Wie erstelle ich ein Blei-Säure-Ladegerät?


Blei-Säure-Batterien wurden vor vielen Jahren eingeführt, aber aufgrund ihrer besseren Leistung und geringen Kosten werden sie immer noch hauptsächlich von der Autoindustrie verwendet. Sie sind berühmt für ihre hohe Stromversorgungskapazität und werden anderen herkömmlichen Batterien vorgezogen, die auf dem Markt erhältlich sind. Der Akku sollte ordnungsgemäß geladen und entladen sein, um das Timing des Akkus zu maximieren und eine längere Lebensdauer zu gewährleisten. In diesem Projekt werde ich die Blei-Säure-Batterieladeschaltung unter Verwendung der elektronischen Komponenten herstellen, die auf dem Markt leicht verfügbar sind.

Blei-Säure-Ladegerät

Wie erstelle ich einen Batterieladekreis mit dem LM7815 IC?

Der beste Ansatz, um ein Projekt zu starten, besteht darin, eine Liste der Komponenten zu erstellen und eine kurze Untersuchung dieser Komponenten durchzuführen, da niemand nur wegen einer fehlenden Komponente in der Mitte eines Projekts bleiben möchte. Die Leiterplatte wird für die Montage der Schaltung auf Hardware bevorzugt, da sich die Komponenten auf dem Steckbrett lösen können und die Schaltung kurz wird. Daher wird die Leiterplatte bevorzugt.

Schritt 1: Sammeln der Komponenten (Hardware)

Schritt 2: Erforderliche Komponenten (Software)

  • Proteus 8 Professional (Kann von heruntergeladen werden Hier)

Entwerfen Sie nach dem Herunterladen des Proteus 8 Professional die Schaltung darauf. Ich habe hier Software-Simulationen eingefügt, damit Anfänger die Schaltung bequem entwerfen und entsprechende Verbindungen auf der Hardware herstellen können.

Schritt 3: Blockdiagramm

Das Blockdiagramm dient der Bequemlichkeit des Lesers, damit er das schrittweise Funktionsprinzip des Projekts leicht verstehen kann.

Blockdiagramm

Schritt 4: Das Arbeitsprinzip verstehen

Um eine Batterie aufzuladen, wird zuerst die Spannung auf der Eingangsseite herabgesetzt, dann wird sie gleichgerichtet und dann gefiltert, um eine konstante Gleichstromversorgung aufrechtzuerhalten. Die Spannung, die sich auf der Ausgangsseite des Stromkreises befindet, wird dann in die Batterie eingespeist, die wir aufladen möchten. Es gibt zwei Optionen für die Stromquelle. Einer ist Wechselstrom und der andere ist Gleichstrom. Es ist die Wahl der Person, die die Schaltung entwirft. Wenn er / sie eine Gleichstrombatterie hat, kann diese verwendet werden, und dies wird empfohlen, da die Schaltung komplex wird, wenn Transformatoren zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom verwendet werden. Wenn man keine Gleichstrombatterie hat, kann ein Wechselstrom-Gleichstromadapter verwendet werden.

Schritt 5: Analyse der Schaltung

Der Hauptteil der Schaltung besteht aus einem Brückengleichrichter auf der linken Seite. Der 220-V-Wechselstrom wird an der Eingangsseite angelegt und auf den 18-V-Gleichstrom herabgesetzt. Anstatt die Wechselspannung anzulegen, könnte auch eine Gleichstrombatterie als Stromquelle für den Betrieb der Schaltung verwendet werden. Diese Eingangsspannung, ob Wechselstrom oder Gleichstrom, wird an den Spannungsregler LM7815 angelegt, und dann werden Kondensatoren angeschlossen, um die Spannung zu reinigen, so dass eine reine Spannung weiter an das Relais angelegt werden kann. Nach dem Durchgang durch den Kondensator tritt Spannung in das Relais ein und das an den Stromkreis angeschlossene Gerät beginnt mit dem Laden über einen 1-Ohm-Widerstand. An dem Punkt, an dem die Ladespannung der Batterie den Stolperpunkt erreicht, beispielsweise 14,5 V, beginnt die Zenerdiode mit der Leitung und gibt dem Transistor genügend Basisspannung. Aufgrund dieser Leitung geht der Transistor in den Sättigungsbereich und sein Ausgang wird HIGH. Aufgrund dieser hohen Leistung wird das Relais aktiv und das Gerät wird von der Stromversorgung getrennt.

