私たちの電子機器プロジェクトのほとんどは鉛蓄電池を動力源としています。このプロジェクトでは、自宅で簡単に理解して構築できる簡単な回路を使用して、この鉛蓄電池を充電する方法について説明します。このプロジェクトは、バッテリー充電器への投資からあなた自身を救い、あなたのバッテリー寿命を延ばすのを助けます。それでは始めましょう!!!!
充電器をより効率的に構築できるように、鉛蓄電池に関するいくつかの基本的なことを理解することから始めましょう。市場に出回っている鉛蓄電池のほとんどは12V電池です。各バッテリーのAh（アンペア時）は、必要な容量によって異なる場合があります。たとえば、7 Ahバッテリーは、7時間（1アンペア* 7時間= 7 Ah）の間1アンペアを供給できます。完全に放電した後、バッテリーのパーセンテージは約10.5になるはずです。これは、バッテリーを充電するための時間です。バッテリーの充電電流は、バッテリーのAh定格の1/10にすることをお勧めします。したがって、7 Ahのバッテリーの場合、充電電流は約0.7アンペアになるはずです。これを超える電流はバッテリーに損傷を与え、バッテリーの寿命を縮める可能性があります。これを考慮して、これ、小さな自家製充電器は、可変電圧と可変電流を提供できるようになります。電流は、バッテリーの現在のAh定格に基づいて調整できます。
この鉛蓄電池充電回路は、携帯電話に合わせて電圧と電流を調整した後、POTを使用して携帯電話を充電するためにも使用できます。この回路は、AC電源から安定化DC電源を供給し、AC-DCアダプターとして機能します。私は以前、高電流および高電圧出力を備えた可変電源を作成しました。
必要なコンポーネント：
- トランス12V1Amp
- IC LM317（2）
- ダイオードブリッジW005
- コネクタ端子台（2）
- コンデンサ1000uF、1uF
- コンデンサ0.1uF（5）
- 可変抵抗器100R
- 抵抗器1k（5）
- 抵抗器10k
- ダイオード-Nn007（3）
- LM358 –オペアンプ
- 0.05R-シャント抵抗/ワイヤ
- LCD-16 * 2（オプション）
- Arduino Nano（オプション）
回路の説明：
このバッテリー充電回路の完全な回路図を以下に示します。
当社の12V電源回路の主な目的は、バッテリーの電圧と電流を制御して、可能な限り最良の方法で充電できるようにすることです。この目的のために、2つのLM317 ICを使用しました。1つは電圧を制御するために使用され、もう1つは電流を制限するために使用されます。ここで、私たちの回路では、IC U1は電流を制御するために使用され、ICU3は電圧を制御するために使用されます。LM317は最もよく使用される可変レギュレーターであるため、同様のプロジェクトを試す際に役立つように、LM317のデータシートを読んで理解することを強くお勧めします。
電圧レギュレータ回路：
LM317のデータシートから抜粋した単純な電圧レギュレータ回路を上の図に示します。ここで、出力電圧は抵抗値R1とR2によって決定されます。この場合、抵抗R2は出力電圧を制御するための可変抵抗として使用されます。出力電圧を計算する式は、Vout = 1.25（1 + R2 / R1）です。この式を使用して、抵抗1K（R8）および10K –ポット（RV2）の値が選択されます。このLM317計算機を使用して、R2の値を計算することもできます。
電流制限回路：
電流制限回路、 LM317のデータシートから取られたが、上の図に示されています。これは、抵抗値R1に基づいて回路の電流を制限するために使用できる単純な回路です。出力電流を計算する式はIout = 1.2 / R1です。これらの式に基づいて、ポットRV1の値は100Rとして選択されます。
したがって、電流と電圧を制御するために、上記の回路図に示すように、2つのポテンショメータRV1とRV2がそれぞれ使用されます。LM317はダイオードブリッジから給電されます。ダイオード・ブリッジ自体はに接続された変圧器コネクタP1を通じて。変圧器の定格は12V1アンペアです。この回路だけで簡単な回路を作成できますが、いくつかの追加設定を行うことで、LCDで充電器の電流と電圧を監視できます。これについては以下で説明します。
Arduinoを使用してLCDに電圧と電流を表示します。
Arduino NanoとLCD（16 * 2）の助けを借りて、充電器の電圧と電流の値を表示できます。しかし、どうすればこれを行うことができますか？
