Ajuda para fonte totalmente fora da rede elétrica

[designermx2]

Pessoal, boa noite.

A algum tempo venho sonhando com um projeto novo. É um tipo de cópia de um projeto que a Sanyo (salvo engano) criou. Seria uma bateria que consegue segurar os pedais de guitarra ligados por algumas horas sem necessidade de estar ligado na rede elétrica.

Vejamos.. comprei no ebay 2 baterias de 12v e 1800 mah.  Isso por si, já daria para regular... porém , quando a carga chegasse em 9v, não mais funcionaria....

Imaginei colocar as duas baterias em série e isso ficou show... mas agora vem a questão: A carga é feita na mesma fiação que alimenta o circuito. Ou seja, para carregar os 24v eu teria que ter 24v tmb. Quando as baterias estão em paralelo, isso funciona que é uma beleza porque tenho o carregador de 12 v, mas em série ela não carrega. Primeiro porque o carregador é inteligente e já acusa carga cheia e corta a alimentação. Segundo que colocando os carregadores em série, também não funciona (acho que ele interpreta como curto e nem acende o led).

Alguém conhece de fonte chaveada a ponto de me dizer como ligar as duas em série? Imaginei (como último recurso), fazer um dobrador de tensão dc... porque isso é um pouco mais complicado, já que eu teria que oscilar a tensão dc para virar ac e depois conseguir dobrar.

Alguma luz?

[Gilmar]

 Para ligar em série daria 24v, a sequencia é ligar o + de uma bateria no negativo da outra e usar os polos + e - restantes. Cara é melhor você usar uma bateria de chumbo-ácido tipo usada em brinquedos, tipo 12v 6A, eu comprei uma de 6v 7A outro dia e custou R$ 25,00, uso em uma lanterna com lampada alógena que abriu a bateria e vazou.

[felixmeirelles]

Os caras de aeromodelos usam muito jogos de baterias recarregáveis nos rádios, existem sites e sites na internet sobre isso.

Tipo:
http://www.e-voo.com/forum/viewtopic.php?t=37768

http://www.youtube.com/watch?v=48XJKP7itNo


Mas tem muitas outras coisas seguindo essa linha.

[JoaoVarios]

Eu estava pensando sobre isso esses dias, e a minha ideia era encomendar uma bateria de chumbo-ácido de 9v.

Uma bateria de 12v, como as automotivas, é composta de 6 células ligadas em série, onde cada uma gera 1,5v.

Retirando 2 células, ou simplesmente desligando-as, a bateria passaria a fornecer 9v, o que podeira dispensar a regulagem.

Existem pequenas fábricas de baterias (ao menos aqui no interior de SP) que, creio eu, poderiam fazer esse tipo de bateria por encomenda, haja vista que a maioria pega as baterias usadas e apenas recondiciona-as, ou seja, abre as bateiras velhas, troca o que precisa ser trocado (ou nem isso) e enche novamente com ácido.

Imaginem uma bateria de uns 40A quanto não poderia fornecer de energia para pedais que consomem em média 100mA.

[designermx2]

Liguei a bateria em série sim, isso não foi o problema. O problema é carregar em série, já que o carregador é inteligente e só envia 12v 350mah de carga. Como vou carregar a bateria que inicialmente está precisando de 24v  e só recebe 12v de carga?

As minhas são de lithium.


Imaginei uma chave que permite ou carregar (transformando em paralelo) ou usar (transformando em série), mas não faço a mínima idéia da ligação como seria.

[Ledod]

 Uma pergunta... Se forem de polimero de lítio a bateria não tem carga nominal de 12v, se não me engano é 11.1, são 3 células em série. Mas quando carregada  a bateria tem uma tensão nos terminais de um pouco mais que 12v (12,4v).
 Bem, baterias de lipo não podem ser descarregadas abaixo de 10% do valor nominal se não corremos o risco de estragarem, ou seja, abaixo de 10v já corremos perigo de estufarem e explodirem quando colocadas para carregar. Assim, não haveria como ficarem a menos de 9v para poder regular a fonte.

 Com isso eu sugiro a você a mantê-las em paralelo e usar um regulador linear LDO (low dropout output) para eviter desperdício de energia ou um regulador chaveado (como o LM2596)  e criar algum circuito comparador de tensão para quando elas estiverem com menos de 10v acender um led indicando carga baixa ou algo assim...

 Um abraço

Eduardo

[Finck]

Pode-se comprar as células separadas de Níquel Metal Hidreto (NiMH) que se usa para montar os packs empregados em carros elétricos rádio controlados (estou falando de modelos de competição, não brinquedos). Cada uma das células tem 1,2V, não tem efeito memória, e existem em versões de até 3000 mA/H. Mais do que isso, só com Lítio-Polímero, mas aí os packs são selados (não vende em células separadas) e exigem carregadores específicos, que não são baratos (os bons, porque tem vagabundos a preços "de primo" que detonam os packs em pouco tempo).

O pessoal do rádio-controle usa packs com variados números de células, dependendo do objetivo pretendido, então os carregadores normalmente trabalham com estas possibilidades, são comuns os modelos que aceitam de 5 a 8 células.

Você pode formar packs menores (digamos, 4 packs de 5 células, cada um vai dar 6 V, portanto 24 V no total) e carregá-los separadamente. Os carregadores de rádio controle são capazes de lotar um pack de 3000mA/H em apenas 15 min (estas células são feitas para receber carga rápida). Será 1 hora para carregar os 4 packs, mas 3000mA/H devem durar umas 8 horas num pedalboard médio.

Em tempo: para carregar qualquer tipo de bateria, a tensão do carregador tem que ser um pouco maior do que a tensão nominal da bateria para vencer uma "barreira química" cujos detalhes eu não sei explicar. Para carregar uma bateria de 12V, é preciso 14,4V.

Sobre as baterias chumbo-ácido, lembro que são pesadas, apresentam risco de vazamento e emanam gases tóxicos durante a carga. Recomendo cuidado.

Abraço

Finck

[kem]

designermx2...
Eu não entendi direito...
Você quer ligar em serie, e obter 24V, para depois regular para 9V, porque quando a bateria de 12V chega a 9V não funciona mais?
Não entendo muito de baterias, mas não me pareceu logico isso.
Você ligando em serie, e regulando para 9V, vai estar queimando 15V nesse processo.
Se ligar em paralelo, vai queimar apenas 3V, e elas vão durar o dobro.
Quando chegarem em 9V, independente de em serie ou paralelo, as baterias precisam ser recarregadas, sob o risco de serem danificadas (a não ser que sejam de chumbo-acido, mas essas são ineficientes e pesadas pra essa aplicação).
Se elas tiverem em serie, você vai "conseguir" usar com até menos de 9V (as vezes nem vai, porque a corrente baixa muito), mas pode danificar de forma permanente as baterias.
E você pretende fazer algo similar com o amplificador também? Porque não vejo o sentido dos pedais estarem alimentados por bateria e o amplificador estar ligado na tomada...

[Gilmar]

Me corrijam se estiver errado, baterias não possuem uma queda de tensão significativa em vazio, elas deixam de fornecer corrente, que quando requisitado acontece uma subtensão por não poderem fornecer a corrente exigida. Não entendo bem a carga de baterias de hidreto, mas, as de chumbo ácido possuem tensão de carga de 13,8v para baterias de 12v, se a bateria chegar a fornecer 10,5v pode jogar no lixo porque  está danificada, geralmente por ultrapassar a sua capacidade de carga e descarga, bateria tem vida útil.

[designermx2]

Bem, foram várias perguntas juntas e vou tentar responder da melhor forma:

Lelod... pensei nisso e estou já criando a placa em paralelo. Deixei a tinta secando enquanto fui ao cinema, mas já estou corroendo a placa para colocar em paralelo mesmo antes de ler isso tudo.
O que acontece é: Coloquei um medidor constante de tensão (voltímetro digital) para acompanhar o processo com um dpdt para ligar e desligar. Não sabia que abaixo de 9v elas possam estragar/estourar/estufar... até porque elas chegaram com 2v.Acredito que são sim de polímero, pelo peso e tamanho. Elas são quadradinhas, com plástico em volta na cor azul com dois fios: http://www.ebay.com/itm/Portable-12V-Li-po-Super-Rechargeable-Battery-Pack-DC-for-CCTV-Camera-1800mAh-/260948675541?pt=US_Rechargeable_Batteries&hash=item3cc1c0cbd5

 Finck , tenho 6 células dessas aqui, mas ocupam bastante espaço, além de serem tão perigosas ou mais até que as citadas acima. Por isso optei por um projeto diferente.


kem, falei em não funcionar mais porque o regulador 7809 tem um limite para funcionar corretamente. No datasheet informa que um 7806 por exemplo tem que ter tensão de 10v de entrada, salvo engano... assim como também tem um máximo (24 a 35v dependendo do final 78xx).

Concluindo o raciocínio para tentar deixar mais claro o que pensei em fazer para poderem me dar mais luzes...  ehhe


Sabem o Sanyo Eneloop Juice... ele tem um led indicando quando a bateria está carregada (verde) fraca(laranja) e sem carga (vermelho).

O aparelho possui 2A de carga (vi só hoje a tarde antes de fazer a plaquinha e foi isso que me estigou a colocar em paralelo). Como eles conseguiram um total de 2A e duram várias horas (tem vários sites com os testes), ai pensei nessa solução.

Meus pedais todos, consumirão no máximo 805mah (teoricamente, onde calculei 250mah (deixei passando bem) para o valvecaster (150mah do heater e o resto do circuito, bias, etc... com sobra, claro).

Daí tive essa idéia. Tenho muitos problemas com as fontes de energia. Tenho uma aqui que fiz agora com fonte de notebook, nem testei mas achei melhor a idéia de ficar como um pedalzinho e totalmente isolado da rede. Quando concluído (acredito que amanhã), colocarei fotos aqui para vocês olharem como ficou.

Lelod, tem como me dizer uma alternativa legal (aqui esse lance de peças mais elaboradas já complica... como um simples 555 que nem encontro aqui, o BC247 também não tem... imagine coisas do tipo).

Estou pensando se tiro o botão de ligar e desligar e os leds, mas estão por baixo do plástico azul e estou com receio de rasgar tudo e expor os contatos.




Quanto ao amplificador... já tinha esquecido de responder... eu tenho um direct box passivo (foi uma das primeiras coisas que comprei). Como meu amplificador é de baixíssimo ruído, tenho um DI passivo com o gnd desligado, saberei como ficará o resultado de forma fácil.

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Hoje (23/07/2012) , Estou iniciando os testes com o pwr. O carregamento aponta uma situação de sucesso, e até o momento (12h de carga) a carga está a 12.8v verificada pelo voltímetro digital da foto acima. Assim que a carga estiver completa, o led do carregador se apaga e poderei saber o quanto ficará carregado, dando início ao teste de duração no meu set.

Como tem 3.8A a ser carregado, acredito que levará mais do que 15h para carregar, já que o juice leva 5h com 2A e utiliza um carregador com maior amperagem (que não é o meu caso - 250mah).

O consumo de um led interno da bateria (deixei apenas um dos leds da bateria por garantia para visualização de status - on/off) com o do voltímetro chega a 5mah e o led por volta disso também, coloquei uma margem de erro grande e calculei tudo com 15mah de consumo, sendo metade disso o tempo todo, mesmo estando desligado (que só desliga o voltímetro e os plugs p4).

Tudo indica que será um sucesso e logo postarei aqui o circuito como ficou com todas as ligações. Assim, espero que agente tenha um Eneloop handmades que funcione bem e com quase 90% a mais de corrente.


LELOD, queria tirar umas dúvidas com você... posso mandar pvt?

Abraços.

[designermx2]

Bom galera. Depois de alguns testes posso chegar aqui com alguns resultados...

Viabilidades... achei ainda relativo e cedo para falar sobre isso. Por enquanto, só pelo fato de estar isolado totalmente da rede... fazendo como se todos os pedais estivessem na bateria, a coisa se tornou viável ( aqui uma bateria de 9v sem ser alcalina) custa 13 reais... Logo, tenho uns 10 pedais aqui mais uns 3 para terminar e só ai economizaria mais de R$150,00 , mesmo que recarregáveis (comprando fora).

Pros:
A carga durou 5h20 com quase todos os pedais ligados ao mesmo tempo (não liguei o noise reducer na cadeia e nem o delay, mas o restante foi ligado e ativado.

Contras:
Infelizmente o tempo de carga total se tornou muito alta, fazendo talvez, mais viável o uso de 3 carregadores e 3 baterias ligadas separadamente (ainda estarei testando isso), mas assim acho que o tempo de uso vai ser modificado.

O constrictor, continua apresentando ruídos de loop de terra e acredito que por causa do aterramento digital do circuito dele. Estou conversando com Ledod em PVT e ele passou umas sugestões bem interessantes que hoje ou amanhã estarei viabilizando para testar (estou precisando refazer todos os meus cabinhos, cabo de energia, etc). O ruído desaparece quando coloco uma bateria separada para o constrictor (grande mistério)

O som ficou tão bom que não conseguia terminar outras coisas e passei a noite toda tocando (a mulher me xingou muito porque queria ver a novela _).

Bom, deixa eu avançar um pouco nos testes e ter mais dados para comparar que colocarei aqui um esquema de como ficou e um relatório final para que cada um faça a adaptação para suas necessidades.

Até agora preciso pensar num jeito de não desperdiçar tanta energia.... já que quando o sistema está em 9.8, existe uma queima muito rápida de energia e não alimenta mais os pedais, onde todos piscam o led para avisar carga baixa. O zenner deixa passar normal quando chegar nesse ponto, mas infelizmente não consegui fazer funcionar correto porque dimensionei mal o resistor. 3R3 e coloquei 5w, sendo que aquece quase que na mesma hora e sai uma fumacinha branca (Não alterando a cor do resistor). Ledod me recomendou não seguir por essa linha por não haver uma proteção no sistema para isso, então estou aberto a sugestões para esse "jumper automático" , ou seja, alguma coisa que quando chegue em 9.8v passe a pular o regulador e jogue diretamente nos pedais.

Abraços.

[Ledod]

 Mas se durou 5 horas já não está de bom tamanho? 

 A bateria também não é infinita... Se já chegou em 9,8v é porque (se for uma bateria de 3 células) já está quase necessitando carregar ela novamente.

 Vou postar o esqueminha que me pediu do comparador de tensão para visar carga baixa. É bem clássico esse circuito e muito simples.

[designermx2]

Então, elas são de 3 células sim, mas pensei em tirar o máximo proveito delas... ou seja, quando chegasse em 8.3v que eu pararia de usar. Isso evitaria eu ficar gastando ciclos e economia de tempo (já que durariam 3 ensaios de 2 horas), sendo que para cada dia utilizado por completo (cinco horas de uso), teria que carregar por 24h (coisa bem estranha, já que um módulo de 1800mah carrega em  aproximadamente 6h com o carregador que veio. Vou testar usar uma chave diferente para que no momento de carga eu desconecte o regulador das baterias para ver se não está 'queimando energia ". Ainda não entendi o porque da demora em carregar, já que as duas juntas somam 3.6A e o carregador manda 0,35A, onde teoricamente seriam 12 horas de carga aproximadamente.

Cinco horas de uso é um resultado muito bom, se não fosse essa queima de energia que está acontecendo. Só queria deixar mesmo mais eficiente... nada mais.

O circuito de carga baixa será bem útil sim... pode mandar. Ele funciona com led de duas cores? Pensei em usar um verde e vermelho e retirar o voltímetro que coloquei. Usar o voltímetro apenas para a carga.

[Ledod]

 Bem, ai o comparador de tensão, bem básico mesmo.

 O funcionamento é muito simples, o resistor R3 junto com o diodo zenner forma uma fonte de tensão constante de referência para o amp-op. Os resistores R1 e R2 formam o divisor de tensão que deverá ser calculado (pode-se usar um trimpot também) para quando a tensão em Vcc atingir o limiar de desligamento termos na entrada inversora uma tensão menor que da entrada não inversora. R4 é um limitador de corrente para o led.

 A equação básica do ampop é

                                         Vout = ((V+) - (V-))*G

onde V+ é a tensão na entrada não inversora e V- é a tensão na entrada inversora. G é o ganho de malha aberta do ampop (que idealmente é infinito, mas na realidade é um ganho muito alto).

 V+ é constante, quem estará variando é a tensão na bateria variando linearmente a tensão no divisor e portanto na entrada inversora. A corrente de entrada no ampop é praticamente zero, ou seja, ele somente "vê" a tensão, não consome corrente.

 Colocando os valores na equação, temos que quando V+ for maior que V- teremos que Vout será +infinito. Se V- for maior que V+ teremos -infinito. Como não podemos ter uma tensão infinita na saída ( por estarmos alimentando este dispositivo com uma tensão finita, 5,10,15v que seja) a saída ficará limitada e este valor, portanto teremos na saída 0v ou +Vcc (ou se alimentarmos simetricamente -Vcc e +Vcc).

 Bem, agora precisamos calular os valores.

 O diodo zener se calcula pela potência máxima dissipada, a tensão na bateria e o tensão zener. Para um zener de 5,1v de 0,5w temos que a corrente máxima é de izmáx = 98ma (0,5/5,1). Vamos trabalhar com 30ma de corrente está de bom tamanho já que a aplicação não necessita de regulagem de carga, é apenas como referência.
 Do circuito, temos que no resistor deverá ter uma queda de tensão de Vcc-5,1. Suponhamos 12v para a bateria, então teremos no resistor uma queda de tensão de 6,9v, a uma corrente de 30ma. Pela lei de ohm, 6,9v/30ma = 0,23Kohms ou 230 ohm. Um resistor de 220 ohm serve perfeitamente. A potência desse resistor deverá ser de P=V*I = 6,9*0,03 = 0,21W. um resistor de 0,5 watt dá conta do recado.

 Para o divisor de tensão teremos que ter uma tensão de 5,1v quando tivermos 9,8v na bateria. A fórmula para o divisor de tensão é V- = Vcc*(R1/(R1+R2))
 V+ é 5,1 Vcc é 9,8. A constante R1/(R1+R2) = 0,5204. Assim temos que R1 deverá ser igual a 1,085 R2. Como os valores mais corretos estão muito próximos será necessário um trimpot para ajuste preciso do valor, como usando um resistor de 4,7k para R2 e um trimpot de 10k para R3.

 Um abraço

Eduardo

 
----- Não é bem um voltímetro é só um comparador de tensão, acho que não precisa mais que isso.

 Para ligar dois leds é fácil, coloque o outro led ligado ao Vcc e ao pino de saída do ampop, assim quando tivermos 0v o led de cima acende, quando tivermos Vcc na saída o led de baixo é que acende.
-----

Então, elas são de 3 células sim, mas pensei em tirar o máximo proveito delas... ou seja, quando chegasse em 8.3v que eu pararia de usar.

 Existem circuitos integrados que fazem isso, são conversores step down quando a tensão é maior que a da saída e step-up quando é abaixo da tensão regulada. Mas não são muito simples de serem encontrados.

 Bem, se encontrar um regulador linear do tipo LDO você poderá utilizar a bateria até uns 9,5v dependendo do regulador (só tem queda de tensão de 0,5v).

Olha só: http://www.farnellnewark.com.br/ciregtensao26v520vto2203p,product,41K4620,4600301.aspx

 Custa 4 reais, mas a queda de tensão é de só 0,5v a 1A. Olhei de novo e a 100ma a queda de tensão é de 0,2v. Ou seja, deverá ficar entre 0,3v , 0,4v com seus pedais. Melhor que ter algum esquema estranho de chaveamento, só iria dar problema.


 No projeto da faculdade em que estou, como montamos robôs com alimentação por baterias, toda energia deve ser muito bem pensada! Um dos lemas nossos é nunca usar os 78XX para qualquer coisa, eles são pouco eficientes.
 Quando o projeto não necessita de baixo consumo, até que os 78XX vão bem (são baratos e fáceis de encontrar), mas em aplicações como a nossa ou a sua reguladores LDO ou chaveados são os mais indicados. São um pouco difíceis de encontrar e mais caros, mas se é para montar apenas um circuito, compensa!


Um abraço

Eduardo
 

[designermx2]

Muito bom! Vi no final a assinatura de Eduardo, mas no meio do caminho já ia te dar os parabéns porque vi que a explicação está bem simplificada e muito didática e já ia comparar com as explicações de Eduardo, foi quando vi o nome. 

Quanto ao comparador, ficará muito bom e montarei aqui na protoboard e depois farei alguns testes. Acho que posso armar um relê com esse circuito no lugar do led. Assim, tenho como fazer o sistema pular o regulador e passar para um outro estágio. Com dois desses circuitos, em teoria poderei fazer um primeiro jump tirando o led verde de ação, jogando para um amarelo (onde a tensão vai trabalhar fora do regulador e direto na bateria). Esse estágio ficaria na faixa de 9.8v até 8.5v, quando chegasse em 8.4 ele acionaria a "carga baixa do segundo comparador" e armaria o led vermelho indicando que já vai cair e aciona o voltímetro, onde vai mostrar exatamente o momento da queda dos pedais. Como o voltímetro consome apenas 5mah, isso será bem melhor.

Vou finalizar 3 coisas que tenho que terminar essa semana (um blues breaker, um Mad Professor e os cabos do pedalboard) e já inicio com a compra de um relê e a montagem com as contas para fazer esse sistema.

Gostei muito disso.

Tem algum limite de corrente nesse circuito ou seria apenas o do Amp OP mesmo? pretendo usar um relê de 5v para não haver instabilidade e garantir que sempre haverá carga para ligar.

Muito obrigado Ledod e a todos os outros que ajudaram no projeto. Vou postar um primeiro estágio aqui com detalhes de cada consumo, tempo de uso, de carga e etc... e depois vou mostrar a segunda fase do projeto (versão 2.0) com esse sistema.

Quanto a carga, você acha que pode está acontecendo o que falei? Desperdício de energia quando carrego com o regulador?