Schritt 6: Simulation der Schaltung

Vor dem Erstellen der Schaltung ist es besser, alle Messwerte einer Software zu simulieren und zu untersuchen. Die Software, die wir verwenden werden, ist die Proteus Design Suite. Proteus ist eine Software, mit der elektronische Schaltkreise simuliert werden.

  1. Öffnen Sie die Proteus-Software, nachdem Sie sie heruntergeladen und installiert haben. Öffnen Sie einen neuen Schaltplan, indem Sie im Menü auf das ISIS-Symbol klicken.ISIS
  2. Wenn der neue Schaltplan angezeigt wird, klicken Sie im Seitenmenü auf das P-Symbol. Dies öffnet ein Feld, in dem Sie alle Komponenten auswählen können, die verwendet werden sollen.Neues Schema
  3. Geben Sie nun den Namen der Komponenten ein, aus denen die Schaltung hergestellt werden soll. Die Komponente wird in einer Liste auf der rechten Seite angezeigt.Komponenten auswählen
  4. Durchsuchen Sie auf die gleiche Weise wie oben alle Komponenten. Sie werden in der Geräteliste angezeigt.Komponentenliste

Schritt 7: Erstellen eines Leiterplattenlayouts

Da wir die Hardwareschaltung auf einer Leiterplatte erstellen, müssen wir zuerst ein Leiterplattenlayout für diese Schaltung erstellen.

  1. Um das PCB-Layout auf Proteus zu erstellen, müssen wir zuerst die PCB-Pakete jeder Komponente im Schaltplan zuweisen. Um Pakete zuzuweisen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Komponente, der Sie das Paket zuweisen möchten, und wählen Sie Packaging Tool.
  2. Klicken Sie im oberen Menü auf die Option ARIES, um einen PCB-Schaltplan zu öffnen.ARIES Design
  3. Platzieren Sie in der Komponentenliste alle Komponenten auf dem Bildschirm in einem Design, wie Ihre Schaltung aussehen soll.
  4. Klicken Sie auf den Track-Modus und verbinden Sie alle Pins, zu deren Verbindung Sie von der Software aufgefordert werden, indem Sie auf einen Pfeil zeigen.

Schritt 8: Schaltplan

Nach dem Erstellen des PCB-Layouts sieht der Schaltplan folgendermaßen aus:

Schaltplan

Schritt 9: Einrichten der Hardware

Da wir jetzt die Schaltung auf Software simuliert haben und es einwandfrei funktioniert. Lassen Sie uns nun fortfahren und die Komponenten auf der Leiterplatte platzieren. Nachdem die Schaltung in der Software simuliert und das PCB-Layout erstellt wurde, wird das Schaltungslayout auf Butterpapier gedruckt. Bevor Sie das Butterpapier auf die Leiterplatte legen, reiben Sie die Leiterplatte mit dem Leiterplattenschaber so ab, dass die Kupferschicht auf der Leiterplatte von der Oberseite der Leiterplatte abfällt.

Entfernen der Kupferschicht

Dann wird das Butterpapier auf die Leiterplatte gelegt und gebügelt, bis die Schaltung auf der Leiterplatte gedruckt ist (es dauert ungefähr fünf Minuten).

Bügeln der Leiterplatte

Wenn die Schaltung auf die Platine gedruckt wird, wird sie in die FeCl3-Lösung von heißem Wasser getaucht, um zusätzliches Kupfer von der Platine zu entfernen. Nur das Kupfer unter der gedruckten Schaltung bleibt zurück.

PCB-Ätzen

Reiben Sie danach die Leiterplatte mit dem Scrapper ab, damit die Verkabelung hervorsteht. Bohren Sie nun die Löcher an den entsprechenden Stellen und platzieren Sie die Komponenten auf der Leiterplatte.

