Gelişmiş Akü Kükürt Giderici Desülfatör Devresi

Kurşun asit akülerde zamanla oluşan sülfatlaşma, kapasite kaybının ve erken akü arızalarının en önemli nedenlerinden biridir. Bu yazıda, daha önce paylaşılan Akü Onarımı Desülfator Devresi projesine alternatif olarak geliştirilen daha güçlü, otomatik ve korumalı 12V akü kükürt giderici (desülfatör) devresini detaylı şekilde paylaşıyorum.

Bu devre;

• Yüksek ve düşük voltaj korumasına
• Aşırı ısınma korumasına
• Çalışan bir sistem üzerinde kullanılabilme

özelliğine sahip olacak şekilde tasarlanmıştır.

Özellikle güneş enerjisi sistemleri, araç aküleri ve yedek güç sistemleri için uzun ömürlü ve güvenli bir çözüm sunar.

Desülfatör Devresi Nedir? Ne İşe Yarar?

Desülfatör devresi, akü plakaları üzerinde biriken kurşun sülfat kristallerini yüksek enerjili kısa süreli voltaj darbeleri ile parçalayarak akünün tekrar aktif hâle gelmesini amaçlar.

Bu tasarımın öne çıkan avantajları:

• Klasik devrelere göre daha yüksek darbe enerjisi
• Akü voltajına bağlı otomatik çalışma
• Aşırı voltaj ve sıcaklığa karşı çok kademeli koruma
• Sürekli şarjda olmayan sistemlerde akünün boşalmasını önleyen düşük tüketim

DİKKAT: Desülfasyon işlemi sırasında: Şarj voltajı 13,6V – 13,8V aralığında olmalıdır. Daha yüksek voltajlar akü hücrelerine kalıcı zarar verebilir. Ortam sıcaklığı 15°C’nin altında olmamalıdır. Bu koşullar, sülfat çözme işleminin verimli ve güvenli gerçekleşmesi için kritiktir.

Devrenin Çalışma Prensibi

NE555 12V desülfatör cihazı temelde darbeli voltaj yükseltici (boost converter) mantığıyla çalışır.

Güç katı:

NE555 zamanlayıcı entegresi, kararsız flip-flop modunda çalışarak anahtarlama sinyalini üretir.

Anahtarlama darbesinin süresi R2 direnci ve C6 kondansatörü ile belirlenir.

IRF640 MOSFET, bu darbelerle L2 bobinini yaklaşık 30A akımla yükler.

Darbenin bitiminde bobinde depolanan enerji D2 MBR20100 Schottky diyotu üzerinden aküye aktarılır.

Deşarj süresi R4 (22K) ve C6 (10nF) ile ayarlanır. Bu yapı yaklaşık 6 kHz anahtarlama frekansı üretir.

Akıllı Voltaj Yönetimi ve Düşük Tüketim

Akü voltajı 13,3V altına düştüğünde güç otomatik olarak azalır.

13,0V seviyesinde devre tamamen kapanır. 12,6V’ta yalnızca 1,2 mA akım tüketir.

Bu özellik sayesinde, Sürekli şarjda olmayan sistemlerde akünün boşalması önlenir.

13V üzerindeki voltajlarda sülfat çözme işlemi daha etkili hâle gelir.

Tam güçte çalışırken devre yaklaşık 8W güç tüketir.

Aşırı Gerilim Koruması

Devrede yüksek voltaj koruması özel olarak düşünülmüştür.

T6 BC337, 15V Zener D6, R12 (330Ω) ve R15 (22K) kombinasyonu sayesinde akü voltajı 15,5V’u aştığında devre otomatik olarak kapatılır.

Bu korumanın temel amacı NE555 entegresini ve kontrol devresini güvence altına almaktır.

Aşırı Isınma (Termal) Koruması

Devrede ayrıca aktif sıcaklık kontrolü bulunur, NTC termistör (10kΩ @25°C), MOSFET ve diyot ile aynı soğutucuya bağlanır.

Sıcaklık 50°C’yi aştığında NTC direnci yaklaşık 3,3kΩ seviyesine düşer. Bu durum T1 BC337’nin iletime geçmesine ve darbe genişliğinin azalmasına yol açar.

Sistem, sıcaklığı yaklaşık 55°C civarında tutacak şekilde gücü sınırlar.

Akü Kükürt Giderici Desülfatör Devresinin Çalışma Videosu

Aşağıdaki videoda, 12V akü kükürt giderici (desülfatör) devresinin gerçek çalışma koşullarındaki davranışı, LED durumu, sesli çalışma karakteristiği ve sistemin devreye girme–çıkma anları net şekilde görülmektedir.

