سایناکو | تولید کننده و وارد کننده باتری و یوپی‌اس
S-2505 : ساخت یک شارژ مناسب برای باتری‌های سرب-اسیدی
Making a suitable charge for lead-acid batteries
در این مقاله از سایناکو با ما همراه باشید تا طریقه ساخت یک شارژ مناسب برای باتری‌های سرب-اسیدی را با هم مرور کنیم:
پیدا کردن شارژری متناسب با نیاز شما
هنگامی که به دنبال شارژر باتری سرب اسید مناسب هستید، باید چند نکته را در نظر داشته باشید. ابتدا، باید مطمئن شوید که آیا شارژری که در اختیار دارید، باتری شما را به درستی شارژ می‌کند یا خیر؟! همچنین مهم است که ولتاژ و ظرفیت باتری خود را بدانید.
بهتر است شارژری را انتخاب کنید که به اندازه کافی قدرتمند باشد؛ تا باتری شما را به شارژ کامل برساند. شارژری که انتخاب میکنید باید با ولتاژ باتری مطابقت داشته باشد. نقطه قوت یک شارژر مناسب این است که بر روی منحنی شارژ باتری تمرکز داشته باشد و با استفاده از حالت شناور، بدون اینکه آن را بیش از حد شارژ کند یا اجازه تخلیه بیش از حد بدهد، سطح ولتاژ باتری را به طور مداوم حفظ کند.
باتری‌های سرب اسیدی، از روشی برای شارژ به نام ولتاژ ثابت جریان ثابت (CC-CV) استفاده می‌کنند. این فرآیند، از یک جریان تنظیم شده استفاده می‌کند؛ به گونه‌ای که ولتاژ ترمینال باتری را تا رسیدن به بالاترین حد ولتاژ شارژ افزایش می‌دهد. هنگامی‌که ولتاژ اشباع می‌شود، جریان کاهش مییابد.
به عنوان مثال یک باتری سرب اسیدیAGM، ولتاژ خروجی خود را در دماهای بالاتر کاهش می‌دهد. بنابراین دمای بالاتر می‌تواند به افزایش عمر باتری کمک کند. اگر این موضوع گیج کننده به نظر می‌رسد، روش CC-CV را در سه مرحله مجزا در نظر بگیرید:
۱- ابتدا مرحله شارژ جریان ثابت را در نظر بگیرید. این مرحله بخش بزرگی از شارژ کلی باتری و همچنین مقدار زیادی از زمان مورد نیاز برای شارژ شدن را به خود اختصاص می‌دهد.
۲- مرحله بعد، شارژ کامل است که در آن جریان با نرخ کمتر ادامه یافته و باتری را به طور کامل شارژ می‌کند.
۳- در نهایت، شارژ شناور هرگونه «انرژی» از دست رفته از باتری به دلیل تخلیه خودبه‌خودی را جبران می‌کند.
هر سه مرحله، نه تنها برای کارایی باتری، بلکه برای بهینه شدن طول عمر آن بسیار مهم هستند.
پیشنهاد ما استفاده از ماژول کاهنده موسوم به XL4016 می‌باشد.
در ابتدا ماژول‌ها و قطعات استفاده شده در این مدار را به شما معرفی خواهیم کرد.
ماژول XL4016
ماژول XL4016 شامل ۲ عدد آی سی XL4016 به همراه هیت سینک، ۲ عدد پتانسیومتر مولتی ترن، ۴ خازن فرکانس بالا، ترمینال‌های ورودی و خروجی و… می‌باشد. در ادامه اجزای اصلی آن را برای شما شرح خواهیم داد. همچنین با کاربردهای مختلف این ماژول چند منظوره آشنا خواهیم شد.
آی سی XL4016: آی سی قرار گرفته بر روی این ماژول، یک مبدلDC-DC کاهنده یا مبدل باک با فرکانس ثابت ۱۸۰ کیلوهرتز و جریان خروجی بالا است. از این مبدل در حالت پیک جریان می‌توان با راندمان بالا، ریپل کم و رگولاسیون عالی خط و بار ۸ آمپر خروجی گرفت.
این آی سی شامل تقویت کننده داخلی فرکانس و یک نوسانگر یا اسیلاتور با فرکانس ثابت است. مدار کنترل PWM آن قادر است نرخ کاری را به صورت خطی از ۰ تا ۱۰۰ درصد تنظیم کند. همچنین شامل یک مدار محافظ اضافه جریان داخلی نیز می‌باشد. وقتی حفاظت اتصال کوتاه فعال شود، فرکانس عملیاتی آن از ۱۸۰ کیلوهرتز به ۴۸ کیلوهرتز کاهش مییابد.
