Circuito controlador de carga

Carlos Zanon · 16 de dezembro de 2019

Oi gente, boa tarde a vocês.

Estou montando um alimentador para meus gatos em casa (parecida com a do Iberê [Manual do Mundo])

O Problema é que nesta época do ano, eu tenho muita queda de energia na minha casa e as vezes prolonga por muito tempo. Em situações que eu não estou em casa, o alimentador, não funciona por não haver uma bateria de emergência. Eu quero colocar essa bateria.

Não querendo fazer a propaganda mas já fazendo, eu quero usar uma dessas aqui:

Dai para o circuito de carga, eu pesquisei aqueles carregadores flutuantes e juntei com o que achei na net mas uma breve lembrança de alguns tópicos sobre bateria aqui do fórum.

Este é o esquema que montei no simulador:

Pelo simulador:

Quando falta os 12v, a bateria assume o lugar da fonte e passa a fornecer a energia;

Quando os 12v estão presentes, ele carrega a bateria e assume o lugar da bateria;

Como eu sou curioso em eletrônica, eu gostaria de perguntar para alguém mais experiente sobre o circuito acima... funciona? alguém já usou algo parecido?

Estou com medo de explodir a bateria kkkkkkkk (é sério)

Desde já, agradeço a todos.

Matthwus · 16 de dezembro de 2019

Se funciona esse ai ou não eu não sei não, mas aqui tem um muito, muito interessante:

https://tobiasmugge.wordpress.com/projetos/nobreak-dc/

faller · 16 de dezembro de 2019

A primeira dúvida é se seu motor ou o que valha, que será alimentado pela fonte de 12 Volts vai operar a contento quando trabalhar com 6V - 0,6 = 5,4 Volts ou menos que será a tensão de saída quando tiver de operar com a bateria de back-up que é de 6 Volts???

Se sim, eu trocaria parte dessa eletrônica dai por algo bem mais simples.

A função dessa eletrônica é a de limitar ou suprimir a corrente de carga da bateria quando a tensão da mesma chegar ai por perto dos 7,1 Volts, para evitar danos a mesma, ao longo do tempo. Quem define a corrente de carga da bateria é o resistor de 330 ohms, que aliás deixa a máxima corrente de carga muito baixa, da ordem de 18 mA que em uma bateria com capacidade final de 4,5A é muito baixa..

Eu faria assim.

- Tire fora os dois transistores e a rede divisora, com dois resistores, de 7,5k e de 910 ohms..

- O resistor de 330 ohms vai ligado a bateria de back-up e ao anodo do diodo de saída e deve ter seu valor alterado para 150 Ohms 1 Watt.

- Dessa junção do resistor, bateria e diodo de saída vai ligado o catodo (ponta da seta) de um diodo zener de valor 6,8 Volts x 1 Watt.. O anodo desse diodo vai ao negativo da bateria. Ele deixa a bateria se carregar até 6,8 Volts quando ele passa a conduzir a massa a corrente de carga evitando que a bateria se danifique..

Esse dai: https://proesi.com.br/diodo-zener-1w-1n4736-6-8v.html

Em eletrônica muitas vezes o simples fica melhor...

Carlos Zanon · 17 de dezembro de 2019

3 horas atrás, Matthwus disse:

Se funciona esse ai ou não eu não sei não, mas aqui tem um muito, muito interessante:

https://tobiasmugge.wordpress.com/projetos/nobreak-dc/

Ele usa uma solução com relés, é o que eu quero evitar. É mais por desafio, esse não é "desafiador" de fazer.

A Ideia é que na falta dos 12v, sem pensar ele assuma a bateria. (não quero ouvir o atracamento do relé)

2 horas atrás, faller disse:

A primeira dúvida é se seu motor ou o que valha, que será alimentado pela fonte de 12 Volts vai operar a contento quando trabalhar com 6V - 0,6 = 5,4 Volts ou menos que será a tensão de saída quando tiver de operar com a bateria de back-up que é de 6 Volts???

O Motor é um daqueles de 3~6v, eu vou usar um regulador chaveado em 5v pra poder usar tanto os 6v da bateria quanto os 12v da fonte.

Vou colocar as imagens do motorzinho aqui.

2 horas atrás, faller disse:

A função dessa eletrônica é a de limitar ou suprimir a corrente de carga da bateria quando a tensão da mesma chegar ai por perto dos 7,1 Volts, para evitar danos a mesma, ao longo do tempo. Quem define a corrente de carga da bateria é o resistor de 330 ohms, que aliás deixa a máxima corrente de carga muito baixa, da ordem de 18 mA que em uma bateria com capacidade final de 4,5A é muito baixa..

