Eğer bir şarj devresi yapacaksak, ki neyi şarj edeceğimiz şimdilik önemsiz olsun, önümüzde fazlasıyla seçenek vardır. O kadar çok şarj devresi türü var ki, internet bunlardan geçilmiyor. Hatta bu blogda da amatör şekilde birkaçını yayınladım. Fakat “şu işi biraz daha ucuza maledemez miyiz?” diye sormaya başladığımızda işler sarpa sarmaya başlıyor. Prensibimdir, mevcut yöntemler ne kadar mantıklı olursa olsun, her zaman “bu işi yapmanın başka bir yolu yok mu?” diye sorarım. Bu, enteresan tasarımlar ortaya koymamı sağlıyor. Bu yolla gerçekten ilginç ve başka sitelerden dostlarımın da beğenisini kazanmış birçok devre tasarlamışımdır.
Bu yazımda sizlere, “transformatörlü olmasın(pahalı olduğu için), ama otomatik kestirmesi de olsun” diye tanımlayabileceğimiz birkaç devre türü göstereceğim. Bu devreler teorik düzeydedirler ve çalışabilemeleri için uğraş gerekebilir. Sunacağım bu devreler “trafosuz adaptör” diye bildiğimiz basit güç kaynaklarını pil doldurmak için nasıl daha elverişli hale getirilebileceğimize örnek teşkil edecekler. Şarj edilecek pil türleri; çinko-karbon, nikel-kadmiyum, nikel-metalhidrit ve kurşunlu akümülatörlerdir. Lityum-iyon ve Lityum polimer gibi pil türleri bu devrelerde kullanılmamalıdır!
Trafosuz adaptör nedir, nasıl çalışır konulu anlatımıma da bakarak daha fazla bilgi sahibi olabilirsiniz.
Önce Teori:
Resimde gördüğünüz devre, son derece basit bir trafosuz adaptör devresi ile nasıl pil ve akü doldurulacağını gösteriyor. Devre yarım dalga DC sağlıyor. Ayrıca bu devrenin “battery regeneration” özelliği de vardır, açıklayacağım. C2 kondansatörü C1’in onda biri kadardır. Devreye giren AC, peryodun pozitif alternansında, C1 ve C2’den geçerek bataryaya erişir. Yarım peryod tamamlandığında, diğer alternans başlar. Bu kez, alttaki hattı takiben giren akım, 1N400X serisi diyotlar üzerinden şebekeye geri döner. Akımın bir kısmı ise akü ya da pilin eksi tarafından (ters) girerek C2 kondansatörü üzerinden şebekeye geri döner. Bu, akü ya da pile bir anlamda alternatif akım uygulamak demektir. Uygulanan alternatif akımın sinüsoidal yapısı eşit değildir; bataryanın artısına uygulanan güç > bataryanın eksisine uygulanan güç şeklindedir. Bu asimetrik “Dirty-DC”, kapasite kaybına uğramış nikel tabanlı piller ile sülfatlaşmaya yüz tutmuş kurşunlu aküler için faydalıdır ve kaybettikleri kapasiteyi geri kazanmaları için ideal bir yapıdadır. İşte “battery regeneration” olayı budur.
Konuyu anlamanız açısından resim. Resimde alttaki grafiğe dikkat edin. Pile sadece yarım dalga uygulanmıyor, çok daha düşük ters alternanslar da veriliyor. Bu, pil ve bataryaların sağlığı açısından iyi bir uygulama.
Akü desülfatör devreleri de, akümülatörlere ilginç bir darbeli akım sağlarlar. Genellikle yüksek frekanslı bu akım darbelerinin sülfatlaşmaya karşı faydalı olduğuna inanılmaktadır. Ayrıca örneğin akümülatörleri şarj ederken güç kaynağının dalgalılık içermesinin akülerin ömürlerine faydalı olduğu da birçok yerde bahsediliyor. İşte yukarıdaki devre de, sadece yarım dalga DC uygulamıyor. Ters palslar da uygulayarak, daha etkili bir “regeneration” işlevi yerine getiriyor. Bununla ilgili olarak şuradaki makaleye bakabilirsiniz.
