Circuit de chargeur de batterie 12 V utilisant LM317 (alimentation 12 V)

La plupart de nos projets électroniques sont alimentés par une batterie au plomb, dans ce projet, discutons de la façon de recharger cette batterie au plomb à l'aide d'un circuit simple qui peut être facilement compris et construit à la maison. Ce projet vous évitera d'investir dans un chargeur de batterie et vous aidera à prolonger la durée de vie de votre batterie. Alors, commençons!!!!

Commençons par comprendre quelques éléments de base sur une batterie au plomb afin que nous puissions construire notre chargeur plus efficacement. La plupart des batteries au plomb sur le marché sont des batteries 12V. L'Ah (Ampère-heure) de chaque batterie peut varier en fonction de la capacité requise, une batterie de 7 Ah par exemple pourra fournir 1 Ampère pour une durée de 7 heures (1 Ampère * 7 heures = 7 Ah). Maintenant, après une décharge complète, le pourcentage de batterie devrait être d'environ 10,5, c'est le moment pour nous de charger nos batteries. Il est recommandé que le courant de charge d'une batterie soit 1 / 10ème de la valeur Ah de la batterie. Donc, pour une batterie de 7 Ah, le courant de charge doit être d'environ 0,7 A. Un courant supérieur à cela peut endommager la batterie et réduire la durée de vie de la batterie. En gardant cela en considération, petit fait maisonLe chargeur pourra vous fournir une tension et un courant variables. Le courant peut être ajusté en fonction de la valeur Ah actuelle de la batterie.

Ce circuit de chargeur de batterie au plomb peut également être utilisé pour charger vos téléphones mobiles, après avoir ajusté la tension et le courant en fonction du téléphone portable, en utilisant le POT. Ce circuit fournira une alimentation CC régulée à partir du secteur CA et fonctionnera comme un adaptateur CA-CC; J'ai déjà créé une alimentation variable avec une sortie de courant et de tension élevée.

Composants requis:

Transformateur 12V 1Amp
IC LM317 (2)
Pont de diodes W005
Bornier de connecteur (2)
Condensateur 1000uF, 1uF
Condensateur 0.1uF (5)
Résistance variable 100R
Résistance 1k (5)
Résistance 10k
Diode- Nn007 (3)
LM358 - Opamp
0.05R - résistance shunt / fil
LCD-16 * 2 (facultatif)
Arduino Nano (en option)

Explication du circuit:

Les schémas complets de ce circuit de chargeur de batterie sont présentés ci-dessous:

L'objectif principal de notre circuit d'alimentation 12V est de contrôler la tension et le courant de la batterie afin qu'elle puisse être chargée de la meilleure façon possible. Pour cela, nous avons utilisé deux CI LM317, l'un est utilisé pour contrôler la tension et l'autre est utilisé pour limiter le courant. Ici, dans notre circuit, l'IC U1 est utilisé pour contrôler le courant et l'IC U3 est utilisé pour contrôler la tension. Je vous recommande fortement de lire la fiche technique du LM317 et de la comprendre, afin qu'elle soit utile lorsque vous essayez des projets similaires, car le LM317 est un régulateur variable le plus utilisé.

Circuit régulateur de tension:

Un simple circuit de régulateur de tension, tiré de la fiche technique du LM317, est illustré dans la figure ci-dessus. Ici, la tension de sortie est décidée par les valeurs de résistance R1 et R2, dans notre cas, la résistance R2 est utilisée comme résistance variable pour contrôler la tension de sortie. Les formules pour calculer la tension de sortie sont Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). En utilisant ces formules, la valeur de la résistance 1K (R8) et 10K - pot (RV2) est sélectionnée. Vous pouvez également utiliser cette calculatrice LM317 pour calculer la valeur de R2.

Circuit limiteur de courant:

Le circuit du limiteur de courant, tiré de la fiche technique du LM317, est illustré dans la figure ci-dessus; il s'agit d'un circuit simple qui peut être utilisé pour limiter le courant dans notre circuit en fonction de la valeur de résistance R1. Les formules pour calculer le courant de sortie sont Iout = 1,2 / R1. Sur la base de ces formules, la valeur du pot RV1 est choisie comme 100R.

Ainsi, afin de contrôler le courant et la tension, deux potentiomètres RV1 et RV2 sont utilisés respectivement comme le montrent les schémas ci-dessus. Le LM317 est alimenté par un pont de diodes; le pont de diodes lui-même est connecté à un transformateur via le connecteur P1. Le calibre du transformateur est de 12V 1 ampères. Ce circuit à lui seul est suffisant pour que nous puissions faire un circuit simple, mais avec l'aide de quelques configurations supplémentaires, nous pouvons surveiller le courant et la tension de notre chargeur sur l'écran LCD, ce qui est expliqué ci-dessous.

Afficher la tension et le courant sur l'écran LCD en utilisant Arduino:

À l'aide d'un Arduino Nano et d'un écran LCD (16 * 2), nous pouvons afficher les valeurs de tension et de courant de notre chargeur. Mais, comment pouvons-nous faire cela !!

