Led Fener
Sevgili Barbaros nefis bir proje ile tekrar karşımızda. Malumunuz beyaz ışık veren ledler artık kolayca bulunabiliyor. Bu ledler ile Pic kontrollü güzel bir aydınlatma gereci yapmak fikri ile yola çıkılarak gerçekleştirilen bu projeden çok faydalanacaksınız.
Beyaz ledlerle tanıştığımdan beri enkandesan ampullere karşı bir alternatif olabileceğinin kesin ayırdına varmıştım. Az akım çekmesi, verimin yüksek olması dolayısıyla ısı enerjisi olarak enerji kaybının olmaması hep cazip yanlarıydı bu ledlerin. İyi de bir fenere niye bu kadar ihtiyaç duyacaktık ki ?
Herşey Ta2ax Ali Akyol ve Ta2fr Sinan Güven'le başladığımız tüplü dalış maceralarında gelişti. Kaş'ın ınanılmaz dalış atmosferinde herkesin aynı zamanda elektronik çılgını olması nedeniyle sohbetler hep elektronik ve dalışı bir araya getirmeye yönelikti. İlk bakışta insana elektronik ve dalışın birbiriyle kesişen hiçbir noktası yokmuş gibi geliyor ama ekipmanlar ele alındığı zaman dalışın elektronikle konforlu ve güvenli olabileceği ortaya çıkıyor. Buna en güzel örnek vücuttaki nitrojen satürasyonunu hesaplayıp sizi güvenli noktada tutan dalış bilgisayarları.
Sportif amaçlı dalış sırasında fener kullanımı özellikle mağara ve gece dalışlarında çok önemlidir. Arkadaşımız ve hocamız Haldun Ülkenli Türkiyenin sayılı mağara dalgıçlarından olduğu için Kaştaki dalış sohbetlerinde hep fenerlerden ve ne kadar çabuk bozulup, pil harcadıklarından dem vuruyordu. Mağara dalışları karanlık ortamlarda ve fener eşliğinde yapıldığından fenerler en önemli ekipmanlardır.
Benim ve Ali'nin nedense hep birşeyi satın almadan önce biz üretebilir miyiz? gibi ilginç bir takıntımız var. Bu birçok defa kendini kanıtlamış bir takıntı. Yaklaşık 17 yıla dayanan dostluğumuzda birçok şeyi başardık. Bunların arasında başarısızlıklar da olmadı değil, hatta bazen Ali benim maymun iştahlılığım ve daldan dala atlamam, tembelliğim gibi pek de övünülmeyecek konularda bunalıma girdiği halde.
Benim ilk ve basit led fener uygulamalarımdan birini kendi dağcı kafa fenerine adapte ederek ilk başarılı led fener çalışmamızı yapmıştı.
Biz de bir yandan dalarken bir yandan da "biz iyi bir fener yapabilir miyiz dalış için?" diye düşünmeye başladık. Haldun'un dalışta kullandığı fenerlerde karşılaştığı sorunlar, aşırı akım çekmesi dolayısıyla verimsiz olması, ilk kalkış akımının yüksek olması nedeniyle fener aç kapa switchlerinin kapanma sırasındaki arklar nedeniyle okside olup dalış anında ruhunu teslim etmesi, genellikle nicad veya nimh tarzı şarjlı pil kullanan bu sistemlerin pilin bitme noktası gözlenemediği için bir anda ve pil deşarj noktasının altında bir noktada bitmesiydi. Bu sizin hem fenersiz, hem de fazlaca deşarj edilmiş bir pille ortada kalmanız anlamına geliyordu.
NICAD ve NIMH piller deşarj döngü noktası olan pil başına 1.0 Volttan daha fazla deşarja zorlandığı takdirde yeni şarj tutma özellikleri dramatik olarak azalır bu da sarj-deşarj ömrünün azalması demektir.
