Circuito do carregador de bateria de 12 V usando lm317 (fonte de alimentação de 12 V)

A maioria de nossos projetos eletrônicos são alimentados por uma bateria de chumbo-ácido, neste projeto vamos discutir como recarregar essa bateria de chumbo-ácido com a ajuda de um circuito simples que pode ser facilmente compreendido e construído em casa. Este projeto evitará que você invista em um carregador de bateria e o ajudará a estender a vida útil da bateria. Então vamos começar!!!!

Vamos começar entendendo algumas coisas básicas sobre uma bateria de ácido-chumbo para que possamos construir nosso carregador com mais eficiência. A maioria das baterias de chumbo-ácido no mercado são baterias de 12V. O Ah (ampere-hora) de cada bateria pode variar com base na capacidade necessária, uma bateria de 7 Ah, por exemplo, será capaz de fornecer 1 ampere por uma duração de 7 horas (1 ampere * 7 horas = 7 Ah). Agora, após a descarga completa, a porcentagem da bateria deve estar em torno de 10,5, este é o momento para carregarmos nossas baterias. Recomenda-se que a corrente de carga de uma bateria seja 1/10 da classificação Ah da bateria. Portanto, para uma bateria de 7 Ah, a corrente de carga deve ser em torno de 0,7 Amps. Correntes maiores do que isso podem danificar a bateria, resultando em uma vida útil reduzida. Tendo isso em consideração, pequenos caseirosO carregador será capaz de fornecer tensão e corrente variáveis. A corrente pode ser ajustada com base na classificação Ah atual da bateria.

Este circuito carregador de bateria de chumbo-ácido também pode ser usado para carregar seus celulares, após ajustar a tensão e a corrente de acordo com o celular, usando o POT. Este circuito fornecerá uma fonte de alimentação DC regulada da rede elétrica AC e funcionará como um adaptador AC-DC; Eu criei anteriormente uma fonte de alimentação variável com alta corrente e saída de tensão.

Componentes necessários:

Transformer 12V 1Amp
IC LM317 (2)
Ponte de Diodo W005
Bloco de terminais do conector (2)
Capacitor 1000uF, 1uF
Capacitor 0,1uF (5)
Resistor variável 100R
Resistor 1k (5)
Resistor 10k
Diodo- Nn007 (3)
LM358 - Opamp
0.05R - Resistor Shunt / fio
LCD-16 * 2 (opcional)
Arduino Nano (opcional)

Explicação do circuito:

Os esquemas completos deste circuito do carregador de bateria são mostrados abaixo:

O objetivo principal do nosso circuito de alimentação de 12V é controlar a tensão e a corrente da bateria para que ela possa ser carregada da melhor maneira possível. Para este propósito, usamos dois ICs LM317, um é usado para controlar a tensão e o outro é usado para limitar a corrente. Aqui, em nosso circuito, o IC U1 é usado para controlar a corrente e o IC U3 é usado para controlar a tensão. Eu recomendo fortemente que você leia a folha de dados do LM317 e compreenda-a, de modo que seja útil ao tentar projetos semelhantes, já que o LM317 é um regulador variável mais usado.

Circuito regulador de tensão:

Um circuito regulador de tensão simples , obtido da ficha técnica do LM317, é mostrado na figura acima. Aqui, a tensão de saída é decidida pelos valores do resistor R1 e R2, em nosso caso o resistor R2 é usado como um resistor variável para controlar a tensão de saída. A fórmula para calcular a tensão de saída é Vout = 1,25 (1 + R2 / R1). Usando esta fórmula, o valor da resistência 1K (R8) e 10K - pot (RV2) é selecionado. Você também pode usar esta calculadora LM317 para calcular o valor de R2.

Circuito Limitador de Corrente:

O Circuito Limitador de Corrente, retirado da ficha técnica do LM317, é mostrado na figura acima; este é um circuito simples que pode ser usado para limitar a corrente em nosso circuito com base no valor de resistência R1. A fórmula para calcular a corrente de saída é Iout = 1,2 / R1. Com base nessas fórmulas, o valor do potenciômetro RV1 é selecionado como 100R.

Portanto, a fim de controlar a corrente e a tensão, dois potenciômetros RV1 e RV2 são usados respectivamente, conforme mostrado no esquema acima. O LM317 é alimentado por uma ponte de diodo; a própria ponte de diodo é conectada a um transformador através do conector P1. A classificação do transformador é 12V 1 Amps. Este circuito por si só é suficiente para fazermos um circuito simples, mas com a ajuda de algumas configurações adicionais podemos monitorar a corrente e a tensão de nosso carregador no LCD, o que é explicado a seguir.

Exibir tensão e corrente no LCD usando Arduino:

Com a ajuda de um Arduino Nano e um LCD (16 * 2), podemos exibir os valores de tensão e corrente do nosso carregador. Mas, como podemos fazer isso !!