Arduino Nano est un microcontrôleur opérationnel 5V, tout ce qui dépasse 5V le tuera. Mais, notre chargeur fonctionne sur 12V, par conséquent, à l'aide d'un circuit diviseur de tension, la valeur de (0-14) Volt est mappée à (0-5) V en utilisant les résistances R1 (1k) et R2 (500R), comme ont précédemment effectué dans le circuit d'alimentation régulé 0-24v 3A, pour afficher la tension sur l'écran LCD à l'aide d'Arduino Nano.

Pour mesurer le courant, nous utilisons une résistance shunt R4 de très faible valeur pour créer une chute de tension à travers la résistance, comme vous pouvez le voir dans le circuit ci-dessous. Maintenant, en utilisant le calculateur de la loi d'Ohm, nous pouvons calculer le courant traversant la résistance en utilisant les formules I = V / R.

Dans notre circuit, la valeur de R4 est de 0,05R et le courant maximum qui peut traverser notre circuit sera de 1,2 ampères car le transformateur est évalué ainsi. La puissance nominale de la résistance peut être calculée en utilisant P = I ^ 2 R. Dans notre cas P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07 ce qui est inférieur à un quart de watt. Mais si vous n'obtenez pas un 0,05R ou si votre estimation actuelle est plus élevée, calculez la puissance en conséquence. Maintenant, si nous sommes en mesure de mesurer la chute de tension à travers la résistance R4, nous pourrions calculer le courant à travers le circuit en utilisant notre Arduino. Mais cette chute de tension est très minime pour que notre Arduino puisse la lire. Par conséquent, un circuit amplificateur est construit à l'aide de l'amplificateur opérationnel LM358, comme indiqué dans la figure ci-dessus, la sortie de cet amplificateur opérationnel est donnée à notre Arduino via un circuit RC pour mesurer le courant et l'afficher sur l'écran LCD.

Une fois que nous décidons de la valeur de nos composants dans notre circuit, il est toujours recommandé d'utiliser un logiciel de simulation pour vérifier nos valeurs avant de procéder avec notre matériel réel. Ici, j'ai utilisé Proteus 8 pour simuler le circuit comme indiqué ci-dessous. Vous pouvez lancer la simulation en utilisant le fichier (12V_charger.pdsprj) fourni dans ce fichier zip.

Mise en place du chargeur de batterie:

Une fois que vous êtes prêt avec le circuit, vous pouvez commencer à construire votre chargeur, vous pouvez soit utiliser une carte Perf pour ce projet, soit construire votre propre PCB. J'ai utilisé un PCB, le PCB a été créé avec KICAD. KICAD est un logiciel de conception de circuits imprimés open source et peut être téléchargé en ligne gratuitement. Si vous n'êtes pas familier avec la conception de PCB, pas de soucis !!!. J'ai joint le Gerber et d'autres fichiers d'impression (à télécharger ici), qui peuvent être remis à votre fabricant de PCB local et votre carte peut être fabriquée. Vous pouvez également voir à quoi ressemblera votre PCB après la fabrication, en téléchargeant ces fichiers Gerber (fichier zip) sur n'importe quel visualiseur Gerber. La conception du circuit imprimé de notre chargeur est illustrée ci-dessous.

Une fois le PCB fabriqué, assemblez et soudez les composants en fonction des valeurs données dans les schémas, pour votre commodité, une nomenclature ( nomenclature ) est également jointe au fichier zip ci-dessus, afin que vous puissiez les acheter et les assembler facilement. Après avoir assemblé notre chargeur devrait ressembler à ceci…

Test du chargeur de batterie:

Il est maintenant temps de tester notre chargeur, l' Arduino et l'écran LCD ne sont pas nécessaires pour que le chargeur fonctionne. Ils ne sont utilisés qu'à des fins de surveillance. Vous pouvez les monter à l'aide de Bergstick comme indiqué ci-dessus, afin de pouvoir les supprimer lorsque vous en avez besoin pour un autre projet.

À des fins de test, retirez l'Arduino et connectez votre transformateur, ajustez maintenant la tension de sortie à notre tension requise à l'aide du POT RV2. Vérifiez la tension à l'aide d'un multimètre et connectez-le à la batterie comme indiqué ci-dessous. Voilà, notre chargeur est maintenant opérationnel.

Maintenant, avant de brancher notre Arduino, testez la tension entrante sur nos broches A0 et A1 Arduino Nano, elle ne doit pas dépasser 5V si le circuit fonctionne correctement. Si tout va bien, connectez votre Arduino et votre écran LCD. Utilisez le programme ci-dessous pour télécharger dans votre Arduino. Ce programme affichera simplement la valeur de tension et de courant de notre chargeur, nous pouvons l'utiliser pour régler notre tension et surveiller si notre batterie est chargée correctement. Vérifiez la vidéo ci-dessous.

Si tout fonctionne comme prévu, vous devriez obtenir un écran LCD comme indiqué dans les figures précédentes. Maintenant, tout est fait, il ne nous reste plus qu'à connecter notre chargeur à n'importe quelle batterie 12V et à la recharger en utilisant une tension et un courant préférés. Le même chargeur peut également être utilisé pour charger votre téléphone portable, mais vérifiez le courant et la tension nécessaires pour charger le téléphone mobile, avant de vous connecter. Vous devez également connecter un câble USB à notre circuit pour charger le téléphone portable.

En cas de doute, n'hésitez pas à utiliser la section des commentaires. Nous sommes toujours prêts à vous aider !!

BON APPRENTISSAGE!!!!