Zelfbouw 5V GSM lader schakeling – 230V AC veilig omzetten naar 5V DC

Hoe maak je een eenvoudige GSM lader – Schakelingsschema van 5V DC uit 230V AC

Heeft u ooit nagedacht over hoe een GSM lader werkt of hoe een klein apparaat 220-230 volt AC voeding kan omzetten in 5 volt of gewenste spanningen? In dit project leggen we uit over de schakeling die gebruikt wordt om uw telefoonapparaten veilig op te laden door 220 volt AC voeding om te zetten in de spanning van uw GSM.

Tegenwoordig komen GSM laders met verschillende voedingen op de markt. In dit project maken we een schakeling die gebruikt wordt om 5 volt geregelde DC voeding te krijgen van 220 volt AC voeding. Deze schakeling kan ook als voeding voor andere apparaten, breadboards, microcontrollers en IC's worden gebruikt.

Er zijn in basis vier stappen betrokken bij het maken van een GSM lader. De eerste stap is het aftrappen van de 220 volt AC voeding naar een lagere spanning. De tweede stap betreft de gelijkrichting van AC naar DC door gebruik te maken van een volledige brug gelijkrichter. Aangezien de DC spanning verkregen in de tweede stap AC ripple bevat, wordt deze verwijderd met behulp van een filtratieproces. De laatste stap is de spanningregeling waarbij IC 7805 wordt gebruikt om 5 volt geregelde DC voeding te leveren.

Gerelateerde projecten:

• Automatische badkamer lichtschakelaar schakeling en werking
• Automatische deurbel met objectdetectie door Arduino

GSM lader schakeling

Benodigde componenten

• 9-0-9 1A aftraptransformator
• Diodes
• Condensators – 1000 µF en 0.01 µF
• Spanningsregelaar IC 7805

Gerelateerde projecten:

• 12V naar 5V omzetter schakeling – Boost en Buck converters
• Eenvoudige 24V flitser schakeling

9-0-9 aftraptransformator

9-0-9 is een middenaftakking aftraptransformator. In een middenaftakking transformator wordt een draad precies in het midden van de secundaire wikkeling van de transformator aangesloten en op nul volt gehouden door het te verbinden met de nulstroom. Deze 9-0-9 transformator zet 220 volt AC voeding om in 9 volt AC.

Deze techniek helpt de transformator om twee afzonderlijke uitgangsspanningen te leveren die gelijk zijn in grootte maar tegengesteld in polariteit. De werking in deze transformator is zeer vergelijkbaar met een normale transformator (primaire en secundaire wikkeling). De primaire spanning induceert de spanning door magnetische inductie in de secundaire wikkeling, maar door een draad in het midden van de secundaire wikkeling zijn we in staat om twee spanningen te verkrijgen.

Deze transformator wordt voornamelijk gebruikt in gelijkrichterschema's door AC voedingsspanning om te zetten in DC spanning.

Uit het bovenstaande diagram is te zien dat we twee spanningen V_A en V_B verkrijgen uit drie draden en de nuldraad is verbonden met de aarde, vandaar dat deze transformator ook wel twee-fase drie-draad transformator genoemd wordt.

Eén spanning verkrijgen we door de last te verbinden tussen lijn 1 en lijn 2 tot nul. Als de last direct verbonden is tussen lijn 1 en lijn 2, verkrijgen we de totale spanning wat de som is van de twee spanningen.

Laat N_p, N_a en N_b het aantal windingen zijn in de primaire spoel, eerste helft van de secundaire spoel en tweede helft van de secundaire spoel respectievelijk. Laat V_p de spanning zijn over de primaire spoel, terwijl V_a en V_b de spanning zijn over de eerste helft van de secundaire spoel en tweede helft van de secundaire spoel respectievelijk. We kunnen spanningen V_a en V_b berekenen met de formule:

• V_a = (N_a / N_p) × V_p
• V_b = (N_b / N_p) × V_p
• V_totaal = V_a + V_b

Het belangrijkste verschil tussen een normale en een middenaftakking transformator is dat bij een normale transformator we slechts één type spanning krijgen, terwijl bij een middenaftakking transformator we twee spanningen krijgen.

