پروژه, پروژه های سیسوگ, توصیه شده, معرفی, منبع تغذیه

باتری پشتیبان برای انواع کارت خوان به همراه سورس کامل

آموزش ساخت باتری پشتیبان برای دستگاه های کارت خوان

باتری پشتیبان یکی از نیاز های اساسی سیستم های ارائه دهنده خدمات است، در هنگام قطع برق اگر این گونه دستگاه ها دچار اختلال شوند ، می توان خسارات زیادی را به بار بیاورند ، به عنوان نمونه دستگاه های خود پرداز را فرض کنید یا دستگاه های پوز فروشگاهی ، یا سیستم حسابداری یک شرکت زنجیره ای و …. ! روش های زیادی برای تامین برق در هنگام قطع برق وجود دارد ، مثل استفاده از موتوربرق ؛ اما همیشه این سیستم ها آنلاین نیستند به این معنی که با قطع برق دستگاه شما از کار خواهد افتاد و باید صبر کنید تا سیستم برق پشتیبان وارد پروسه تامین برق شود که باعث بروز اختلال چند دقیقه ای خواهد شد، در مقابل سیستم هایی وجود دارد که به صورت آنلاین کار می کنند به نحوی که دستگاه مصرف کننده اصلا قطع برق را احساس نخواهد کرد و هیچ خللی در کارکرد آن به وجود نخواهد آمد.

متاسفانه در ماه های گذشته شاهد قطع برق‌های گسترده در سراسر کشور بودیم ؛ مساله ای هر چند ناخوشایند ولی اجتناب ناپذیر ؛ قطع برق های مکرر تمام فروشگاه های کوچک و حتی بزرگ را دچار چالش کرده بود ، چرا که سیستم های پرداخت نظیر دستگاه های کارت خوان از کار می افتاد و فروشگاه ها قادر به ارائه قدمات نبودند. قبلا در مقاله ای تحت عنوان “آموزش ساخت تغذیه و باتری پشتیبان برای رسپبری” آموزش دادیم که چطور میتوانید برای برد رزبری پای خود یک باتری پشتیبان بسازید به نحوی که با قطع برق رزبری پای قادر به ادامه کار باشد در واقع این مقاله رو میتوان مدار تکمیل شده مدار قبل دانست به نحوی که علاوه بر برد رزبری قادر به استفاده از آن در تمام دستگاه های کارت خوان نیز قابل استفاده باشد.

در حال حاضر چنین مداری در سطح اینترنت با قیمت های بالا به فروش می رسد (حتی در فروشگاه های مطرح اینترنتی) ما سعی خواهیم کرد تمام مستندات لازم برای ساخت یک سیستم باتری پشتیبان برای دستگاه های کارت خوان و البته تمام دستگاه های الکترونیکی (نظیر برد های رزبری پای ؛ اورنج پای و … ) به صورت رایگان منتشر کنیم و در اختیار دوستان علاقه‌مند قرار دهیم.

مشخصات باتری پشتیبان جدید :

ممکن است این سوال پیش بیاید که چرا از مدار طراحی شده در پست آموزش ساخت تغذیه و باتری پشتیبان برای رسپبری استفاده نمی‌کنیم ! مدار قبلی دارای مشکلاتی بود که استفاده از آن را دارای محدودیت می‌کرد، اول این که مدار طراحی شده آنلاین بود و با قطع برق این احتمال وجود داشت که برد رزبری پای ریست شود چرا که برای سوییچ از رله استفاده شده بود که خود رله داری مقداری تاخیر در اتصال برق است.

مساله دوم آیسی سوییچینگ مورد استفاده در مدار قبل داری فرکانس سوییچ پایینی است و همین مساله باعث می شود که ابعاد مدار بزرگ شود (اندازه سلف و مدار سوییچ) و البته راندمان مدار کاهش پیدا کند در طراحی دید سعی شده از آیسی با فرکانس سوییچ زیاد(بیش از یک مگاهرتز ) و راندمان بالاتر (حدود 97 درصد) استفاده شود. همین تغییرات باعث کاهش چشمگیر اندازه مدار و کاهش حرارت مدار و تلافات انرژی شده است.

مشخصات مدار باتری پشتیبان کارتخوان :

مدار شارژر و باتری پشتیبان دستگاه کارت خوان

مدار فوق قادر به تامین ولتاژ هایی در بازه 5 تا 20 ولت می باشد ، که در اکثر دستگاه های الکترونیکی قابل استفاده است ، ولتاژ خروجی توسط دو مقاومت R5 و R6 قابل تغییر است ؛ که جهت تغییر ولتاژ خروجی تنها کافی است مقدار R5 و R6 را با استفاده از فرمول زیر محاسبه کنید.