Bohren von Löchern in Leiterplatten

Löten Sie die Komponenten auf der Platine. Überprüfen Sie abschließend den Durchgang des Stromkreises. Wenn an einer Stelle eine Unterbrechung auftritt, entlöten Sie die Komponenten und schließen Sie sie erneut an. In der Elektronik ist der Durchgangstest die Überprüfung eines Stromkreises, um zu prüfen, ob der Stromfluss im gewünschten Pfad fließt (dass es sich mit Sicherheit um einen Gesamtstromkreis handelt). Ein Durchgangstest wird durchgeführt, indem eine kleine Spannung (in Anordnung mit einer LED oder einem Aufruhr erzeugenden Teil, z. B. einem piezoelektrischen Lautsprecher) über dem ausgewählten Weg eingestellt wird. Wenn der Durchgangstest bestanden ist, bedeutet dies, dass die Schaltung wie gewünscht ausreichend hergestellt ist. Es kann jetzt getestet werden. Es ist besser, Heißkleber mit einer Heißklebepistole auf die positiven und negativen Anschlüsse der Batterie aufzutragen, damit die Anschlüsse der Batterie nicht vom Stromkreis getrennt werden.

Einstellen des DMM für die Durchgangsprüfung

Schritt 10: Testen der Schaltung

Nachdem wir die Hardwarekomponenten auf der Leiterplatte zusammengebaut und den Durchgang überprüft haben, müssen wir prüfen, ob unsere Schaltung ordnungsgemäß funktioniert oder nicht. Wir werden unsere Schaltung testen. Die in diesem Artikel erwähnte Stromquelle ist die 18-V-Gleichstrombatterie. In den meisten Fällen ist keine 18-V-Batterie verfügbar und es besteht kein Grund zur Panik. Wir können eine 18-V-Batterie erzeugen, indem wir zwei 9-V-Gleichstrombatterien in Reihe schalten. Verbinden Sie das Pluskabel (rot) der Batterie 1 mit dem Minuskabel (schwarz) der Batterie 2 und verbinden Sie auf ähnliche Weise das Minuskabel der Batterie 2 mit dem Pluskabel der Batterie 1. Zur Vereinfachung sind die folgenden Beispielverbindungen aufgeführt:

Serienverbindung

Vor dem Einschalten des Stromkreises die Spannung mit dem Digitalmultimeter notieren. Stellen Sie das DMM auf Volt und schließen Sie es an die positiven und negativen Anschlüsse der Blei-Säure-Batterie an, die aufgeladen werden muss. Nachdem Sie die Spannung notiert haben, schalten Sie den Stromkreis ein, warten Sie fast 30 Minuten und notieren Sie dann die Spannung. Sie würden sehen, dass die Spannung angestiegen wäre und sich die Blei-Säure-Batterie im Ladezustand befindet. Wir können diese Schaltung an einer Autobatterie testen, da es sich auch um eine Blei-Säure-Batterie handelt.

Schritt 11: Kalibrieren der Schaltung

Die Schaltung muss für eine ordnungsgemäße Aufladung kalibriert werden. Stellen Sie die Spannung im Tischnetzteil auf 15 V ein und schließen Sie sie an CB + und CB- Punkt des Stromkreises an. Setzen Sie zunächst den Jumper zur Kalibrierung zwischen die Positionen 2 und 3. Nehmen Sie danach den Schraubendreher und drehen Sie das Potentiometer (50 kOhm), bis die LED auf der linken Seite leuchtet. Schalten Sie nun die Stromversorgung aus und schließen Sie den Jumper zwischen Punkt 1 und Punkt 2 an. Nachdem wir den Stromkreis eingestellt haben, können wir alle Blei-Säure-Batterien aufladen. Die 15 V, die wir während der Kalibrierung eingestellt haben, sind der Auslöse- / Stolperpunkt des Stromkreises, und der Akku wird zu diesem Zeitpunkt etwa 80% seiner Kapazität aufgeladen. Wenn wir es zu 100% aufladen möchten, muss der LM7815 entfernt werden und 18 V werden direkt von der Stromversorgung des Stromkreises bereitgestellt. Dies wird überhaupt nicht empfohlen, da dies die Batterie beschädigen könnte.


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