12 Volt Akü Şarj Devresi

.

Akü (12V) şarjörü olarak tasarlamış olduğum ve aşağıda devre şemasını gördüğünüz cihaz ufak değişiklerle, değişik kapasitedeki kurşunlu aküleri şarj etmek amacıyla güvenle kullanılabilir. Köprü diyotla tam dalga doğrultması yapılmış, ancak büyük kapasitörlerle filtre edilmeyerek darbeli şarj gerçekleştirilmiştir. Kuşunlu akü şarjında, regüle doğru akım yerine darbeli akımla şarjın akü için daha sağlıklı olduğu, plaklarda sülfat kristallerinin birkimini büyük ölçüde önleyebildiği bilinmektedir.

Kurşunlu aküleri şarj ederken dikkat edilmesi gereken iki önemli husus vardır. Birincisi; şarj akımının akü kapasitesinin 1/10’undan fazla olmaması (ki bu devremizde akım sınırlamasıyla sağlanmakta), ve ikincisi de akü voltajını 14,4 Voltun üzerine çıkartmamaktır (ki bu da yine devrede voltaj sınırlaması ile gerçekleşmektedir) -Değerler 12V kurşunlu akü için verilmiştir-

Bir diğer husus da, akü şarj edilirken full kapasiteye erişebilmek için akü voltajı 14,4 Volta kadar yükseltilmelidir. Daha sonra da aküyü tam dolu seviyede uzun süre tutabilmek amacıyla, uygulanan voltaj 13,5 Volt seviyesine indirilir. Bu voltaj çok uzun süreler uygulanabilir ki, bu şarj aşamasına float şarj denir. Bu durumda akünün kaynama ve aşırı şarj riski ortadan kalkar. Devre bu olanağı da sunacak şekilde tasarlanmıştır.

Öncelikle karar vermemiz gereken kaç amperlik bir şarj akımına ihtiyacımız olduğudur. Genelikle teknelerde kullandığımız aküler 60Ah ile 250Ah kapasite arasındaki kurşunlu akülerdir. 60Ah’lik bir akü için 2 ile 6(maksimun) amperlik bir şarj akımı yeterlidir. 250Ah kapasiteli boş bir aküyü ise 2 amper ile şarj etmek oldukça uzun sürer. Devremizde maksimum akımı belirleyen eleman, negatif hat üzerindeki kırmızıyla belirtilen dirençtir. Akım yaklaşık 1/R olarak hesaplanabilir. Bu durumda 0,5 ohmluk bir direnç kullandığımızda devreden alabileceğimiz maksimum akım 2 amper olacak, 0,1 ohmluk bir direnç kullandığımızda da 10 amper olacaktır. Hernekadar 2N3055 üzerinden iyi bir soğutucuyla 15 ampere kadar akım çekilebilse de maksimum akım değerinizi 10 amperin üzerine çıkarmanızı tavsiye etmem. Direncin Watt değeri de her bir amper için en az 1 Watt olmalıysa da direncin fazla ısınmaması için bu çarpan 1,5 olarak alınırsa daha iyi olur. (0,5 ohm için 2Ax1,5V=3W, 0,1 ohm için 10Ax1,5V=15W gibi)

Trafonun VA seçimini de belirleyecek olan sistemden çekmeyi düşündüğümüz maksimum şarj akımı olacaktır. 10 amper için (10Ax18V=180VA, 2 amper için 2Ax18V=32VA) Trafonun sekonder sargısı en az 15V olmalıdır (18V daha da iyi). Değişik akım sınırlamarı için bir anahtar ya da komütatör yardımıyla farklı dirençler de seçilebilir. Ancak bu durumda kullanılacak anahtar ya da komütatörün bu akımlara dayanabilecek tipte olması şarttır.

2N3055 transistörü mutlaka kanatlı bir soğutucuya ya da, cihazı büyükçe metal kutu içine monte ediyorsanız, kutuya, izole edilerek bağlanması gerekir. 5 amperin üzerinde çekilecek akımlarda 2 adet 2N3055 transistörünü paralel bağlayarak (base base’e, kollektör kollektöre ve emiter emitere bağlanarak) kullanmanız ve her iki transistörü soğutucuya bağlamanız çok daha uygun olacaktır. Köprü diyodun da soğutucuya bağlanması gerekir.

KALİBRASYON:

Devrede şarj voltajı sınırlaması şemada üst sağda görülen trimpotlar tarafından sağlanır. Trimpotlarddan biri 14,4 volt sınırlaması (full şarj), diğeri 13,5 volt sınırlaması (float şarj) için ayarlanacaktır. Bu ayarlama için dijital bir voltmetreye ihtiyaç vardır. Devreyi gerçekleştirdikten sonra Float/Full anahtarını Float konumuna getirin. Voltmetrenizi kutuplara dikkat ederek devrenin akü uçlarına bağlayın. Anahtarın float konumuna bağlı olan 2K trimpotu ayarlayarak voltmetrede 13,5 volt okuduğunuz noktayı bulup trimpotu bu konumda sabitleyin. Anahtarı Full konumuna getirin, bu kez diğer trimpotu ayarlayarak 14,5 volt okuduğunuz konumda sabitleyin. Hepsi bu kadar.

Devre çıkışına 0-10A lik bir ampermetre bağlamak şarj safhalarını gözleyebilmek açısından çok yararlı olacaktır. Hele bir de Voltmetre bağlı olursa yeme de yanında yat ! Ampermetrenin seri, voltmetrenin paralel bağlanması gerektiğini aklınızdan çıkartmayın.

DEVRE NASIL ÇALIŞIYOR:

Devredeki 2N3005 transistörünün görevi akımı sınırlamak. Float/Full anhtarının konumuna bağlı olarak akü voltajı 14,4 ya da 13,5 Volta eriştiğinde ya da kırmızı dirençle belirlenen maksimum akım’a ulaşıldığında bu transistör anahtarlamayı keserek akımı minimum bir değere düşürür. Bu transistörü kesime götüren sinyal BC557 ve BC547 transistörlerinden gelir. En başta BD139 ve 2N3055 transistörleri akü üzerinden yüksek akım akıtırlar ve bu anda BC557 ve BC547 kesimdedirler. Ancak kırmızı direnç üzerinden akan akım bu direnç üzerinde akımla orantılı olarak bir voltaj oluşturur. Bu voltaj kısa bir sürede 22uF kondansatörü şarj ederek BC547’nin emetör ve base’i arasında bir potansiyel oluşturur. Bu transistör kesimden belli bir oranda çıkarak Bd 139’un kısmen kesime girmesine bu da N23055’in de kısmen kesime gitmesine, üzerinden akıttığı akımın azalmasına neden olur. Akım azalınca kırmızı direnç üzerindeki voltaj düşer. Voltajın düşmesi olayı tesine çevirir. Sonuçta devre bir kararlılık durumuna erişir ve akım sınırlaması bu şekilde sağlanmış olur.

Akü voltajı yükseldikçe 2K trimpot+680 Ohm ve 39K Ohm dirençin oluşturduğu voltaj bölücünün BC557’nin base’ine uyguladığı potansiyel de yükselir. Base ile emitter arasındaki potansiyel 0,65 volta eriştiğinde (ki bu trimpotlarla belirlediğimiz maks. akü voltajına denk gelir), BC547 ‘yi iletime geçirir. Bu da BD139 tarafından 2N3055’i hemen hemen tam kesime götürerek aküye gönderilen akımın miliamperler seviyesine düşmesine neden olur, böylece voltaj sınırlaması da gerçekleştirilmiş olur. Akünün voltajının belirlenen seviyeniz üzerine çıkması ve zarar görmesi engellenir.

KULLANIM:

Akünüzü (polariteye özellikle dikkat ederek) devre çıkışına bağlayın. Float/Full anahtarını Full konumuna getirin. Akünün doluluk oranına bağlı olarak geçecek bür süre sonunda Akü voltajı 14,4 volt’a yükselecek ve Devre kesime giderek akımı büyük ölçüde düşürecektir. Bundan sonra Akünüzü Şarjörden ayırabilir ya da anahtarı Float konumuna getirerek uzun süre jarjöre bağlı olarak bırakabilirsiniz.

Eğer şarjörünüze bir voltmetre ekleme olanağını bulamadıysanız, devrelerimden 6, 7 ya da 8. sıralardaki akü voltaj göstergelerinden herhangi birini şarjörünüze ekleyerek kullanabilirsiniz. Yakında yayınlayacağım bir sonraki bölümde, aynı şarj cihazının birkaç eleman daha eklenerek, daha geliştirilmiş bir versiyonunu bulacaksınız.

Yarcan Tüner

Yarcan Tüner

Elektronik mühendisliği için kitaplarla savaşan ve arası hiç iyi olmayan kişi. Kendi gibi elektronik ile ilgileneler için devre arşiv’i kuran Yarcan TÜNER..

See author's posts