Şarj Sistemi

[Burak]

Hocam Merhaba ;

Ben sizin yapmış olduğunuz şarj devresini inceledim , okudum . Başka sitelerdende bazı araştırmalar yaptım ama her kafadan bir ses çıkmış bazı konularda o yüzden doğru düzgün bildiklerimi sentezleyemedim ..

Yapmak istediğim şarj devresi NiMh veya NiCd pil şarj devresi olacak .. NiMh'lerin kendilerine has özel bir karakteristiğe sahip olduğunu okudum ve doyum şarjına ulaştıklarında bir miktar gerilim düşüşü yaparak dolduklarını ifade etmeye çalıştıklarını öğrendim .. Bu özelliklerinde dolayı insanlar -delta V diye bir sistem geliştirmişler ve dolayısıyla bu özelliği tam şarj etmek için kullanıyorlar ..

1.Ben devremde LM317 kullanacağım  bu devrenin precision current limitter özelliğini kullanarak pillerimi şarj edeceğim ... adj ile vout arasında kullanacağım limitleme direnci 2 ohm 5 watt'lık bir direnç olacak . Bu durumda benim besleme gerilimim Vin kaç olarak seçilmeli ? 12V'luk bir kaynak kullandım ama LM315 çok fena ısındı heatsink kullanmama rağmen kullandığım dirençlerde 1 ohm 1 watt'lık seri bağlanmış direnc grubunu denedim onlarda çok fena ısındılar .. Çözümü nedir ?


2. Piller takılı haldeyken sisteme kaynağı bağlayınca 1.25 voltluk olan pil gerilimi 1.4'ten başlayarak 0.1'lik kademelerle artmaya başladı ... Şimdi soracağım şey şu acaba bu davranış normal mi ? bu gerilim artışı kaç volta kadar sürmesi gerek ? NiCd ve NiMh piller için ulaşılması gereken max bir şarj anında üzerinde ölçülen gerilim değeri var mıdır ? Yani söylemek istediğim şarj anında pil üzerinde okunan gerilimin bir max değeri var mı ? pili şarjdan çıkardığımda ölçmem gereken bir max değer var mı ? varsa nedir ?

[ete]

NiCd ve NiMH pillerin şarjı belalı bir iş. Ben çok uğraştım bu işle. Hala kesin bir çözüm bulabilmiş değilim.
Normal şartlarda (teorik şartlar) bir NiCd piline (veya NiMH) 1,5V şarj voltajı vermek gerekiyor. Bunu geçersen pilin iç direnci anında bozuluyor ve pil daha yüksek voltajlar istiyor şarj olmak için. Ama aynı anda - DeltaV sistemide bozuluyor sanırım.
Şarj akımı olarak Pilin toplam kapasitesinin %10 undanbaşlamak üzere %50 sine kadar bir akım verilebiliyor. Ancak fazla akım pilde aşırı ısınma yaratabiliyor. Her pilde yüksek akımla hızlı şarja uygun üretilmiyor. Hızlı şarj edilebilecek pillerin üzerinde hızlı şarj edilebilir diye yazıyor.

Her pil doluma (akım doyumuna) ulaştığında voltajı hücre başına 10-15mv civarında artıyor ve sonra bu voltaj düşmeye başlıyor. İşte Delta-V deniilen sistem budur. Bu nedenle sürekli olarak pil voltajını kontrol edip yükseldiği en yüksek noktayı daima referans olarak almak sonrada bu noktadan aşağıya düşmeye başladığı anı tespit edip istenen düşme olduğunda şarjı kesmek gerekiyor. Ancak pratikte bu sistem her pilde çalışmıyor. Bazı piller yüksek şarj voltajları nedeni ile bozulmaya uğradıklarından dolayı bu sistemi kaybediyorlar (yada bana öyle geliyor çünki bu şekil pilleri kesinlikle doğru dürüst şarj edemiyorum).

Diğer bir doyum verisi pilin ulaştığı voltaj seviyesi oluyor. Hücre başına 1,5V ile şarj edilen bir pil 1,49 seviyelerine gelmiş ise o pil dolmuş kabul ediliyor. Ancak ne yazıkki pil 1,49 seviyesine geldikten bir kaç saat sonra istenen doyum seeviyesine ulaşabiliyor. Burada temel dolmuşluk verisi aslında pilin sıcaklığı. Bu noktada pil sıcaklığı yükselmeye başlıyor ise pili dolmuş olarak kabul etmek gerekiyor. Fiziksel yerleşim sorunları nedeni ile şarj sistemlerinde pek sıcaklığa bakılmıyor yada bakılamıyor. Bu nedenle akıllı uslu bir şarj alatei yapmakda mümkün olmuyor diye düşünüyorum.
Benim yaptığım sistem bana göre sıcaklık kullanmadan çalışan en akıllı sistemlerden birisi. Yüzlerce kişi bu devreyi yaptı. Kimileri mesaj atıp süper çalıştığını söyleyip teşekkür etti kimileride çalışmıyor şarj etmiyor yada sürekli şarjda kalıyor gibi sorunlar ilettiler. Benim tespitim ise piller sıfır ve yeni ve kaliteli ise benim sistemim gayet güzel çalışıyor. Ama eski pillere benim sistemi uygularsanız pillerin iç dirençlerinin bozulmuş olmaları nedeni ile bu sistem çalışmıyor. Onların, en güzeli uzun şarj mantığı ile şarj edilmeleri gerekir.
Devreyi yapıp beni sorun var deyip arayanların bazılarında hücre başına varilen şarj voltajını artırarak 1,5 yerine 1,6 hatta 1,65 gibi değerler alarak düzenlemeler yaptım başarılı oldu. Bu olayda pillerin iç dirençlerininbozuk olduğunu gösteriyor zaten. Kimileri hiç bir şekilde düzelmedi. Kimisi yani pil aldı ve sonucun iyi olduğunu belirtti. Anlayacağın çok fazla değişkenlik gösteren bir konu.
Sen en iyisi ideal şarj mantığını kullan. Benim ölçülerime göre pilleri 500 ma/saat lik bri akımla şarj edilmeleri uygun oluyor. Başlangıçta şarj voltajını 1,5V olarak kullan. Eksi DeltaV ile pilin şarj sonucu ulaştığı maksimum voltaj seviyesini kontrol et. Voltaj ölçümlerinde mutlaka şarjı keserek ölçme yapman gerekiyor aksi halde yüksek değerler okursun. Şarjı kes 100-200 ms bekle pil voltajı stabil hale gelsin sonra ölç ve yeniden şarjı ver. Pil başına 15 mv luk bir voltaj düşümü yakalrsan şarjı kes. Yada pilin voltajı maksimum şarj voltajına ulaşırsa şarjı kes.
Sonra pilleri boşaltma testine tabi tut. 1000 ma lik bir pile 200 ma lik bir yük bağla ve ne kadar sürede boşaldığına bak. Bu süre yaklaşık 4-4,5 saat dolayında olmalıdır. 4 saat ile 5 sata arası ideal bir süredir.
Bunu yakalayabiliyorsan şarj devren iyi çalışıyor demektir.

Bu konuda bildiklerim ve tavsiyelerim bunlar.

Ete

[POWER]

bu pilleri nerede kullanacağını bilmiyorum ama teknik ve maliyet açısından uygunsa, NiMh ve  NiCd piller yerine lion pil kullanmanı tavsiye ederim.

[Burak]

Normal şartlarda (teorik şartlar) bir NiCd piline (veya NiMH) 1,5V şarj voltajı vermek gerekiyor.


Her pil doluma (akım doyumuna) ulaştığında voltajı hücre başına 10-15mv civarında artıyor ve sonra bu voltaj düşmeye başlıyor.

Diğer bir doyum verisi pilin ulaştığı voltaj seviyesi oluyor. Hücre başına 1,5V ile şarj edilen bir pil 1,49 seviyelerine gelmiş ise o pil dolmuş kabul ediliyor. Ancak ne yazıkki pil 1,49 seviyesine geldikten bir kaç saat sonra istenen doyum seeviyesine ulaşabiliyor.


Başlangıçta şarj voltajını 1,5V olarak kullan. Eksi DeltaV ile pilin şarj sonucu ulaştığı maksimum voltaj seviyesini kontrol et. Voltaj ölçümlerinde mutlaka şarjı keserek ölçme yapman gerekiyor aksi halde yüksek değerler okursun. Şarjı kes 100-200 ms bekle pil voltajı stabil hale gelsin sonra ölç ve yeniden şarjı ver. Pil başına 15 mv luk bir voltaj düşümü yakalrsan şarjı kes.

Ete Hocam öncelikle uzun uzadıya verdiğiniz güzel açıklamalar için teşekkür ederim .

Belirttiğiniz 1.5V'luk potansiyel fark pil şarjda iken üzerinde ölçülen gerilim mi yoksa pili şarjdan çıkarıp ölçtüğümüzdeki potansiyel fark mı  .Yani, pil tam doyumda ,şarjda değilken ölçmemiz gereken pil voltajı max nedir hala tam olarak kavramış değilim . Çünkü burada baz alınması gereken voltaj pilin şarjda iken içinden geçen akımdan dolayı iç direnci üzerinde oluşturduğu gerilim midir ? yoksa boştaki gerilimi midir ?
Tahminimce bu sistemleri sabit akım sistemi ile şarj ettiğimiz için üzerilerinde okuduğumuz gerilim tamamen akım kontrolü ile değişir . Bu durumda bizim şarj akımımız çok yüksek olunca bu yüksek akım pil iç direnci ile birleşince bu 1.5'lik değer aşılabilir ancak diye düşünüyorum . Çünkü sistemde bir akım kaynağı var ise gerilim kaynakları kısa devre gibi davranır ve pil dediğimiz şey nihayetinde bir gerilim kaynağıdır .Yanılıyorda olabilirim lütfen düzeltin öyle ise.

İkinci olarak bu voltaj düşümü , örnek vereyim , boşta ölçülen tam dolu pil voltajı 1.5 volt baz alınırsa , kaç volta kadar düşüyor .. Bu pic adc ölçümlerini yanıltabilecek hassasiyette bir düşümmü yoksa 1.5 volttan 1.35 volta kadar düşmesi gibi farkedilir bir düşümmüdür ?

Tekrar soruyorum gibi olacak ama , başlangıçta şarj voltajını 1.5 V olarak kullan derken akım kaynağından şarj edeceğin pili 1.5 volta ulaştıracak bir akım değeri seç mi demek istediniz ?

Son olarak bu şarj kesme işini yapan devreyi bir röle ile mi yapmak zorundayız illa ki .. Başka bir yolu yokmudur ? Siz nasıl bir sistem ile bu kesmeleri hallettiniz ? 600ma az bir akım değil , buna dayanacak transistör sayısı TO kılıflarda çok az .. olanıda büyük ve röle kullanmayı daha mantıklı kılacak kadar büyük hemde ..

[Burak]

bu pilleri nerede kullanacağını bilmiyorum ama teknik ve maliyet açısından uygunsa, NiMh ve  NiCd piller yerine lion pil kullanmanı tavsiye ederim.

POWER , bu lityum pilleri zamanla şişme ve yüzey dirençlerindeki koruma kılıfı hassaiyetlerinden dolayı terih etmiyorum açıkcası ..  Elimde 1S...6S arasında birçok LiPo ve Li-ion var ve onları zaten şarj eden kaliteli IMAX marka bir aletim var açıkcası bu Lityum grubu piller endüstriyel amaçlarda kullanılabilecek pil grubu değiller .... Onları hobi amaçlı aktiviteler için tercih ediyorum . Zannımca NiMH ve NiCd grubu hidro ve kadmiyum dayanıklılığı olarak çok daha iyiler ... Sadece biraz nazlılar ... Onlarıda Ete hocamın dediği gibi yüksek akım şarj deşarj olaylarından yalıtmak gerek .. Önerin için yinede teşekkür ederim .

[Burak]

Hocam ayrıca bu şarj sisteminde kullanacağım elemanın (LM317) Vin giriş gerilimini nasıl seçeceğiz ? 4 voltluk şarja sahip bir liPo pil ile beslemeyi düşündüm ama sanırım dropout voltajını aşamadığı için çalışmadı ama 2S'lik 8 voltta dolu bir lipo tam hesapladığım 1.25 / R =600 ma değerini alabildim ... Ama bu LM317'deki ısınma insanı sinir eden cinsten .. Bu konuda ne yapabiliriz ayrıca ?

[ete]

Şarj voltajı 1,5V pile verilecek beher pil için verilecek voltajdır. Bu voltaj pil üzerinden ölçülürken şarj kesilmeli 100-200 ms beklenmeli sonra ölçüm yapılıp şarj tekrar verilmelidir.
Üzerinde şarj voltajı varken pil gerilimi ölçülmez. Ölçülürse yanlış sonuçlar çıkar.

Benim sistemimde Akım takipçisi yöntemi kullanılıyor. Yani besleme voltajını pil gurubu kendi iç direncine göre ve pile verilen şarj akımına göre kendisi ayarlıyor. Benim yaptığım sadece yeterli voltajı sağlamak. buda 10 adet pile kadar en azından 18V olmalıdır. Daima 3 v civarında bir voltaj fazlalığı olması gerekir.
Fazlası LM317 nin aşırı ısınmasına sebep olur.

Şayet akım takipçisi metodunu kullanmayacak isen bana kalırsa LM2576 kullanman daha doğru olur.

Ete

[POWER]

@Burak GÜNAY
ben şimdiye kadar, şarj kurallarına uyularak şarj edilipde şişen lion pil görmedim.şişenler var tabi.fakat adam ne yapmış 5v direk lion pile vemiş ve şarj etmiş.doğal olarak lion şişmiş.Piyasada para ile satılan bir çok cihazın şarj sisteminde bu söylediğim hatalı şarj durumunu gördüm.Maliyetten dolayı böyle yapıyorlar galiba. söylediğinizin tam tersi lion piller endüstriyel pil grubuna giriyor.  lion pilleri şarj edilirken uyulması gerekli kuralları burdan ete hoca uzun uzun anlattı.ayrıca "yüzey dirençlerindeki koruma kılıfı hassaiyetlerinden dolayı terih etmiyorum açıkcası" burasınıda net anlayamadım doğrusu.

[Burak]

@Burak GÜNAY
ben şimdiye kadar, şarj kurallarına uyularak şarj edilipde şişen lion pil görmedim.şişenler var tabi.fakat adam ne yapmış 5v direk lion pile vemiş ve şarj etmiş.doğal olarak lion şişmiş.Piyasada para ile satılan bir çok cihazın şarj sisteminde bu söylediğim hatalı şarj durumunu gördüm.Maliyetten dolayı böyle yapıyorlar galiba. söylediğinizin tam tersi lion piller endüstriyel pil grubuna giriyor.  lion pilleri şarj edilirken uyulması gerekli kuralları burdan ete hoca uzun uzun anlattı.ayrıca "yüzey dirençlerindeki koruma kılıfı hassaiyetlerinden dolayı terih etmiyorum açıkcası" burasınıda net anlayamadım doğrusu.

