سخت افزار سرگرمی قطعات الکترونیک

پروژه طراحی و پیاده سازی لامپ سیار با تغذیه باتری لیتیمی

create-portable-light-torch-with-li-po-battery-digispark
نوشته شده توسط معین صابری

جریان برق شهری یا الکتریسیته یکی از مهم ترین و کاربردی ترین نقش ها را در زندگی روزمره ما بازی می کند. این نقش آنقدر حیاتی است که با قطع شدن برق، حرکت کلیه صنایع، تجارت خانه ها، ادارت و….  متوقف خواهد شد.  در کنار این، یکی از مهم ترین مسایل در هنگام قطعی برق، از دست دادن روشنایی است. از آنجاییکه جریان الکتریسیته نقشی اساسی در تامین نور لامپ ها و روشنایی منازل دارد، به همین دلیل با قطع برق روشنایی را از دست خواهیم داد. در این آموزش به طراحی و پیاده سازی یک مدار لامپ سیار می پردازیم. این مدار جهت تغذیه، از باتری لیتیم پلیمری بهره می برد.  بدین ترتیب به سادگی می توانید آن را به کمک شارژرهای تلفن همراه شارژ کرده تا در زمان قطعی برق، از نور لامپ استفاده کنید. از آنجاییکه لامپ مورد استفاده در این پروژه از نوع ۱۲ ولت(لامپ سیار خودرو) بوده و باتری ما ۳٫۷ ولتی است، لذا طراحی این مدار دارای چالش هایی است که در این آموزش به آن می پردازیم. بنابراین در ادامه، با مرجع تخصصی رزبری پای و آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک، همراه باشید.

 


باتری لیتیم پلیمر


همانطور که پیش از این گفته شد، در این پروژه به کمک یک باتری لیتیم پلیمری، تغذیه دستگاه لامپ سیار خود را تامین می کنیم.  باتری های لیتیمی با وزن سبک و ابعاد کوچک، انتخاب مناسبی برای تغذیه سیستم ها هستند. افزون بر این، این باتری در دستگاه های قابل حمل، انتخابی مناسب به شمار می روند. باتری های لیتیمی را می توان به دو دسته پرمصرف یونی و پلیمری تقسیم نمود. ظرفیت بالاتر، ابعاد کوچکتر و وزن سبک تر از جمله برتری های پلیمری نسبت به یونی است. شایان ذکر است که ولتاژ این باتری ها در تخلیه کامل در حدود ۳٫۴ و در حالت شارژ کامل در حدود ۴٫۲ ولت خواهد بود.

 

برای این پروژه می توانید باتری از نوع لیتیم پلیمیری و یا لیتیم یون قلمی(۱۸۶۵۰) تک سلول با ولتاژ ۳٫۷ استفاده کنید. برای این مورد می بایست باتری را با توجه به مدت زمان استفاده انتخاب کنید. در این پروژه از آنجاییکه جریان مصرفی لامپ ما در حدود ۷۵۰ میلی آمپر است، برای راه اندازی لامپ برای دو ساعت، به یک باتری با حداقل ظرفیت ۱۵۰۰ میلی آمپر نیاز خواهید داشت. همچنین در صورت تهییه باتری لیتیم یونی قلمی(۱۸۶۵۰) تهییه جاباتری جهت راه اندازی آسان توصیه می شود.

 


ماژول افزاینده ولتاژ XL6009


همانطور که پیشتر نیز گفته شد، باتری های لیتیم پلیمری ولتاژی در حدود ۳٫۴ الی ۴٫۲ برای تخلیه کامل تا شارژ کامل دارند. در این پروژه ما قصد داریم تا از یک لامپ سیار خودرو با ولتاژ ۱۲ و توان ۹ وات استفاده کنیم. از طرفی، با توجه به ولتاژ باتری لیتیم یونی، نیازمند افزایش ولتاژ باتری هستیم. به همین منظور، از ماژول افزاینده ولتاژ XL6009 جهت افزایش ولتاژ باتری استفاده می کنیم.

 

 ماژول افزاینده ولتاژ XL6009 قادر است تا ولتاژ هایی در حدود ۴٫۵ ولت را تا مرز ۴۰ ولت افزایش دهد. این ماژل به سادگی می تواند مورد استفاده قرار گیرد. برای تبدیل ولتاژ ورودی به خروجی کافیست ولتاژ ورودی را با رعایت پلاریته به ماژول اعمال کنید. سپس با چرخاندن مولتی ترن روی ماژول، می توانید ولتاژ خروجی را در مقدار مورد نظر خود تنظیم نمایید. این ماژول می تواند در خروجی تا ۳ امپر را تحمل نماید. از آنجاییکه لامپ مورد استفاده ما ۹ وات است، لذا به سادگی از این ماژول می توان در پروژه استفاده نمود.

