- Componentes requeridos:
- Explicación del circuito:
- Muestra el voltaje y la corriente en la pantalla LCD usando Arduino:
- Montaje del cargador de batería:
- Prueba del cargador de batería:
La mayoría de nuestros proyectos de electrónica funcionan con una batería de plomo ácido, en este proyecto analicemos cómo recargar esta batería de plomo ácido con la ayuda de un circuito simple que se puede entender y construir fácilmente desde casa. Este proyecto le evitará invertir en un cargador de batería y le ayudará a prolongar la vida útil de la batería. ¡¡¡¡Entonces empecemos!!!!
Comencemos por comprender algunas cosas básicas sobre una batería de plomo ácido para que podamos construir nuestro cargador de manera más eficiente. La mayoría de las baterías de plomo ácido del mercado son baterías de 12V. Los Ah (amperios hora) de cada batería pueden variar según la capacidad requerida; una batería de 7 Ah, por ejemplo, podrá proporcionar 1 amperio durante 7 horas (1 amperio * 7 horas = 7 Ah). Ahora, después de la descarga completa, el porcentaje de batería debería ser de alrededor de 10,5, este es el momento para que carguemos nuestras baterías. Se recomienda que la corriente de carga de una batería sea 1/10 de la clasificación Ah de la batería. Entonces, para una batería de 7 Ah, la corriente de carga debería ser de alrededor de 0,7 Amps. Una corriente superior a esta puede dañar la batería y reducir su vida útil. Teniendo esto en cuenta esta pequeña caseraEl cargador podrá proporcionarle voltaje variable y corriente variable. La corriente se puede ajustar en función de la clasificación Ah actual de la batería.
Este circuito cargador de batería de plomo ácido también se puede utilizar para cargar sus teléfonos móviles, después de ajustar el voltaje y la corriente de acuerdo con el teléfono móvil, utilizando el POT. Este circuito proporcionará una fuente de alimentación de CC regulada de la red de CA y funcionará como adaptador de CA-CC; Anteriormente he creado una fuente de alimentación variable con salida de alta corriente y voltaje.
Componentes requeridos:
- Transformador 12V 1Amp
- IC LM317 (2)
- Puente de diodos W005
- Bloque de terminales del conector (2)
- Condensador 1000uF, 1uF
- Condensador 0.1uF (5)
- Resistencia variable 100R
- Resistencia 1k (5)
- Resistencia 10k
- Diodo- Nn007 (3)
- LM358 - Opamp
- 0.05R - Resistencia de derivación / cable
- LCD-16 * 2 (opcional)
- Arduino Nano (opcional)
Explicación del circuito:
Los esquemas completos de este circuito cargador de batería se muestran a continuación:
El principal objetivo de nuestro circuito de alimentación de 12V es controlar el voltaje y la corriente de la batería para que se pueda cargar de la mejor manera posible. Para este propósito, hemos utilizado dos circuitos integrados LM317, uno se usa para controlar el voltaje y el otro se usa para limitar la corriente. Aquí, en nuestro circuito, el IC U1 se usa para controlar la corriente y el IC U3 se usa para controlar el voltaje. Le recomiendo encarecidamente que lea la hoja de datos de LM317 y la comprenda, para que sea útil al intentar proyectos similares, ya que LM317 es el regulador variable más utilizado.
Circuito regulador de voltaje:
En la figura anterior se muestra un circuito regulador de voltaje simple , tomado de la hoja de datos del LM317. Aquí, el voltaje de salida se decide por los valores de la resistencia R1 y R2, en nuestro caso, la resistencia R2 se usa como una resistencia variable para controlar el voltaje de salida. Las fórmulas para calcular el voltaje de salida son Vout = 1.25 (1 + R2 / R1). Usando estas fórmulas, se selecciona el valor de la resistencia 1K (R8) y 10K - pot (RV2). También puede utilizar esta calculadora LM317 para calcular el valor de R2.
Circuito limitador de corriente:
El circuito limitador de corriente, tomado de la hoja de datos del LM317, se muestra en la figura anterior; este es un circuito simple que se puede usar para limitar la corriente en nuestro circuito en función del valor de resistencia R1. Las fórmulas para calcular la corriente de salida son Iout = 1.2 / R1. Con base en estas fórmulas, el valor del bote RV1 se selecciona como 100R.
Por lo tanto, para controlar la corriente y el voltaje, se utilizan dos potenciómetros RV1 y RV2 respectivamente, como se muestra en los esquemas anteriores. El LM317 está alimentado por un puente de diodos; el puente de diodos en sí está conectado a un transformador a través del conector P1. La clasificación del transformador es de 12 V 1 amperios. Este circuito solo es suficiente para que podamos hacer un circuito simple, pero con la ayuda de algunas configuraciones adicionales podemos monitorear la corriente y el voltaje de nuestro cargador en la pantalla LCD, que se explica a continuación.
Muestra el voltaje y la corriente en la pantalla LCD usando Arduino:
Con la ayuda de un Arduino Nano y una pantalla LCD (16 * 2), podemos mostrar los valores de voltaje y corriente de nuestro cargador. Pero, ¿cómo podemos hacer esto?
