizzando il file (12V_charger.pdsprj) fornito in questo file zip.

Costruzione del caricabatteria:

Una volta che sei pronto con il circuito, puoi iniziare a costruire il tuo caricabatterie, puoi utilizzare una scheda Perf per questo progetto o costruire il tuo PCB. Ho usato un PCB, il PCB è stato creato utilizzando KICAD. KICAD è un software di progettazione PCB open source e può essere scaricato online gratuitamente. Se non hai familiarità con la progettazione di PCB, non preoccuparti !!!. Ho allegato il Gerber e altri file di stampa (scaricalo qui), che possono essere consegnati al produttore locale di PCB e la tua scheda può essere fabbricata. Puoi anche vedere come sarà il tuo PCB dopo la produzione, caricando questi file Gerber (file zip) su qualsiasi Gerber Viewer. Il design del PCB del nostro caricabatterie è mostrato di seguito.

Una volta fabbricato il PCB, assemblare e saldare i componenti in base ai valori forniti negli schemi, per comodità è allegata anche una BOM (Bill of materials) nel file zip sopra riportato, in modo da poterli acquistare e assemblare a proprio agio. Dopo aver assemblato il nostro caricabatterie dovrebbe assomigliare a questo…

Test del caricabatteria:

Ora è il momento di testare il nostro caricabatterie, Arduino e LCD non sono necessari per il funzionamento del caricabatterie. Sono utilizzati solo a scopo di monitoraggio. Puoi montarli usando Bergstick come mostrato sopra, in modo da poterli rimuovere quando ne hai bisogno per un altro progetto.

A scopo di test, rimuovere Arduino e collegare il trasformatore, ora regolare la tensione di uscita alla nostra tensione richiesta utilizzando il POT RV2. Verificare la tensione utilizzando un multimetro e collegarlo alla batteria come mostrato di seguito. È così che il nostro caricabatterie è ora operativo.

Ora, prima di collegare il nostro test Arduino, la tensione in ingresso al nostro pin Arduino Nano A0 e A1, non dovrebbe superare i 5 V se il circuito esterno funziona correttamente. Se tutto va bene, collega Arduino e LCD. Usa il programma indicato di seguito per caricare nel tuo Arduino. Questo programma visualizzerà solo il valore di tensione e corrente del nostro caricabatterie, possiamo usarlo per impostare la nostra tensione e monitorare se la nostra batteria viene caricata correttamente. Controlla il video fornito di seguito.

Se tutto funziona come previsto, dovresti visualizzare un display LCD come mostrato nelle figure precedenti. Ora, tutto è fatto, tutto ciò che dobbiamo fare è collegare il nostro caricabatterie a una qualsiasi batteria da 12V e caricarlo utilizzando una tensione e una corrente preferite. Lo stesso caricabatterie può essere utilizzato anche per caricare il telefono cellulare, ma controllare la corrente e il voltaggio necessari per caricare il telefono cellulare prima di collegarlo. È inoltre necessario collegare il cavo USB al nostro circuito per caricare il telefono cellulare.

In caso di dubbi, non esitare a utilizzare la sezione commenti. Siamo sempre pronti ad aiutarti!!

FELICE APPRENDIMENTO !!!!