Arduino Nanoは5Vで動作するマイクロコントローラーであり、5Vを超えるとそれを殺してしまいます。しかし、私たちの充電器は12Vで動作するため、分圧回路の助けを借りて、（0-14）ボルトの値は抵抗R1（1k）とR2（500R）を使用して（0-5）Vにマッピングされます。以前は0-24v3A安定化電源回路で行われ、ArduinoNanoを使用してLCDに電圧を表示していました。
電流を測定するには、以下の回路に示すように、非常に低い値のシャント抵抗R4を使用して、抵抗の両端に電圧降下を作成します。今使ってオームの法則の計算を、我々は公式使用して抵抗を流れる電流を計算することができ、私はV / Rを=を。
私たちの回路では、R4の値は0.05Rであり、変圧器の定格がそうであるため、回路を通過できる最大電流は1.2アンペアになります。抵抗の電力定格は、P = I ^ 2Rを使用して計算できます。この場合、P =（1.2 * 1.2 * 0.05）=> 0.07であり、これは1/4ワット未満です。ただし、0.05Rが得られない場合、または現在の定格が高い場合は、それに応じて電力を計算してください。 ここで、抵抗R4の両端の電圧降下を測定できれば、Arduinoを使用して回路を流れる電流を計算できます。しかし、この電圧降下は、Arduinoが読み取るにはごくわずかです。したがって、アンプ回路は上の図に示すようにオペアンプLM358を使用して構築され、このオペアンプの出力はRC回路を介してArduinoに渡され、電流を測定してLCDに表示されます。
回路内のコンポーネントの値を決定したら、実際のハードウェアに進む前に、シミュレーションソフトウェアを使用して値を確認することを常にお勧めします。ここでは、Proteus8を使用して以下に示す回路をシミュレートしました。このzipファイルで指定されたファイル（12V_charger.pdsprj）を使用してシミュレーションを実行できます。
バッテリー充電器の構築：
回路の準備ができたら、充電器の構築を開始できます。このプロジェクトにPerfボードを使用するか、独自のPCBを構築できます。私はPCBを使用しましたが、PCBはKICADを使用して作成されました。 KICADはオープンソースのPCB設計ソフトウェアであり、オンラインで無料でダウンロードできます。 PCBの設計に慣れていない場合でも、心配はいりません!!!。ガーバーと他の印刷ファイル（ここからダウンロード）を添付しました。これらのファイルは、最寄りのPCBメーカーに渡して、ボードを製造することができます。これらのガーバーファイル（zipファイル）を任意のガーバービューアにアップロードすることで、製造後のPCBの外観を確認することもできます。充電器のPCB設計を以下に示します。
PCBが製造されたら、回路図に示されている値に基づいてコンポーネントを組み立ててはんだ付けします。便利なように、BOM （部品表）も上記のzipファイルに添付されているため、簡単に購入して組み立てることができます。充電器を組み立てると、次のようになります。
バッテリー充電器のテスト：
さて、充電器をテストする時が来ました。充電器が動作するのにArduinoとLCDは必要ありません。これらは監視目的でのみ使用されます。上記のようにBergstickを使用してマウントできるため、別のプロジェクトで必要になったときに削除できます。
テスト目的で、Arduinoを取り外して変圧器を接続し、POTRV2を使用して出力電圧を必要な電圧に調整します。マルチメータを使用して電圧を確認し、以下に示すようにバッテリーに接続します。それは私たちの充電器が現在動作しているということです。
Arduinoテストを接続する前に、Arduino NanoピンA0およびA1への入力電圧は、出力回路が正常に機能している場合は5Vを超えてはなりません。すべてが正常な場合は、ArduinoとLCDを接続します。以下のプログラムを使用して、Arduinoにアップロードします。このプログラムは、充電器の電圧と電流の値を表示するだけです。これを使用して、電圧を設定し、バッテリーが正しく充電されているかどうかを監視できます。以下のビデオを確認してください。
すべてが期待どおりに機能する場合は、前の図に示すようにLCDに表示されるはずです。これですべてが完了しました。充電器を任意の12Vバッテリーに接続し、適切な電圧と電流を使用して充電するだけです。同じ充電器を使用して携帯電話を充電することもできますが、接続する前に、携帯電話の充電に必要な電流と電圧の定格を確認してください。また、携帯電話を充電するには、回路にUSBケーブルを接続する必要があります。
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幸せな学習!!!!