Video, özellikle:

Devrenin 13,3V üzerindeki aktif çalışma anını,

Anahtarlama sırasında oluşan sesli frekansı,

Soğutucu ve termal temasın önemini,

Pratik kullanım senaryosunu

görsel olarak anlamak isteyenler için yol göstericidir.

Not: Devrenin 60AH akü ile test videosuna 12V 60AH Araba Aküsü Tamiri Desülfatör Testi yazısından ulaşabilirsiniz.

Akü Kükürt Temizleme Desülfatör 12V Devre Şeması ve PCB

PCB Baskı Devre ve Fiziksel Tasarım

Devrenin PCB çizimi Sprint Layout 6 ile hazırlanmıştır.

• Tek katlı PCB
• Ölçüler: 77,7 × 98,7 mm
• Güç yolları, İki bölge tel veya lehimle güçlendirilmeli

Bobin Sarımı (L1 – L2)

Bu devrede kullanılan toroid L1 ve L2 bobinleri yüksek güçlü olduğu için genellikle hazır bulunmaz ve elle sarılması gerekir.

Ben trafo, bobin sarmayı sevmiyorum 🙂 fakat bazen kaçınılmaz oluyor.

Ben sardıysam herkes sarar 🙂 aslında biraz uğraşsam alışırım hatta işi kolaylaştıracak aparatlarda yapılabilir.

Kullanılan toroid nüve:

• T106-26 demir tozlu toroid, halka nüve
• Dış çap: 27 mm
• Eski AT / ATX bilgisayar güç kaynaklarından temin edilebilir

Bu nüveleri yeni veya eski bilgisayar AT-ATX güç kaynaklarından temin edebilirsiniz (çıkış filtre bobini).

Ayrıca nüvelerden süktüğünüz telleri tekrar sarabilirsiniz.

L1 bobini için 12V sargısının telini (2 adet) L2 bobini için 5V sargısının telini kullanabilirsiniz.

Sarım bilgileri:

• L1: 19 tur
• L2: 8 tur
• Tel çapı: min. 2 × 1 mm

Tek parça 2 mm tel kullanılabilir ancak sarım daha zordur.

Not: Alternatif olarak: Bulabilirseniz yakın değerlerde ve uygun güçte bobinlerin sarımlarını eksilterek gerekli değerleri elde edebilirsiniz. Örneğin 20uH bobin için 30uH 4.5uH için 10uH bobinlerin sarımlarını söküp, ölçüm yapıp kullanabilirsiniz. Ölçüm için Bobin ölçer gerekli.

Devrenin Akü Bağlantısı ve Test

12V akü bağlayın devre üzerinde ki LED biraz zayıf ışık verir. Daha sonra bir şarj cihazı veya güç kaynağı kullanarak aküdeki voltajı 13,3V’un üzerine çıkartın.

LED güçlü ışık verecek ve devre 6 kHz frekansında duyulabilir yüksek tonla sesli şekilde çalışmaya başlayacak.

D2 MBR20100 ve T3 IRF640 üzerinde soğutucu olmadan birkaç saniyeden fazla çalıştırmayın çünkü bu elemanların aşırı ısınma riski vardır!

Soğutucu bağlantısın da yalıtım yapmayı unutmayın. NTC Termistör ile soğutucu arasında iyi bir temasın sağlanması gereklidir.

NTC Termistör ile soğutucu arasında az miktarda termal macun sürülecek.

Soğutucunun maksimum termal direnci 5°C/W olmalıdır, optimum ise 3°C/W civarındadır.

Kısacası devre sesli çalışacak toroid bobinler ve mosfet, diyot ısınacak…

Devre de akım darbesi o kadar hızlıdır ki osiloskopla bile ölçülmesi zordur.

Voltaj 60…100V arasında bu değerler akünün gücüne, performansına şarj voltajına göre değişiyor.

Osiloskop ile voltaj darbelerini görebilirsiniz.

Son olarak devre bir çok kişi tarafından yapılmış ve onaylanmış.

Hatta bazı kullanıcılar aktif güneş enerjisi panellerine bağlı akülerde kullanıyormuş.

Devre aktif olarak bir sisteme uygun olarak tasarlansa da (örneğin otomobil) ben akünün sistemden ayrılıp desülfasyon işleminin yapılmasını daha sağlıklı buluyorum her türlü koruma önlemi alınmış ama ne bileyim biraz garanticiyim 🙂

Son olarak Desülfatör devresine ait yeni küçük PCB tasarımı ve SMPS akü şarj devresi le birleştirme işleminin detaylıca anlatıldığı Araba Aküleri İçin Darbeli Şarj Cihazı AT-ATX + Desülfatör yazısına göz atmanızı öneririm.

Kaynak: wiki.mypower.cz/desulfator