البته همانطور که تصویر فوق مشاهده می کنید مقادر مقاومت های R5 و R6 برای ولتاژ های پر کاربرد نظیر 5 و 9 و 12 ولت محاسبه شده است.

ولتاژ ورودی مدار در هر کدام از خروجی ها ثابت و مساوی 5 ولت است 

در نظر داشته باشید که ولتاژ ورودی مدار مقدار ثابتی است و اگر خروجی مدار را روی 12 ولت تنظیم کردید نیازی نیست که ورودی را افزایش دهید این کار به صورت خودکار توسط روگولاتر سوییچینگ موجود بر روی برد اتفاق خواهد افتاد.

باتری مورد استفاده در این مدار باتری لیتیوم یون استاندارد تک سل است که به راحتی قابل تهیه است. مدار قادر به شارژ باتری است و نیازی نیست که مراقب شارژ باتری باشد ، در صورت وصل بودن برق مدار شارژ به صورت خودکار و توسط آیسی LTC4054 انجام می شود.

 

جزییات طراحی مدار سوییچ :

وظیفه این مدار، سوییچ مسیر جریان بر روی تغذیه داخلی است در صورتی که ولتاژ خارجی قطع شود. این مدار دارای دو پارامتر مهم است ، پارامتر اول ، سرعت سوییچ ، برای این که در عملکرد عادی مدار اختلالی ایجاد نشود لازم است این تغییر به سریعترین حالت ممکن انجام شود. پارامتر مهم دوم ، توان تلفاتی مدار سوییچ است، چرا که مدار از باتری استفاد خواهد کرد ، پس مساله ساعت کارکرد و هدر رفت انرژی پارامتر مهمی به حساب می آید ، از طرفی هرچه توان تلفاتی کمتر باشد حرارت کمتری ایجاد خواهد کرد و طول عمر دار بیشتر خواهد شد. فرض کنید برای سوییچ از رله استفاده کنیم ، مطابق تصویر زیر:

سوییچ باتری با استفاده از رله

خوب مدار فوق ، اگر فرض کنیم نویز ایجاده شده توسط فرایند کلید زنی وجود ندارد ، تلفات سوییچ پاینی دارد ، چرا که تقریبا مقاومت کانال جریان بسیار پایین است ، اما سرعت پایینی دارد ، چرا که عملیات سوییچ به صورت مکانیکی انجام می شد و زمانی در حدود چند ده میلی ثانیه تا چند صد میلی ثانیه برای تغییر کانال جریان مورد نیاز است ؛ این زمان باعث ایجاد اختلال در عملکرد مدار می شود و حتی ممکن است باعث از کار افتادن آن شود.

فرض کنید از دیود برای تغییر مسیر جریان استفاد کنیم :

سوییچ باتری با استفاده از دیود

در مدار فوق مشکل سرعت عملکرد نخواهیم داشت ، عناصر نیمه هادی از سرعت بالایی برخوردار هستند و می توانند مسیر جریان را در کمتر از چند میکرو و یا نانو ثانیه عوض کنند ، به شکلی که مدار مصرف کننده ، احساس نکند !

اما مساله مهم موجود توان تلفاتی و افت ولتاژ بر روی دیود ها است ، اگر از دیود های شاتکی استفاده کنیم ، افت ولتاژ مقدار کمتری خواهد بود و مدار عملکرد بهتری خواهد داشت اما باز با مدار ایده آل فاصله وجود دارد.

اما راه حل پیشنهادی ، استفاده از ماسفت است :

مدار سوییچ باتری با استفاده از ماسفت

 

استفاده از ماسفت ، علاوه بر سرعت بالا در سوییچ ، دارای تلفات خیلی پایینی است چرا که معمولا مقاومت ماسفت ها در حالت سوییچ کامل ، چیزی در حدود چند میلی اهم است که نه افت ولتاژ ایجاد می کند و نه توان زیادی را هدر می دهد.

اولین سوالی که ممکن است با دیدن این مدار در ذهن شکل بگیرد این است که چرا دو عدد ماسفت ؟ ، چرا از یک ماسفت استفاده نکنیم ؟ ، پاسخ این سوال بسیار ساده است ، ماسفت ها یک دیود ذاتی داخلی بر روی درین و سورس دارند !

وقتی که ماسفت خاموش است و باطری خالی است ، این دیود میتواند باعث عبور جریان به سمت باتری شود که هم به باتری صدمه می زنند و هم جریان کشی مدار را افزایش می دهد.  اما چرا یک ماسفت و یک دیود استفاده نکیم؟ ، به همان دلایلی که از دیود برای مدار سوییچ استفاده نکردیم.

 

دانلود:

فایل PCB و شمانیک باتری پشتیبان برای انواع کارت خوان (162 دانلود ها)

نوشته های مشابه

16 دیدگاه در “باتری پشتیبان برای انواع کارت خوان به همراه سورس کامل

  1. NAVIDHATAMI گفت:

    سلام بسیار عالی ….خسته نباشید…
    سوالی که برام پیش اومده اینکه میشه به عنوان یک شارژر باتری درون دستگاه استفاده کرد؟ منظور اینه یک دستگاه که با یک آدابتور 5 ولت کار میکنه رو تبدیل به قابل حمل کرد و وقت مواقعی که باتری توانش کم شد دوباره شارژ بشه با همین مدار…یا باید همیشه ولتا
    ژ خارجی متصل باشه…(که فکر نکنم)

    1. زئوس Zeus زئوس Zeus گفت:

      سلام دوست عزیز ؛ نه نیاز نیست همیشه به ولتاژ خارجی متصل باشه و میشه در این کاربرد هم ازش استفاده کرد.

  2. AmiReza گفت:

    سلام . درود بر تیم سیسوگ خدا قوت. ممنونم برای تمامی مطالب . من یه سوال دارم ، من میتونم از از ورودی ۵ ولت پاور بانک استفاده کنم برای ورودی رگلاتور و آیا با وارد کردن ۵ ولت پاور بانک میتونم تو خروجی ۱۲ ولت ۱ میلی آمپر داشته باشم برای تغذیه مودم .با تشکر خدانگهدار

    1. زئوس Zeus زئوس Zeus گفت:

      سلام دوست عزیز ؛ بله امکانش هست فقط دقت داشته باشید توان خروجی پاور بانک از توان مصرفی مودم باید بیشتر باشه !
      اگر پاور بانک شما 5 ولت 2 امپر رو تامین کنه یعنی 10 وات ، و شما میتونی با توجه به راندمان مدار تا 95 درصد این توان رو توی خروجی داشته باشی ، یعنی حدود 12 ولت 700 میلی آمپر

  3. مسعود گفت:

    سلام
    اولا بابت مطالب بسیار کاربردی و ناب که بدون منت به اشتراک میزارین تشکر میکنم
    سوالم اینه که تو آلتیوم چطور میشه به این شکل که شما سیم کشی کردین، سیم کشی کرد؟
    مثلا مس پایه خروجی رو تا جایی که امکان داره گسترش بدیم و به پایه آی سی متصل کنیم و تمام فضای خالی رو تا رسیدن به پایه مورد نظر با این مسیر پر کنیم مثل کاری که شما انجام دادین
    ممنون

    1. N H N H گفت:

      سلام
      ممنون از لطف شما
      فکر میکنم منظور شما polygon کردن باشه که بدین وسیله میتونین فضای های خالی را با نت مورد نظر پر کنین که البته بیشترین کاربرد polygon زمین کردن فضای های خالی است.
      در نوار بالای صفحه روی آیکون Place Polygon Plane کلیک کنید، در صفحه باز شده در قسمت Connect to Net نت مورد نظر خود مثلا GND را انتخاب نمایید و OK را بزنید. سپس با موس دور محدوده ای که میخواهید polygon شود (دور کل برد ) کادر بکشید و بعد از آن کلیک راست و سپس کلیک چپ را بزنید. محدوده انتخاب شده برای شما polygon می شود. فاصله بین منطقه polygon و ترک ها را نیز در قسمت rules می توانید مشخص کنید.
      موفق باشید.

  4. حمید گفت:

    سلام مهندس ظرفیت باتری لیتیوم یون رو میشه تا چند میلی آمپر گذاشت؟چون دیتاشیت آی سی ltc4054 زده 600 میلی آمپر جریان ورود به باتری . ینی ما حداکثر باتری باظرفیت 600 میلی آمپر باید بزاریم؟و سوال دومم اینه که اگر باتری پلیمر های موجود در بازار بزاریم همین باتری هایی که زرد رنگ هست و روشون مدار داره باید قسمت کنترل شارژر برداشته بشه؟

    1. زئوس Zeus زئوس Zeus گفت:

      سلام دوست عزیز ؛ نه لذوما اینطور نیست ؛ ببینید حداکثر جریان رو زده ، معمولا اینوره که 1/10 جریان شارژ باطری برای شارژ اون استفاده میشه البته مدت زمان شارژ طولانی خواهد شد ، و این بدان معنی نیست که شما باطری 10 آمپر ساعتی رو نمی تونید با این آیسی شارژ کنید ، بلکه به این معنی است که زمان شارژ از حد مورد انتظار بیشتر خواهد شد.