Gerelateerde artikelen:

• Elektronica eindjaars project ideeën lijst
• Elektrotechniek project ideeën voor studenten
• Eenvoudige en basale elektronica mini project ideeën voor beginners

Volledige brug gelijkrichter

Een volledige brug gelijkrichter is een opstelling die wisselstroom (AC) als invoer neemt en beide cycli in de tijdsperiode omzet in gelijkstroom (DC). Het bestaat uit vier diodes verbonden als brug zoals getoond in het schakelingsschema. Dit proces van het omzetten van wisselstroom halve golven in gelijkstroom wordt gelijkrichting genoemd.

Werking van brugschakeling:

Laten we één tijdsperiode (T) van de AC golf overwegen. De eerste helft van de invoer AC cyclus (0 tot T/2) is positief, terwijl de tweede helft negatief is (T/2 tot T). We willen de negatieve helft omzetten in positieve helft.

Dus we laten de eerste helft van de cyclus zoals het is en converteren de tweede helft in positieve helft met behulp van vier diodes (D₁, D₂, D₃ en D₄) zoals getoond in het schakelingsschema. De diodes geleiden alleen in voorwaartse polarisatie en geleiden niet in omgekeerde polarisatie.

Tijdens de eerste positieve halve cyclus komen diodes D₂ en D₃ in voorwaartse polarisatie en geleiden, waardoor we dezelfde positieve cyclus als uitgang krijgen. Tijdens de negatieve halve cyclus komen diodes D₁ en D₄ in voorwaartse polarisatie en geleiden, wat de positieve halve golf geeft die vergelijkbaar is met de eerste halve cyclus als uitgang. Zo wordt elke negatieve halve golf gelijkgerichte in positieve halve golf. Deze uitgang wordt verder gevoerd naar een filter voor het filtratieproces.

Deze volledige brug gelijkrichter heeft verschillende toepassingen. Het wordt voornamelijk gebruikt in schakelingen zoals het voeden van motoren of LED's. Het wordt ook gebruikt bij het leveren van constante en gepolariseerde DC spanning in elektrisch lassen. Het wordt ook gebruikt bij het detecteren van de amplitude van de modulatie van radiosignalen.

Gerelateerde projecten:

• Autosnelheidsdetector schakeling – werking en broncode
• Kabel en draad tester schakeling

Filtratie

Na de gelijkrichting van AC is de uitgang die we bereiken geen proper DC. Het is een pulserende DC uitgang met een hoge ripple factor. We kunnen deze uitgang niet in onze GSM voeden omdat het ons apparaat gemakkelijk kan beschadigen, aangezien het geen stabiele DC voeding is.

De pulserende DC uitgang na gelijkrichting heeft twee keer de frequentie dan de AC voeding invoer. Deze hoge ripple pulserende DC uitgang kan worden omgezet in een correcte DC uitgang door gebruik te maken van gladstrijkcondensators. Door een condensator parallel aan de last te schakelen, nemen de ripples af en neemt het gemiddelde DC uitgangsniveau toe.

Werking & bediening van de mobiele telefoon oplaadschakeling:

Wanneer de hoge ripple pulserende DC uitgang over de condensator wordt gevoerd, laadt deze op tot de golf zijn piekpositie bereikt. Wanneer de golf begint te dalen vanaf zijn piekpositie, ontlaadt de condensator zichzelf en probeert het uitgangsspanningsniveau stabiel te houden en de uitgangsgolf gaat niet naar het laagste niveau en creëert zo een correcte DC voedingsspanning.

Laten we de capaciteitswaarde berekenen die voor filtratie moet worden gebruikt.

De capaciteit kan worden berekend met de formule: C = (I×t)/V, waar

• C = te berekenen capaciteit
• I = maximaal uitgangsstroom (stelt 500mA)
• t = tijdsperiode
• V = piek uitgangsspanning na filtratie.

