شارژر باتری قلمی

مدار شارژر باتری قلمی با استفاده از آردوینو

در این پروژه مدار شارژ باتری قلمی NiMH را با استفاده از آردینو پیاده‌سازی می‌کنیم. در ادامه، روش انجام این کار را بیان خواهیم کرد.

باتری‌های قابل شارژ راهی عالی برای تأمین انرژی وسایل الکترونیکی قابل حمل هستند. این باتری‌ها می‌توانند موجب صرفه‌جویی در هزینه‌ها شوند و در صورت بازیافت صحیح، برای محیط زیست ضرر کمتری ندارند. برای اینکه بتوانید از باتری‌های قابل شارژ خود بیشترین بهره را ببرید، باید آن‌ها را به درستی شارژ کنید. این بدین معنی است که شما به یک شارژر خوب نیاز دارید. شما می‌توانید هزینه‌های زیادی را برای تهیه یک شارژر تجاری خرج کنید، اما ساختن آن هم سرگرم‌کننده‌تر است و هم صرفه اقتصادی دارد. بنابراین در اینجا نحوه ساخت شارژر باتری کنترل شده با آردوینو را بیان می‌کنیم.

ابتدا ذکر این نکته مهم است که یک روش شارژ کلی وجود ندارد که برای همه باتری‌های قابل شارژ مناسب باشد. هر نوع باتری  از فرایند شیمیایی متفاوتی برای عملکرد خود استفاده می‌کند. در نتیجه، هر نوع باتری باید متفاوت شارژ شود. در این مطلب نمی‌توانیم انواع باتری و روش‌های شارژ را پوشش دهیم. بنابراین برای سادگی، در مورد متداول‌ترین نوع باتری قابل شارژ، یعنی باتری نیکل– هیدرید فلز (Nickel-Metal Hydride) یا NiMH تمرکز خواهیم کرد و مدار شارژر باتری قلمی را برای این نوع باتری بررسی می‌کنیم.

تجهیزات و قطعات مورد نیاز

تجهیزات و قطعات لازم برای مدار شارژر باتری قلمی به شرح زیر است:

• میکروکنترلر آردوینو
• نگهدارنده باتری قلمی
• باتری قلمی NiMH
• مقاومت 10 اهمی (با توان نامی حداقل 5 وات)
• مقاومت 1 اهمی
• خازن 1 میکروفارادی
• ماسفت IRF510
• سنسور دما TMP36
• منبع تغذیه تنظیم شده 5 ولت
• برد بورد نمونه اولیه
• سیم‌های جامپر

نحوه عملکرد مدار شارژر باتری قلمی NiMH

روش‌های مختلفی وجود دارد که می‌توانید باتری NiMH را شارژ کنید. روشی که استفاده می‌کنید بیشتر به سرعت شارژ باتری بستگی دارد. نرخ شارژ (یا C-rate) نسبت به ظرفیت باتری اندازه‌گیری می شود. اگر ظرفیت باتری شما 2500 میلی‌آمپر-ساعت است و آن را با جریان 2500 میلی‌آمپر شارژ می‌کنید، پس در واقع آن را با سرعت 1C شارژ می‌کنید. اگر آن را با جریان 250 میلی‌آمپر شارژ کنید، یعنی آن را با سرعت C/10 شارژ می‌کنید.

هنگام شارژ سریع باتری (با سرعت بالاتر از C/10)، باید ولتاژ و دمای باتری را به دقت کنترل کنید تا مطمئن شوید که بیش از حد شارژ نمی‌شود. شارژ بیش از حد می‌تواند به باتری آسیب جدی برساند. با این حال، وقتی باتری را به آرامی شارژ می‌کنید (با سرعت C/10 یا کمتر)، اگر به طور تصادفی بیش از حد آن را شارژ‌ کنید، احتمال آسیب دیدن باتری بسیار کم است. به همین دلیل، روش‌های شارژ آهسته به طور کلی ایمن‌تر هستند و به افزایش طول عمر باتری کمک می‌کنند. بنابراین برای شارژر باتری در این پروژه مدار شارژر باتری قلمی از نرخ شارژ C/10 استفاده می‌کنیم.

سنسور دما

سنسور دما نوعی سنسور است که دما یا گرما را اندازه‌گیری و آشکارسازی می‌کند. سنسورهای دما در انواع مختلفی وجود دارند: از قطعات ترموستاتیک ساده خاموش/روشن یک آب‌گرم‌کن ساده خانگی گرفته تا نیمه‌هادی‌های بسیار حساس که فرایند کوره‌های یک کارخانه را کنترل می‌کنند. در این آموزش درباره سنسورهای دما و انواع آن‌ها بحث خواهیم کرد.

 می‌دانیم که حرکت ملکول‌ها و اتم‌ها سبب ایجاد گرما می‌شود و هرچه این حرکت بیشتر باشد، گرمای بیشتری تولید خواهد شد. سنسورهای دما مقدار انرژی گرمایی یا حتی سرمای تولیدی یک جسم یا سیستم را اندازه‌گیری می‌کنند و به ما این توانایی را می‌دهند که بتوانیم هرگونه تغییر فیزیکی در دما را با یک خروجی آنالوگ یا دیجیتال حس (Sense) یا آشکار (Detect) کنیم.

انواع سنسور دما

سنسورهای دما انواع مختلفی دارند که هر کدام، بسته به کاربردشان، مشخصه‌های خاص خود را دارند. این سنسورها از دو نوع اصلی تشکیل می‌شوند:

• سنسورهای تماسی: این نوع سنسورهای دما باید با جسم مورد نظر، که قرار است دمای آن اندازه‌گیری شود، تماس فیزیکی مستقیم داشته باشند و از هدایت برای پایش تغییرات دما استفاده می‌کنند.
• سنسورهای غیرتماسی: در این سنسورها از همرفت و تابش برای پایش تغییرات دما استفاده می‌شود. سنسورهای غیرتماسی را می‌توان برای آشکارسازی مایعات و گازهایی به کار برد که هنگام تغییر دما (گرم یا سرد شدن) انرژی تابشی ساطع می‌کنند.

سنسورها را، اعم از تماسی و غیرتماسی، می‌توان در دسته‌های زیر تقسیم‌بندی کرد:

• سنسورهای الکترومکانیکی
• سنسورهای مقاومتی
• سنسورهای الکترونیکی

در ادامه، هر یک از این انواع را معرفی خواهیم کرد.