12 volt/8 Amper KURŞUN–ASİT AKÜMÜLATÖR ŞARJ DEVRESİ
Özellikle son 10 yılda Ni-Cd, Ni-MH ve Li-On pillerin kullanımı iyice yaygınlaşmış olmasına rağmen, yüksek sığalı olmaları ve buna karşılık ucuz bir akım kaynağı olarak Kurşun-Asit akümülatörlerin kullanımı halen devam etmektedir.

Kurşun-Asit akümülatörler, tekniğine uygun olarak şarj edildiğinde çok uzun süreler serviste kalabilirler. 12 V Kurşun-Asit bir akümülatörün olması gereken şarj akım - gerilim grafiği Şekil:1 de gösterilmiştir. Birinci aşama (A-B) sürecinde, akümülatör gerilimi 10 V civarına gelinceye kadar şarj akımı sınırlandırılmıştır. Bu sınırlamayla, akümülatörün bulunduğu ortama, asit buharının yayılmasını ve oluşan kimyasal tepkimenin hızını düşürerek, özellikle pozitif kurşun plakaların dökülmesine engel olmaktadır. Akümülatör gerilimi 10.44 Voltu geçtikten sonra (Hücre baçına 1.74 Volt), ikinci aşama (C-D) gerilim değeri 14.4 V' ta gelinceye kadar akümülatör toplam sığasının 1/10 u kadar bir akımla şarj edilmelidir.(Hücre başına 2.4 Volt) Bu aşamada şarj, 5-6 saat kadar devam edecektir. Gerilim değeri 14.4 Volta geldiğinde, akümülatör TAM olarak şarj olmuştur ve bundan sonra akümülatörün iç direncinin iyice azalması sonucu kendi kendine boşalmasını engellemek amacıyla, çok küçük bir akımla şarj işlemine devam edilmesi gerekmektedir. Pratikte TAMPON ŞARJ olarak adlandırılan bu üçüncü aşama (E-F) sırasında, şarj gerilimi 16.44 Voltun üstüne çıkarılmamalıdır. (Hücre başına 2.74 Volt)


DEVRENİN ÇALIŞMASI

Tamamı boşalmış bir Akümülatör devreye bağlandığında, T1 transistörü kesimdedir, IC1 in çıkışı sıfırdır. T2 ve T3 üzerinden akacak akımı, P1 direncinin değeri belirler .Bu değer akümülatörün toplam sığasının 1/20 sinden daha büyük olmamalıdır. Akümülatör gerilimi 10 - 14 V arasındayken, D3 üzerinden T1 tetiklenir ve iletime geçer. Bu anda, IC 1’ in çıkışı hala sıfırdır. Şarj akımını, P1 ve P2 dirençlerinin değerleri birlikte belirler. P3 direncini gerilimi (IC 1’ in <+> girişinde) D1 zener diyotunun 6.8 voltluk zener değerini geçtiğinde IC1’ in çıkış gerilimi, 1 Mohm’ luk direnç üzerinden geri besleme alarak, 6.8 voltluk zener diyotun değerine yakın bir gerilimde salınım yapar. Bu anda, T1 tekrar kesime girer ve şarj akımını P1 in değeri belirler.


DEVRENİN AYARI

Şarj devresinin çıkışına seri olarak 0-10 Amper arası ölçme yapan bir ampermetre bağlayınız. Ayara başlamadan önce Akümülatörün dolu olması gerekir (14.4 V). Akümülatörü şarj devresi çıkışına bağlayınız ve devreyi çalıştırınız. P3 ayarlı direncini sağa veya sola doğru çevirerek IC 1’ in çıkışının salınım yapmasını sağlayınız. P1 direncini de aynı şekilde ayarlayarak şarj edilecek akümülatörün sığasının 1/20 si kadar bir akımın akmasını sağlayınız. Daha sonra akümülatörü boşaltarak gerilimini 11 Voltun altına indirin ve P2 direncini ayarlayarak akümülatör sığasının 1/10 nu kadar bir akımın geçmesini sağlayın. Şayet Akümülatör TAM ŞARJ olduğunda, şarj geriliminin, 16.44 Voltu geçtiğini gördüğünüz takdirde, P3 ayarlı direncini hafifçe ayarlayarak, devrenin çıkışından akan akımı kesin. Tranformatör 220 V / 16 VAC 150 Watt gücünde olacaktır. Köprü diyot ve TIP 2955 ve BD140 transistörünü takriben 20 cm uzunluğunda çift kanatlı bir soğutucuya, transistörleri izole ederek bağlayın. Çıkışa seri bağlanan 16 Amp' lik diyot, yapılabilecek ters bağlantının devreye zarar vermesini önlemesi açısından gereklidir.

Şekil : 1 (Şarj - Akım Grafiği)

Şekil : 2 (Devre Şeması)

Şekil : 3 (12 V/2 Amper Baskı Devresi)

Şekil :4 (12 V/2 Amper Malzeme Yerleşimi)
AÇIKLAMALAR:

1. Yaklaşık 14 yıl önce bu devreyi orijinal haliyle yaptım. Orijinal Şema, Siemens Component Report Volume XIII, 1.March.1978 ve Siemens Journal October Volume XII kitap ve dergilerinde yayınlanmıştı. Devrenin orijinaline sadık kalınarak yapılması halinde, devreden 5-6 amp. şarj akımı çekmeye başladığınızda çok büyük bir soğutucuya ihtiyaç duyuluyor...Kaldı ki TIP2955 'in teknik verilerine göre tek başına bu akımı vermesi de mümkün değil.
2. Akümülatöre bağlantı yapılacak kablolar en az 4 mm2 TTR oto kablosu olmalı ve olabildiğince kısa tutulmalıdır.
3. Devrenin 8 amper verecek şekilde yapmış olduğum değişiklikler, yine 150 watt transformatör kullanılarak ancak sekonder çıkış gerilimi 18 volt olacak şekilde aşağıdaki şemalarda gösterilmiştir.


12 volt / 8 Amper KURŞUN – ASİT AKÜMÜLATÖR ŞARJ DEVRESİ

(DEĞİŞİKLİKLERİ İLE)

Şekil :5 (12 V / 8 Amper devre Şeması)

Şekil : 6 ( 12 V / 8 Amper PCB malzeme Yerleşim Planı )

YAPILACAK DEĞİŞİKLİKLER:

1. Çıkış Güç Transistorları olarak 3 adet MJ2955 kullanacaktır ve emitter uçlarına 0,22 ohm/5 watt telli dirençler seri olarak girilecektir.(Farklı beta değerlerinden dolayı her 3 tr.'den eşit akım çekebilmek için) Bu dirençler, soğutucu üzerine monte edilen transistör bacakları üzerinde yerleştirilecektir.

2. BD140 yerine BD BD242C kullanacaktır. Ve aynı soğucu üzerine izole edilerek monte edilecektir.

3. Köprü diyot, en az 15 Amper verecek bir tip olacak ve kullanılacak kanatlı soğutucuya tespit edilecektir.

4. Çalışma gerilimini, şarj geriliminden temin edecek şekilde soğutucu kanatlarına uygun bir şekilde, 12 V/45mA bir PC Power Supply FANI ilave edilecektir.

Böylece 12 amper şarj akımı çekerken bile Güç Transistörlerinde ufak bir ılınma dahi olmadan şarj cihazınızı güvenle kullanabilirsiniz.
Bu cihazı, 3 ayarlı direnç ile uygun ayarları yaparak normal şarjın yanı sıra Bakım şarjı, Akü Canlandırma şarjı ve PbSO4 akülerin dışındaki her türlü akünün şarj karakteristiklerine uygun biçimde şarj da yapabilirsiniz.

5. Orijinal şemadaki grafik ideal bir sulu kurşun asit akümülatörün şarj akım grafiğidir. Ancak BAKIMSIZ yani elektroliti JEL olan aküler için bu eğriyi kullanamazsınız. Örneğin bu aküler için hücre başına şarj gerilimi 2.3 voltu aşmamalıdır. (12 volt için 13.8V) Bunu P3 ile ayarlayacaksınız. Sulu kurşun asit aküler için bu değer göz başına 2.4 V olup toplamda 14.4 V olacaktır. Ayrıca, grafikte E-F noktalarında uygulanan Tampon (Bakım) şarjını Jelli akülerde uygulamamanız gerekecektir. (P1 kapatılacak)

6. 3x 0,22 ohm/5watt ve 3x 220 ohm dirençler MJ2955’ lerin bacakları üzerine veya soğutucu üzerine monte edilecek bir terminale montajları yapılacaktır.

7. P1. p2 ve p3 ayarlı dirençleri yerine resimlerde görüldüğü gibi birer potansiyometre kullanılarak ayarlar kutu dışına da taşınabilir. Böylece her farklı kapasitedeki akümülatör için cihaz kutusunun açılması gerekmez. Tercih sizin.

8. Yapmış olduğum cihaza ait resimler aşağıdadır. Malzemelerin yerleştirildiği PCB’ de sağda görülen soğutucu ve 2 Elektrolitik kondansatör, logic devreler için ilave ettiğim +/- 5 VDC devreye ait olup, bu şarj cihazı ile alakası yoktur.

9. Daha geniş bilgi ve sorularınız için, bipekkan2@mynet.com adresime başvurabilirsiniz.