افزایش ولتاژ به کمک ماژول XL6009 دارای چالش هایی است. یکی از این چالش ها تغییر ولتاژ خروجی در تغذیه باتری است. در این حالت، با کاهش ولتاژ باتری، خروجی ماژول افزاینده از حالت پایداری خارج می شود. این حالت ناپایدار خود را به صورت ولتاژهای بسیار زیادتر از مقدار تنظیم شده نشان می دهد.  در رابطه با این این مورد به طور کامل پیشتر پرداخته ایم. شما می توانید با کلیک بر روی این لینک، این آموزش را مطالعه نمایید. در اینجا اما، جهت مقابله با این موضوع، نیازمند یک رگولاتور کاهنده جهت صاف کردن ولتاژ رگولاتور افزاینده هستیم. به همین جهت، ابتدا ولتاژ افزاینده را تا ۱۴ ولت بالا می بریم. سپس به کمک ماژول کاهنده ولتاژ، ولتاژ را تا ۱۲ ولت پایین می آوریم.  در ادامه به بررسی ماژول کاهنده ولتاژ می پردازیم.

 


مبدل کاهنده ولتاژLM2596


مبدل کاهنده ولتاژ LM2596 یکی از پرکاربردترین ماژول ها در زمینه تبدیل ولتاژ به شمار می رود. به کمک این ماژول می توان  ولتاژ های وروی را کاهش داده و به مقدار مورد نیاز در خروجی تبدیل  تنیظیم نمود. در این پروژه، ولتاژ افزایش یافته توسط رگولاتور XL6009 کاهش می دهیم. برای این مورد، همانطور که پیشتر گفته شد، ولتاژ افزایش یافته توسط XL6009 را به کمک این ماژول کاهنده، بر روی ۱۲ ولت تنظیم می کنیم.

 

در این پروژه، ابتدا خروجی ماژول افزاینده را با رعایت پلاریته، یعنی اتصال کابل منفی خروجی افزاینده به منفی ورودی کاهنده و اتصال کابل مثبت خروجی افزاینده به ورودی مثبت کاهنده به کاهنده متصل می کنیم. سپس با چرخاندن ولوم آبی رنگ کاهنده، این ولتاژ را به ۱۲ ولت می رسانیم.

 


ماژول شارژر باتری لیتیمی


باتری های لیتیمی پس از استفاده و تخلیه، نیازمند شارژ هستند. از آنجاییکه شارژ این باتری ها نیازمند رعایت نکات و الزاماتی است،  لذا نیازمند ماژول شارژر جهت شارژ این باتری ها هستیم. ماژول شارژر باتری های لیتیمی، به سادگی می تواند باتری را از طریق شارژرهای تلفن همراه شارژ نماید. بر روی این ماژول سوکتی تعبیه شده که با اتصال کابل شارژر به آن، باتری شارژ خواهد شد.

 

بر روی این ماژول شارژر چراغ های نشانگری جهت نمایش وضعیت تغذیه و شارژ باتری تعبیه شده است. با اتمام عملیات شارژ، چراغ مخصوص روشن می شود. همچنین این ماژول پس از شارژ کامل، جریان برق را از باتری قطع می نماید. از این ماژول در شارژ باتری های لیتیم یونی و لیتیم پلیمری تک سلول با ولتاژ ۳٫۷ می توان استفاده نمود.

 


شماتیک و اتصالات پروژه


در این قسمت به بررسی شماتیک و اتصالات پروژه می پردازیم. ابتدا شمای کلی اتصالات را در تصویر زیر مشاهده می کنید.

 

در ادامه به شرح اتصالات می پردازیم. برای این منظور، ابتدا باتری را به ماژول شارژر، به شکل مستقیم و بدون اتصال به کلید، به صورت زیر متصل کنید.

  • اتصال کابل مثبت باتری به پایه B+ ماژول
  • اتصال کابل منفی باتری به پایه B- ماژول

پس از مرحله فوق، نوبت به اتصال باتری به ماژول افزاینده می رسد. به همین منظور، اتصالات را به شیوه زیر در پیش بگیرید.