Bunun üzerine dalış sezonunun sonu olan 2003 ocak ayında Türkiye'nin malum ekonomik şartlarından dolayı evde işsiz güçsüz otururken bu led fener işine kafa yormaya başladım. Çeşitli başarılı başarısız denemelerden ve ledleri anlamak için saatler boyu kafa yorduktan sonra yukarıda saydığım dezavantajları avantaja çeviren özellikleri belirledim. Ledleri sürmek için genellikle beyaz ledlerin çalışma voltajı olan 3.6 voltu vermenin yeterli olacağı düşünülür ama bunu denediğinizde hayal kırıklığına uğrarsınız. Çünkü aldığınız ışık siddeti verimi yeterli olmaz ayrıca 3.6 voltluk bir kaynak zor olacağı için dirençle daha yüksek bir voltajı sınırlayıp 3.6 volt elde edersiniz, tamam çalışır ama direnç üzerindeki voltaj farkından oluşan kayıp ne olacak???
Bunun gibi dezavantajları yok etmek için şu sonuçlara vardım :
1- Yuksek voltajlı bir kaynak kullanılmalı ve kaynak verimli olmalı, yani voltajı indigemek yerine yükseltmeli
2- Ledler sürme voltaj limitinin üzerinde ve sınırında sürülmeli bu sayede verim artmalı
3- Ledler seri � paralel düzende bağlanarak led başına düşen voltajın yüksek olması sağlanmalı .
4- Ledler anahtarlamalı bir sistemle açık kapalı düzende çalıştırılmalı böylece verimin en yüksek olduğu voltaj sınırına kadar sürülmesine rağmen bozulmasına izin verilmeyecek güvenli bir noktada tutulmalı.
5- Mikroişlemci kullanılarak ledlerin parlaklık ve verimi ile pil voltajı sürekli denetlenmeli böylece pillerin deşarj limitinin sonuna kadar deşarj edilmesi önlenmeli.
6- Ledler voltaj verildiği anda yanmak yerine bunun mikroişlemci kontrolünde gerçekleşerek ilk anhtarlama anında anahtarın ark yapması önlenmeli.
7- Flaşör moduyla tehlike anında fenerin uyarı amacıyla yanıp sönmesi sağlanmalı.
8- Pil voltaj durumuna göre sürekli verimin ayarlanarak sabit bir ışık şiddeti elde edilmesi sağlanmalı.
9- Pil deşarj limit noktasına ulaşıldığında fener mikroişlemci tarafından söndürülmeli.
Bu özellikleri sağlayan şema sonunda oluşmuştu.
Bu şema ve fenerin özelliklerinden bahsettiğim zaman Ali Akyol dahil dernekteki tüm dostlar gene extremlerde gezindiğimi söylediler. İlk prototipi 36 adet led ile iki adet delikli pertinaksta oluşturdum. İki hafta kadar pic programı ve switching supply verimi üzerinde uğraştıktan sonra projenin tamamlandığına inandığım gün alıp Antrak'a götürdüm. Arkadaşlarımın tepkisi oldukça etkiliyiciydi. Herkes bir tane yapmak istiyordu. Işık şiddeti ve verimi herkesi etkilemişti. Bizim dalış feneri projesi, genel amaçlı fener projesi olmuştu. Tabii işin ikinci aşaması Ali'nin benim sefil delikli pertinaks montajını bir baskılı devre tasarımına dönüştürmesiydi. Bunu da layıkıyla yaptı.
Led fener şemadan görüleceği gibi iki kısımdan oluşuyor ilk kısım MC34063 switching supply entegresi etrafında oluşturulmuş bir flyback tipi anahtarlamalı voltaj yükseltecinden oluşuyor. Bu yukselteç besleme voltajını alıp sabit 12 voltta tutuyor. Böyle bir kaynak kullanımı çok geniş bir aralıkta gezinecek besleme voltajına rağmen hep sabit 12 voltluk bir gerilim üretimesini sağlıyor. Bu da kaynak tükendikçe çıkış voltajının sabit kalması anlamına geliyor. Besleme voltajı 6 volt ile 3.3 volt arasında değişse de fener aynı verimle çalışmasını sürdürüyor.
