4S Lipo Lityum-iyon şarj cihazı tasarımı

Merhaba arkadaşlar,  bir önceki yazımızda paylaştığımız drone kontrol kartı üzerine drone üretme fikrini veya hayalini gerçekleştirmek üzere yola koyulduk ve bu yol üzerinden nelerle karşılaştık ne gibi hatalar veya yazılım yada donanım sorunları ne olacak veya oldu gibi sorulara kısa yanıtlar vermek ve sizi de bilinçlendirmek üzere bu yazılara devam ediyoruz.

2 hafta kadar önce 3800mAh 4S lipo pil satın aldık urada lipo olarak tercih etmemizin sebebi lipo, Nicd(Nikel-Kadmiyum), lityum ion piller (18650 olarak adı geçer) aralarında bariz farklar var  bu farkları Gemini'den aldığımız bilgiler ışığında bir karşılaştırma tablosu ekledim.

Özet Karşılaştırma Tablosu

Özellik	Lityum-İyon (18650)	Lityum Polimer (LiPo)	Nikel-Krom (Nichrome)
Türü	Enerji Depolama (Pil)	Enerji Depolama (Pil)	Isıtma Elemanı (Tel/Direnç)
Dış Yapı	Sert, metal silindir	Yumuşak, esnek poşet	Tel şerit veya sarmal bobin
Anlık Akım Gücü	Orta - Yüksek (Güvenli sınırlar dahilinde)	Çok Yüksek (Patlayıcı güç çıkışı)	Akım depolamaz, akıma direnç gösterir
Güvenlik	Görece daha güvenli (Metal korumalı)	Hassas (Şişebilir, delinebilir, yanıcıdır)	Yüksek ısı ürettiği için yangın riski taşır
En Belirgin Rolü	Uzun süre istikrarlı enerji sağlamak	Hafiflik ve anlık devasa güç sağlamak	Elektriği ısıya dönüştürmek

Hangisi Tercihimiz Olacak

Bu bilgiler ışığında, yukarıda bahsettiğim 4A/s çıkış verebilen lipo pilin özelliklerini öğrendik. Drone kontrol kartının pwm çıkışlarında bulunan 4 Esc'miz fırçasız 2306 motorları sürmek için hali hazırda yüksek akımlar çekebilir bu her bir Esc'nin anlık olarak 10 amper akım çektiğini ve 2200Rpm dönüş hızına ulaştığı anda maksimum 40-45 Amper akım çekecek bu lipo pillerin üzerinden 40C*2A = 80 Amper anlık çıkış akımı verebilmektedir. 

Dronlarda bu pilin tercih edilme sebebi  anlık yüksek akımlara ani tepkiler verebilmesi ve yüksek hızlarda motorları baymaması olabilir 18650 piller çoğu durumda Anlık 10 amper üzerine çıkamaz bunu 4 e bölersek her bir motor 2.5 Amper akım çekecektir bir dronun yerden havalanması için gerekli azami enerjinin bariz olarak altında. Nitekim istenen enerji itme çekme kuvveti ve yer çekimine karşı kendi minimum ağırlığının en az  2 katı kadar momentum oluşturması gerekir bu yaklaşık 2G yer çekimi kuvvetine tekabul eder yüksek hızlarda FVP dronların motorların doğru akımla ve doğru enerji ile çalışabilmesi için lipo pil tercihimiz olması muhtemel olur.

Bms Devresi

Bms devresi (Batarya Managament System) adından anlaşıldığı üzere bataryayı genel olarak korur ve hücrelerin şarj anında voltajı kotrol edilir ve gerektiğinde her bir hücrenin şarj akımınıda değiştirebilir ve şarjı kapatabilir. Lipo pillerde seri bağlı olan hücrelerin her bir hücre başına voltajı tam dolu halinde 4.2V olur. Örneğin 4 pili seri bağladığınızda bu pilin voltajı 16.8V olur drone kartı için yeterli bir voltaj seviyesi ki genelde 3S ile 6S arasında pil seçilirler. 

4S bağlı bir pilin her bir hücresinin voltajı ayrı ayrı kontrol edilmeli eğer pilin seri bağlantı sonunda 16.8 Volt enerji verilecekse bazı hücretler diğerlerine göre iç enerjisi durumundan dolayı daha hızlı şarj olabilir veya yüksek voltaj yada düşük voltaj da pili korumak için çıkışı kapatırlar. Her bir pilin iç enerjisi vardır. Bu enerjinin tespiti üzerine pil iç direncini ölçeriz ve mutlak olarak pilin sağlıklı olma durumu şarj kapasitesi ve batarya state durumunu da iç direnç ile dolaylı olarak hesaplarız. Çoğu zaman pil iç direnci; 0'a yaklaştıkça daha uzun ömürlü olurlar genelde 50 mOhm civarında olurlar.

  

Lipo Şarj Cihazı

Biz batarya şarj devresi ile bms devresini birbiri ile lehimleyip bir şarj cihazı elde ettik aşağıda fotoğrafını paylaştığım 3 boyutlu yazıcı ile pla flament ile dış muhafaza(kutu) üreterek cihazı tamamlamış olduk.

Batarya kendi kendine henüz dolmuyor, bir şarj cihazı gerek ve yapmamız gereken bir tane satın almak, fiyat üzerinden kıyas yaparak hazır cihazı almak ile bir kaç lehim yaparak kendiniz yapmanız arasında 500 Lira gibi bir fark var aşağıda 45 Liraya satılan lipo şarj cihazı resmi ekliyorum google üzerinden arama yapıp daha fazlasını bulabilirsiniz üzerinden bobin step up devresini tamamlamak üzere yüksek voltaj ve 3 amper çıkış üretmekte minimum 1 amper ile lipo pili 2.5 3 saat arasında şarj edebilirsiniz.