NICAD/NIMH Pil Şarj Cihazı

Basit ama çok kullanışlı bir pil şarj devresi yapayım, içinde PIC'de olsun, diyorsanız yazımızı kaçırmayın.

Nikel kadmiyum ve nikel metal hidrit piller günümüzde portatif cihazların vazgeçilmez ucuz enerji kaynakları durumunda. Bu pillerin çeşitli kapasitede varyasyonları piyasada bulunmaktadır. En yaygın kullanılan tipler kalem pil dediğimiz AA tipi 2000 mA saat kapasitede NIMH olanları.

Bu tip pilleri şarj etmek için piller kadar çeşitlilikte şarj cihazları piyasaya egemendir. Basit bir trafo ve akım sınırlamasından tutunda LCD göstergeli mikroişlemci kontrollü pahalı versiyonlarına kadar çeşitleri vardır. Standard diyebileceğimiz ortalama maliyetli şarj cihazları genellikle belirli bir süre şarj akımı sağlayan daha sonra zaman dolunca pil şarjını kesen tipte olanlardır. Bu tip şarj cihazları pilin o andaki doluluk oranı ile uzaktan yakından ilgilenmezler. Dahada kötüsü tam boşalmamış bir pile boş pil muamelesi yapıp sonuna kadar şarj ederler.

NICAD ve NIMH piller tam boşaldıklarında 14 saat boyunca toplam akım kapasitelerinin onda biri kadar bir akımla şarj edildiklerinde dolarlar. Bu noktada pil başına 1.2 volt olan pil voltajı 1.45 Volta ulaşır. Tam bosalmış bir pil ise yaklaşık 1 volt civarındadır. Eğer bir pili boşalma noktasından evvel şarja koyar ve 14 saat beklerseniz pilin fazla şarjdan ısındığını gözlerseniz. Her ısınma ters reaksiyon denen bir reaksiyona neden olur ki bu da pil ömrünün dramatik bir şekilde azalması demektir. Ayrıca NICAD pillerde hafıza etkisi denen bir etki ile pil boşalma limiti sürekli yükselir böylece pilden alınan verim dramatik bir şekilde düşer.

Peki bu durumda ne yapacağız? Ya pilin nabzına göre şerbet yani şarj eden pahalı cihaz alacağız yada pil şarj cihamızı kendimiz yapacağız. Bu noktadan hareketle anlatacağım deveryi tasarladım. Yani gene led fener projesinde olduğu gibi ihtiyaç projeyi doğurdu aslında iyide oldu.

Öyle bir şarjör yapmak istedim ki :

– BASİT olsun

– Pil voltajını şarj öncesi kontrol edip ona göre bir şarj planı uygulasın

– Pil başına 1.45 Volt doluluk değerini kesinlikle aşmasın

– Şarj sonunda Trickle şarj yani boşalmayı önleyecek minimal şarj akımıyla pili stand by durumunda korusun.

– 4 adet pilden oluşan batarya grubunu şarj etsin ki bu genel kullanım için en ideal pil sayısı

– Elektrik kesilip geldiğinde kaldığı yerden şarja devam etsin. Bu piyasada satılan şarjörlerin bence en zayıf noktası. Genellikle gece yattığınızda pilleri şarja koyarsanız ne olup bittiğini pek bilemezseniz. Gece elektrik kesilince eğer şarjör en iyi ihtimalle zaman tutuyorsa zaman saati sıfırlanır ve bitmek üzere olan bir şarj elektrikler gelince yeniden başlayıp dolu olan bataryayı öldürene kadar şarj eder sizin ruhunuz bile duymaz.

Bu özelliklerde bir devreyi önce opamp ve ttl lojik ile yapmak mümkün göründü ama basitlik kavramına uymadığı için vazgeçtim. Pic kullanmak en basit ve mantıklı yoldu nede olsa genel felsefe bol softavat (software) az hırdavat (hardware) olmalı.

Şema için tıklayınız.

Şemadan görüleceği gibi devre oldukça basit ve lm317 ile pic üzerine kurulu. LM317 pic mikroişlemcinin açıp kapattığı bir sabit akım kaynağı olarak çalışıyor. Bu kaynağın akım sabitesi RX direnci vasıtasıyla ayarlanıyor. Bu direncin hesabı ile ilgili her türlü detayı şemada bulucaksınız. Şarjör dört adet seri bağlı pili aynı anda şarj eder. Bu sayıdan az pille şarj kesme işlemi çalışmaz, dörtten fazla sayıda pil bağladınızda şarjör otomatik olarak yeşil ledi yakar şarja geçmez . Pic sürekli olarak pili kontrol ederek şarj sonunda yani pil başına 1.45 voltluk bariyere erişildiğinde şarjı minimale düşürür. Bu şarj rejimi zaman kontrolünden bağımsız ve daha güvenlidir.

Kullanım esnasında şarj başlangıcında kırmızı led yanıp söner ve bu işlem şarj sürecinde devam eder. Şarj bittiğinde yeşil led yanar.

Devre 500 miliamperden yüksek şarj akımlarında lm317 limiti aşılacağı için çalışmaz. LM317 ısınacağından bir soğutucuya bağlanması akıllıca olur.

Şarj akım direnci RX basit bir formülle hesaplanır:

RX = 1.25 / Isarj RX = ohm , Isarj = Amper

Örnek: 2000 mA lik pilleri şarj edeceksek şarj Akımı = 1/10 C yani

2000 / 10 = 200 mA dýr.

RX direnci ise : RX = 1.25 / 0.200 = 6.25 Ohm dur. Bu direnç en az

2 Wattlık olmalıdır.

Şarjörde PIC16C711 entegresi kullanılmıştır. Pil volatjını okumak için analog girişler gerekeceğinden bu entegre uygundur.

PIC16C711 hex programı charger.hex, charger.zip dosyası içindedir.

Umarım bu pil şarjörü, şarj sorunlarınıza yardımcı olur. Bu şarjör Ta2ax Ali AKYOL arkadaşım tarafından aylardır kullanılıyor. Onun yaptığı cihazın resimlerini fikir vermesi için yazının sonuna ekledim.

Başarılar

Barbaros AŞUROĞLU
ta2cba@antrak.org.tr