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Projetos Eletrônicos

 

Carregador de Baterias Esperto

 

Veja o vídeo no YouTube com detalhes! https://youtu.be/qo7lKt8NLSA

 

Já dizia o velho deitado: A necessidade é mãe da criatividade.

Eu sofria com um problema constante na minha motinha. Passava uma semana inteira sem usá-la e quando ia ver, a bateria estava completamente descarregada. Culpa dos itens que ficam ligados o tempo todo, como o alarme.

Só que a descarga profunda diminui muito a vida útil desse componente e carregar indiscriminadamente sem nenhum controle também.

Foi assim que nasceu a ideia de fazer um carregador que monitore tensão e corrente de carga, que pare de injetar corrente sozinho e que fosse fácil de montar.

Com essas premissas na cabeça, bolei esse circuito que é quase PWM e não usa microcontrolador. Seu controle acontece por uma malha fechada.

 

Características gerais

Tensão de alimentação: 127/220Vca

Carrega baterias de 6/12V selecionável por chave

Corrente de carga regulável por potenciômetro de 0 a 5A.

Monitoramento da tensão

Controle por malha fechada e chaveado por TRIAC

 

O circuito

Primeiro vamos ver o diagrama em blocos:

 

 

O circuito começa com um TRIAC funcionando como se fosse um PWM, recebendo o comando de liberação da corrente vindo dos limitadores de corrente e tensão. Se ambos estiverem dentro dos limites, a chave vai fechar e liberar a passagem de corrente. Quando qualquer um dos circuitos atingir o valor máximo, a chave é inibida e não circula mais nenhuma corrente para a carga.

Um relé instalado estrategicamente na saída vai atuar caso a bateria seja colocada inadvertidamente com os polos invertidos.

 


Clique na imagem para ampliar.

carregador_bateria

Analisando:

 

Fonte de alimentação

A alimentação é simétrica para os amplificadores operacionais, regulada para garantir qualidade no valor devido à necessidade de comparar tensões. Nada de espetacular, D1 entrega o semiciclo positivo e D2 o negativo. Os capacitores não têm valor alto porque aqui a corrente é baixa.

 

Chave

U1 é o TRIAC que vai liberar ou não a corrente para a bateria. U2 é um acoplador óptico led-diac que dispara convenientemente o gatilho da chave. Recebe o comando dos circuitos que serão comentados abaixo.

 

Retificador e filtro principal

Como o TRIAC é um elemento que trabalha adequadamente apenas em corrente alternada, após ele há um retificador em onda completa e filtro capacitivo para entregar a tensão contínua para a bateria. Os capacitores facilitam também a monitoração das variáveis que serão controladas. D3, D4, D5, D6, C10 e C11 realizam essa tarefa.

 

Shunt

Esse resistor com 0,1  tira uma pequena amostra da corrente para a monitoração. Vai gerar a diferença de potencial de 0,1V/A (100mV por Ampère) que será usado no comparador.

 

Amostra de tensão

R10 e R11 formam o divisor resistivo para amostrar a tensão da bateria.

 

Proteção contra bateria invertida

Esse circuito é formado por:

·         relé RL1 que vai desacoplar o carregador,

·         R5 e o led D8 indicam a situação errada,

·         R4, D9 e o zener D7 formam o detector de inversão

Quando a bateria é instalada corretamente, D9 fica inversamente polarizado e o relé permanece desligado, permitindo a carga. Caso a ligação seja feita invertida, D9 conduz e faz o relé chavear, desconectando o carregador.

 

Amplificador de corrente

O amplificador U5:A está montado na configuração diferencial com ganho 10. Dessa forma consegue elevar convenientemente a pequena diferença de potencial do shunt para o comparador.

 

Comparador de corrente

U6:B realiza essa tarefa. Enquanto o valor vindo do amplificador de corrente for inferior ao ajustado no potenciômetro, sua saída é positiva, quando o contrário acontece, a saída fica negativa e o led indicador de limite de corrente atingida (D11) acenderá.

 

Amplificador de tensão

Assim como o amplificador de corrente, U5:B também está na configuração diferencial, mas com ganho 1, amostrando a tensão através do divisor R10 e R11, tendo assim 50% da tensão da bateria.

 

Comparador de tensão

A chave JP1 seleciona entre os dois divisores resistivos para as tensões de bateria. R18-R19 fazem a referência para 6V e R14-R17 para 12V.

U6:A realiza o mesmo trabalho que o comparador de corrente. Enquanto a bateria estiver com tensão inferior que o divisor escolhido por JP1, a saída é positiva e não altera a sequência do circuito. Quando a tensão subir o suficiente, a saída vai para nível baixo, acendendo o led indicador de tensão atingida.

 

Comando

O comando de disparo do TRIAC ocorre através de R23 que alimenta o led D14 que por sua vez está em série com o acoplador óptico. Enquanto nenhum dos dois limitadores estiverem atuados, a corrente flui normalmente pelos componentes e mantém o tiristor atuado fornecendo corrente.

Quando qualquer um dos limites for atingido, a corrente será desviada por D12 ou D13, desativando D14 e o acoplador. O TRIAC desliga.

 

Por que “quase” PWM?

Um PWM (Pulse Width Modulation) de verdade liga e desliga constantemente para manter a corrente média constante, quase sempre com o auxílio de microprocessador.

Já esse circuito monitora corrente e tensão e liga e desliga o tiristor à medida que os limiares forem atingidos.

No gráfico abaixo vemos o exemplo da monitoração de corrente que quando ultrapassa o valor ajustado, desliga o TRIAC, só religando quando o valor baixar. O mesmo ocorre no controle da tensão.  

 

 

Lista de material

Semicondutores

Diodos

3

D1,D2,D9

1N4007

4

D3,D4,D5,D6

6A1

1

D7

1N5338BRL

4

D8,D9,D10,D11,D14

LED-RED

2

D12,D13

1N4148

 

Cis

1

U1

TRIAC 8A ou maior (TIC226, BTA16)

1

U2

MOC3051

1

U3

7812

1

U4

7912

2

U5,U6

LM358N

 

 

Capacitores secos – poliester ou cerâmica de 50V ou maior

1

C1

10n

6

C4,C5,C6,C7,C11,C12,C13

100n

 

Capacitores eletrolíticos de 50V ou maior

2

C2,C3

470u

1

C6

100u

3

C8,C9,C14

47u

1

C10

4700u

 

Indutores/transformatores

1          TR1    127/220V → 16V x 5A

 

Resistores 1/8W

1

R1

39R

1

R2

10R

2

R3,R18

12k

1

R4

18R

1

R5

820R

3

R6,R7,R14

10k

6

R8,R9,R12,R13,R15,R16

100k

2

R10,R11

10K

1

R17

15k

1

R19

4.7K

2

R20,R22

10M

1

R21

6.8K

1

R23

750R

2

R24,R25

680R

 

Potenciômetro

1          5K linear

Shunt – resistor de 5W – fio ou maior

1             0,1R

 

Outros

·         Garras jacaré           Resultado de imagem para garra jacaré

·         Fusível 5A para a entrrada e porta-fusível        Resultado de imagem para porta fusivel

·         Bloco de terminais 2           172-2

·         Bloco de terminais 3           AD305-2

·         Chave 1 polo, 2 posições  Resultado de imagem para chave 1p

·         Relé 5V 1NA + 1NF            Resultado de imagem para relé 5V

·         Etc.

 

 

 

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