Aangezien de invoer AC spanning 50 Hertz is, zal de uitgangsgolf na gelijkrichting twee keer de frequentie van de invoer AC voeding hebben. Daarom is de frequentie (f) van de ripple 100Hz.

Tijdsperiode (t) = 1/f = 1/100 = 0,01 = 10ms.

De uitgang die aan de spanningsregelaar moet worden gevoerd is 7 volt (5 volt DC uitgang + 2 volt meer dan vereist) wat moet worden afgetrokken van de piek uitgangsspanning. De 9-0-9 transformator geeft de 9 volt RMS waarde, dus de piekwaarde zal √2 × RMS spanning zijn. In één cyclus gebruiken we twee diodes. De spanningsval over één diode is 0,7 volt, dus 1,4 volt over 2 diodes. Dus uiteindelijk

Piek uitgangsspanning (V) = 9V × 1,414V – 1,4V – 7V = 4,33 volt.

Daarom,

C = Q / V … (waar Q = I × t)

C = (0,5 A × 0,01ms) / 4,33V = 1154 µF (wat ongeveer 1000 µF is).

Gerelateerde projecten:

• Slimme huishoudautomatiseringssysteem – Schakeling en broncode
• Solderbout temperatuurcontroller

Spanningsregeling IC 7805

IC 7805 is een spanningsregelaar die geregelde 5 volt DC uitgang geeft. De werkingsspanning van IC 7805 is 7 volt tot 35 volt. Daarom moet de minimum invoerspanning ten minste 7 volt zijn. Het uitgangsspanningsbereik is 4,8 volt tot 5,2 volt en de stroomwaarde is 1 Ampère.

Aangezien het verschil tussen in- en uitgangsspanning 2 volt is, wat een significant verschil is. Dit verschil in spanning tussen in- en uitgang wordt vrijgegeven als warmte en hoe groter het verschil, hoe meer warmte wordt gedissipeerd. Dus een correcte koelrib moet worden aangesloten op de spanningsregelaar om malfunctioning te voorkomen.

Opgewekte warmte = (Invoerspanning – Uitgangsspanning) × Uitgangsstroom

Bijvoorbeeld, als de invoerspanning 12 volt is en de uitgangsspanning 5 volt met een uitgangsstroom van 500mA. Dan is de opgewekte warmte (12V – 5V) × 0,5A = 3,5 Watt. Dus een koelrib kan worden bevestigd die 3,5 watt vermogen kan absorberen om de IC beschadiging te voorkomen.

De 7805 spanningsregelaar IC betekent twee dingen: "78" betekent positief en "05" betekent 5 volt, dus deze IC wordt gebruikt om positieve 5 volt DC voeding te leveren. Deze IC heeft slechts 3 pinnen: één voor invoer, tweede voor massa en derde voor uitgang. Een capaciteit van 0,01µF is aangesloten over de uitgang van deze 7805 spanningsregelaar om de ruis te elimineren die ontstaat door de overgangsveranderingen in spanning.

Gerelateerde projecten:

• Elektronisch oog schakeling – met LDR en IC 4049 voor beveiligingscontrole
• Automatische LED noodverlichting schakeling

Conclusie

Door de bovenstaande procedures te begrijpen, kunt u uw eigen GSM lader ontwerpen met gewenste uitgang. Noodzakelijke veranderingen zijn vereist in transformator specificaties, zoals u moet kiezen voor een transformator die kan aftrappen naar de juiste spanning.

Het gelijkrichtingsproces zal vergelijkbaar zijn omdat het de negatieve helft alleen in positieve helft omzet. De berekening voor de condensator die vereist is in het filtratieproces moet correct worden berekend, met name voor GSM lader. Het verschil tussen de in- en uitgangsspanning van de spanningsregelaar 7805 moet in overweging worden genomen en de koelrib dienovereenkomstig ontworpen.