Minimalista receiver: switch de áudio digital com 4 canais, peak level e pré-amplificador

De uma simples ideia a um minimalista receiver: um clássico J-FET duplo casado na entrada como pré-amplificador, grandes LEDs 'big red eyes peak level' independentes por canal, controle de ganho por carga aplicada e quatro canais digitalmente selecionáveis. É um projeto feito sob medida que permite conectar até 4 dispositivos ao mesmo tempo, selecionando qual deles está ativo com apenas um botão e exibindo o número do canal que está sendo ouvido num display LED.

Um projeto minimalista

Sem querer reinventar a roda, o receiver é CD4017 para seleção dos canais que são gerenciados pelo duplo SN74HC4066, CD4511 como driver do display LED e TL082 como pré-amplificador - praticamente na mesma configuração do projeto anterior. Particularmente, gosto muito da resposta do TL082 e já empreguei ele em outros projetos, mas você pode optar por outros CIs mais novos e aprimorados, se preferir. Todo o conjunto é alimentado por tensões +12V e -12V para o TL082 e os circuitos peak level e +5V para o CD4017, CD4511, display e SN74HC4066 que são fornecidos por uma fonte robusta e superdimensionada, como de costume. No protótipo, por falta de um regulador 7912, optei por montar todos os reguladores de tensão com transistor e zener, como se fazia antigamente. Mas recomendo que use os reguladores de tensão que estão no esquema elétrico por questões de eficiência, proteção e qualidade. De toda forma, o circuito vai se comportar muito bem, é um projeto maduro e já utilizado anteriormente no M1 - Digital Switch Box, que possuía dois canais e um pré-amplificador discreto com transistores, o primeiro que montei há mais de uma década.

Todos os 4 canais - 3 canais com conectores RCA e 1 com conector P10 estéreo - possuem a mesma característica de sinal, ou seja, não existe diferença de ganho entre eles e tanto faz em qual canal conectar isso ou aquilo. Eu poderia ter feito como fiz no Pré-amplificador com TL 082 e VU meter analógico (line and phono preamplifier), que possui um canal Phono com ganho muito superior ao canal Line, mas preferi deixar todos iguais para que as conexões futuras permitam um controle mais fino de cada equipamento - por exemplo, o toca-discos vai passar por um pré-amplificador específico para ele antes do receiver, a TV vai conectada diretamente pelo receiver, e assim por diante.

Antes de qualquer coisa, tenha muito cuidado ao realizar qualquer tipo de reparo, modificação, ajuste ou intervenção em equipamentos elétricos ou eletrônicos. Primeiramente, pela sua segurança. Não me responsabilizo por quaisquer prejuízos que você possa causar ao equipamento, a você e/ou a terceiros. Faça por sua própria conta e risco.

Cuidados na montagem de circuitos sensíveis

Empregar circuitos integrados em qualquer projeto pode ser desafiador. Desde a qualidade das conexões até a prevenção de possíveis interferências que podem acontecer entre circuitos, existem vários fatores que podem contribuir para que dois circuitos montados de forma idêntica apresentem comportamentos distintos: trilhas mal dimensionadas ou cruzadas, pontos de solda fria, cabos de baixa qualidade, fonte de alimentação com regulagem ineficiente, interferências irradiadas, conduzidas ou até uma tensão de trabalho instável podem fazer com que o circuito se comporte de uma forma completamente inesperada, causando uma grande perda de tempo em busca de um problema que nem sempre corresponde aos sintomas apresentados. Para evitar transtornos na montagem desse projeto ou de qualquer outro que envolva circuitos sensíveis, anota aí:

• Tenha cuidado ao manipular circuitos integrados, existe um negócio fatal chamado energia estática
• Vai confeccionar a placa? Seja meticuloso com as trilhas mais finas
• Vai desenhar um layout de placa exclusivamente seu? Tenha cuidado com trilhas de sinais e garanta que tudo vai ser montado com qualidade
• A fonte de alimentação precisa fornecer energia de alta qualidade regulada para evitar ruídos e comportamentos erráticos dos circuitos
• Use soquetes para montar os CIs (vai me agradecer o dia que precisar trocar um deles)
• Escolha um transformador de qualidade
• Superdimensionar a fonte é meu critério pessoal, mas faça como você achar melhor!
• Use cabos blindados para transferir sinal entre entradas, circuitos e saídas
• Conectores de qualidade, por favor!
• Fixe todas as partes, organize a sua montagem
• Seja metódico com os grounds dos circuitos para evitar ruídos
• Compre de fornecedores confiáveis: a falsificação de componentes é uma (triste) realidade
• Eu montei o protótipo fisicamente, ponto a ponto, com solda, porque tenho preguiça de montar na protoboard (e tenho uma forte tendência a desconfiar da eficiência dos seus contatos internos) e se você pretende usar para criar circuitos mais elaborados, seja cauteloso para garantir que tudo esteja em contato
• Mantenha os circuitos críticos isolados fisicamente de cabos AC, transformador e qualquer outro componente que possa gerar interferências
• Quer mais dicas? Aqui tem uma minissérie baseada nas premissas diyPowered : )

