Memperbaiki Aki Kering Dengan Alat Sederhana - Part 4 - Desulfator Dengan IC 555

 

IC favorit penulis "vibrator" pembangkit sinyal 555 - yang juga menjadi nama dari blog ini ternyata memiliki kemampuan juga untuk mengobati aki yg soak, dengan memanfaatkan kemampuannya sebagai pembangkin "pulsa" tegangan tinggi yg akan me-rontok-kan kerak sulfat pada elektroda baterai lead acid (BLA).

Chip timer 555 adalah perangkat 8-pin yang sangat kuat dan stabil yang dapat dioperasikan baik sebagai Multivibrator Monostabil, Bistabil, atau Astabil yang sangat akurat untuk menghasilkan berbagai aplikasi seperti timer sekali tembak atau tunda, pembangkit pulsa, LED dan lampu flash, alarm dan pembangkitan nada, jam logika, pembagian frekuensi, catu daya dan konverter dll. Sebenarnya sirkuit apa pun yang memerlukan suatu bentuk kontrol terhadap waktu, bisa dibuat dengan ic 555, namun karena daftarnya tidak ada habisnya ya gunakan google untuk mencari daftar yg panjang itu.

Baca penjelasan sebelumnya mengenai taper charger memanfaatkan adaptor laptop bekas.

- Sulfat dan Aki 

Pengecasan dengan menggunakan teknik pulsa arus adalah salah satu teknik yang dapat digunakan untuk mengatasi kehilangan kapasitas aki secara prematur. Teknik ini bisa mempercepat proses pengecasan aki dan memperpanjang siklus hidup sebesar 3 sampai 4 kali dibandingkan dengan pengecasan konvensional dengan arus konstan. 

Lebih panjangnya siklus hidup baterai berbahan lead acid (BLA) ini dikarenakan teknik pulsa tegangan bersifat sebagai desulfator yaitu pengurai Kristal senyawa timbal sulfat (PbSO4) yang menempel pada elektroda dan menjadi penyebab utama BLA kehilangan kapasitas secara prematur. Praktek kali ini dilakukan untuk melihat efek pemulihan / desulfator, dimana BLA yang sudah lemah karena sudah terpakai di treatment dengan pulsa tegangan akan mengembalikan kapastias simpan BLA, menggunakan prototype yang telah dibuat. Dari eksperimen yang dilakukan terlihat peningkatan nilai Daya starter  (CCA) dan peningkatan durasi pembebanan pada BLA.

- Proses pada pengecasan dan pembebanan baterai

BLA menggunakan anode berbahan timbal (Pb) dan katode berbahan timbal dioksida (PbO2), H2SO4, dan separator diantara 2 elektroda. Reaksi kimia yang terjadi pada elektroda positif dan elektroda negatif pada baterai adalah sebagai berikut :

Berdasarkan reaksi diatas PbSO4 akan terbentuk pada elektroda positif dan elektroda negatif selama proses pembebanan/penggunaan baterai. Sementara pada proses pengecasan PbSO4 akan terurai dan elektroda menjadi Pb, PbO2 dan H2SO4.

Reaksi elektrolisis ini bersifat reversibel dan seharusnya berjalan terus menerus.Tetapi pada kenyataannya dengan berjalannya siklus pengisian dan pembebanan BLA, ada titik tertentu dimana arus berhenti mengalir walaupun telah diberikan tegangan.Hal ini diakibatkan oleh bertambahnya hambatan dalam (internal resistance). Lebih singkatnya, BLA tidak dapat lagi memiliki kapasitas penyimpanan.

- Sulfatisasi

Hal yang menjadi faktor utama dari peningkatan internal resistance ini adalah sulfatisasi yang disebabkan oleh adanya kristalisasi dari PbSO4 selama proses pembebanan BLA. Pada proses pengisian BLA, PbSO4 akan diurai menjadi ion Pb 2+ dan SO4 2- , pada kenyataannya ada timbal sulfat yang tidak terurai dan membentuk kristal dan menempel pada elektroda. Dengan berulangnya siklus pengisian dan pembebanankristal ini secara bertahap menutupi dan menyumbat rongga pada elektroda yang memperkecil area kontak dengan H2SO4.

- Desulfatisasi

Desulfatisasi dapat dilakukan dengan cara pemberian pulsa tegangan sehingga terjadi pemurnian plat timbal sulfat yang berakibat pada pulihnya sebagian kapasitas aki. Sekarang banyak dijual alat charger pintar dan desulfator di pasar online dengan harga yg terjangkau untuk pemakaian sehari-hari.

- Daya Starter

Dunia industri otomotif menggunakan standar daya starter otomotif dengan ukuran Cold Cranking Apms( CCA). Standar ini menunjukkan kemampuan BLA memberikan arus tinggi pada motor starter, pada suhu -18 C selama 30 detik. Standar ini menyatakan apakah sel aki  bisa bertahan pada voltase 1,2 volt per sel BLA atau lebih tinggi saat mesin dinyalakan.

- Rangkaian Desulfator dengan IC555 

 ( klik untuk memperjelas )

Bahan bahan :

- Trafo Step Down AC 220 volt ke 15  - 20 volt, ampere 3-5 A

- Dioda 5A  : 4 buah (atau dioda kiprok 5A :1 buah)

- Dioda 1N4007 : 1 buah

- Capasitor Elco 2200 uF / 50 volt  : 2 buah

- Capasitor Elco 100 uF / 16 volt  : 1 buah

- Capasitor 10 nF : 1 buah

- Resistor 1 K ohm 1/2 watt : 2 buah

- Trimpot / potensio 100k / 220k ohm : 1 buah

- IC timer NE 555

- IC reg tegangan 7812 dan pendingin / heatsink

- Mosfet IRFZ 44N atau sejenis beserta heatsink / aluminium pendingin

- Konektor dan jepit buaya

- Pcb lubang, timah, solder, dan kemampuan merangkai diatas pcb

*) jika memiliki adaptor laptop bekas dengan tegangan 16-20 volt maka cukup lewati rangkaian sampai elco 2200uF. Jadi trafo, kiprok, elco tidak perlu dirakit.

- Hasil Rangkaian dan Osciloscop

Putar-putar trimpot sehingga menghasilkan pulsa yang sesuai yaitu sekitar 100 - 200hz. Gunakan multimeter yg ada frequency counter jika tidak memiliki osciloscope. Ukur di keluaran IC 555 yaitu di kaki nomer 3.

Saat menggunakan desulfator, usahakan elektrolit atau air aki diii penuh dan akan muncul gelembung gas. Dan jangan sekali-kali menutup lubang aki saat menjalankan desulfator karena tekanan gas bisa berbahaya.

- Pengaruh Pemberian Pulsa Tegangan Terhadap Pemulihan Kapasitas BLA

Dari data hasil eksperimen, dapat diketahui bahwa daya starter baterai mengalami peningkatan sampai kondisi mendekati standar awal BLA, dimana penambahan nilai daya starter yang paling signifikan adalah pada 2 siklus pertama, sementara pada siklus selanjutnya terjadi peningkatan nilai CCA namun tidak terlalu signifikan.

 

- Pengaruh siklus charging terhadap waktu charging

Untuk mencapai voltase 13,5V diperlukan waktu charging yang cukup lama pada siklus awal, namun semakin cepat pada siklus-siklus selanjutnya. Hal ini disebabkan besarnya internal resistance pada BLA karena masih tebalnya plak timbal sulfat. Dengan berjalannya siklus charging, timbal sulfat makin berkurang sehingga proses charging semakin cepat. Dengan demikian BLA mendapatkan kembali kapasitas dalam menyimpan muatan listrik. Selain itu itu secara visual cairan H2SO4 pada BLA terlihat lebih jernih dari yang sebelumnya terlihat agak keruh.

- Kesimpulan

Berdasarkan hasil eksperimen di atas, pemberian pulsa tegangan pada BLA akan meningkatkan kapasitas penyimpanan BLA, peningkatan kapasitas ini akan semakin baik pada siklus charging dan discharging. Pada siklus awal proses charging akan membutuhkan waktu lebih panjang karena masih tingginya nilai internal resitance atau tegangan dalam pada baterai, tetapi dengan semakin menurunnya nilai internal resistance maka kapasitas penyimpanan BLA akan lebih baik dan waktu charging akan lebih singkat.  Prototipemenghasilkan pulsa tegangan yang dapatmenungkatkan kapasitas baterai

- Saran

Penggunaan teknologi charging dengan pulsa tegangan sangat menjanjikan untuk diterapkan pada baterai-baterai berbahan timbal sulfat untuk memperpanjang usia pemakaian BLA, selain itu hal ini akan berakibat baik untuk mengurangi pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh sampah-sampah BLA / aki.

sumber : Jurnal AL-AZHAR INDONESIA SERI SAINS DAN TEKNOLOGI, Vol . 2, No. 4, September 2014 , Ahmad Juang Pratama , Hamzah Firdaus