대부분의 전자 프로젝트는 납축 배터리로 구동됩니다.이 프로젝트에서는 가정에서 쉽게 이해하고 구축 할 수 있는 간단한 회로 를 사용하여 납축 배터리를 재충전하는 방법을 논의하겠습니다. 이 프로젝트는 배터리 충전기에 투자하지 않아도되고 배터리 수명을 연장하는 데 도움이됩니다. 그럼 시작합시다 !!!!
충전기를보다 효율적으로 구축 할 수 있도록 납축 배터리 에 대한 몇 가지 기본적인 사항을 이해하는 것으로 시작하겠습니다. 시장에 나와있는 대부분의 납축 전지는 12V 배터리입니다. 각 배터리의 Ah (암페어 시간)는 필요한 용량에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 7Ah 배터리는 7 시간 동안 1A를 제공 할 수 있습니다 (1A * 7 시간 = 7Ah). 이제 완전 방전 후 배터리 비율은 약 10.5가되어야합니다. 이제 배터리를 충전해야합니다. 배터리의 충전 전류는 배터리 Ah 등급의 1/10로 권장됩니다. 따라서 7Ah 배터리의 경우 충전 전류는 약 0.7A 여야합니다. 이보다 큰 전류는 배터리에 손상을 주어 배터리 수명을 단축시킬 수 있습니다. 이것을 고려하여 작은 수제충전기는 가변 전압 및 가변 전류를 제공 할 수 있습니다. 전류는 배터리의 현재 Ah 등급에 따라 조정할 수 있습니다.
이 납산 배터리 충전기 회로 는 POT를 사용하여 휴대폰에 따라 전압과 전류를 조정 한 후 휴대폰을 충전하는 데 사용할 수도 있습니다. 이 회로는 AC 주전원에서 조정 된 DC 전원 공급 장치 를 제공하며 AC-DC 어댑터로 작동합니다. 이전에 고전류 및 전압 출력을 가진 가변 전원 공급 장치를 만들었습니다.
필요한 구성 요소:
- 변압기 12V 1Amp
- IC LM317 (2)
- 다이오드 브리지 W005
- 커넥터 터미널 블록 (2)
- 커패시터 1000uF, 1uF
- 커패시터 0.1uF (5)
- 가변 저항기 100R
- 저항기 1k (5)
- 저항기 10k
- 다이오드-Nn007 (3)
- LM358 – Opamp
- 0.05R-션트 저항기 / 와이어
- LCD-16 * 2 (옵션)
- Arduino Nano (옵션)
회로 설명:
이 배터리 충전기 회로 의 전체 회로도 는 다음과 같습니다.
12V 전원 공급 장치 회로 의 주요 목적은 배터리의 전압과 전류를 제어하여 가능한 최상의 방법으로 충전 할 수 있도록하는 것입니다. 이를 위해 두 개의 LM317 IC 를 사용했습니다. 하나는 전압을 제어하는 데 사용되고 다른 하나는 전류를 제한하는 데 사용됩니다. 여기서 우리 회로에서 IC U1은 전류를 제어하는 데 사용되고 IC U3은 전압을 제어하는 데 사용됩니다. LM317은 가장 많이 사용되는 가변 레귤레이터이기 때문에 유사한 프로젝트를 시도 할 때 유용 할 수 있도록 LM317의 데이터 시트를 읽고 이해하는 것이 좋습니다.
전압 조정기 회로:
LM317의 데이터 시트에서 가져온 간단한 전압 조정기 회로 가 위 그림에 나와 있습니다. 여기서 출력 전압은 저항 값 R1 및 R2에 의해 결정되며,이 경우 저항 R2는 출력 전압을 제어하기위한 가변 저항으로 사용됩니다. 출력 전압을 계산하는 공식은 Vout = 1.25 (1 + R2 / R1)입니다. 이 공식을 사용하여 저항 1K (R8) 및 10K – 포트 (RV2) 값이 선택됩니다. 이 LM317 계산기를 사용하여 R2 값을 계산할 수도 있습니다.
전류 제한 회로:
전류 리미터 회로, LM317의 데이터 시트에서 가져온는 위의 그림에 표시됩니다; 이것은 저항 값 R1을 기준으로 회로의 전류를 제한하는 데 사용할 수있는 간단한 회로입니다. 출력 전류를 계산하는 공식은 Iout = 1.2 / R1입니다. 이 공식을 바탕으로 RV1 포트의 값은 100R로 선택됩니다.
따라서 전류 및 전압을 제어하기 위해 위의 회로도에 표시된 것처럼 두 개의 전위차계 RV1 및 RV2가 각각 사용됩니다. LM317은 다이오드 브리지로 전원이 공급됩니다. 다이오드 브리지 자체가 접속되어 변압기 커넥터를 통해 P1. 변압기의 정격은 12V 1A입니다. 이 회로만으로도 간단한 회로를 만들기에 충분하지만 몇 가지 추가 설정을 통해 LCD에서 충전기의 전류와 전압을 모니터링 할 수 있습니다. 아래에 설명되어 있습니다.
Arduino를 사용하여 LCD에 전압 및 전류 표시:
Arduino Nano 및 LCD (16 * 2) 의 도움으로 충전기의 전압 및 전류 값을 표시 할 수 있습니다. 하지만 어떻게하면 되나요 !!