  • اتصال کابل منفی باتری به ورودی IN- ماژول افزاینده
  • اتصال پایه مثبت باتری با سری کردن یک کلید و پس از آن یک فیوز به پایه IN+ ماژول افزاینده
  • تنظیم خروجی ماژول افزاینده به کمک ولوم آبی رنگ بر روی ۱۴ ولت

پس از طی مرحله فوق، می بایست خروجی ماژول افزاینده به ورودی ماژول کاهنده متصل کنید. به همین منظور، به صورت زیر عمل کنید.

  • اتصال پایه منفی خروجی افزاینده به پایه منفی ورودی کاهنده
  • اتصال پایه مثبت خروجی افزاینده به کاتد دیود و اتصال آند دیود به ورودی مثبت کاهنده(دیود به صورت سری بین خروجی مثبت افزاینده و ووردی مثبت کاهنده قرار می گیرد)

توجه۱: در این آموزش از یک لامپ ۱۲ ولت ۹ وات استفاده کرده ایم. جریان مصرفی این لامپ به صورت ۹ تقسیم بر ۱۲ یعنی ۷۵۰ میلی آمپر است. از آنجاییکه بیشینه جریان قابل تحمل در  خروجی ماژول های افزاینده/کاهنده و دیود استفاده شده(۱n5408) 3 امپر است، لذا در انتخاب لامپ دقت نظر لازم را از جهت جریان در نظر داشته باشید.

توجه۲: لامپ استفاده شده در این پروژه از نوع لامپ سیار خودرو از نوع LED با ولتاژ ۱۲ و توان ۹ وات است. از این نوع لامپ می توانید به سادگی از فروشگاه های لوازم یدکی خودروها و یا فروشگاه های آنلاین تهییه نمایید.

توجه ۳: فیوز استفاده شده در این پروژه از نوع ۱ امپر است، این فیوز متناسب با جریان ۷۵۰ میلی آمپری لامپ تهییه شده است. در صورت انتخاب لامپ با توان بالاتر، فیوز متناسب را انتخاب نمایید.

 


راه اندازی و اجرای پروژه


در این قسمت به راه اندازی و اجرای پروژه می پردازیم. پیش از هر چیز توجه داشته باشید که جهت افزایش طول عمر باتری نو، پیش از استفاده آن را به کمک ماژول شارژر به مدت ۸ ساعت شارژ نمایید. با روشن سازی دستگاه، لامپ به شکل زیر روشن خواهد شد.

 


لوازم مورد نیاز


ماژول افزاینده ولتاژ XL6009

ماژول کاهنده ولتاژ LM2596HVS

دیود ۱N5408

فیوز ۱ آمپر

پایه فیوز

برد سوراخدار

انواع باتری لیتیمی

ماژول شارژر

کلید

 


جمع بندی


جریان برق شهری یکی از کلیدی ترین و مهم ترین نقش ها را در زندگی صنعتی و روزمره بازی می کند. با قطع جریان برق زندگی به شدت مختل خواهد. در کنار این، قطع جریان برق در ساعات شب، سبب از دست رفتن روشنایی خواهد شد. در این پروژه به طراحی و پیاده سازی یک لامپ سیار پرداختیم. این لامپ که تغذیه خود را از طریق باتری های لیتیمی تامین می کند، به سادگی از طریق شارژرهای تلفن همراه قادر به شارژ است. بین ترتیب به سادگی و با شارژ باتری، در مواقع قطع برق می توانید از این لامپ استفاده نمایید.

 

چنانچه در رابطه با این آموزش سوالی دارید، و یا احساس می کنید مطالب گنگ هستند، نظرات خود را در انتهای مطلب به صورت کامنت مطرح نمایید. همچنین اگر در جایی مطالب ایراد و یا اشکالی دارند، می توانید مورد را به صورت کامنت مطرح کنید. من بلافاصله پس از دریافت نظر شما، با شما به تبادل نظر خواهم پرداخت.

 

درباره نویسنده

معین صابری

کارشناسی ارشد رشته معماری سیستم های کامپیوتری

مالي که ز تو کس نستاند، علم است
حرزي که تو را به حق رساند، علم است
جز علم طلب مکن تو اندر عالم
چيزي که تو را ز غم رهاند، علم است
(شیخ بهایی)

تبادل نظر و رفع عیب با ثبت دیدگاه

۲ دیدگاه

  • بسیار عالی بود
    ولی میشه به خروجی ماژول کاهنده اینورتر هم متصل کرد تا بتوان لامپ ۲۲۰ را هم روشن کرد
    لطفاً آموزش ساخت اینورتر را هم بزارید