Trafosuz adaptör ile akü ve pil şarj etmek yeni bir şey değil. İnternet ortamında yığınla örnek göreceksiniz. Ancak bunların hepsinin ortak bir sorunu var: hiçbirisinde otomatik kesme ya da BMS kontrolü yok.
Bir ucuz şarj devresi düşünün. Kendiniz yapmak istiyorsunuz. Otomatik olarak şarj gücünü kestiremez miydik? Ya da bir yöntem kullanarak bataryayı aşırı şarjdan koruyamaz mıydık?
07.03.2022 tarihli güncelleme: Transistörün beyzine direnç koymayı unutmuşum. Batarya gerilimi ve giriş besleme gerilimini dikkate alarak burada 10k...63k aralığında direnç uygulanması gerekiyor.
Devreyi dikkatle inceleyin. Az evvelki gibi yarım dalga trafosuz adaptör kullandım. Ancak bundan sonrası biraz ilginç. En sağda akü, giderek doruk gerilim düzeyine doğru yükselmektedir. Bu arada bir PNP transistör olan Q1, yalıtımdadır. R5 direnci transistörün yanlışlıkla iletime geçmemesi için konmuş bir pull-down direncidir. Pil/batarya gerilimi R3 ve R4’den oluşan gerilim bölücü devresi üzerinden kontrol edilmektedir. Oluşan referans gerilim, R4 potansiyometresinin ayar pini üzerinden D3 LED’ine, oradan SCR’nin Gate ucuna gelmektedir. Batarya gerilimi henüz doruk seviyeye erişmediği için, SCR yalıtımdadır. Batarya dolunca SCR aniden iletime geçer. Bu, Q1’in de iletime geçmesine neden olur. R2 direncinin bir bacağı eksi hatla birleşmiş olur. Böylece bataryaya yük biner ve aşırı şarjdan korunmuş olur. C3 kondansatörü, SCR’nin en ufak bir dalgalılıkta iletime geçmemesi içindir. R2 direnci wattlı bir direnç olursa çok iyi olur ancak; çok küçük bir empedansa sahip olmaması da gereklidir. Çünkü, trafosuz adaptör devreleri yüksek akım sağlayan devre türleri değildir ve bataryanın R2 ile aniden yüke bindirilmesi, trafosuz adaptörü de ziyadesiyle yüke bindirir. Bu, adaptörün pili besleyememesi ve pilin de gerisin geri tekrar bitmesi ile sonuçlanacaktır. Dolayısıyla bu R2 direncinin uygun seçilmesi çok önemlidir.
Yukarıdaki devrede eğer yeterli güç ve özelliklerde SCR seçilirse, Q1 transistörüne ihtiyaç kalmaz. Böylelikle daha az parça ile devre gerçekleştirilmiş olunur. Aşağıda, bunun nasıl yapılabileceğini göstermeye çalıştım:
Bu kez, devreden transistörü çıkardık ve R2 direncini doğrudan SCR’ye bağladık. Böylece daha kısayoldan sorunu çözdüğümüzü varsaydık. SCR, yüksek gerilime dayanıklı olmalı ve yeterli akımı da taşıyabilmelidir. Batarya devrede bağlı olduğu sürece zaten trafosuz adaptörden gelen yüksek gerilimi kendi voltaj seviyesine bastıracaktır. Ancak batarya devreden çıktığında SCR’nin yanmaması için doğru seçilmesi gereklidir. Devrede batarya dolduğu anda SCR iletime geçerek R2 direncini devrenin eksi hattına bağlar ve gerek bataryaya, gerekse güç kaynağına yük bindirir. Batarya aşırı şarj (over-charge) olamaz ve korunmuş olur.
Bir işi yapmak için ucuza kaçmak demek, sorunu çözmek demek değildir. Bu yazıdaki yöntemlerde asla, “böyle daha iyi oldu” demiyorum. Yazımın başında da belirttiğim gibi, “başka bir yolu yok mu?” felsefesiyle hareket ediyorum.
Notlar:
-Bu devrede eleman değerleri belli değildir (oluştururken hiç hesap yapmadım). Dolayısıyla denemeye karar verirseniz, pil ya da batarya türüne göre kendiniz belirlemelisiniz.
-Devrede batarya simgesi olsa da, tek şekilde pil hücresi de şarj ettirmeyi deneyebilirsiniz.
-Devrede yarım dalga köprü yerine tam dalga köprü de kullanabilirsiniz. Size kalmış. Tam dalga kullanırsanız C2’yi iptal etmelisiniz.
-Tekrar hatırlatıyorum: C2, C1’in 1/10’u kadar olmalıdır. Örnek: C1=1uF ise C2=100nF.
-Batarya dolduğunda 220V girişini kestiremez miyiz?
Bak bu güzel bir soru. Konunun başında envai çeşit şarj devresi olduğundan zaten bahsetmiştim. Bu şarj devrelerinin bir kısmı, batarya dolup devre boşta beklerken boşa elektrik harcamaması açısından giriş gerilimi (220V girişi) kesilmesi prensibine dayanabiliyor. Özellikle Rus sitelerinde ve youtube kanallarında bunlara da denk gelmişliğim var.
Sıradaki devre, optik elemanlar kullanılarak nasıl hem şarj akımını, hem de devrenin beslemesini kestirebileceğimizle ilgilidir.
Bu devrede de yine yeterli güçte bir SCR kullanıyoruz. Fiş prize ilk takıldığında devre aktiftir. Akü dolup SCR iletime geçtiğinde, optik elemanın LED’inin anot bacağını eksi’ye çeker. Bu, LED’in sönmesine neden olur. Optik eleman da triyakı durdurur ve şebekeden gelen akım kesilir. Böylelikle batarya dolduğu anda hem akımı kesilmiş, hem de devreye gereksiz yere besleme gerilimi sürülmemiş olunur.
Bu devre, parçaları dolayısıyla biraz pahalıya malolabilir. Ancak yine de işe yaraması mümkündür. Aynı devreyi optik eleman ve triyak kullanmadan, röle ile de yapabilirdik:
Bu kez devredeki optik eleman ve triyak’ı çıkardım. Onun yerine basitçe bir röle yerleştirdim. Batarya boşken, şebeke gerilimi rölenin Common ve NC kontağı üzerinden devreyi ve bataryayı beslemektedir. Batarya yeterli seviyeye eriştiğinde ise SCR iletime geçerek röleyi sürer. Röle bobini enerjilenince, Common hareketli kontağını NC’den NO kontağına çekerek şebeke ceryanını keser. İstenirse devreye “aktif buzzer” elemanı takılarak akünün dolduğundan haber alınabilir.
Aynı mantık, farklı şekillerde elbette değerlendirilebilir. Darbeli akımdan vazgeçerek, trafosuz adaptör yerine daha sağlıklı adaptör türleri de kullanabilirsiniz. SMPS adaptörler teknolojileri gereği ucuz, hafif, güçlü adaptörlerdir. Elbette burada kullanılabilirdi. Ancak ben işi o açıdan değerlendirmek istemedim. “Trafosuz adaptörü nasıl batarya şarj etmek için daha ideal hale getirebilirim?” bunun yanıtını aradım. Sizler de farklı fikirler üretebilirsiniz, kimse sizi dövmez. Orijinal şeyler ortaya koymaktan çekinmeyin ve sağlıkla kalın.
İyi çalışmalar dilerim.
seron
basitelektronikprojeler.blogspot.com
Yorumlar
Yorum Gönder