Arduino Nano es un microcontrolador operativo de 5 V, cualquier cosa más de 5 V lo matará. Pero, nuestro cargador funciona a 12V, por lo tanto, con la ayuda de un circuito divisor de voltaje, el valor de (0-14) Volt se asigna a (0-5) V usando la resistencia R1 (1k) y R2 (500R), como hemos hecho anteriormente en el circuito de fuente de alimentación regulado 0-24v 3A, para mostrar el voltaje en la pantalla LCD usando Arduino Nano.
Para medir la corriente usamos una resistencia de derivación R4 de valor muy bajo para crear una caída de voltaje a través de la resistencia, como puede ver en el circuito a continuación. Ahora, usando la calculadora de la Ley de Ohm, podemos calcular la corriente que pasa a través de la resistencia usando las fórmulas I = V / R.
En nuestro circuito, el valor de R4 es 0.05R y la corriente máxima que puede pasar a través de nuestro circuito será de 1.2 amperios porque el transformador tiene esa clasificación. La potencia nominal de la resistencia se puede calcular utilizando P = I ^ 2 R. En nuestro caso, P = (1.2 * 1.2 * 0.05) => 0.07, que es menos de un cuarto de vatio. Pero si no obtiene un 0.05R o si su calificación actual es más alta, calcule la potencia en consecuencia. Ahora, si podemos medir la caída de voltaje a través de la resistencia R4, podríamos calcular la corriente a través del circuito usando nuestro Arduino. Pero esta caída de voltaje es mínima para que nuestro Arduino la lea. Por lo tanto, se construye un circuito amplificador utilizando el amplificador operacional LM358 como se muestra en la figura anterior, la salida de este amplificador operacional se le da a nuestro Arduino a través de un circuito RC para medir la corriente y mostrarlo en la pantalla LCD.
Una vez que decidamos el valor de los componentes en nuestro circuito, siempre se recomienda utilizar un software de simulación para verificar nuestros valores antes de proceder con nuestro hardware real. Aquí, he usado Proteus 8 para simular el circuito como se muestra a continuación. Puede ejecutar la simulación utilizando el archivo (12V_charger.pdsprj) proporcionado en este archivo zip.
Montaje del cargador de batería:
Una vez que esté listo con el circuito, puede comenzar a construir su cargador, puede usar una placa Perf para este proyecto o construir su propia PCB. He usado una PCB, la PCB se creó usando KICAD. KICAD es un software de diseño de PCB de código abierto y se puede descargar en línea de forma gratuita. Si no está familiarizado con el diseño de PCB, ¡no se preocupe! He adjuntado el Gerber y otros archivos de impresión (descargar aquí), que se pueden entregar a su fabricante local de PCB y se puede fabricar su placa. También puede ver cómo se verá su PCB después de la fabricación, cargando estos archivos Gerber (archivo zip) en cualquier Visor Gerber. El diseño de PCB de nuestro cargador se muestra a continuación.
Una vez que se fabrica la PCB, ensamble y suelde los componentes según los valores dados en los esquemas, para su conveniencia, también se adjunta una lista de materiales ( BOM ) en el archivo zip proporcionado anteriormente, para que pueda comprarlos y ensamblarlos cómodamente. Después de ensamblar, nuestro cargador debería verse así…
Prueba del cargador de batería:
Ahora es el momento de probar nuestro cargador, el Arduino y la pantalla LCD no son necesarios para que el cargador funcione. Se utilizan únicamente con fines de seguimiento. Puede montarlos usando Bergstick como se muestra arriba, de modo que pueda quitarlos cuando los necesite para otro proyecto.
Para fines de prueba, retire el Arduino y conecte su transformador, ahora ajuste el voltaje de salida a nuestro voltaje requerido usando el POT RV2. Verifique el voltaje con un multímetro y conéctelo a la batería como se muestra a continuación. Eso es, nuestro cargador ya está operativo.
Ahora, antes de conectar nuestro Arduino, pruebe el voltaje de entrada a nuestro pin A0 y A1 de Arduino Nano, no debe exceder los 5V si el circuito de salida funciona correctamente. Si todo está bien, conecte su Arduino y LCD. Utilice el programa que se proporciona a continuación para cargar en su Arduino. Este programa solo mostrará el valor de voltaje y corriente de nuestro cargador, podemos usar esto para configurar nuestro voltaje y monitorear si nuestra batería se está cargando correctamente. Consulte el video que se muestra a continuación.
Si todo funciona como se esperaba, debería tener una pantalla LCD como se muestra en las figuras anteriores. Ahora, todo está hecho, todo lo que tenemos que hacer es conectar nuestro cargador a cualquier batería de 12V y cargarla usando el voltaje y la corriente preferidos. El mismo cargador también se puede usar para cargar su teléfono móvil, pero verifique la corriente y el voltaje necesarios para cargar el teléfono antes de conectarlo. También necesita conectar un cable USB a nuestro circuito para cargar el teléfono celular.
Si tiene alguna duda, no dude en utilizar la sección de comentarios. ¡Siempre estamos listos para ayudarlo!
¡¡¡¡FELIZ APRENDIZAJE!!!!