۴ خرداد ۱۳۹۶ ساعت: ۱۸:۵۸
خانه > دانش و فناوری > الکترونیک > شارژر اتوماتیک باتری های sla با محدود کننده جریان

شارژر اتوماتیک باتری های sla با محدود کننده جریان

دنیای اطلاعات: در سالهای اخیر و با ظهور باتری های Sealed Lead-acid یا سرب – اسیدی خشک که دارای ظرفیت قابل قبولی نسبت به وزن و حجمشان می باشند دامنه استفاده از آنها نیز در مدارهای الکترونیک قابل حمل گسترش قابل توجهی یافته است ولی متاسفانه مدارهای شارژر قدیمی که تنها از یک ترانس کاهنده ولتاژ و چند دیود یکسو کننده تشکیل شده بودند دارای عملکرد چندان مناسبی برای شارژ آنها نمیباشد زیرا علاوه بر عدم وجود ولتاژ دقیق و مناسب می تواند به واسطه جریان زیاد سبب صدماتی نیز به باتری های فوق گردد.

شارژر اتوماتیک باتری های سرب - اسیدی با محدود کننده جریان

در حقیقت بنا به اکثر استانداردهای ساخت باتری حداکثر جریان مجاز شارژ هرگز نباید از ده درصد ظرفیت اسمی باتری تجاوز نماید . در اینجا منظور از ظرفیت باتری توانایی ذخیر سازی آن بر حسب AH یا آمپر – ساعت می باشد . به طور مثال یک باتری با ظرفیت ۵۵ آمپر ساعت ( مثل یکی از انواع باتری اتومبیل پیکان ) میتواند ۵۵ آمپر به مدت یک ساعت ایجاد نماید . البته اگر از یک باتری با این مشخصات برای ایجاد چنین جریانی استفاده نماییم خیلی سریع آسیب دیده و غیر قابل استفاده خواهد گردید بنابراین لازم است به قانون محدود سازی جریان که حداکثر جریان شارژ و دشارژ را به ده درصد ظرفیت اسمی محدود میسازد ، توجه داشته باشیم که در مورد باتری اشاره شده ۵٫۵ آمپر به مدت ۱۰ ساعت میباشد که به این مفهوم میباشد که ما میتوانیم از باتری فوق حداکثر پنج و نیم آمپر به مدت ۱۰ ساعت برداشت نماییم و جریان شارژ آن نیز به حداکثر پنج و نیم آمپر برای مدت ۱۴ ساعت ( به دلیل راندمان کمتر و اتلاف انرژی ) محدود گردیده است . ولتاژ شارژ یک باتری سرب – اسیدی کاملا شارژ شده برای هر خانه ۲٫۳ ولت ( در مقابل ولتاژ اسمی ۲ ولت ) در نظر گرفته میشود که در نهایت برای یک باتری ۶ خانه ۱۲ ولت ۱۳٫۸ ولت محاسبه میگردد پس برای شارژ ایده آل یک باتری ۶ خانه ۱۲ ولت به مداری با ولتاژ ۱۳٫۸ ولت و جریان محدود شده به ده درصد ظرفیت اسمی باتری نیازمند خواهیم بود.
البته در اینجا ذکر این نکته ضروری میباشد که در صورتی که از حداکثر جریان مجاز استفاده نگردد هم به ظرفیت باتری و هم عمر آن به میزان قابل توجهی اضافه میگردد به طور مثال اگر از همان باتری که در مثال قبل استفاده نمودیم به جای پنج و نیم آمپر تنها ۵۵۰ میلی آمپر یا اندکی بیش از نیم آمپر استفاده نماییم به جای صد ساعت (که از تقسیم ۵۵ بر ۰٫۵۵ بدست میاید ) میتوانیم شاید بیشتر از ۲۰۰ ساعت از باتری استفاده نماییم و تعداد چرخه های شارژ و دشارژ باتری نیز که معمولا ۱۰۰۰ بار در نظر گرفته می شود به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
در مداری که در ابتدا مطلب ارائه گردیده است به منظور بدست آوردن یک ولتاز کاملا ثابت از مدار مجتمع LM317 استفاده گردیده است که یکی از معروفترین آی سی های رگلاتور قابل تنظیم ولتاژ میباشد و در بازار الکترونیک ایران نیز به راحتی در دسترس می باشد. در این آی سی از سه پایه برای ورود و خروج جریان و تنظیم ولتاژ خروجی استفاده شده است در ابتدا تقسیم کننده R2 ، P1 و R3 ولتاژ مورد نیاز برای پایه تنظیم را فراهم میاورند و نقش پتانسیومتر P1 تنظیم دقیق ولتاژ خروجی بر روی ۱۳٫۸ ولت میباشد و ترانزیستور Q1 و مقاومتهای R1 و R4 وظیفه محدود ساختن جریان را بر عهده خواهند داشت . نحوه محاسبه R1 به این صورت میباشد که ابتدا حداکثر جریان مجاز برای باتری مورد نظرمان را همانطور که گفته شد با توجه به ظرفیت باتری محاسبه مینماییم که البته اگر مقداری کمتر از آن نیز باشد ( با توجه به افزایش زمان شارژ ) به افزایش عمر باتری کمک قابل توجهی می نماید.
فرض کنیم قصد ساخت شارژر برای باتری ۱۲ ولتی با ظرفیت ۱۵ آمپر ساعت را داشته باشیم در این حالت حداکثر جریان شارژ باید به ۱٫۵ آمپر محدود گردد مطابق فرمول اساسی الکترونیک یعنی قانون اهم داریم:

V=I.R

که مقادیر را جایگزین می کنیم:

۰٫۷ = ۱٫۵ * R
R = 0.46

که مقدار R مساوی ۰٫۴۶ اهم به دست میاید که البته در این مدار ۰٫۵۶ اهم است . مقدار ۰٫۷ ولت در فرمول فوق ولتاژ سوویچ ترانزیستورهای سیلیکونی میباشد که در اینجا برای راه اندازی ترانزیستور BC140 می باشد.
با روشن شدن ترانزیستور BC140 ولتاژ پایه تنظیم رگلاتور LM317 افت کرده و سبب افت ولتاژ خروجی و کاهش جریان می گردد .
توان مقاومت R1 بر حسب وات مساوی حداکثر جریان عبوری ضربدر ولتاژ دو سر آن ( که هیچوقت بیشتر از ۰٫۷ ولت نمیشود ) میباشد که البته مجددا مقداری بیشتر از مقدار بدست آمده از فرمول در نظر می گیریم.
آی سی رگلاتور ولتاژ LM317 در بسته بندی های مختلفی ساخته میگردد که نوعی که در تصویر مشاهده میفرمایید LM317T با قدرت متوسط میباشد بدیهی است برای استفاده از قدرتهای بیشتر نیازمند استفاده از انواع دیگر آن مانند LM317D میباشیم همچنین استفاده از یک هیت سینک یا رادیاتور فلزی به منظور خنک کردن آن به شدت توصیه می گردد.

lm317

نحوه محاسبه قدرت رگلاتور به این صورت می باشد که ولتاژی را که بر روی آن افت می کند ضربدر حداکثر جریان عبوری از آن مینماییم تا قدرت تلف شده بر حسب وات به دست آید به طور مثال اگر از منبع تغذیه ۲۰ ولت استفاده کنیم ۱۳٫۸ – ۲۰ یا ۶٫۲ ولت بر روی رگلاتور افت ولت خواهیم داشت که با جریان عبوری حداکثر ۱٫۵ آمپر میشود ۹٫۳ وات که در این صورت صد در صد نیازمند رادیاتور با پره های بزرگ جهت اتلاف دما خواهیم بود.
ترانزیستور BC140 نیز یک ترانزیستور از نوع NPN کاملا معمولی میباشد که آن نیز در بازار الکترونیک ایران براحتی قابل تهیه میباشد شکل پایه های این ترانزیستور جهت دوستانی که تجربه کمتری در ساخت مدارهای الکترونیک دارند در شکل سمت چپ نشان داده شده است.

bc140

در مدارهایی که به صورت دائم به برق متصل میباشند نیازی به محافضت از آی سی رگلاتور وجود ندارد ولی در مدارهایی بدون قطع مدار از باتری ( مثل دستگاههای قابل حمل ) امکان قطع تغذیه وجود داشته باشد لازم است بین دو پایه رگلاتور ( یعنی نقاط A و B در نقشه اصلی ) یک دیود معمولی مثل ۱N4007 قرار دهیم تا ولتاژ معکوس باتری به آی سی رگلاتور صدمه ای نزند.
جهت ساخت مدار میتوان از هر یک از روشهای رایج مثل فیبرهای طراحی شده و یا فیبر های سوراخ دار آماده استفاده نمود و حتی ساخت نمونه آزمایشی با بردبرد نیز امکانپذیر می باشد.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *