Montagem de super iluminação de emergência com bateria de carro

relipe · 18 de novembro de 2022

Pessoal boa noite. Estou de volta depois de algumas décadas kkkk. Só que agora no tópico de eletrônica. O que quero fazer é o seguinte:

Tenho uma iluminação de led na minha casa que uso quando acaba a energia. Ligo os fios na bateria do carro e tudo acende. Esse tudo são aproximadamente 25 metros de fita led + uma lâmpada de 12w e 12v. O que quero agora é automatizar esse esquema, ou seja, transformar isso numa super iluminação de emergência. Minha ideia é ligar uma bateria (aí vem a primeira dúvida: se uso uma de 12v e 7A por exemplo ou se precisaria de ser uma de carro (o que duraria obviamente mais tempo quando usada)) e essa bateria seria carregada por uma fonte apropriada (outra dúvida qual fonte usar) e quando a energia acabasse essas luzes acenderiam automaticamente. Imagino que teria que utilizar um resistor, um relé, e talvez mais alguns componentes, e aí vem a terceira dúvida: qual capacidade de cada um. Vocês devem obviamente conhecer aquelas lâmpadas de emergência comuns que ficam ligadas na tomada e acendem quando acaba a energia e além disso tem o interruptor pra ligar ela fraca ou forte. Minha ideia é fazer a mesma coisa só que em larga escala, com a bateria e os 25 metros de led + a lâmpada de 12w e 12v. Podem me ajudar?

Andreas Karl · 18 de novembro de 2022

@relipe

Bom dia. Vou responder inicialmente sobre consumo de energia e escolha da bateria. O “vilão” logo de cara é sua fita de LED. Segundo o papai Google o consumo médio de uma fita de LED básica é em torno de 5 watts por metro. Com 25 metros temos 125 watts. Então temos um consumo de aproximadamente 10 amperes apenas na fita + 1 A da lâmpada 12 W portanto um total de 11 amperes. Daí logo se deduz que a autonomia de uma bateria de 7 amperes / hora será teoricamente de pouco mais de meia hora e na prática menos ainda. A próxima “candidata” seria uma bateria automotiva. Os modelos mais comuns são de 40 e 60 A/H. São mais baratas que as estacionárias mas apresentam certos problemas com uso estacionário. O primeiro é que se comenta muito no Youtube que, por terem ácido sulfúrico na forma líquida elas contam com o movimento do carro para agitá-lo e remover o deposito de precipitados das placas. Tanto que se aconselha a quem usa várias para uso de energia solar colocá-las sobre um carrinho rudimentar de madeira com rodinhas para que se possa de tempos em tempos agitá-las manualmente de maneira fácil. O segundo problema é que elas se ressentem mais de descargas profundas do que as estacionárias.

Já adiantando outras partes, um circuito simples com relê não é suficiente. Todo nobreak com baterias chumbo ácidas começa a avisar carga baixa com a tensão da bateria em 11 volts e a desliga com 10,5 volts. Abaixo disso a bateria já vai ser bem danificada. Portanto o circuito de controle do relê tem que ter um mínimo de sofisticação para fazer, pelo menos, o desligamento e se possível o aviso de carga baixa. Não é nada muito complicado, usa se entre outros poucos componentes simples circuitos integrados simples e baratos chamados comparadores de tensão para fazer o serviço e mais um transistor para controlar o relê. Para quem tem uma certa prática com eletrônica não é tarefa das mais difíceis confeccionar o circuito mas pode ser complicado pra quem é mais leigo. E não esqueça de incluir um fusível de uns 15 ou 20 amperes, baterias na faixa de dezenas de A/h podem facilmente fornecer uma corrente de centenas de amperes em caso de curto-circuito o que vai no mínimo derreter sua instalação e pode iniciar um incêndio.

