Bygga din egen strömförsörjning batteri (4 / 7 steg)

Steg 4: Design och simulera kretsen

Ett bra sätt att visualisera kretsar är som block. Varje block har en specifik uppgift. Sammanställt block och du får en fullt fungerande krets. Kretsen Schematisk (första bilden) visar batteri makt leverans krets. Titta lite närmare och du kommer att märka att den är gjord av några kvarter. Rulla över vart och ett av dessa för att se deras funktion:

• Batteri: detta är 5Ah 12V bly-syra batteriet att driva vår krets. Bly syra är ett bra val för denna krets eftersom det kan source hög ström. Med andra ord, drar kretsen mycket av ström när du slår upp och att upprätthålla ökat spänningen. Det är en anledning varför bilar använda dem! Bly-syra batterier också köra på 12V vilket gör öka spänningen lättare.
• Input Filtrering: två kondensatorer hjälper jämna ut kraftledning kommer in i boost krets. Detta bidrar till att minska svängningar och rippel som skulle kunna orsaka problem i en krets som förväntar sig en stadig 12V.
• Mikrokontroller: An Arduino eller annan enhet för att styra den boost kretsen och hålla det inom dess gränser.
• Kontrollvredet för Boost krets: en spänningsavdelare och potentiometer gör att användaren kan styra spänningen utdata från boost krets. De två resistorer till höger släppa spänningen ner till 5V. Detta måste hända eftersom Arduino kan bara läsa signaler upp till 5V. Nu när spänningsavdelare har ned spänningen till 5V, använder vi en potentiometer för att variera spänningen mellan 0V och 5V. Arduino läser detta i.
• Reglera krets: denna krets jobb är att minska spänningen beroende på användningen input från potentiometern. 5V tillsynsmyndigheterna generellt reglera spänningar i en statisk 5V. Det gör detta genom att matcha utdata pin för att vara högre än GND pin 5V. Allmänhet är GND pin ansluten till den gemensamma GND (batteri Mark). För att tillsynsmyndigheten något annat än 5V, tillämpar vi en spänning till GND stift. Så till exempel, om vi sätter 3V på GND pin, blir 5V regulator utgång pin 5V, att ge oss en 8V utgång. Så att göra vår krets utgång någonstans från 5V till 12V lägger vi en spänningsdelare som varierar spänningen på GND PIN-koden. Beroende på potentiometern position blir produktionen av reglerar kretsen mellan 5V och 12V.
• Boost krets: detta är del av systemet som ökar spänningen. Det framkallar spänningstoppar (kort ökningar i spänning) och sedan slätar dem ut till en stabil kraftledning. Detta kan modelleras med hjälp av komplexa ekvationer och begrepp men vi tar en hög konceptuell titt. Kom ihåg att induktorer gillar inte förändringar i nuvarande, MOSFETs kan fungera som växlar, kondensatorer släta spänningsrippel, och dioder endast tillåta nuvarande strömma i en riktning. Vi börjar med att ha Arduino kontinuerligt vända MOSFET på och av mycket snabbt, vilket innebär att den mellersta nod (däremellan induktor, diod, och MOSFET) att dras ner till marken (0V). Detta orsakar en snabb och kontinuerlig förändring av nuvarande (positiva och negativa). Induktor, som hatar förändringar i nuvarande, kommer sedan framkalla en spikar att försöka motverka detta (positiva och negativa). Så lämnar här detta oss med en massa snabba spikar. Dessa spikar sedan gå igenom dioden att endast tillåta de positiva att passera. Kondensatorerna ta dessa positiva spänningstoppar och jämna dem ut. Detta ger oss en förstärkt och stabil spänningskälla.
• Boost Feedback: vi vill Arduino veta vad systemet mata, så det kan garantera spänning vistelsen vid spänningen som valts av användaren. Arduinoen kan läsa i spänningar från 0V i 5V. Vi använder en spänningsavdelare sjunka utspänningen från en potentiell 20V till 5V. Arduinoen kan nu läsa detta värde i och tolkar den.
• Belastning: för komponenter för att göra sitt jobb, de behöver ett minimum av strömflödet. 430 ohms last är tänkt att ständigt dra lite men av strömmen så banan kan köra utan en yttre belastning. Detta innebär att vi kan köra systemet och plocka våra önskad spänning utan att ha vår belastning / eller projektet inkopplad ännu!

Det är en hel del information! Kom ihåg att titta på det ett block i taget. Varje del är hanterbara. Sätta blocken ihop och du har din strömförsörjning batteri!

OBS: UTGÅNGEN FÖR DEN BOOST KRETSEN OCH REGLERA KRETS ÄR PÅ OLIKA PLATSER. DETTA ÄR SÅ SYSTEMET INTE KÄMPA FÖR ATT HÖJA OCH SÄNKA SPÄNNINGEN PÅ SAMMA GÅNG. VÄNSTRA VREDET STYR BOOST KRETS, DEN HÖGRA RATTEN STYR REGLERA KRETSEN.

Simuleringen nedan visar den boost kretsen:

Den längst till vänster multimeter visar hur mycket ström systemet drar. Du kommer att märka att eftersom du öka spänningen, den nuvarande drar vi ökar. Den rätt multimeter och o-omfattning visar utgångsspänningen och produktionen vågform respektive.