- ایک سپر سندارتر چارج کرنا
- ایک سپر کاپاکیٹر میں رکھی ہوئی توانائی
- سپر کاپاکیٹر پر واضح ہونے کی شناخت
- ضروری سامان
- سرکٹ ڈایاگرام
- سپرپاکیسیٹر چارجر سرکٹ کا تخروپن
- ہارڈ ویئر پر سپرپاسیسیٹر چارجر
- ڈیزائن میں بہتری
حالیہ دنوں میں الیکٹرک گاڑیاں ، اسمارٹ فون اور آئی او ٹی آلات میں سپرپاکیسیٹرز کی اصطلاح اور اس کے ممکنہ استعمال پر بڑے پیمانے پر غور کیا جارہا ہے ، لیکن خود سپر کاپاسیٹر کا خیال 1957 کا ہے جب اس کا ذخیرہ کرنے کی گنجائش بڑھانے کے لئے جنرل الیکٹرک نے پہلے تجربہ کیا تھا۔ کیپسیٹرز۔ سالوں کے دوران ، سپر کیپسیٹر ٹیکنالوجی میں کافی حد تک بہتری آئی ہے کہ آج اسے بیٹری بیک اپ ، شمسی توانائی کے بینکوں اور دیگر ایپلی کیشنز کے طور پر استعمال کیا جارہا ہے جہاں مختصر بجلی کی ترقی کی ضرورت ہے۔ بہت سے لوگوں کو طویل عرصے میں بیٹری کے متبادل کے طور پر سپر ٹوپیوں پر غور کرنے کا ایک غلط فہمی ہے ، لیکن کم از کم آج کی ٹکنالوجی کے ساتھ ہی سپر کیپسیسیٹرز زیادہ چارج کی گنجائش والے کپیسیٹر کے سوا کچھ نہیں ہیں ، آپ ہمارے گذشتہ مضامین سے سپر کیپسیٹرز کے بارے میں مزید جان سکتے ہو۔
اس آرٹیکل میں ہم ایک آسان چارجر سرکٹ ڈیزائن کرکے محفوظ طریقے سے ایسے سپر کیپسیٹرس کو چارج کرنے کا طریقہ سیکھیں گے اور پھر اسے ہمارے سپر کاپاسیٹر سے چارج کرنے کے لئے استعمال کریں گے تاکہ یہ معلوم کریں کہ توانائی کے انعقاد میں یہ کتنا اچھا ہے۔ بیٹری سیلز کی طرح ہی سپر کاپاسیٹر کو بھی کپیسیٹر پاور بینکوں کی تشکیل کے لئے جوڑا جاسکتا ہے ، ایک کیپسیٹر پاور بینک چارج کرنے کا نقطہ نظر مختلف ہے اور اس مضمون کے دائرہ کار سے باہر ہے۔ یہاں آسان اور عام طور پر دستیاب 5.5V 1F سکے سپر کاپاسیٹر استعمال کریں گے جو سکے کے خلیے کی طرح نظر آتے ہیں۔ ہم سیکھیں گے کہ سکہ کی قسم کے سپرکاپاسیٹر کو کیسے چارج کیا جائے اور مناسب استعمال میں ان کا استعمال کیا جائے ۔
ایک سپر سندارتر چارج کرنا
کسی سپر کیپسیٹر کا مبہم طور پر کسی بیٹری کے ساتھ موازنہ کرنا ، سپر کیپسیٹرس میں کم چارج کی کثافت اور خود سے خارج ہونے والی بدتر خصوصیات ہیں لیکن ابھی تک چارجنگ کے معاملے میں ، شیلف لائف اور انچارج سائیکل سپر کیپسیٹرز نے بیٹریوں کو بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کیا ہے۔ موجودہ چارجنگ کی بنیاد پر سپر کیپسیٹرس کو ایک منٹ سے بھی کم وقت میں چارج کیا جاسکتا ہے اور اگر اسے صحیح طریقے سے سنبھالا جائے تو یہ ایک دہائی سے زیادہ عرصے تک چل سکتا ہے۔