Lityum Polimer ve Li-ion pil grupları üzerilerinde yazan C değerleri baz alınarak uygulamalarda kullanılır . Örneğin 25C-50C 2 amperlik bir lityum pilden sürekli olarak 50 amper ve anlık olarak 10saniyeyi geçmeyecek şekilde 100 amper akım çekebilirsiniz bu derece yüksek deşarj kapasitelerinin sebebi lityum polimerlerin iç direncinin NiMH ve NiCd'lere göre çok çok küçük olmasıdır ...  Amacımız muhalefet olmak değil doğruyu tartışmak her zaman onu bi söyleyelim ..... Şimdi sevgili kardeşim ,  bugün orta kaliteli dediğimiz turnigy'nin nanotech ailesi modellerinden dahi elimizde durup dururken şişen kabaran yamulanları oldu ... Elimize gelen tablet tamirlerinden %60'ının lipo pil sorunu ile geldiklerini biliyor musun ? Laptop bataryalarına gelince onlarında hatrı sayılmayacak bir süre zarfında mefta olduğu malumatınız olmuştur illa ki , bunlarında bir kısmı bozuldu sanıp atılıyorlar bir kısmınında şarj aletinin hışmına uğradığı gerçeği var .... Lakin düşük güçlerde çalışacak bir otomatik kontrol yarı iletken mekanizmasını yada sistemini beslemek amacı ile şahsen ben LiPo kullanmam ki sende muhtemelen bana teknik ve uygulama alanına uygunsa ifadesini o yüzden kullanmışsındır .. halihazırda söyleyelim o zaman "uygun değil" ,  ha ayrıca diyelim ki elimdeki pilleri hor mu kullandım hayır ama yinede fi tarihinden kalma NiCd'ler evimde ayakta duruyor ...

Yüzey direnci muhabbetine gelince ...

Lipo pillerin iç dirençleri çok çok küçük demiştik .. Bunun yanı sıra yeni şarj olan bir lityum polimer pil tek hücreli ise 4.2 volt gerilime sahiptir diye bilinir .. Ama bu yeni şarj olan pilin geriliminin 0.2'lik yada en iyi ihtimalle 0.1'lik kısmı lipo pil hücre duvarlarındaki kimyasal reaksiyonlardan dolayı ısıya dönüşür ve yok olur ... Bu durum NiMH ve NiCd'ninde başına gelmektedir lakin polimerler , metal hidritler kadar metalik bağ yapısına sahip olmadığı için ısıl süreçte daha hassastırlar ... Daha derin ayrıntılarını bilemiycem lakin bize okulda öğretilen , ansiklopedide gösterilen , araştırmalarımda önüme çıkan bu bilgilerdir ...

Amacımız dediğimiz gibi anlamlı anlamsız tüm sorulara en doğru cevabı aramaktır .. Muhalefet olmak değil ... O yüzden Sürç-i lisan ettiysek affola ...

[Burak]

Şarj voltajı 1,5V pile verilecek beher pil için verilecek voltajdır. Bu voltaj pil üzerinden ölçülürken şarj kesilmeli 100-200 ms beklenmeli sonra ölçüm yapılıp şarj tekrar verilmelidir.
Üzerinde şarj voltajı varken pil gerilimi ölçülmez. Ölçülürse yanlış sonuçlar çıkar.

Benim sistemimde Akım takipçisi yöntemi kullanılıyor. Yani besleme voltajını pil gurubu kendi iç direncine göre ve pile verilen şarj akımına göre kendisi ayarlıyor. Benim yaptığım sadece yeterli voltajı sağlamak. buda 10 adet pile kadar en azından 18V olmalıdır. Daima 3 v civarında bir voltaj fazlalığı olması gerekir.
Fazlası LM317 nin aşırı ısınmasına sebep olur.

Şayet akım takipçisi metodunu kullanmayacak isen bana kalırsa LM2576 kullanman daha doğru olur.

Ete

Teşekkürler hocam araştırmaya devam edeyim ..

[POWER]

verdiğin bilgiler için teşekkürler.evet kesinlikle sana katılıyorum maksat muhalefetlik değil doğru bilgiye ulaşmak.özellikle telsiz bataryalarından size örnek verebilirim.bizim baktığımız telsizlerde 2007 den itibaren lion piller kullanılmaya başlandı.çok sayıda elemizden geçti bu bataryalar.içlerindeki kartları arızalanıyor çoğunlukla.pillerde şişen ben görmedim abartısız.ben şahsi olarak değişik yerlerde kullandım lion pillerden.şarj devresini hepsinde kendim yaptım onlardanda en ufak bir şikayet almadım.bütün bunlardan sonra nacizane çıkardığım sonucu birinci mesajımda yazmıştım.kısacası ben lion pillerden çok memnunum.hatta önüme gelen değişik uygulamalarda şayet lion pil kullanılmamışsa(genellikle eski imalatlarda olmuyor) bunların lion pillere dönüşümünü yapıyorum.