Uma preocupação é a fita de LED, elas são bem sensíveis à sobre tensão o que diminui e muito a vida útil. E uma bateria mesmo com carga lenta pode atingir 13 volts e mais com uma carga mais forte. Teoricamente teria que se colocar um resistor de 0,1 ohms por uns 15 watts em série para promover uma queda de 1 volt a 10 amperes. Mas a própria fiação talvez já faça o serviço, só um fio muito grosso não daria uma resistência de 0,1 ohms em alguns metros. Mesmo assim convém medir quantos volts a fita está recebendo com a bateria carregada. E é bom medir ou se informar se sua fita de LED é realmente de 4,5 / 5 watts por metro ou se não é mais potente.

A fonte para carregar a bateria não precisa necessariamente ter muita capacidade. Mas uma armadilha é que fontes de 12 volts NÃO SERVEM, o ideal são fontes de 13 volts com uma capacidade relativamente baixa, pode ser de apenas 2 ou 3 amperes com um resistor em série. Claro que ela pode demorar alguns dias para repor a carga total mas quanto menor a tensão da bateria após uma descarga maior será a corrente de carga diminuindo conforme a tensão for chegando aos 13 volts. O resistor deve ser calculado levando em conta uma diferença de 13 – 10,5 V que daria 2,5 volts dividido pela corrente da fonte com uma certa margem, se for uma fonte de 3 amperes calcule com, digamos, 2.5. A potência mínima do resistor seria a corrente da fonte ao quadrado vezes o valor do resistor, no caso de ser uma fonte de 3A daria 3*3*2,5 o que daria 22,5 watts.

Andreas Karl · 18 de novembro de 2022

@relipe

Edit:

No cálculo da potência do resistor "falei besteira", o cálculo é a corrente vezes 2,5 volts, portanto 7,5 watts e não 22,5.

Tito Fisher · 18 de novembro de 2022

Ola.

Casualmente já possuo um aparato desses montado em uma estufa,

Vejam a imagem abaixo, um controlador solar faz toda a 'mágica' necessária que o nosso amigo @Andreas Karl mencionou .

-carrega a bateria e mantém em flutuação

-Mantem a saida constante para a carga, no caso os 12 Volts

-proteção contra curto-circuito;
-Proteção de Descarga da baeria em 10.8V

No lugar do painel solar eu coloquei uma fonte de 24V por 30 Amperes

A bateria é uma estacionária de 115Ah ( DF 2000 )

A carga é alimentada diretamente pela fonte através de um bypass automatico que o controlador faz quando está recebendo energia da fonte, e no caso de queda da rede comuta para a bateria que no para o seu consumo de 10A suportaria umas 8 horas tranquilamente .

.if · 18 de novembro de 2022

14 horas atrás, relipe disse:

Minha ideia é fazer a mesma coisa só que em larga escala

Não sei se entendi direito mas obviamente vais ter dificuldade em concorrer com produto chinês que já faz tudo isso.. penso que vai gastar + que 50 que gastou o amigo @Tito Fisher acima

relipe · 4 de dezembro de 2022

Em 18/11/2022 às 16:21, .if disse:

Não sei se entendi direito mas obviamente vais ter dificuldade em concorrer com produto chinês que já faz tudo isso.. penso que vai gastar + que 50 que gastou o amigo @Tito Fisher acima

