Li-Po Piller

Kısaca yapısında lityum ve polimer maddelerini bulunduran pillerdir. Şu anda notebook, mp3 player, telefon gibi pek çok yerde LITHIUM ION POLYMER ismiyle kullandığımız piller LİPO pillerin makyajlanmış ve daha güvenli hale getirilmiş halidir. Dikkat edersek cihazlarımızdaki piller genellikle hard case içerisindedir. Çünkü bu piller tehlikeli pillerdir. Hepimiz cep telefonu elinde patladı gibi haberleri duymuşuzdur. Buda bu pillerdeki tehlikeyi bize göstermektedir.

Lipo piller hava ile temas ederse lityum oksitlenmeye ve yanmaya başlıyor. Biz yanmaya başlayan pili suyun içine atsak dahi pil sönmüyor ve suda ve havada oksijen bitene, suyu kaynatana kadar yanmaya devam ediyor. Kısaca bu piller tehlikelidir ve eğer yanmaya başlarsa söndürmek son derece zordur. Bu yüzden kullanmadan önce bilgilenmek önemli. Doğru şekilde kullanıldığı zaman hiçbir sorun ile karşılaşılmaz.

Benim bu pillerle ilgilenmemin nedeni RC modellerde kullanmak istemem. Peki RC modeller için aldığımız LİPO pillerin özellikleri nelerdir;

• S ile tanımlanan ifade pilin kaç hücreli olduğunu gösterir. Her bir hücre için nomimal voltaj değeri 3.7V     olarak tanımlanır. Eğer 3S bir pilimiz var ise nominal voltajı 11.1V olur.
• P ile tanımlanan ifade paralel bağlanan pil sayısını verir. Yani eğer pilimizin üzerinde 3S2P yazıyorsa seri bağlanan üç hücre ve seri bağlı pilden paralel olarak 2 tane olduğunu anlarız. Paralel bağlama ile pilimizin voltajı değişmez fakat verebileceği akım iki katına çıkar. 
• C ile tanımlanan ifade bize pilimizin verebileceği maximim akımı, şarj ve deşarj akımları ile ilgili bize bilgi verir. Mesela pilimizin 1C değeri 1550mA ise 30C pil bize anlık olarak (1550x30=46500mA) 46.5A verebilir. Bu pil sürekli olarak yaklaşık 20A verebilir. Bazı pillerde sürekli ve anlık C değerleri verilmektedir. 

Pili tanımlayan ögeler bu şekilde fakat pil ile alakalı bilmemiz gereken bir kaç şey daha var. Lipo pilleri kullanırken voltaj kontrolü yapmamız son derece önemlidir. Pili şarj ettiğimiz zaman pilin hücre başına maximum voltaj değeri olan 4.2V şarj olur. 4.2V değeri kesinlikle aşılmamalıdır. Pilli kullanırken ise hücre başına 3.3V altına piller kesinlikle düşmemelidir. Eğer voltajımız hücre başına 3.3V altına düşer ve pile zarar verirsek bir daha pilin bize sağladığı maksimum akımları kullanamayız.

Diğer dikkat edilmesi gereken husus ise şarj olayıdır. Lipo pilimiz kesinlikle balancer sarj aleti kullanmalıyız. Bu şarj aleti pilin her hücresini kontrol edilerek 4.2V geçmemesi sağlanır. Ayrıca pili kullandığımız zaman tüm hücreler aynı oranda tükenmez . Balancer şarj aletinde hücreler ayrı ayrı doldurulduğu için hücre voltajları düzenlenmiş olur. Yukarıda bahsettiğimiz C şarj içinde önemlidir. Lipo piller şarj esnasında 2C akım üzerinde sarj edilemezler. Eğer pilimiz 3S2P gibi bir pil ise 1C üzerinde akım ile şarj edilemezler. 20A akım veren şarj aletleri de olduğunu düşünürsek bence pilimize zarar vermememiz için tüm pilleri 1C akım değeri ve kevlar lipo çantaları içinde şarj etmek en doğrusu olur.

Son olarak pili uzun süreli saklamalar da 3.8V civarında bırakmamız gerekmektedir. Pili tam olarak dolu bırakmamız pilimizin gücünü düşürmektedir. Güvenliğimiz için pil doğrudan güneş ışığına bırakılmamalıdır.
Pilin tehlikesini gösteren bir kaç video da eklemek istedim;

Bu video pili kısa devre yaptığımızda başımıza ne geleceğini gösteriyor. En önemli nokta doğru şarj akımında pili şarj etmek ve kesinlikle pili kısa devre yapmamak. Sonuç gerçekten çok ürkütücü.......

Bu video ise kevlar çantanın güzelliğini göstermekte:))))

Başımıza gelmez dememek lazım:))))

Umarım yararlı bir makale olmuştur. Yazıda gördüğünüz yanlışlar ve takıldığınız noktalarla alakalı mail ve mesaj atabilirsiniz:) Herkese iyi çalışmalar......................