Arduino Nano é um microcontrolador operacional de 5V, qualquer coisa acima de 5V irá matá-lo. Mas, nosso carregador funciona em 12 V, portanto, com a ajuda de um circuito divisor de tensão, o valor de (0-14) Volt é mapeado para (0-5) V usando o resistor R1 (1k) e R2 (500R), como fez feito anteriormente em 0-24v 3A Regulated Power Supply Circuit, para exibir a tensão no LCD usando o Arduino Nano.

Para medir a corrente, usamos um resistor shunt R4 de valor muito baixo para criar uma queda de tensão no resistor, como você pode ver no circuito abaixo. Agora, usando a calculadora da Lei de Ohms, podemos calcular a corrente que passa pelo resistor usando as fórmulas I = V / R.

Em nosso circuito, o valor de R4 é 0,05R e a corrente máxima que pode passar pelo nosso circuito será 1,2 Amps porque o transformador é classificado assim. A potência do resistor pode ser calculada utilizando P = I ^ 2R. Em nosso caso, P = (1,2 * 1,2 * 0,05) => 0,07, que é menos de um quarto de watt. Mas se você não obtiver 0,05R ou se sua classificação atual for mais alta, calcule a potência de acordo. Agora, se pudermos medir a queda de tensão no resistor R4, poderemos calcular a corrente através do circuito usando nosso Arduino. Porém, essa queda de tensão é mínima para que nosso Arduino possa lê-la. Portanto, um circuito amplificador é construído usando o amp-op LM358 como mostrado na figura acima, a saída desse amp-op é fornecida ao nosso Arduino por meio de um circuito RC para medir a corrente e exibir no LCD.

Assim que decidirmos o valor dos componentes em nosso circuito, é sempre recomendável usar um software de simulação para verificar nossos valores antes de prosseguirmos com nosso hardware real. Aqui, usei o Proteus 8 para simular o circuito conforme mostrado abaixo. Você pode executar a simulação usando o arquivo (12V_charger.pdsprj) fornecido neste arquivo zip.

Construindo o carregador de bateria:

Assim que estiver pronto com o circuito, você pode começar a montar seu carregador, você pode usar uma placa Perf para este projeto ou construir sua própria PCB. Eu usei um PCB, o PCB foi criado usando KICAD. KICAD é um software de design de PCB de código aberto e pode ser baixado online gratuitamente. Se você não está familiarizado com o design de PCB, não se preocupe !!!. Anexei o Gerber e outros arquivos de impressão (baixe aqui), que podem ser entregues ao fabricante de PCB local e sua placa pode ser fabricada. Você também pode ver como sua placa de circuito impresso ficará após a fabricação, enviando esses arquivos Gerber (arquivo zip) para qualquer Visualizador Gerber. O design PCB do nosso carregador é mostrado abaixo.

Assim que a placa de circuito impresso for fabricada, monte e solde os componentes com base nos valores dados nos esquemas, para sua conveniência uma BOM ( lista de materiais) também está anexada ao arquivo zip fornecido acima, para que você possa comprá-los e montá-los com facilidade. Após a montagem, nosso carregador deve ficar parecido com isto….

Teste do carregador de bateria:

Agora é hora de testar nosso carregador, o Arduino e o LCD não são necessários para que o carregador funcione. Eles são usados apenas para fins de monitoramento. Você pode montá-los usando o Bergstick como mostrado acima, para que possa removê-los quando precisar deles para outro projeto.

Para fins de teste, remova o Arduino e conecte seu transformador, agora ajuste a tensão de saída para nossa tensão necessária usando o POT RV2. Verifique a tensão usando um multímetro e conecte-o à bateria conforme mostrado abaixo. É isso, nosso carregador agora está operacional.

Agora, antes de conectarmos nosso teste Arduino, a tensão de entrada em nosso Arduino Nano pinos A0 e A1, ela não deve exceder 5 V se o circuito de saída estiver funcionando corretamente. Se estiver tudo bem, conecte seu Arduino e LCD. Use o programa fornecido abaixo para fazer upload em seu Arduino. Este programa exibirá apenas o valor da tensão e da corrente do nosso carregador, podemos usar isso para definir nossa tensão e monitorar se a bateria está sendo carregada corretamente. Confira o vídeo abaixo.

Se tudo funcionar conforme o esperado, você deverá obter uma exibição no LCD conforme mostrado nas figuras anteriores. Agora, tudo está feito, tudo o que temos a fazer é conectar nosso carregador a qualquer bateria de 12V e carregá-la usando uma tensão e corrente preferidas. O mesmo carregador também pode ser usado para carregar o seu celular, mas verifique a corrente e a voltagem necessária para carregar o celular antes de conectar. Você também precisa conectar o cabo USB ao nosso circuito para carregar o telefone celular.

Se você tiver alguma dúvida, sinta-se à vontade para usar a seção de comentários. Estamos sempre prontos para ajudar você!!

APRENDIZAGEM FELIZ !!!!