بیٹریوں کے مقابلے میں سپر کیپسیٹرز کی بہت کم ESR (مساوی سیریز کی مزاحمت) کی قیمت ہوتی ہے جس کی وجہ سے حالیہ کی اعلی قیمت بہا ہوتی ہے اور اس کیپسیسیٹر کو تیزی سے چارج ہونے یا ہائی کرنٹ کے ساتھ خارج ہونے کے قابل بناتی ہے۔ لیکن اعلی کرنٹ کو سنبھالنے کی اس قابلیت کی وجہ سے ، تھرمل بھاگنے سے بچنے کے لئے ایک سپر کاپاسیٹر پر چارج کیا جائے اور اسے بحفاظت ڈسچارج کیا جائے۔ جب یہ بات ایک سپر کیپسیٹر پر چارج کرنے کی ہوتی ہے تو اس میں دو سنہری قواعد موجود ہیں ، کیپسیٹر سے قطبی قطعیت اور ایک وولٹیج کے ساتھ اس کی کل وولٹیج صلاحیت کا 90 فیصد سے زیادہ نہیں ہونا چاہئے ۔
آج مارکیٹ میں سپر کیپسیٹرز کو عام طور پر 2.5V ، 2.7V یا 5.5V کی درجہ بندی کی جاتی ہے۔ صرف لتیم سیل کی طرح ان کاپسیٹرز کو اعلی وولٹیج بیٹری پیک بنانے کے ل series سیریز اور متوازی امتزاج میں جڑنا پڑتا ہے۔ بیٹریوں کے برعکس جب ایک کیپسیسیٹر سیریز میں منسلک ہوتا ہے تو اس کی کل وولٹیج کی درجہ بندی کا باہمی طور پر حساب ملے گا ، جس سے یہ ضروری ہوگا کہ مہذب قدر کے بیٹری پیک تشکیل دینے کے ل more مزید کیپسیٹرز کا اضافہ کرنا ضروری ہو۔ ہمارے معاملے میں ہمارے پاس 5.5V 1F کپیسیٹر ہے لہذا چارجنگ وولٹیج 5.5 میں سے 90٪ ہونا چاہئے جو کہیں کہیں 4.95V کے قریب ہے۔
ایک سپر کاپاکیٹر میں رکھی ہوئی توانائی
جب ہمارے آلات کو طاقت کے ل cap توانائی کے ذخیرہ کرنے والے عناصر کے طور پر کیپسیٹرز کا استعمال کرتے ہیں تو یہ ضروری ہے کہ ایک کیکیسیٹر میں رکھی ہوئی توانائی کا اندازہ لگائیں کہ آلہ کتنی دیر تک چل سکتا ہے۔ کاپاکیٹر میں رکھی ہوئی توانائی کا حساب لگانے کے فارمولے E = 1 / 2CV 2 کے ذریعہ دیئے جاسکتے ہیں ۔ لہذا ہمارے معاملے میں 5.5V 1F کاپاکیسیٹر کے لئے جب پوری طرح سے چارج کیا جاتا ہے تو ذخیرہ شدہ توانائی ہوگی
ای = (1/2) * 1 * 5.5 2 ای = 15 جوولس
اب ، اس قدر کو استعمال کرتے ہوئے ہم یہ حساب کتاب کرسکتے ہیں کہ سندارتر چیزوں کو کتنی لمبی طاقت میں چلا سکتا ہے ، مثال کے طور پر اگر ہمیں 5V میں 10 سیکنڈ کے لئے 500mA کی ضرورت ہو۔ اس کے بعد اس آلے کے لئے درکار توانائی کا اندازہ انرجی = پاور ایکس ٹائم کے ذریعہ لگایا جاسکتا ہے ۔ یہاں پاور کا حساب P = VI کے حساب سے کیا جاتا ہے ، لہذا 500mA اور 5V طاقت کے لئے 2.5 واٹ ہے۔
توانائی = 2.5 ایکس (10/60 * 60) توانائی = 0.00694 واٹ گھنٹے یا 25 جویلس
اس سے ہم یہ نتیجہ اخذ کرسکتے ہیں کہ ہمیں 30 جوولس کا پاور پیک حاصل کرنے کے لئے متوازی (15 + 15 = 30) میں کم از کم ان میں سے دو کپیسیٹرز کی ضرورت ہوگی جو ہمارے آلے کو 10 سیکنڈ تک طاقت بخشنے کے لئے کافی ہوگی۔
سپر کاپاکیٹر پر واضح ہونے کی شناخت
