شارژر هوشمند باتری ۱۲ ولت با قطع خودکار شارژ

کار رو با طراحی مدار ساده تو نرم‌افزار آلتیوم 365 شروع کردم و در نهایت فایل گربر اون رو استخراج کردم. مدار شارژر باتری 12 ولت به‌گونه‌ای طراحی شده که فرآیند شارژ رو به‌طور کارآمد کنترل و تنظیم می‌کنه و در عین حال از باتری هم محافظت می‌کنه. اول برق متناوب با یک پل دیودی GBJ1506 به مستقیم تبدیل می‌شه و بعد با کمک خازن‌ها، ولتاژ خروجی صاف و پایدار می‌شه.

رگولاتور ولتاژ LM317 همراه با ترانزیستور قدرت MJD2955 وظیفه کنترل ولتاژ و جریان خروجی رو به عهده داره.

برای تنظیم پارامترهای شارژ، مدار از دو پتانسیومتر استفاده می‌کنه؛ یکی برای کنترل ولتاژ و دیگری برای تنظیم آستانه جریان. یک رله هم نقش کلیدی تو فرآیند شارژ داره که با یک ترانزیستور BC547 فعال می‌شه، درست زمانی که باتری نیاز به شارژ داره. با افزایش ولتاژ باتری، یک مکانیزم حسگر رله رو غیرفعال می‌کنه تا از اضافه‌شارژ جلوگیری بشه.

یک بازر و چند ال‌ای‌دی نشانگر هم وضعیت در حال شارژ و شارژ کامل رو به‌وضوح نشون می‌دن تا همیشه از وضعیت شارژ باخبر باشی.

برای ایمنی بیشتر، از دیودهای 1N4007 برای جلوگیری از اتصال معکوس و چند مقاومت برای بایاس و کنترل جریان هم استفاده شده. وجود یک کلید ریست هم این امکان رو می‌ده که در صورت نیاز، دخالت دستی داشته باشی. مجموع این طراحی یک روش قابل‌اعتماد و هوشمند برای شارژ باتری 12 ولت ارائه می‌ده و در عین حال از اضافه‌شارژ و جریان بیش‌ازحد جلوگیری می‌کنه.

برای ساخت نمونه اولیه PCB معمولا از سازنده‌هایی استفاده می‌کنم که کیفیت بالا، دقت ساخت مناسب و قیمت مقرون‌به‌صرفه دارن. چه یک علاقه‌مند باشی چه یک حرفه‌ای، این جور خدمات معمولا تحویل سریع و پشتیبانی خوبی هم دارن که باعث می‌شه گزینه‌ی مناسبی برای ساخت PCB باشن. فرآیند سفارش هم معمولا خیلی ساده‌ست.

کافیه فایل گربر رو آپلود کنی، مشخصات موردنظرت مثل ضخامت و رنگ برد رو انتخاب کنی، قیمت نهایی رو بررسی کنی و جزئیات سفارش رو تأیید کنی. بعد از ثبت سفارش و پرداخت، بقیه کار روی دوش سازنده‌ست.

در نهایت PCB باکیفیتت با دقت بالا ساخته و درب منزل بهت تحویل داده می‌شه.

+1

اول از همه خیلی مهمه که PCB رو با الکل ایزوپروپیل تمیز کنی. بعد با یه سرنگ خمیر لحیم، خمیر رو روی پدها بمالی. اگه از استنسیل هم استفاده کنی، کار خیلی دقیق‌تر و تمیزتر پیش می‌ره.

قطعات رو با پنس جاگذاری کن و مطمئن شو مقاومت‌ها، دیودها و بقیه قطعات درست تراز شدن. من دوست دارم یه برد دیگه بدون خمیر لحیم کنارم داشته باشم تا نقاط تراز رو راحت‌تر ببینم.

حالا چند تا روش برای ذوب کردن خمیر لحیم داری؛ مثل هیت‌گان، هات‌پلیت یا کوره ریفلو. من از هات‌پلیت میان‌ویر MH30 استفاده کردم. دما رو مطابق نقطه ذوب خمیر لحیمت تنظیم کن و PCB رو روی هات‌پلیت بذار.

خیلی مهمه که پروفایل ریفلوی قطعاتت رو بشناسی؛ یعنی بدونی چقدر و در چه دمایی می‌تونی گرمشون کنی. من معمولا حدود 250 درجه سانتی‌گراد و به مدت یک دقیقه گرمشون می‌کنم. می‌بینی که لحیم ذوب می‌شه و قطعات دقیقا سرجای خودشون می‌شینن. حالا می‌تونی هات‌پلیت رو خاموش کنی و بذاری کاملا خنک بشه.

روی این PCB چند تا قطعه پایه‌دار هم داریم؛ مثل خازن، پل دیودی، ترمینال پیچی و رله. اول همه قطعات رو سرجاشون بذار و با نوار ماسکینگ ثابتشون کن. بعد پایه‌ی اول همه قطعات رو کمی خم کن تا تعادلشون حفظ بشه و بعد یکی‌یکی لحیمشون کن. برای این مرحله از هویه لحیم‌کاری میان‌ویر TS80P استفاده کردم.