Arduino Nano는 5V 작동 마이크로 컨트롤러이며 5V 이상이면이를 죽입니다. 그러나 충전기는 12V에서 작동하므로 전압 분배기 회로 의 도움으로 (0-14) Volt의 값은 저항 R1 (1k) 및 R2 (500R)를 사용하여 (0-5) V로 매핑됩니다. 이전에는 Arduino Nano를 사용하여 LCD에 전압을 표시하기 위해 0-24v 3A 조정 전원 공급 장치 회로에서 수행되었습니다.
전류를 측정 하기 위해 아래 회로에서 볼 수 있듯이 매우 낮은 값의 션트 저항 R4 를 사용하여 저항 에 전압 강하를 생성합니다. 이제 Ohms Law 계산기 를 사용하여 공식 I = V / R을 사용하여 저항을 통과하는 전류를 계산할 수 있습니다 .
우리 회로에서 R4의 값은 0.05R이고 변압기가 그렇게 평가되기 때문에 회로를 통과 할 수있는 최대 전류는 1.2A입니다. 저항기의 정격 전력은 P = I ^ 2 R을 사용하여 계산할 수 있습니다. 우리의 경우 P = (1.2 * 1.2 * 0.05) => 0.07은 1/4 와트 미만입니다. 그러나 0.05R을 얻지 못하거나 현재 등급이 더 높으면 그에 따라 전력을 계산하십시오. 이제 저항 R4의 전압 강하를 측정 할 수 있다면 Arduino를 사용하여 회로를 통과하는 전류를 계산할 수 있습니다. 그러나이 전압 강하는 Arduino가 그것을 읽는 데 매우 미미합니다. 따라서 증폭기 회로는 위의 그림과 같이 Op-amp LM358을 사용하여 구성 되며이 Op-Amp의 출력은 RC 회로를 통해 Arduino에 제공되어 전류를 측정하고 LCD에 표시합니다.
회로의 구성 요소 값을 결정한 후에는 실제 하드웨어를 진행하기 전에 항상 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 값을 확인하는 것이 좋습니다. 여기에서는 Proteus 8을 사용 하여 아래와 같이 회로 를 시뮬레이션 했습니다. 이 zip 파일에 제공된 파일 (12V_charger.pdsprj)을 사용하여 시뮬레이션을 실행할 수 있습니다.
배터리 충전기 구축:
회로가 준비되면 충전기 구축을 시작할 수 있습니다.이 프로젝트에 Perf 보드를 사용하거나 자체 PCB를 구축 할 수 있습니다. PCB를 사용 했는데 PCB는 KICAD를 사용하여 만들어 졌습니다. KICAD는 오픈 소스 PCB 설계 소프트웨어이며 온라인에서 무료로 다운로드 할 수 있습니다. PCB 설계에 익숙하지 않더라도 걱정하지 마십시오 !!!. Gerber 및 기타 인쇄 파일 (여기에서 다운로드)을 첨부하여 현지 PCB 제조업체에 전달하고 보드를 제작할 수 있습니다. Gerber 뷰어에 이러한 Gerber 파일 (zip 파일)을 업로드하여 PCB가 제조 후 어떻게 보이는지 확인할 수도 있습니다. 충전기 의 PCB 설계 는 다음과 같습니다.
PCB가 제작되면 회로도에 제공된 값에 따라 구성 요소를 조립하고 납땜하면 편의를 위해 위에 제공된 zip 파일에 BOM (Bill of Materials) 도 첨부되어 쉽게 구매하고 조립할 수 있습니다. 조립 후 충전기는 다음과 같이 보일 것입니다….
배터리 충전기 테스트:
이제 충전기를 테스트 할 시간입니다. Arduino 및 LCD는 충전기 작동에 필요하지 않습니다. 모니터링 목적으로 만 사용됩니다. 위에 표시된대로 Bergstick을 사용하여 마운트 할 수 있으므로 다른 프로젝트에 필요할 때 제거 할 수 있습니다.
테스트 목적으로 Arduino를 제거하고 변압기를 연결하고 이제 POT RV2를 사용하여 출력 전압을 필요한 전압으로 조정하십시오. 멀티 미터를 사용하여 전압을 확인하고 아래와 같이 배터리에 연결합니다. 이것이 바로 우리 충전기가 작동하는 것입니다.
이제 Arduino Nano 핀 A0 및 A1에 들어오는 전압 을 Arduino 테스트에 연결 하기 전에 출력 회로가 제대로 작동하는 경우 5V를 초과하지 않아야합니다. 모든 것이 정상이면 Arduino와 LCD를 연결하십시오. 아래 프로그램을 사용하여 Arduino에 업로드하십시오. 이 프로그램은 충전기의 전압 및 전류 값만 표시합니다.이를 사용하여 전압을 설정하고 배터리가 올바르게 충전되고 있는지 모니터링 할 수 있습니다. 아래 주어진 비디오를 확인하십시오.
모든 것이 예상대로 작동하면 이전 그림과 같이 LCD에 디스플레이가 표시됩니다. 이제 모든 것이 완료되었습니다. 충전기를 12V 배터리에 연결하고 원하는 전압과 전류를 사용하여 충전하기 만하면됩니다. 동일한 충전기를 사용하여 휴대폰을 충전 할 수도 있지만 연결하기 전에 휴대폰 충전에 필요한 전류 및 전압 등급을 확인하십시오. 또한 휴대폰을 충전하려면 USB 케이블을 회로에 연결해야합니다.
의심스러운 점이 있으면 댓글 섹션을 사용하십시오. 우리는 항상 당신을 도울 준비가되어 있습니다 !!
즐거운 학습 !!!!