جب یہ کیپسیٹر اور بیٹریاں کی بات آتی ہے تو ہمیں اس کی واضحی سے بہت محتاط رہنا چاہئے۔ الٹا قطبیت کے ساتھ ایک کاپاکیٹر زیادہ تر امکان گرمی اور پگھل جائے گا اور کبھی کبھی بدترین صورتحال میں پھوٹ پڑے گا۔ ہمارے پاس جو کیپسیٹر ہے وہ سکہ کی قسم کا ہے ، جس کی قطعیت کا اشارہ چھوٹے سفید تیر کے ساتھ کیا گیا ہے جیسا کہ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔
میں فرض کرتا ہوں کہ تیر کی سمت موجودہ کی سمت کی نشاندہی کرتی ہے ۔ آپ اس کی طرح سوچ سکتے ہیں ، موجودہ ہمیشہ مثبت سے منفی کی طرف جاتا ہے اور اسی وجہ سے تیر مثبت رخ سے شروع ہوتا ہے اور منفی پہلو کی طرف اشارہ کرتا ہے۔ ایک بار جب آپ قطبیت کو جان لیں اور اگر آپ اس سے معاوضہ لینا چاہتے ہیں تو ، آپ اسے RPS سیٹ 5.5V (یا حفاظت کے ل 4. 4.95V) پر بھی استعمال کرسکتے ہیں اور پھر آر پی ایس کی مثبت لیڈ کو مثبت پن اور منفی لیڈ سے منفی پن سے جوڑ سکتے ہیں اور آپ کو دیکھنا چاہئے کہ کیپسیٹر سے چارج کیا جارہا ہے۔
آر پی ایس کی موجودہ درجہ بندی کی بنیاد پر آپ نوٹ کرسکتے ہیں کہ سندارتر سیکنڈ کے اندر اندر چارج کیا جاتا ہے اور ایک بار جب یہ 5.5V تک پہنچ جاتا ہے تو یہ موجودہ ڈرائنگ کو روک دے گی۔ خود سے خارج ہونے سے پہلے یہ مکمل طور پر چارج شدہ کاپاکیٹر مناسب استعمال میں استعمال کیا جاسکتا ہے۔
اس ٹیوٹوریل میں آر پی ایس کو استعمال کرنے کے بجائے ہم ایک چارجر بنائیں گے جو 5.5V فارم کو 12V اڈاپٹر کو منظم کرتا ہے اور اسے سپر کیپسیٹر کو چارج کرنے کے لئے استعمال کرے گا ۔ آپپی امپریٹر کا استعمال کرتے ہوئے کیپسیٹر کے وولٹیج کی نگرانی کی جائے گی اور ایک بار جب کاپاکیٹر چارج ہوجائے تو سرکٹ خود بخود وولٹیج کے ماخذ سے سپر کیپاسیٹر کو منقطع کردے گا۔ دلچسپ لگتا ہے ٹھیک ہے تو آئیے شروع کریں۔
ضروری سامان
- 12V اڈاپٹر
- LM317 وولٹیج ریگولیٹر آئی سی
- LM311
- IRFZ44N
- بی سی 557 پی این پی ٹرانجسٹر
- ایل. ای. ڈی
- مزاحم
- کپیسیٹر
سرکٹ ڈایاگرام
اس سپرکاپیسٹر چارجر سرکٹ کے لئے مکمل سرکٹ ڈایاگرام ذیل میں دیا گیا ہے۔ سرکٹ پروٹیوس سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا تھا جس کی نقالی بعد میں دکھائی جائے گی۔