  5. حمید گفت:

    سیسوگ عزیز من عاشقتم و قدر زحمتاتو میدونم و قول میدم مطالبتو بدون ذکر نامت هییییچ جا منتشر نکنم برای حمایتت هرکاری میکنم چون هم خوش قلبی هم مهربون.عاشق مطلبات و اون نماد جوجه طلاییتم ک انقده بانمکه.موفق باشییییی همیشه.

    1. زئوس Zeus زئوس Zeus گفت:

      سلام دوست عزیز
      واقعا متشکر و خوشحالیم برای ابزار این همه لطف ؛ سعی خواهیم کرد که با قدرت و البته با کیفیت این راه را ادامه دهیم.
      متشکر برای حمایت شما

  6. سارا گفت:

    ببخشید من دوباره می پرسم ولی شما هم تو شماتیک پی سی بی تون هم تو عکسی که گذاشتین سلف رو 220میکروهانری گذاشتین خب احتمالا اشتباه شده حالا یه سوال من یه کارت خوان 9ولت 5 امپری داشته باشم سلف رو چند آمپری بزارم یعنی می خوام راهنماییم کنید که با چه نسبتی از آمپر سیستم من باید سلف رو انتخاب کنم ؟ در مورد ولتاژ کارت خوان ها هم حق باشماست من یه چندتاشو چک کردم هم 8ولتی و هم 9 ولتی داره

    1. زئوس Zeus زئوس Zeus گفت:

      سلام – بله حق با شماست ، اشتباه شده (استاندارد شماره گذاری) ، مقدار صحیح همون 22 میکروهانری هستش و توی نمونه های ساخته شده از مقداری 22 میکروهانری استفاده شده. متشکر برای تذکر و دقت شما ؛ عکس و شماتیک و PCB مدار اصلاح شد.
      ببینید آمپر سلف که حداقل باید آمپر خروجی دستگاه باشه ، حتی بیشتر باشه مانعی نداره ولی کمتر باشه باعث اشکال میشه ، چون قطر سیم های به کار رفته توی جوری هست که باید بتونه اون جریان مورد نیاز شما رو عبور بده .
      نکته دومی که باید بهش توجه کنید ، وات هستش ، این چیپ وات محدودی داره ، پس وات مصرفی از وات قابل تحمل چیپ نباشد. البته توی یوزر منوال چیزی از وات نگفته ولی اشاره کرده که روی ولتاژ 5 ولت سوییچ مدار قادره که تا 4 آمپر رو تحمل کنه (تو دیوتی سایکل 50 درصد) !

  7. سارا گفت:

    سلام . ممنون به خاطر مطلب کاربردی و مفیدتون . فقط یه چند تا سوال دارم . سلف داخل مدار چند امپری باید باشه ؟ چون شما فوت پرینتی که استفاده کردین برای این سلف هم بزرگ هست و هم اس ام دی و من سلف 220uh اس ام دی به شخصه ندیدم 🙂 . و اینکه شما الان باید تو این مدار یه مدارشارژر باتری داشته باشید و یه مدار افزاینده ولتاژ از 3.7 ولت به 5تا 12 این دوتا قسمت رو نمی شد تو توضیحاتتون تفکیک کنید .شاید ادم بخواد از یکی از این مدارات استفاده کنه .یه سوال دیگه فکر کنم همه کارت خوان ها 12 ولتی باشن این طور نیست ؟ ….باتشکر فراوان

    1. زئوس Zeus زئوس Zeus گفت:

      سلام دوست عزیز
      سلف مورد استفاده 22 میکرو هانری هستش و جریانش هم برمیگرده به کاربرد شما ،ما در نمونه ساخته شده از سلف یک آمپر استفاده کردیم.
      در مورد بخش های مدار بله حق باشماست ، الیته قبلا در مطلب همه چیز در مورد مدار شارژر باطری های لیتیوم یون که در همین پست هم لینک شده در مدار برای شارژ باتری های لیتیومی ارائه شده است. که تو همین پست هم از اون مدار استفاده شده است.
      در مورد ولتاژ کارت خوان ها ؛ نه اینطور نیست ، من هم 12 ولت دیدم هم 9 ولت ، برای همین ، مقاومت های لازم برای این دو ولتاژ رو حساب کردیم.

  8. جعفر گفت:

    بسیار زیبا و کاربردی. از اشتراک این مطلب فوق العاده مفید سپاسگذارم

    1. زئوس Zeus زئوس Zeus گفت:

      خواهش میکنم دوست عزیز ، امیدواریم که بتونیم گره ای رو باز کنیم.
      موفق باشید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *