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PR 1500 - Fonte de bancada ajustável de precisão com LM317 1,2V a 15,1V 2A

Operando com tensões baixas e precisas com corrente máxima de 2A, a PR 1500 é um projeto conceito diyPowered que alia performance com confiança para alimentar equipamentos sensíveis em testes de bancada

Este é um projeto que foi iniciado por conta de outro projeto. Durante os estudos e testes do PROCATER ADVANCE, precisei de uma fonte precisa para baixas tensões entre 1.2V e 4.2V com correntes mínimas de 250mA. Claro que tenho uma fonte na bancada, mas ela não me fornece tensões tão baixas assim. Acabei por levantar um circuitinho básico de teste que me permitisse operar essas tensões de forma confiável e estável, para que pudesse efetuar meus testes. Ao fim do projeto do PROCATER ADVANCE, me vi com aquela fontezinha pequena, simples e precisa que tanto me foi útil naquele momento. Decidi fazer desse quebra galho uma ferramenta oficial de bancada. E assim nasceu a PR 1500.

Obviamente que se tratava de um circuito simples, onde eu regulava a tensão que precisava na hora via trimpot e multímetro. Conferia toda hora se não havia se alterado, antes de testar alguma coisa, porque não havia visual algum me garantindo a tensão na saída dele. Por essa razão, decidi implantar um voltímetro e alguns indicadores legais para uma fonte tão importante para minha bancada. Como sou chato e perfeccionista, o código que deveria levar algumas horas para ficar pronto, levou alguns dias. Isso porque eu queria colocar algumas funções importantes me que permitissem perceber algum evento sem ter que olhar para o display. Porque, normalmente, a gente seleciona a tensão de teste e se volta para o circuito na bancada; não fica olhando para a fonte o tempo todo.

Principais características da PR 1500

Seleção, amostragem e saídas confiáveis: tudo muito bem pensado para evitar problemas durante testes com circuitos caros e complicados. A seleção é fina, oferecendo de 1.2V até 15.1V com escalabilidade de 0,2V a mais ou a menos facilmente selecionável; corrente máxima de 2A em qualquer tensão selecionável com proteção ativa; a amostragem do display é clara e rápida e as saídas possuem proteções ativas contra curtos-circuitos, consumo excessivo (que poderia causar danos aos circuitos da fonte) e sobretensão de pico com alertas visuais e sonoros para todos esses eventos.

Acionamento de ventilação auxiliar quando necessário: para evitar trabalhar com aquecimento constante, foi implantado um sistema muito eficaz de ventilação, que é acionado sempre que o consumo se aproxima dos 700mA ou em seleções de tensão acima de 5V, independentemente da corrente utilizada. É uma forma de aumentar a saúde dos componentes, visto que o gabinete é compacto e com poucas aletas de ventilação natural.

Alimentação lógica independente da alimentação de linha: fundamento que deveria ser seguido pelos fabricantes - e que é seguido pelos melhores, com certeza - é manter a lógica isolada do resto. Um circuito lógico como esse ou até mais simples pode sofrer influências ruins se alimentado na mesma linha que os circuitos em teste na bancada. Um curto-circuito ou uma queda brusca na corrente de linha pode fazer com que o microcontrolador seja reiniciado ou até danificado, já que temos portas ligadas fisicamente aos circuitos em teste para medição da tensão de saída. Em suma, temos fontes distintas, uma para lógica (LEDs, display, backlight, microcontrolador, cooler, etc.) e outra dedicada para linha. A tensão da fonte lógica se aproxima dos 16V x 500mA (em aberto) e é retificada, filtrada e aplicada a dois reguladores, um de 12V (periféricos) e outro de 5V (lógica, display e LEDs) formando um conjunto confiável e descomplicado. Já na fonte dedicada de linha, temos uma tensão de 18V x 2A (em aberto) que é aplicada a um banco de capacitores formando uma linha com 6900MF, com todos os desacoplamentos e filtros necessários até chegar no circuito regulador de saída. Claro que (mais uma vez) vão dizer que sou exagerado, que não precisava de tanta capacitância, que não precisava de trafos com essa capacidade, que desperdicei potência efetiva que eu poderia ter utilizado, que isso e que aquilo e aquele monte de bla bla bla digno de quem não viu ou de quem não quer ver eletrônica de verdade. Pois bem, como sempre falei aqui, meus projetos são feitos para durar. Trato os componentes com respeito e espero um resultado muito melhor do que coloco no papel. Isso é, entre outras coisas, trabalhar com margem de segurança. Então, para criar projetinho fuleiro, prefiro não fazer.

Monitor de corrente: no canto inferior esquerdo do display é destacada e palavra 'LOAD' com um ícone de uma 'alavanca'. Quando a fonte atinge o consumo de 700mA em qualquer tensão selecionada ou a partir dos 5V, essa 'alavanca' 'passa para cima', indicando que o consumo de corrente foi aumentado, acionando o cooler e o LED amarelo. Também há outro ícone no display que serve como indicador de 'health' da fonte: um rostinho simpático formado por =] só que rotacionado 90º à direita. Quando essa 'alavanca' de corrente 'sobe', o rostinho simpático muda de =] para =O indicando o mesmo estado.

Funcionamento discreto: dificilmente o circuitinho da PR 1500 vai abrir o bico e chorar. Mesmo que você leve o consumo em teste ao limite dela. Vai acionar cooler? Vai. Vai aquecer? Claro. Mas abrir o bico?! Não vai. Isso porque foi feito para durar, foi feito para trabalhar sem chororô e sem frescura. Por isso é confiável.

Eventos de erro

Caso a fonte encontre algum problema na partida, durante a checagem que é impressa no display como 'Check things...', o LED vermelho se acenderá, bips serão emitidos até que a fonte seja desligada e o display exibirá a mensagem 'Restart now!'. Ao religá-la, o autoteste será refeito. Se o problema for eliminado, a mensagem 'Ready' será mostrada na tela, conforme partida padrão (fotos abaixo!) da fonte. O LED vermelho indica alguma falha e os bips servem como alerta sonoro para eventos como falha na tensão da linha, erro no circuito regulador, falha na lógica, curto-circuito na saída da linha, cooler inoperante ou girando com dificuldade, temperatura excedente no circuito regulador ou no interior do gabinete (indicaria falha geral, que poderia ser um dos trafos ou algum setor no circuito lógico) e falha na amostragem ou coleta de tensão. Todos os erros foram testados na bancada e a fonte se comportou conforme o esperado, suspendendo a corrente na saída de linha e emitindo todos os alertas.

A lógica é baseada no ATMEGA328P/PU, assim como os últimos projetos do tipo. Tenho gostado de trabalhar com esse MC por conta do custo e da facilidade de operação. Também pela rapidez e pelas inúmeras alternativas para se fazer a mesma coisa, isso é muito importante para quem pratica DIY. Claro que algumas atualizações serão feitas daqui em diante, visando melhorias na fonte e mais qualidade final. Mas assim como a maioria dos projetos daqui, a PR 1500 é um protótipo, e como tal, não deve ser avaliada como um produto final.

E mais uma vez, lixo eletrônico ganhando vida. De novos mesmo, somente o ATMEGA328P/PU e o display. Sem mais por enquanto, as fotos.

Painel frontal com LED power (verde) e display

Vista inferior

Painel traseiro com fusível, cabo AC e chave (odeio projeto feito às
pressas: sempre dá alguma ~~merda~~ encrenca que não tem volta. Nesse
caso, esse parafuso em cima deveria ter ficado na parte inferior, mas
eu medi tudo errado e o resultado está aí. Depois dessa, nem quis
abrir a furação do cooler nesse painel traseiro...)

Fonte sendo ligada 1

Fonte sendo ligada2

Fonte sendo ligada3: faz check in das tensões e estado da linha, aciona
cooler e verifica temperatura do dissipador e gabinete (interno)

Fonte sendo ligada 4: se passar nos testes, estará pronta para uso

Fonte ligada e pronta após os testes iniciais (note a informação
útil acima no display, indicando acionamento da ventilação auxiliar)

Esta era uma das tensões que eu precisava nos testes (note espaço
dedicado aos eventos na parte superior direita, ao lado de Ready!)

Tensão máxima da fonte

Tensão limite onde o cooler é acionado

Quando o cooler é acionado, o LED amarelo permanece aceso

Ruminações do criador sobre suas criaturas

O então batizado de 'Projeto Labrador' se tornou um padrão imbatível na montagem de projetos para áudio, e dificilmente será deixado para trás, já que o padrão é altamente resistente, confiável e facilmente adaptável a diversas configurações. Sem falar na blindagem natural da caixa, que é altamente desejável em projetos sensíveis.

Alguns anos após a produção dos modulares, algumas questões que eu havia pensado na época voltaram a fazer sentido. Mas agora, com 6 módulos, algumas dessas ideias já se tornaram inviáveis ou dispendiosas, tanto pelo tempo quanto pelo (possível) custo embutido. Hoje fiz uma limpeza e organização do set e decidi registrar essas ideias.

Set atual (outubro 2017)

Pois bem, vamos dar nomes aos modulares, começando da esquerda para a direita e logo atrás, as duas caixas acústicas com o amplificador de potência.

1. PH'AMP v2 - Amplificador HI-FI para fones de ouvido (retorno)

2. Vintage Amp Simulator with LED Peak Analyser & Analog VU Meter (ViAS)

3. PKL2v1 - Monitor visual de ajuste de linha

4. H2PV1 Home2Pro Limiter & Clear

5. L2 - Line Adaptive

6. VAA - The Visual Audio Analyser

7. HS-1875Mi - Amplificador de potência de alta fidelidade para monitor de referência

As caixas acústicas não entram para a lista porque não são feitas por mim, são caixas Toshiba de alta qualidade com madeira de verdade e peso. Comprei há alguns anos pelo Mercado Livre, paguei uma merreca e fiquei muito feliz com a aquisição. Elas tem uma tela frontal - tem fotos com as telas aqui - que eu retirei e guardei, porque acho mais bonito assim.

Se você é uma pessoa atenta e já leu todas as publicações de projetos, pode estar se perguntando onde diabos se meteu o SLF2PRO. Pois bem. Além do fato de que eu não atualizei a publicação dele na época, o carinha foi retirado do set para melhorias e acabou não voltando mais porque eu não consegui aplicar essas melhorias. O gabinete era pequeno demais para o que eu pretendia fazer e o projeto original ficou estacionado até segunda ordem. O grande problema de eu ter tirado ele do set é que passei a ouvir clicks e coisas do tipo em horários de pico da rede elétrica local. Mas certamente que ele volta, numa versão muito mais inteligente e bonita.

Então, o que eu pensei em fazer na época e não fiz?

Fonte modular para alimentar todos os módulos: dessa forma, somente uma tomada AC seria necessária para ligar todos os módulos. Eu deveria ter feito isso, mas não fiz e hoje pago o preço por ter tanto cabo AC para ligar, fora a quantidade de trafo ligado desnecessariamente e a bagunça que fica até que a gente decide arrumar e 'fitar' tudo com velcro. E a manutenção seria descomplicada, já que teríamos apenas uma fonte para verificar. E outra: ainda fiz a grande burrada de optar por cabo de força PP tripolar do mesmo padrão da linha de informática, mais precisamente.

Pintura do gabinete: na época da produção do segundo módulo, eu pensei seriamente em tratar e pintar o gabinete metálico. Ficaria bacana, limpo e protegeria contra possíveis corrosões do material. O que eu fiz? Mais módulos sem pintura. Mas isso ainda posso fazer sem problemas, basta ficar dois ou três dias sem o set para que a pintura fique boa. Claro, incluindo o HS-1875Mi, que até poderia ter sido montado com a carcaça de uma fonte ATX pretinha, já...

Padronização de conectores: desde o primeiro módulo, fiz o possível para me manter num padrão de conexão RCA. Falhei. Isso se deve ao fato de reaproveitar muitas peças, de ficar com preguiça de sair para comprar e também de valorizar bastante meu dinheiro: se eu tenho P10, para quê gastar com RCA na loja? Enfim, esse pensamento me fez desviar do propósito de padronizar o RCA nos modulares. Mas também me fez poupar um monte de dinheiro e no final das contas, ter o projeto finalizado e funcionando perfeitamente. Sou radicalmente contra poupar dinheiro e esforços se isso vai conduzir a uma baixa qualidade de produção, mas se você for capaz de alcançar o mesmo objetivo sem gastar dinheiro com coisas que podem ser substituídas sem ônus, vá em frente.

Silk dos painéis frontais e traseiros: uma das coisas que mais sinto falta nos projetos. Não sei fazer e para fazer feio, deixo sem nada. Principalmente nos projetos onde se tem mais conectores e ajustes do que o de costume, fica complicado de entender sem saber como foi produzido. Assim como falei na segunda postagem sobre planejamento e execução de projetos DIY, 'seja saudável, também, na criação de silk e na adesivação dos painéis. Muitas vezes, o resultado desse trabalho falho não vale sequer o tempo que você perdeu. Então, na dúvida, crie painéis com indicadores e controles dispostos com alguma lógica visual. Mesmo que somente você entenda o que cada LED queira indicar, é mais elegante nada ter descrito num painel a querer arrancar os olhos com adesivações medíocres.'. Por isso não me meto a fazer o silk. Mas é uma das coisas que ainda posso fazer, basta tirar as medidas dos painéis e enviar para alguma gráfica com plotter. Quem sabe um dia?!

Modulares montados e funcionando

Bom, acredito que era isso. Se eu me recordar de mais algum ponto, atualizo aqui. No mais, o set ficou arrumadinho e limpo, com seu novo amigo L2 prontamente instalado. E sim, ali tem uma Xenyx Q502USB que eu recomendo muito a compra, se pretende iniciar um home studio.

Projeto Labrador - L2 - Line Adaptive

Projeto antigo com cara nova, o L2 reúne todos os benefícios de um pré-amplificador standard com a praticidade das linhas de saída independentes para monitor e amplificador fisicamente isoladas, com alto padrão de qualidade de sinal por buffer

Não há muito o que se dizer sobre o L2. É um projeto tão simples quanto seu LED vermelho no painel frontal. Foi iniciado há algum tempo e acabei por deixar meio de lado por conta dos demais projetos - prioridade para os mais importantes - e retomei há algumas semanas por ter conseguido finalizar o PROCATER ADVANCE e também por precisar dele no set para a divisão de monitor/amplificador.

O funcionamento é dos mais simples: áudio chega pela linha normal, é 'filtrado', passa pelo novíssimo pré-amplificador/bypass transparente/flat - o mesmo utilizado no VAA - e segue para as linhas de saída ajustáveis. A grande sacada é que, ao contrário da aplicação do VAA, o pré-amplificador possui ajustes manuais que permitem a carga para mais ou para menos e a correta impedância associada à entrada - o buffer. Os dois primeiros potenciômetros (em branco) ajustam essa carga/impedância de forma independente por canal que é aplicada à entrada do pré-amplificador, que por sua vez, casa todas as características desejáveis para esta etapa. Após passar pelo pré-amplificador, é chegada a hora de dividir os sinais de forma que as duas saídas independentes sejam sustentáveis e sem deformações. Dessa divisão, saem quatro potenciômetros, dois para cada canal (monitor e line) que permitem aplicar mais ou menos sinal às saídas, formando um conjunto eficiente de adaptação de sinal de linha com grandes benefícios e alta qualidade de sinal.

O LED frontal em vermelho é o mesmo LED indicador +P utilizado no VAA, o primeiro projeto a levar o novo pré-amplificador/bypass transparente/flat, que dessa vez foi utilizado como indicador principal de funcionamento, ao contrário do VAA, que possui o LED +P no painel traseiro. Não sou muito fã de LED vermelho como indicador de 'tudo ok, vamos lá', mas como se trata do melhor LED a ser aplicado quando você não quer desviar muita corrente para um LED, achei interessante. E também pelo projeto original do pré-amplificador utilizar obrigatoriamente um LED vermelho de 3mm.

E quanto aos lixinhos, o mesmo padrão de gabinete de DVD/ROM de PC, a mesma baia de gabinete de PC, os pezinhos comerciais, trafo e conectores RCA também reaproveitados. De novo mesmo, somente os potenciômetros e os knobs. O LED vermelho é novo, mas também é sobra de um projeto anterior.

No mais, fotos.

PROCATER ADVANCE - proteção avançada contra alta tensão de retorno com monitoramento em tempo real

Após duas versões analógicas monofásicas individuais, o PROCATER ADVANCE evolui para sua mais moderna versão, com monitoramento e controle da rede elétrica com gravação de LOGs em tempo real com a mesma precisão e segurança dos seus irmãos menores

É isso: o PROCATER cresceu. E como todo crescimento baseado em estudo e testes incansáveis, um novíssimo sistema inteligente foi embarcado no sistema existente do PROCATER, que inclui um display retroiluminado que exibe todos os eventos da rede elétrica e sua tensão em tempo real, LEDs indicadores de atuação, tomadas padrão novo e muita segurança. Tudo baseado em no ATMEGA 328P-PU.

A premissa do PROCATER continua a mesma. Não vou me repetir aqui, já que as duas últimas versões estão publicadas no site - versão 1 e versão 2 para quem quiser conhecer o projeto original. O que muda é que podemos monitorar as condições da rede elétrica de uma forma muito precisa e registrar todos os eventos de queda ou subtensão, tornando o sistema muito eficaz. Todos os eventos são visualizados no display, alertas visuais e sonoros e as informações são gravadas num cartão microSD em forma de texto, que serve para consulta ou geração de poderosos relatórios e gráficos.

A ideia do registro não é se basear em data e hora e sim em período. Você pode coletar os dados do PROCATER e registrá-los dia a dia, e ao final de uma semana ou de um mês, apresentar planilhas e gráficos em caráter avaliativo para considerar a revalidação da sua rede elétrica.

Em tempo: como o funcionamento e a leitura do PROCATER são extensos, vou atualizando de pouco a pouco com fotos e vídeos, explicando cada passo de forma clara e técnica. UPDATE E pela primeira vez, minha cara no diyPowered.

A caixa utilizada na montagem do protótipo é de uma interface Intelbras, que quase não serviu por conta das dimensões internas. Praticamente tudo teve que ser repensado antes de fixar as peças. Numa versão comercial, a caixa deve ser maior... As baterias internas são células associadas formando uma bateria de 7.4V x 2.2A totalmente controladas e recarregadas pelo próprio PROCATER. A princípio, este modelo ainda não tinha encomendas, somente foi desenvolvido para testes gerais de viabilidade e funcionamento. Mas com o sucesso dessa produção, muito em breve devo ter alguns interessados também, como aconteceu com os modelos individuais do PROCATER.

A precisão de leitura da rede elétrica pode ser comparada aos multímetros em tempo real, e isso deu muito trabalho durante todo o projeto. Casar a 'eletrônica pura' com os códigos foi o processo mais demorado do projeto, para que tudo funcionasse conforme o esperado. O cartão microSD é de 4GB, e pelo que li por aí, é o limite até a data de publicação do projeto. Mesmo utilizando um cartão maior, somente os 4GB são reconhecidos. Como não tenho grandes preocupações com espaço - já que os logs são salvos num arquivo de texto padrão com poucas linhas - é mais que suficiente.

Existe uma documentação sendo gerada para o PROCATER ADVANCE, onde todas as características e funcionalidades são descritas de forma bastante completa. Como já disse, aos poucos vou postando mais material acerca do projeto, porque há muito o que falar! Por enquanto, algumas fotos.