Akım Ölçme Devresi

Akım ölçmek hepimiz tarafından gerçekleştirilmek istenen bir işlem. Akım ölçmek işlemi bir çok yöntemle gerçekleştirilebilmektedir. Bunlardan birisi akım ölçme entegreleridir. Bir çok entegre çeşidi vardır fakat  nispeten daha rahat bulunanlar Allegro firmasının ürettiği Hall Effect-Based Linear Current Sensor olarak adlandırılan entegrelerdir. Bu entegreler ile AC ve DC akım okuması yapmak mümkün. Tabi ki bu entegreleri Türkiye de bulmak çok zor. En azından ben İzmir de bulamadım :)) Fakat bunları internetteki Çin alışveriş sitelerinde bulmak mümkün.

Benim aramalarım sonucu bu entegreleri bulduğum adresler; 

http://www.aliexpress.com/item/Freeshipping-ACS712-module-30A-Hall-Current-Sensor-Module-1pcs-lot/509233818.html

Bu linkte hazır bir devre satılmakta ve fiyatı 6.63$. Bu devre ile 30A akım okuyabiliyor.

http://www.aliexpress.com/item/FREESHIPPING10PCS-LOTALLEGRO-ACS712-ACS712ELC-ACS712ELCTR-ACS712ELCTR-20A-20A-5V-BI-8-SOIC-CURRENT-SENSOR-IC-ACS712ELCTR/727157980.html

Bu linkte ise AC712 entegresinin kendisi satılmakta ve bu entegre ile 20A akım okuyabiliyor. Fiyatı ise 1.6$.

Bu sitede kargo bedava fakat beklemeye alışkın olmanız lazım çünkü ürünün elinize ulaşması yaklaşık 30 gün civarı sürüyormuş:)) Bunları yazmamın nedeni biz buluruz ama sana 30 Lira olur diyen elektronik satıcılar. 

Bu açıklamadan sonra kendi yaptığım akım okuma devresini anlatabilirim. Ben klasik bir şönt direnç ile akım okuma devresi yaptım. 0.1 ohm şönt direnç üzerinden geçen akım, direnç üzerinde bir gerilim meydana getirir. Bu gerilimi opamp ile yükseltip, mikroişlemcinin ADC'si ile değerini belirlersek akım ölçmüş oluruz.

Sistemin devresi;

Devreyi incelersek;

Şönt direnci üzerindeki gerlilim => Vşönt = I * Rşönt = I * 0.1
Opampın kazancı => Vout = ( 1 + R4 / R3) * Vin = 11 * Vin

 Vin = Vşönt  ise Vout =11 * I * 0.1

Çıkış gerilimi => Vout = ( 5 / 1024 ) * adc_result 

Tüm denklemleri birleştirip K hata katsayısını eklersek;

I = K * ( 5/1024 ) * ( 10/11 ) * adc_result

ADC de okuduğumuz değeri yukarıdaki formüle yazarsak okuduğumuz akım değerini buluruz. 

Devremi kurdum ve denedim. Çok düşük akımlarda çok iyi çalışmadığını söyleyebilirim; ampermetre de gördüğüm akımın yaklaşık 2 katını gösterdiği oluyor. Küçük DC motorların akımını ampermetre ile neredeyse aynı okuyabildim. Ayrıca bu devre ile maximum 4,5A okuyabiliriz. Son olarak devrenin bir fotoğrafını paylaşıyorum.     

PIC16F690 için hex dosyası( http://sdrv.ms/Y8cwee ) indirip devreyi deneyebilirsiniz. Bu basit devre ve kodlar ile artık akım okuyabiliriz:))

Umarım yararlı bir makale olmuştur. Yazı ve devrede gördüğünüz yanlışlar ve takıldığınız noktalarla alakalı mail atabilirsiniz:) Herkese iyi çalışmalar......................

BLDC Motor Kontrolü

BLDC Motorlar(Fırçasız DA Motor) genel olarak çamaşır makinesi, klima, hard disk gibi bir çok yerde kullanılmaktadır ve kullanım alanı sürekli olarak genişlemektedir. Ben bu motorlarla bitirme tezime konu ararken karşılaştım ve BLDC motor kontrolü yaparak bitirme tezimi verdim. BLDC motorun temel avantajları yüksek verimli olması, az bakım istemesi ve yüksek güvenilirlikli olması, uzun ömürlü ve düşük RF gürültülü olması sayılabilir. BLDC motor komutasyon işlemi elektronik olarak yapılan bir elektrik motorudur. Üç faz bir gerilim oluşturularak bu motorlar sürülür.

Yukarıda motora giren bu üç fazın nasıl bir şekil aldığını görebilirsiniz. Bu şekil trapezoidaldir.

Sinüs olarak çalışan motorlar ise BLAC motorlardır.

BLDC motor kontrolünde iki yöntem vardır;

         1)Sensörlü Kontrol : Hall Effect sensörler ile rotorun pozisyonu öğrenilerek komutasyon gerçekleştirilir.