بعد از تموم شدن لحیم‌کاری، حتما باقی‌مانده فلاکس رو از روی برد پاک کن. کمی محلول الکل ایزوپروپیل روش اسپری کن و با پنبه تمیزش کن. حالا برد PCB آماده استفاده‌ست.

ترانسفورماتور سه تا سیم داره؛ قرمز، آبی و قرمز که نشون‌دهنده 12-0-12 هستن. کافیه این سه سیم رو با یه پیچ‌گوشتی به ترمینال پیچی ورودی PCB وصل کنی. روی برد هم قبلا هر سه قطب 12-0-12 برای راحتی اتصال مشخص شدن.

برای ساخت گیره شارژ، گیره‌های کروکودیلی رو به سیم‌های سیلیکونی وصل کن و مطمئن شو اتصال محکم و مطمئنی داری. از سیم قرمز برای قطب مثبت (+) و سیم مشکی برای قطب منفی (-) استفاده کن تا اشتباه گرفته نشن.

بعد از آماده شدن گیره، اون رو با پیچ‌گوشتی به ترمینال پیچی خروجی PCB وصل کن. روی برد از قبل علامت‌های + (مثبت) و - (منفی) مشخص شدن. سیم مشکی رو محکم به قطب منفی و سیم قرمز رو به قطب مثبت وصل کن تا قطبیت درست رعایت بشه.

برای اینکه شارژ درست انجام بشه، باید مدار رو کالیبره کنی و ولتاژ شارژ و ولتاژ قطع خودکار رو تنظیم کنی.

1. پتانسیومتر اول ولتاژ شارژ رو کنترل می‌کنه. آروم در جهت عقربه‌های ساعت بچرخونش تا ولتاژ بالا بره و در خلاف جهت بچرخونش تا کم بشه. اون رو مطابق ولتاژ شارژ موردنیاز باتریت تنظیم کن.
2. پتانسیومتر دوم ولتاژ قطع خودکار رو تنظیم می‌کنه. آروم در جهت عقربه‌های ساعت بچرخونش تا ال‌ای‌دی سبز روشن بشه؛ این یعنی نقطه قطع تنظیم شده. این کار باعث می‌شه شارژر به‌محض پر شدن باتری، برق رو قطع کنه و از اضافه‌شارژ جلوگیری بشه.

با کالیبراسیون درست، این شارژر هوشمند به‌طور کارآمد و ایمن باتریت رو شارژ می‌کنه.

قبل از تست، مطمئن شو همه اتصالات محکم هستن. سیم‌های ورودی AC ترانسفورماتور رو به یک منبع برق 220 ولت وصل کن و حتما عایق‌بندی مناسب رو رعایت کن. گیره‌های شارژ رو به باتری وصل کن و قطبیت رو چک کن؛ قرمز به مثبت (+) و مشکی به منفی (-) تا از آسیب دیدن باتری جلوگیری بشه.

وقتی شارژ شروع بشه، ال‌ای‌دی قرمز روشن می‌شه. در این مدت از دست زدن به سیم‌های لخت خودداری کن. وقتی شارژ کامل بشه، ال‌ای‌دی سبز روشن می‌شه و بازر هم به صدا درمیاد تا اتمام شارژ رو اعلام کنه. اگه لازم شد شارژر رو ریستارت کنی یا خطایی پیش بیاد، کافیه دکمه ریست رو بزنی تا عملکرد عادی برگرده.

هیچ‌وقت شارژر رو بدون نظارت روشن نذار. از ابزار عایق‌دار استفاده کن، از آب دورش نگه دار و از شارژ باتری‌های آسیب‌دیده خودداری کن. بعد از اتمام شارژ هم حتما برق رو قطع کن تا هم ایمنی و هم عمر قطعات حفظ بشه.

در جمع‌بندی این پروژه، هدف اصلی طراحی یک شارژر باتری با محافظت در برابر اضافه‌شارژ، نشانگرهای وضعیت و هشدار صوتی بود تا فرآیند شارژ هم ایمن باشه هم کارآمد.

با این حال، تو مرحله تست چند تا مشکل مشاهده شد؛ از جمله تنظیم نادرست ولتاژ، احتمال خرابی سوییچینگ رله و تشخیص نادرست شارژ کامل. برای اینکه مدار کاملا درست کار کنه، لازمه اتصالات قطعات رو دوباره بررسی کنی، مقادیر مقاومت‌ها رو چک کنی و مکانیزم سوییچینگ رله و ترانزیستور رو دقیق‌تر تست کنی.

با کمی رفع‌اشکال و اصلاحات جزئی، این مدار پتانسیل این رو داره که به یک شارژر باتری 12 ولت قابل‌اعتماد و ایمن تبدیل بشه؛ مناسب برای انواع باتری‌ها و با جلوگیری از اضافه‌شارژ و جریان بیش‌ازحد. تیم آیسی‌مدار خوشحال می‌شه اگه تجربه‌ها و پیشنهادهای خودت رو درباره بهبود این مدار تو بخش دیدگاه‌ها باهامون درمیون بذاری.