IoT tabanlı enstrümantasyon sistemi kullanılarak farklı frekansların kurşun asit akülerin desülfasyonu üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of different frequencies on desulfation of lead acid batteries using IoT based instrumentation system
Yazar: ÖZGÜR FIRAT AYDIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT KÖSEOĞLU
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Kurşun asit aküler, bakım gerektirmediklerinden, ekonomik olduklarından ve yüksek akım kapasitelerine çıkabildiklerinden, pek çok alanda sıklıkla tercih edilmektedir. Kurşun asit akülerin geri dönüşüm süreçlerinin özel yöntemler gerektirmesi ve maliyetli olması, çevresel ve ekonomik sorunları beraberinde getirmektedir. Kurşun asit akülerde sıklıkla rastlanan arızalardan biri sülfatlanmadır. Bu sorunun çözümü, akülerin ömrünü uzatacağı gibi, çevreye ve ekonomiye de katkı sunacaktır. Bu sorun, akü plakalarındaki sülfatlanmaya bağlı olarak, akünün iç direncinin artması, uzun sürede şarj olması, akım kapasitesinin düşmesi ve performans düşüklüğü şeklinde aküye yansıyabilir.
Bu çalışmada, Sülfatlanma sorunun çözümüne odaklanılmış, nesnelerin interneti (IoT) tabanlı enstrümantasyon devreleri kullanılarak, farklı frekanslardaki gerilim darbelerinin Kurşun asit akülerin desülfasyonu üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Bunun için suni olarak eşit koşullarda sülfatlandırılmış dört adet akü, farklı frekanslarda gerilim darbeleri ve DA gerilim uygulanarak şarj edilmiş, akülerin gerilim, akım, iç direnç ve kapasitelerindeki değişim grafiksel olarak analiz edilmiştir. Analiz sonucunda akülerin yüke akım aktarabilme sürelerinin, sülfatlanmadan önceki durumla kıyaslandığında, doğal olarak azaldığı görülmüştür. Kapasitedeki bu azalma, DA gerilim ile şarj edilen aküde çok yüksek oranda, farklı frekanstaki gerilim darbeleriyle şarj edilen akülerde ise nispeten daha düşük orandadır. Buna göre yüksek frekanslı gerilim darbeleriyle desülfasyon işleminin, sülfatlanmış bir aküyü olumlu şekilde etkilediği sonucuna varılmıştır. Ancak uygulanması gereken frekans değeri, akü parametrelerine göre değişkenlik gösterebilmektedir.
Alınan ölçümlerin, özgün olarak geliştirilmiş ara yüzler ve IoT tabanlı enstrümantasyon devreleri kullanılarak gerçekleştirilmesi, yapılan tüm işlemlerin uzaktan izlenebilmesine ve kontrolüne imkân vermiştir. Bu da akülere uzaktan müdahale olanağı tanıyarak, aşırı şarjın ve deşarjın engellenmesini ve sürecin mikro denetleyici kontrolünde önceden planlandığı gibi gerçekleşmesini sağlamıştır.

Abstract:
Lead acid batteries are often preferable in many areas since they are maintenance-free, cost-effective and can reach high current capacities. The necessity of using special and costly methods in recycling of Lead acid batteries brings about environmental and economic problems. One of the common faults in lead acid batteries is sulfation. The solution of this problem will not only extend the life of the batteries, but also contribute to the environment and economy. This problem reflects to the battery as the increase of internal resistance, protracted charging, reduced current capacity and poor performance due to the sulfation of the battery plates. 
In this study, the solution of sulfation is focused; the effects of voltage pulses at different frequencies on the desulfation of Lead acid batteries are investigated experimentally by using internet of things (IoT) based instrumentation circuits. For this purpose, four batteries, which were sulfated under identical conditions artificially, have been charged by applying voltage pulses at different frequencies and DC voltage, and the changes in the voltage, current, internal resistance and capacity of the batteries have been analyzed graphically. The time for the battery to deliver current to the load decreases naturally when compared to the pre-sulfated situation. This reduction in capacity is very high in the DC-charged battery and relatively low in batteries charged with voltage pulses at different frequencies. Thus, it has been concluded that desulfation with high frequency voltage pulses positively affects a sulfated battery. However, the frequency value to be applied may vary according to the battery parameters. 
Performing the measurements using uniquely developed interfaces and IoT based instrumentation circuits has enabled remote monitoring and control of all operations. This allows remote intervention to the batteries, preventing overcharging and over-discharging and provides the implementation of the processes under the control of microcontroller as planned before.