سرکٹ میں 12V اڈاپٹر لگا ہوا ہے۔ اس کے بعد ہم اپنے کپیسیٹر کو چارج کرنے کے لئے 5.5V کو ریگولیٹ کرنے کے لئے LM317 استعمال کرتے ہیں۔ لیکن اس 5.5V کو سوئچ کی حیثیت سے کام کرنے والے ایک موسفٹ کے ذریعے کیپسیٹر کو فراہم کیا جائے گا۔ یہ سوئچ تب ہی بند ہوگی جب کیپسیٹر کے وولٹیج میں 4.86V سے کم ہے کیونکہ کیپسیٹر کو چارج ملتا ہے اور وولٹیج میں اضافہ ہوتا ہے اور سوئچ کھلتا ہے اور بیٹری کو مزید چارج ہونے سے روکتا ہے۔ یہ وولٹیج موازنہ ایک آپٹ امپ کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے اور جب چارج کا عمل مکمل ہوجاتا ہے تو ہم ایل ای ڈی کو چمکانے کے لئے ایک بی سی 557 پی این پی ٹرانجسٹر کا بھی استعمال کرتے ہیں۔ مذکورہ بالا سرکٹ ڈایاگرام کو وضاحت کے لئے نیچے والے حصوں میں توڑا گیا ہے۔
LM317 وولٹیج ضابطہ:
مزاحمتی R1 اور R2 LM317 ریگولیٹر کے آؤٹ پٹ وولٹیج کا فیصلہ کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے جو Vout = 1.25 x (1 + R2 / R1) فارمولوں کی بنیاد پر ہے۔ یہاں ہم نے 5.3V کے آؤٹ پٹ وولٹیج کو کنٹرول کرنے کے لئے 1k اور 3.3k کی قیمت استعمال کی ہے جو 5.5V کے قریب ہے۔ آپ ہمارے پاس دستیاب ریزسٹر ویلیو کی بنیاد پر مطلوبہ آؤٹ پٹ وولٹیج کا حساب لگانے کے لئے ہمارے آن لائن کیلکولیٹر کا استعمال کرسکتے ہیں۔
اوپ امپ موازنہ کرنے والا:
ہم نے سپر کپیسیٹر کی وولٹیج کی قیمت کو ایک مقررہ وولٹیج کے ساتھ موازنہ کرنے کے لئے LM311 موازنہ کرنے والی آایسی کا استعمال کیا ہے۔ یہ مقررہ وولٹیج ولٹیج ڈیوائڈر سرکٹ کا استعمال کرتے ہوئے نمبر 2 پن کو فراہم کی جاتی ہے۔ ریزسٹرس 2.2k اور 1.5k 4.86V فارم 12V کا وولٹیج چھوڑ دیتے ہیں۔ اس 4.86 وولٹ کا موازنہ ریف وولٹیج (کیپسیٹر کا وولٹیج) کے ساتھ کیا جاتا ہے جو پن سے منسلک ہوتا ہے۔ جب ریف وولٹیج 4.86V سے کم ہوتا ہے تو آؤٹ پٹ 7 12 پل کے ساتھ پل اپ 10 ک ریزٹر کے ساتھ اونچی ہوجائے گا۔ اس وولٹیج کا استعمال پھر موسفٹ کو چلانے کے لئے کیا جائے گا۔
MOSFET اور BC557:
IRFZ44N MOSFET وپی- AMP سے سگنل کی بنیاد پر چارج وولٹیج کو سپر سندارتر رابطہ قائم کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے. جب آپپیش اعلی ہوجاتا ہے تو یہ پن 7 پر 12V سے باہر ہوجاتا ہے جو MOSFET کو اپنے بیس پن کے ذریعے موڑ دیتا ہے جب اسی طرح جب آپپیش کم ہوجاتا ہے تو (0V) موسفٹ کھل جائے گا۔ ہمارے پاس پی این پی ٹرانجسٹر بی سی 557 بھی ہے جو ایل او ڈی کو آنٹ کرے گا جب موسیفٹ بند ہوجائے گا جب یہ اشارہ ملتا ہے کہ کیکیسیٹر وولٹیج 4.8V سے زیادہ ہے۔
سپرپاکیسیٹر چارجر سرکٹ کا تخروپن
سرکٹ کو نقل کرنے کے ل I میں نے بیٹری کو متغیر ریزٹر کے ساتھ تبدیل کیا ہے تاکہ آپریٹ امپی کے 3 کو متغیر وولٹیج فراہم کرسکیں۔ سپر کاپاکیٹر کو ایل ای ڈی کے ساتھ تبدیل کیا گیا ہے تاکہ یہ ظاہر کیا جاسکے کہ یہ طاقت ہے یا نہیں۔ نقلی نتیجہ نیچے پایا جا سکتا ہے۔
جیسا کہ آپ دیکھ سکتے ہیں کہ وولٹیج کی تحقیقات کو استعمال کرتے ہوئے ، جب انورٹنگ پن پر وولٹیج غیر انورٹنگ پن سے کم ہوتا ہے تو اوپن -7 ایم پی پن 7 پر 12V کے ساتھ اونچائی پر جاتا ہے جو MOSFET کو آن کرتا ہے اور اس طرح سندارتر (پیلا ایل ای ڈی) کو چارج کرتا ہے۔ یہ 12V گرین ایل ای ڈی کو بند کرنے کے لئے بی سی 557 ٹرانجسٹر کو بھی متحرک کرتا ہے۔ چونکہ کپیسیٹر (پوٹینومیٹر) کی وولٹیج میں گرین ایل ای ڈی بڑھتا ہے چونکہ اوپ امپ 0V پیداوار کرے گا جیسا کہ اوپر دکھایا گیا ہے۔
ہارڈ ویئر پر سپرپاسیسیٹر چارجر
سرکٹ بہت آسان ہے اور اس کو بریڈ بورڈ پر بنایا جاسکتا ہے ، لیکن میں نے ایک پرف بورڈ استعمال کرنے کا فیصلہ کیا ہے تاکہ میں مستقبل میں اپنے سپر کیپسیٹر کو چارج کرنے کی ہر کوشش میں سرکٹ کا دوبارہ استعمال کر سکوں۔ میں نے اسے پورٹیبل منصوبوں کے لئے شمسی پینل کے ساتھ ساتھ استعمال کرنے کا بھی ارادہ کیا ہے ، لہذا اس کی تعمیر کی جتنی ممکن ہو سکے چھوٹی اور سختی سے کی جائے۔ میرا مکمل سرکٹ ایک بار ڈاٹڈ بورڈ پر سولڈرڈ نیچے دکھایا گیا ہے ۔
کیپسیٹر کو چارج کرنے کے لئے اییلیگیٹر پنوں کا استعمال کرتے ہوئے دو خواتین برگ لاٹھیوں کو ٹیپ کیا جاسکتا ہے۔ پیلے رنگ کا ایل ای ڈی ماڈیول کی طاقت کی نشاندہی کرتا ہے اور نیلے یلئڈی چارج کی حیثیت کی نشاندہی کرتی ہے ۔ ایک بار جب چارجنگ کا عمل مکمل ہوجائے تو ایل ای ڈی روشن ہوجائے گا اور بند ہوجائے گا۔ ایک بار جب سرکٹ تیار ہوجائے تو آسانی سے سندارتر کو جوڑیں اور آپ کو نیلے یلئڈی کودیکھتے دیکھنا چاہئے اور کچھ دیر بعد یہ اعلٰی سطح پر چلے گا کہ چارج کا عمل مکمل ہوچکا ہے۔ آپ نیچے چارج اور چارج شدہ حالت میں بورڈ کو دیکھ سکتے ہیں۔
اس صفحے کے نیچے دیئے گئے ویڈیو میں مکمل ورکنگ پایا جاسکتا ہے ، اگر آپ کو کام کرنے میں کوئی پریشانی ہو تو ان کو کمنٹ سیکشن میں پوسٹ کریں یا دوسرے تکنیکی سوالات کے لئے ہمارے فورمز کا استعمال کریں۔
ڈیزائن میں بہتری
یہاں دیا ہوا سرکٹ ڈیزائن خام ہے اور اپنے مقصد کے لئے کام کرتا ہے۔ یہاں تعمیر کے بعد میں نے چند لازمی بہتریوں پر غور کیا ہے۔ بی سی 557 اس کی بنیاد اور اخراج کے اس پار 12V کی وجہ سے گرم ہوجاتا ہے لہذا بی سی 557 کی جگہ ایک ہائی وولٹیج ڈایڈڈ استعمال کیا جانا چاہئے۔
دوم یہ کہ جیسا کہ کیپسیٹر چارجرز وولٹیج موازنہ وولٹیج میں تبدیلی کا پیمانہ لیتے ہیں لیکن جب موسیفٹ چارج کرنے کے بعد بند ہوجاتا ہے تو اوپ امپ کا احساس کم وولٹیج حاصل ہوتا ہے اور دوبارہ ایف ای ٹی کو آن ہوجاتا ہے ، اس عمل سے کچھ بار دہرایا جاتا ہے اس سے پہلے کہ اوپی امپ مکمل طور پر بند ہوجائے۔ آپٹ امپ آؤٹ پٹ پر لچنگ سرکٹ مسئلے کو حل کرے گی۔