         2)Sensörsüz Kontrol

Bu kontrol şekilleri hangi durumda kullanılması gerektiği de önemli bir konudur. Sensörsüz kontrolün en apaçık avantajı ekonomik avantajdır. Bu avantaj hall pozisyon sensörlerinin bulunmamasındandır. Sensörsüz kontrolün birkaç dezavantajı da vardır. Bunlar;

          1) Zıt emk nın algılanabilmesi için motorun belirli bir minimum oranda hareket etmesi gereklidir,

          2)Motor yükündeki ani değişmeler zıt emk yı etkiler,

          3)Zıt emk gerilimi motorun hızı sınırlı bir aralıkta ise ölçülebilir,

          4)Komutasyon oranı, ideal orandan fazla ise motorun cevabı kesintili olacaktır.

Eğer düşük maliyet öncelikli ise ve düşük hızlı motor uygulamaları gerekli değilse ve motor yükünün ani değişimi beklenmiyorsa sensörsüz  kontrol daha uygun bir seçim olabilir.

Ben projemde sensörsüz kontrolü seçtim ve bu konu üzerine çalıştım. Sensörsüz kontrolde rotorun pozisyonu hall effect sensörler olmadan bulunur. Bunun içinde BACK EMF SENSING kullanılır. Bu yöntem ile rotorun pozisyonu hakkında bilgi sahibi olabiliriz. Rotor pozisyon bilgisi o anda sürülmeyen fazın üzerindeki manyetik etki sayesinde bulunur. Komutasyon çemberi(1,2,3,4,5,6 olarak giden 360 derecelik sinyali oluşturan döngü)

süresince BEMF sinyali rotor mıknatısı o kutup üzerinden geçerken oluşur. Her bir elektiriksel dönüş için 6 sıfır geçiş noktası vardır. Üç yükselen, üç alçalan kenar şeklinde oluşur.

 

Bu şekilde de her sectorde hangi fazların aktif olduğunu ve zero-crossing (sıfır geçiş) olayları görülmektedir. Bu zero-crossing olayları hangi sargıları enerjilendirmemiz gerektiği hakkında bize bilgi verir. Bu geçişleri okuma son derece kritik bir işlemdir. Eğer sıfır geçiş noktalarını okuyarak oluşturacağımız döngü doğru ve hızlı bir şekilde gerçekleşmezse motorun dönüşü mümkün olmaz. 

Her sector de, sargılardan biri pozitif güçte, diğeri negatif güçte enerjilenir ve 3. sargıda enerji bulunmaz. Şu da gözlemlenmelidir ki her 60 derecelik sektörde bir sensör(ya da sıfır geçiş) durumu değişir. Kalıcı mıknatıslar tarafından üretilen manyetik alan ve stator bobinleri arasındaki etkileşimden ise tork üretilir. İdealde, 2 alan birbiriyle 90 derece olduğu zaman maksimum tork üretilir. Motorun çalışmasını sağlamak amacıyla, sargılar tarafından üretilen manyetik alanın pozisyonu değişmeli ve böylece rotor, stator alanını yakalamak için hareket etmelidir. Sargıların sırayla enerjilendirilmesi  “6 adım komutasyonu“ olarak da tanımlanabilir. İkinci durum ise motorun hızının nasıl değiştirebileceğidir  Motorun sargıları üzerine düşüreceğimiz gerilim ile motorun hızı kontrol edilebilir. Bu da gerilimde pwm ile ayarlanabilir.

Peki yukarıdaki üç faz sistemi oluşturmak için nasıl bir sistem kullanılmalıdır. Bunu bir mosfet dizisine ihtiyaç vardır. Her bir sürücü, bir tanesi yüksek sürücü ve bir tanesi düşük sürücü olmak üzere 2 adet pin gerektirir. Bundan dolayı mikrodenetleyicinin 6 pini, 6 motor sürücü mosfeti kontrol etmek için kullanılabilir.

                                                     

Bu da yukarıdaki şekil ile olur. Bunun dışında tüm mosfetleri NMOS kullanmamız için bir high and low side driver kullanmamız gereklidir. Bu driverlar IR firmasının ürettiği özel boostrap devrelerdir. IR2101 ve IR2110 kolay bulunabilir ve çok rahatlık ile kullanılabilir. Bu mosfetlerin anahtarlama sırası ise aşağıdaki gibi olmalıdır.

                                          

                                                                                    

Yukarıdaki şekli Barış Samancının sitesinden aldım. Bu şekilde de her bir sector 60 derecedir. Mosfetlerimizi bu şekilde anahtarlayarak ve yukarıda bahsettiğimiz kontrol şeklini uygulayarak BLDC motorumuzu kontrol edebiliriz.

Umarım yararlı bir makale olmuştur. Makalede ki yanlışlar ve takıldığınız noktalarla alakalı mail atabilirsiniz:)

Herkese iyi çalışmalar...............

(Not: Şekiller MICROCHIP firmasının BLDC motor için hazırladığı uygulama notlarından alınmıştır. Bu notlara bakarak daha ayrıntılı bilgi edinebilirsiniz.)

Merhabalar.........

Bugün itibari ile bir blog sitesi kurdum ve artık yaptığım projeleri fırsat buldukça buradan paylaşacağım. Umarım yararlanan birileri olur....