Primeiramente gostaria de agradecer ao colega Andreas Karl pela aula que deu. Já aprendi uns detalhes simples (além dos mais complexos) que não conhecia. Bom, pra o que tenho de carga seria necessário pelo menos uma bateria de 12A pra conseguir quase uma hora de autonomia. Necessariamente teria que ser uma bateria automotiva? Questiono pelo custo. Quanto ao circuito, pelo que vi parece que esse controlador usado em energia solar que o colega Tito Fischer mencionou parece fazer exatamente o que eu quero (assim espero). Dessa forma, e por ser relativamente barato(como comentou o colega ".if"), acredito que os problemas relacionados à construção dele já não existiram mais, pois realmente não farei questão de concorrer com os produtos chineses. Quanto a medir o real consumo da fita led, eu poderia fazer isso com um multímetro ligado em série com ela na bateria e medir a corrente, certo? Se sim, fiz isso e deu 1,2A. Não sei se esse valor foi correto. Se tiver outra forma me digam que faço os testes aqui. A medição da tensão que a fita tá recebendo farei no bocal onde a lâmpada de 12w está ligada. Vou retirar ela e ver quanto realmente tá chegando lá. Aí vem a questão da fonte. Dado o que já conhecemos, imagina uma bateria de uns 35A por exemplo, que fonte seria ideal utilizar levando em conta que utilizarei um desses controladores solares (quero também saber qual seria o mais indicado). Passando à dica do Tito, com esse controlador consigo manter as luzes apagadas, acendendo somente na falta de energia? Pois pelo que vi, ele parece ter essa capacidade, mas não é exatamente assim que é usado né. Pelo que entendi, funciona semelhante a um nobreak, que mantém a "luz" ligada todo o tempo. Como eu disse, no meu caso só é pra ligar quando faltar energia, ou ter um botão que eu possa ligar mesmo tendo energia.

Renato.88 · 4 de dezembro de 2022

Não sei se agrega algo ao tópico, porém quando bati o olho no título do tópico me veio a ideia que eu tive lá no sítio onde a energia elétrica vai e vem muitas vezes.

Pra não mexer em toda instalação da casa nem precisar ficar mexendo nas lâmpadas, fiz somente um circuito exclusivo pra algumas lâmpadas da casa que considero mais importantes. No caso foi a luz da cozinha, da sala e do banheiro, são lâmpadas de Led tipo bulbo e de 127V.

Na falta de luz aproveitei um no break que ganhei de um amigo (as três lâmpadas foram ligadas nele). Ele comprou um computador mais moderno e acabou descobrindo que estabilizador com trafo, relé e a tal onda quadrada são nocivos ao novo aparelho.

Porém pra acender as lâmpadas na falta de luz é muito útil, as baterias originais eram duas de 12V/18Ah. Substituí por uma bateria de carro velha e tá funcionando bem faz um tempo já.

Andreas Karl · 4 de dezembro de 2022

6 horas atrás, relipe disse:

Quanto a medir o real consumo da fita led, eu poderia fazer isso com um multímetro ligado em série com ela na bateria e medir a corrente, certo? Se sim, fiz isso e deu 1,2A

O método de medida é esse mesmo mas esse resultado... voce mediu com os 25 metros ou só um pedaço? Minha experiência com fitas de led é limitada, quando eu soube da existência há alguns anos comprei um metro de cor verde e 1 metro de cor branca pra talvez instalar no meu carro, era o que tinha na lojinha.. Cada pedaço de uns 5 cm tinha 3 leds e um resistor para limitar a corrente ligados em série. Nunca mexi com um Led de menos de 20 mA mas talvez exista, nunca medi a corrente de um Led SMD miniatura que talvez seja menor. Mas os SMDs das lâmpadas de leds são de 100 mA pra cima. A ligação em série altera a tensão mas não a corrente. Portanto assumindo uma corrente de no mínimo 20 mA nos 3 Leds ligados em série com o resistor que vai "comer" a tensão que falta para dar 12 volts definiria cada pedaço de 5 cm como 12 volts e 20 mA . Agora cada pedaço é ligado em paralelo com o próximo o que soma as correntes. Portanto 20 pedaços pra dar um metro consumiriam 0,4 amperes o que dá 4,8 watts em 12 volts que bate com o que o "papai Google" informou. No vídeo abaixo o autor mediu 36 mA por pedaço de Fita "monocromática" e tambem mostrou como usar um resistor de 100 ohms para verificar se o multímetro está medindo certo.

]

8 horas atrás, relipe disse:

seria necessário pelo menos uma bateria de 12A pra conseguir quase uma hora de autonomia. Necessariamente teria que ser uma bateria automotiva? Questiono pelo custo.

É complicado. Primeiro que as baterias de nobreak geralmente são pra 7 ou 9A . Aliás a medida certa é Ah (amperes hora, desculpe a chatice kkk) A mais baratinha que vi na internet foi R$ 60,00 , nem abri o anúncio pra ver o frete. Comprar baterias pela internet não vale a pena , são pesadas e o frete sai caro.. As de moto são caras e também são bem abaixo de 10 Ah. E entre essas e as automotivas de 40 Ah não tem nada. Portanto pra dar 12 Ah precisaria colocar duas em paralelo o que nem sempre é uma boa ideia Moro em cidade pequena e quando instalei alarme na minha casa no final de 2021 fui até cidades vizinhas onde me pediram algo como R$ 140 por baterias de nobreak. Preferi pagar R$ 230 por uma automotiva de 60 Ah.

9 horas atrás, relipe disse:

Dado o que já conhecemos, imagina uma bateria de uns 35A por exemplo, que fonte seria ideal utilizar levando em conta que utilizarei um desses controladores solares (quero também saber qual seria o mais indicado)

Em 18/11/2022 às 15:52, Tito Fisher disse:

No lugar do painel solar eu coloquei uma fonte de 24V por 30 Amperes

Uma das funções desses controladores é administrar a tensão das baterias para não ultrapassar uma certo ponto, algo como 14 volts com uma corrente forte. Todo alternador automotivo tem algo parecido já embutido até porque fornecem facilmente 40 amperes para a bateria. Eles trabalham com 2 pontos, o de ligamento e desligamento. Não sei exatamente os pontos mas é algo assim: chegou a 14 volts desligam o alternador e baixando de 13,5 ligam de novo. Agora a fonte não precisa ser necessariamente tão forte. O @Tito Fisher usa uma bateria bem parruda de 115 Ah e com isso uma fonte de 30A repõe a carga rapidamente assim que cessa uma falha de energia da rede diminuindo a chance da estufa dele ficar sem energia em caso de falhas consecutivas da rede elétrica. O controlador também desliga a estufa caso a tensão da bateria caia abaixo de , suponho, 10,5V caso a falha da energia seja prolongada. Caso você use um controlador similar você precisa de uma fonte de mais de 12 volts, o valor mais próximo é 15V. Agora a corrente da fonte você tem que calcular baseado nos 35 Ah da bateria que você citou, do consumo da sua iluminação e em quanto tempo você quer que a bateria volte à carga total em caso de falha da energia levando em conta uma média de tempo entre as falhas de energia e o tempo que elas duram. Um exemplo de um cálculo aproximado simplificado:

Se sua iluminação consome 12 amperes uma falha de energia de 2 horas vai consumir 24 dos 35 Ah e uma falha de energia de mais de 3 horas vai reduzir a carga ao mínimo. Uma fonte de 2 amperes vai levar 24/2 = 12 horas pra repor a carga perdida em duas horas e 35/2 = 14,5 horas em caso de carga mínima. Portanto a menos que na sua localidade falte energia todo dia deve ser o suficiente.

O que não sei responder é se os controladores permitem ajustar a corrente máxima que fornecem à bateria já que paineis solares não se ressentem caso o sistema tente exigir mais corrente do que eles podem fornecer. Em todo caso uma simples lâmpada incandescente de luz de freio automotiva colocada entre a fonte e o controlador limita a corrente.

Tito Fisher · 4 de dezembro de 2022

Ola Pessoal .

14 horas atrás, relipe disse:

Passando à dica do Tito, com esse controlador consigo manter as luzes apagadas, acendendo somente na falta de energia? Pois pelo que vi, ele parece ter essa capacidade, mas não é exatamente assim que é usado né. Pelo que entendi, funciona semelhante a um nobreak, que mantém a "luz" ligada todo o tempo. Como eu disse, no meu caso só é pra ligar quando faltar energia, ou ter um botão que eu possa ligar mesmo tendo energia.

Esse controlador é bem dinâmico, voce pode usar para manter as lâmpadas ligadas 24H ou acionar elas apenas quando faltar energia do painel/fonte , ou pelo periodo de quantas horas quiser a partir da falta de energia .

Veja :

1 - O painel solar opera como uma fotocélula que avisa o controlador que já escureceu e então acende a lampada, daí no seu caso a falta de energia fornecida pela fonte vai fazer o mesmo efeito, acionar a sua lampada.

2- Independente disso ele tem um botão nele mesmo para acionar a lampada a hora que voce desejar , esteja ou não recebendo alimentação da fonte .

3- Claro que para funcionar dessa forma só precisa que voce configure o sujeito para ele saber o que voce deseja.

4 horas atrás, Andreas Karl disse:

O que não sei responder é se os controladores permitem ajustar a corrente máxima que fornecem à bateria já que paineis solares não se ressentem caso o sistema tente exigir mais corrente do que eles podem fornecer.

Esse tipo de controlador e a maioria deles fornecem para a bateria o máximo de corrente recebida do painel/fonte , não dispondo da opção de controle de corrente .

Então o dimensionamento do modelo de carregador em relação à bateria usada deve ser levado em conta.

Supondo uma bateria de 40 Ah e a regra básica de carregamento a 10% então o painel solar ou fonte devem ser limitados a 5 ou 6 amperes.

No meu caso específico de controlador de 30A e fonte de 30A esqueci de citar um detalhe, coloquei antes do controlador um limitador de corrente para passar algo em torno de 15A .

'_'

relipe · 18 de janeiro de 2023

R$ 91,26 36%de desconto | Controlador solar 12v/24v 60a 50a 40a 30a 20a 10a regulador solar pwm carregador de bateria display lcd dupla usb 5v saída

Esse seria o controlador? 40a pra uma bateria de 40A? Uns fonte de 2A acho que estaria de bom tamanho né?

Tito Fisher · 21 de janeiro de 2023

Ola .

Em 18/01/2023 às 03:06, relipe disse:

Esse seria o controlador?

Sim, é esse o controlador.

Em 18/01/2023 às 03:06, relipe disse:

40a pra uma bateria de 40A?

Não ! Uma bateria normalmente se sente mais confortável sendo carregada com até 10% da sua capacidade nominal ( no caso 4 a 5 Amperes ) , então um controlador que forneça 10A é suficiente para uma bateria de 40Ah. Isso considerando que a fonte consiga fornecer tal corrente para o controlador.

Em 18/01/2023 às 03:06, relipe disse:

Uns fonte de 2A acho que estaria de bom tamanho né?

Não ! uma fonte de 2A vai ser obrigada a trabalhar no limite máximo e vai fritar talvez até no primeiro uso com essa implementação,

Recomendo uma fonte 24V por 10A e um limitador de 5A entre ela e o controlador de carga .

Sérgio Lembo · 21 de janeiro de 2023

Creio que houve algumas distrações no descrito acima.

1) O limite de 10% da capacidade para a corrente de carga se aplica as baterias estacionárias. Se a automotiva tivesse tal limitação as baterias dos carros nunca que suportariam 5 anos. A recarga vai direto do alternador para a bateria sem qualquer tipo de controle.

2) O controlador de PWM acima é para fazer extração de energia de placa solar, todo o desempenho dele é construido nesse sentido, não se aplica ao propósito.

Falemos de coisas mais simples que darão resultado. As fontes de potência costumam ter um, potenciômetro de ajuste de tensão. Regule para 13,4V, é uma excelente tensão de flutuação que faz boa recarga sem provocar perdas da água por hidrólise. Como não são caras, pense numa fonte de 12V x 5A ou mais. Coloque entre a fonte e a bateria um resistor de fio de 0,22R x 20W ou 0,18R x 20W (melhor) caso use fonte de 10A para limitar a corrente de recarga caso a bateria se descarregue demais.

Note que no canto inferior direito tem um pot de ajuste. Acabo de ver ofertas de 12Vx5A a 26$ e a de 10A por 32, apenas 6 reais a mais. Isso resolve a questão da recarga da bateria.

Para detectar a queda de tensão de rede e acionar automaticamente a emergência um recarregador de celular de 5V que deve ter jogado por aí + um relé de 5V.

Ligue o modulo na fonte de 5V e faça com que o contato NC (normal closed = fechado) ligue a carga. Sempre que a energia cair o relé desarma e o milagre da luz se fará. O módulo custa 10$.

Essa é a base do projeto, mas pode ser refinado. Note que não há controle de descarga da bateria. Se descarregar demais pode estragar.

.if · 21 de janeiro de 2023

Pro caso de lâmpada led 12v, a princípio ela meio que se controla a descarga: não acende ou acende muito fraca se V da bat muito baixa não permitindo descarga abaixo de algo como 10V: luz fraca=fortes indícios da hora de recarregar.

1 hora atrás, Sérgio Lembo disse:

não há controle de descarga da bateria. Se descarregar demais pode estragar.

Em tempo: fiz uma lanterna com bat de nobreak 12v:4 leds smd brancos direto nela sem resistor nem nada ... sucesso total. Obs: não faça sem experiência, muitos leds e na ausência de 'adulto'.

Tito Fisher · 21 de janeiro de 2023

Ola, Sr @Sérgio Lembo

1 hora atrás, Sérgio Lembo disse:

Creio que houve algumas distrações no descrito acima.

Eu concordo, não atentei para o fato de que o requerente pretende usar uma bateria automotiva, embora o tipo de aplicação requeira uma estacionária , e o Sr @Andreas Karl comentou acima algumas desvantagens da automotiva, assim minha implementação já atenderia a ambos os tipos caso o usuário futuramente troque para uma estacionaria .

1 hora atrás, Sérgio Lembo disse:

O controlador de PWM acima é para fazer extração de energia de placa solar, todo o desempenho dele é construido nesse sentido, não se aplica ao propósito.

Não se trata de um dispositivo exclusivo para painel solar, ele é um controlador de carga com todos os requisitos necessários para a vida saudável da bateria, e cujo ÚNICO diferencial é conseguir trabalhar com entrada variável de tensão/corrente, uma vez que diferente de uma fonte chaveada o painel tem uma variação brutal na geração de energia.

Conforme comentei anos atrás, eu uso baterias estacionárias e já havia perdido várias delas usando carregadores auto-entitulados 'inteligentes" até que comecei a usar esse dispositivo e posso assegurar que a eficiência / eficácia são reais.

'_'

Sérgio Lembo · 22 de janeiro de 2023

12 horas atrás, .if disse:

Em tempo: fiz uma lanterna com bat de nobreak 12v:4 leds smd brancos direto nela sem resistor nem nada ... sucesso total.

Não conseguiste usar toda a potência dos 4 leds mas isso não invalida o controle dinâmico que conseguiste nos leds. Verjamos: os leds de 3,4V nominais possuem uma tensão zener de 2,8V. Nessa tensão a corrente é zero. Os 0,6V restantes para os 3,4V são da resistência interna. Na associação 4 leds para 12V tem-se 3V por led ou 0,2V na resistência interna. O fluxo de luz é proporcional à corrente, não à potência. Podemos dizer então que conseguiste uns 35% da luminosidade nominal de cada led (a curva corrente x lumens possui um joelho) com um consumo de 29% da potência nominal.

.if · 22 de janeiro de 2023

Bateria carregada aproxima de 14v. com 12 já está quase descarregada

9 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

4 leds para 12V

Me lembro vagamente de ter testado numa fonte de bancada e não me lembro de ter observado diferença brutal entre 12 e 14. Qualquer dia testo de novo...

9 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

35% da luminosidade nominal de cada led

Dica: pra soldar os leds smd em série colei os 16 (4x4) na posição desejada de cabeça pra baixo no lado adesivo de uma fita adesiva de embalagem estrategicamente fixada com adesivo pra cima. Com os terminais pra cima e juntos solde rapidamente pois sem dissipador não suporta calor prolongado.