Eu pensei em colocar os 330R ali achando que ele ia para a base do transistor a partir dos 12v...

12/330 = 36mA na base do transistor... dai o aumento na corrente dependeria do ganho daquele transistor e essa corrente (a do coletor) é que seria enviada a bateria.

2 horas atrás, faller disse:

Eu faria assim.

- Tire fora os dois transistores e a rede divisora, com dois resistores, de 7,5k e de 910 ohms..

- O resistor de 330 ohms vai ligado a bateria de back-up e ao anodo do diodo de saída e deve ter seu valor alterado para 150 Ohms 1 Watt.

- Dessa junção do resistor, bateria e diodo de saída vai ligado o catodo (ponta da seta) de um diodo zener de valor 6,8 Volts x 1 Watt.. O anodo desse diodo vai ao negativo da bateria. Ele deixa a bateria se carregar até 6,8 Volts quando ele passa a conduzir a massa a corrente de carga evitando que a bateria se danifique..

Pelo que entendi, seria algo como:

faller · 17 de dezembro de 2019

Não pedi para sacar fora o diodo lá de cima... Recoloque-o, ele faz parte do somador (quem chaveia uma fonte ou outra.) Faz o trabalho dos relés no outro circuito. Só passará por um ou outro diodo a fonte que mostrar maior tensão, ou os 12 V de entrada, que vem do AC ou os 6 Volts da bateria de back-up.. Se faltar o AC vai passar a de 6V..

É que esqueci de lhe dizer que esse seu transistor de saída estará a um passo de ser fritado..

Veja que a corrente nominal sobre o resistor de 330 Ohms será de Ir330 = (12-0,6-6) /R330, onde 0,6 é a tensão Vbe do segundo transistor e 6V a tensão da bateria de back-up. Isso dá coisa de 5,4/330 = 16 mA que no momento de ligar tudo pode até ser multiplicado pelo hfe do segundo transistor, (suponhamos hfe = 80), poderá alcançar uma corrente de coletor da ordem de 0,016 x 80 = 1,3 Amperes que poderá fritar o transistor e ademais seria uma corrente elevada para carregar aquela bateria (para esse uso se aconselha cargas com correntes dez a 20 vezes menor que a capacidade da bateria, ou seja, de 4,5 / 10 ou 4,5 / 20..

Sei que o primeiro transistor ao subir a tensão da bateria tenderá a cortar o segundo transistor mas veja que até que a tensão da bateria (que poderia estar bem descarregada) subisse a ponto de acionar o primeiro transistor, para que cortasse o segundo, a corrente pelo segundo e bateria a dentro seria aquela bem elevada.

Pior, imagine a bateria partindo de 3 Volts, bem descarregada portanto.

As equações seriam..

Vr330 = (12-0,6-3)/330 = 8,4/330 = 0,025A que será a corrente de base do T2. A de coletor com hfe de 80 seria de IC2 = 0,025 x 80 = 2A que evaporaria o transistor e poderia danificar a bateria pois carrega-la com corrente de quase 50% de sua capacidade não é nada legal...

Em minha sugestão a máxima corrente de carga se daria quando a bateria estivesse muito mas muito esgotada, no limite do cálculo em zero volts

Icarga máx = (12-0)/150 = 80 mA, bastante plausível como carga lenta para bateria chumbo-ácida.

Só colocaria em risco se a falta de energia fosse tão constante quanto uma falta de energia a cada dois dias a ponto de descarregar toda a bateria de back-up... Ou seja, fora da realidade. Não falta tanta energia assim não, nem no meio da floresta amazônica

Carlos Zanon · 17 de dezembro de 2019

9 horas atrás, faller disse:

Não pedi para sacar fora o diodo lá de cima... Recoloque-o, ele faz parte do somador (quem chaveia uma fonte ou outra.) Faz o trabalho dos relés no outro circuito. Só passará por um ou outro diodo a fonte que mostrar maior tensão, ou os 12 V de entrada, que vem do AC ou os 6 Volts da bateria de back-up.. Se faltar o AC vai passar a de 6V..

Certo, desculpas por não entender bem. Recoloquei o diodo:

9 horas atrás, faller disse:

Veja que a corrente nominal sobre o resistor de 330 Ohms será de Ir330 = (12-0,6-6) /R330, onde 0,6 é a tensão Vbe do segundo transistor e 6V a tensão da bateria de back-up. Isso dá coisa de 5,4/330 = 16 mA que no momento de ligar tudo pode até ser multiplicado pelo hfe do segundo transistor, (suponhamos hfe = 80), poderá alcançar uma corrente de coletor da ordem de 0,016 x 80 = 1,3 Amperes que poderá fritar o transistor e ademais seria uma corrente elevada para carregar aquela bateria (para esse uso se aconselha cargas com correntes dez a 20 vezes menor que a capacidade da bateria, ou seja, de 4,5 / 10 ou 4,5 / 20..

Agora entendi bem melhor a opção de usar os transistores e os 16mA na base do transistor.

Apenas para fins didáticos, vou usar a opção do zener.

Se eu for usar um BD139 por exemplo, o ganho dele varia entre 100 e 250 hfe, preciso considerar o máximo dos 250 para fazer o cálculo, correto?

Se eu quiser carregar ela com um máximo de 400 mA:

250 = 400 / iBase
iBase = 400/250
iBase = 1.6mA

Pra chegar nesses 1.6mA na base do transistor:

12 - 0.6 - 6 = R * 0.0016
5.4 = R * 0.0016
R = 5.4/0.0016
R = 3375
R = 3.3k

Pra não ficar calculando os divisores de tensão, eu mudei o esquema para:

Quando a bateria está abaixo dos em 6.7v ela carrega.

E carrega até os 6.7~6.8v +-

O Zener, coloquei de 6.2v + 0.6v (da base do transistor) = 6.8v da bateria, certo?

Lembrando, é apenas para fins de estudo pois vou ficar com a opção mais simples dos resistores e zener

faller · 17 de dezembro de 2019

Estudar é bom, provar também, desenvolver teorias melhor ainda. Com o tempo vais entender que fica muito arriscado se dimensionar um circuito calculando corrente de coletor baseado em hfe x ib

Se pegares muitos transistores cada um deles vai ter um hfe diferente e um circuito não deve se basear nessa relação para garantir determinada corrente. Se assim fizeres vais sempre ficar na dependência de escolha de um transistor, com determinado hfe. Imagine isso em uma linha de montagem ou em uma oficina de reparos.. inviável... portanto nem se acostume com essa teoria.. A relação IC=hfe x Ib só serve mesmo é para checar valores limites, nunca ou dificilmente para dimensionamento..

Como fazer então?? Usa-se realimentação negativa para estabilizar ou limitar tensões e correntes em um circuito.

Para explicar teria de ser verdadeira aula sobre o assunto. Procure, pesquise e sempre serás grato a dica recebida..

Se não houvesse uma bateria a ser carregada, fosse alí uma carga linear, resistiva, seu circuito estaria ok. Em sendo uma bateria (se comporta como um grande capacitor) passa a ter uma analise toda de transientes, de curva de resposta no tempo, o que complica a explicação para um iniciante.

Por isso minha sugestão de simplificação onde as correntes de carga e tensão de corte passam a depender basicamente da lei de ohm, sem análise da curva de resposta no tempo..

Pesquise, estude.. Ser autodidata em um assunto fará com que seu aprendizado se fixe de um modo excelente e prazeroso..

Queimar algumas peças certamente faz parte desse aprendizado. Não tenha receio de fazê-lo..

Se eu tivesse juntado todos os semicondutores que queimei daria para encher muitas e muitas gavetas, ou latas de lixo. às vezes nem sei exatamente como fazer algum projeto e necessito estudar mas sei, na maioria das vezes como e porque não fazer de determinado modo... Depois de mais de 50 anos labutando com eletrônica continuo ainda aprendendo como fazer as coisas e também como não fazer..

Continue assim. Esse caminho não tem arrependimento.. Projetar, adaptar, copiar/colar fazem parte do estudo.. Tente interpretar, entender os porquês dos circuitos, dos arranjos. Veja as dicas do que eles escondem. Não se dê por vencido até descobrir a real função de cada elemento..

Tenho por norma, ao projetar qualquer circuito, deixa-lo na gaveta e dias depois, com tempo favorável para nova análise, voltar a tentar entender o que fiz e o porque de cada elemento. Raríssimas vezes deixei de evoluir um projeto por não ter encontrado nada a melhorar..

Veja ai dois circuitos típicos de uma fonte de corrente constante e note a semelhança deles com o seu..

A equação que exprime a corrente em ambos é Iconstante = Vbe/12 = 0,6/12 e de modo independente da tensão de entrada a corrente será constante e expressa pela citada equação..

Abraço...