پتانسیومترهای مولتی ترن: از طریق این پتانسیومتر‌ها امکان تغییر و تنظیم دقیق ولتاژ و جریان وجود دارد. این ماژول طیف وسیعی از جریان خروجی تا ۸A را ارائه می‌دهد. با هیت سینک نصب شده بر روی ماژول می‌توان به راحتی برنامه‌های کاربردی با توان بالا را به طور مداوم اجرا کرد (مشروط بر اینکه از یک فن خنک کننده روی هیت سینک استفاده کنید).
خازن‌های فرکانس بالا: در این ماژول برای افزایش تثبیت ولتاژ خروجی شاهد چهار خازن فرکانس بالا هستیم که ریپل خروجی کمتری را ایجاد می‌کنند.
کاربرد: به دلیل قابل تنظیم بودن ولتاژ و جریان، استفاده از ماژول XL4016 در کاربردهای متنوع به آسانی امکان‌پذیر است؛ به عنوان مثال برای شارژ باتری‌ها، منبع تغذیه درایور LED، منبع تغذیه وسایل نقلیه و… می‌توان از این ماژول کمک گرفت.
شکل۱- ماژول کاهنده XL4016
ماژول ولت‌متر و آمپرمتر
این ماژول ولتاژ DC را تا ۱۰۰ ولت و جریان DC را تا ۱۰ آمپر اندازه می‌گیرد. ولتاژ تغذیه این برد بین ۴ تا ۳۰ ولت می‌باشد. با استفاده از این ماژول می‌توان به صورت هم‌زمان و لحظه‌ای میزان ولتاژ و شدت جریان مصرفی دستگاه‌های گوناگون را روی نمایشگرهای سه رقمی به صورت جداگانه مشاهده کرد.
رگولاتور L7812
رگولاتور L۷۸۱۲ قطعه‌ای جهت کاهش و تثبیت ولتاژ می‌باشد. این آی‌سی می‌تواند با ولتاژ ورودی تا ۳۵ ولت، در خروجی ولتاژ تثبیت شده ۱۲ ولت مثبت ارائه دهد.
مدار نهایی شارژر و طریقه کار با آن
در مقاله راهنمای کامل شارژ باتری سرب اسیدی به تفصیل تکنیک‌های شارژ باتری لید اسید را به شما معرفی کردیم. همانطور که می‌دانید یکی از تکنیک های رایج باتری سرب اسید، متد ولتاژ ثابت-جریان ثابت (CV-CC) است. اگر باتری را از این طریق شارژ کنیم؛ درحالی که ولتاژ و سطح شارژ افزایش مییابد، جریان باتری پس از یک دوره ثابت بودن به مرور کاهش مییابد.
پس از اینکه جریان شارژ باتری پس از مدتی به صفر نزدیک شد، می‌توان گفت که باتری به طور کامل شارژ شده است.
برای رسیدن به این هدف یک شارژر بسیار کاربردی را برای شما طراحی کردهایم. در تصویر زیر نحوه سیم کشی و اتصالات مدار این شارژر را مشاهده میکنید:
در این مدار از یک ترانس ۱۲ ولت دوبل جهت تغذیه اصلی مدار شارژر استفاده کردهایم. ولتاژ تغذیه ماژول ولت متر-آمپرمتر از طریق رگولاتور ۷۸۱۲ تامین می‌شود.
برای تنظیم ولتاژ و جریان مورد نیاز شارژ از طریق ماژول XL4016 به شیوه زیر عمل کنید:
۱) ابتدا ولتاژ شناور و جریان شارژ مورد نیاز باتری مورد نظر را تعیین کنید. در حالی که باتری به خروجی ماژول متصل نیست، ولتاژ ۷ ولت تا ۳۲ ولت را به ورودی ماژول اعمال کنید، مطمئن شوید که قطبیت صحیح را رعایت کرده باشید.
۲) با استفاده از پتانسیومتر CV، ولتاژ خروجی ماژول را با ولتاژ شناور مورد نیاز باتری مورد نظر تنظیم کنید. (حدود ۱۴.۱V)
۳) باتری را با رعایت قطبیت صحیح به خروجی ماژول وصل کنید. شارژ باتری شروع خواهد شد.
۴) از طریق پتانسیومترCC، مقدار جریان را روی جریان شارژ مورد نیاز باتری تنظیم کنید.
مدار این شارژر قابل توسعه می‌باشد و با اعمال کمی تغییرات می‌توانیم آن را به یک قطع کن خودکار مجهز کنیم. افزودن یک قطع کن خودکار به شارژر، می‌تواند در افزایش طول عمر باتری و جلوگیری از خراب شدن (Over Charge) آن موثر باشد.
لطفاً در صورت تمایل به دریافت آموزش مدار توسعه یافته، پیشنهادات خود را در بخش نظرات ثبت نمایید.
تنظیم و تهیه شده در واحد تحقیق و توسعه سایناکو