Şemada ikinci kısım pic16c711 ile oluşturulmuş mikroişlemci kontrol grubundan oluşuyor. Bu işlemcinin görevi IRF540 mosfeti yardımıyla darbe genişlik modülasyonu tekniğini kullanarak ve pilden devamlı voltaj bilgisi alarak ledleri verimli bir noktada yakıp söndürmek. Bu çok hızlı bir şekilde ve devamlı tekrarlanan bir olgu olduğu için gözün algılaması mümkün olmuyor. Flaşör modu ve pil deşarj limitinin algılanması da bu işlemcinin görevleri arasında. Bu işlemci için led fener programını ve baskılı devresinin boardmaker çizimlerini yazının ledfener.zip dosyası içinde bulabilirsiniz.
Baskılı devre yerleşim planını aşağıda veriyorum.
Devre basit görünse de aslında oldukça küçük ve karmaşık. Dikkat edilmesi gereken nokta baskılı devreye ledleri monte ederken yönlerinin karıştırılmaması. Devremiz iki adet baskılı devreden oluşuyor. Birinci baskılı devre üzrende ledler var yalnızca. Bu iki tipten oluşuyor 36 ledlik ve 42 ledlik versiyon. Aralarındaki tek fark led sayısı dolaysıyla ışık şiddetinin farklı olması. Dığer baskılı devrede ise geri kalan komponentlerin tamamı bulunuyor. İki baskılı devre sırt sırta ve lehim tarafları birbirni görecek şekilde monte ediliyor. Aralarındaki geçiş bağlantı noktaları A ve B ile işaretlenmiştir
L1 toroid boboini olarak açık mavi renkli piyasada bulduğum bir toroidi kullandım. Size şu toroidi kullanın diyemiyorum ne yazıkki. Zira piyasada toroidlerin özellikleri ile ilgili maalesef hiçbir veri yok. Ama seçtiğiniz toroidin uygun olup olmadığını devreye taktıktan sonra şu testi yaparak anlayabilirsiniz.
Anahtarlamalı güç kaynaklarında esas olan verimdir. Yani Giriş voltajı X Giriş akımı / çıkış voltajı X çıkış akımı size kayanağın verimini verir. Burada kullanılan kaynak için bu verim % 70 veya daha fazla olmalıdır. Yani bölme sonuncunda çıkan değer 0.70 veya daha yukarıda olmalıdır. Bunu anlamak için girişe bir voltmetre ve bir seri ampermetre bağlayın. Aynı şekilde +12Volt noktası olarak gösterilen noktaya seri bir ampermetre ve paralel bir voltmetre bağlayın. Devreye voltaj veriğnizde giriş cıkış voltaj ve akımlarını ölçüp yukarıdaki formüle yerleştirerek veriminizi hesaplayabilirsiniz. Verimle oynamak için değişik toroid corelar ve sarım sayıları ile denemeler yapın. Bir noktada istenen verime mutlaka ulaşabilirsiniz. Verim düşük olursa ne olur? Ledler gene ışıldar ama giriş beslemesinden çektiğiniz akım artar.
Led fener bir ihtiyaç sonucu doğan ve bana büyük keyif veren bir araştırma projesiydi. Dalış amaçlı kullanıldı mı? Evet bir kere kullanıldı ve içine su sızdıran fener kutusu yüzünden ömrü çok kısa oldu ama inşallah bir su geçirmez kutu tasarımından sonra bu da gerçekleşir. Karada kullanılan birçok prototipini arkadaşlarım ürettiler. Hatta kırmızı ledlerle flaşör bile yapan oldu. Artık kullanım alanı tamamen sizin hayal gücünüze kalıyor. Başarılar
Barbaros AŞUROĞLU
16 Ekim 2003
Kildare – İrlanda