Utilizar uma chave física multipolo para selecionar os canais ou ainda aproveitar relés especialmente desenvolvidos para comutação de áudio deixaria a gente mais feliz, pelo desejável true bypass. Mas a necessidade que tenho é muito bem atendida dessa forma e não vejo motivos neste momento para mudar isso. Seria uma versão bastante interessante para um minimalista receiver, concorda?! O protótipo será usado por tempo indeterminado como piloto, em busca de melhorias e de novas funcionalidades.

Baixe aqui o arquivo PDF com o esquema elétrico do Minimalista receiver.

Minimalista receiver PSU 1.1
Minimalista receiver PREAMP + PEAK LEVEL 1.1
Minimalista receiver INPUT + MIX 1.1

Minimalista receiver - esquema completo 1.1

The big red eyes peak level

Entradas à direita, saídas à esquerda

Pré-amplificador com TL 082 e VU meter analógico (line and phono preamplifier)

Não posso dizer que já montei muitos pré-amplificadores até hoje, mas montei alguns muito bons. Os últimos, praticamente todos, foram baseados em componentes discretos e com esquemas enxutos, de fácil montagem. Anos depois do último pré montado, uma necessidade me fez iniciar um novo projeto para que as audições no Sony FH-G33AV - que precisa de alguns milivolts a mais para excitar a entrada auxiliar 'Video' de forma satisfatória - fossem mais satisfatórias.

A maioria dos projetos hi-fi costuma empregar NE 5532, OPA 134 e outros CIs clássicos que entregam grande qualidade, mas que nem sempre são fáceis de serem encontrados. Como a minha necessidade não é tão audiófila assim, assumi que o bom e velho TL 082 seria o bastante - já havia aplicado ele em alguns projetos e visto em alguns circuitos comerciais muito bons. O TL 082 é um circuito integrado com duplo J-FET casado na entrada, possui respostas rápidas e boa faixa de operação, fornecendo uma qualidade de áudio muito interessante para aplicações desse tipo. De toda forma, outros amplificadores operacionais como o TL 072 podem ser empregados ao projeto sem qualquer prejuízo, vai depender somente da sua necessidade e gosto pessoal.

O pré-amplificador

A ideia inicial era montar um pré-amplificador compacto, de ótima qualidade de resposta flat para a linha, com controle de carga/ganho, bem simples, num gabinete pequeno e isolado. Mais adiante e com o projeto já em andamento, decidi adicionar mais dois recursos: uma entrada auxiliar phono - para conectar toca discos que não possuam esse estágio - e um VU meter analógico, para monitorar o ganho aplicado ao TL 082 a partir dos controles de nível independentes, que atuam na entrada e não na saída.

Nos testes preliminares, fiz vários ajustes no TL 082 para conseguir um ganho padronizado para a entrada LINE que fosse o mais casado possível com a entrada auxiliar 'Video', do Sony FH-G33AV, permitindo um ajuste mais preciso quando a entrada 'Phono' fosse selecionada, evitando distorções por conta dos ajustes previamente definidos nos potenciômetros de carga de sinal. Assim, não seria necessário ficar ajustando a carga toda vez que os canais fossem alternados, a menos que fosse utilizada uma fonte de sinal mais alta ou mais baixa em um dos canais.

VU meter analógico

Particularmente, eu adoro os VUs analógicos, apesar da pouca precisão, ficam muito bonitos nos projetos retrô. Utilizei um modelo retirado de um antigo localizador de satélites,  desenvolvi um driver simples, parecido com o circuito utilizado nos VUs do projeto ViAS - parecido porque eu não encontrei até hoje o registro técnico desse projeto. Para obter uma iluminação indireta, adicionei dois LEDs brancos em série e com brilho bastante reduzido nas laterais inferiores do VU, além de um ajuste fino na entrada do driver pra calibração inicial.

Gostei bastante da resposta do driver, atendendo ao que eu esperava. O circuito é bastante simplificado, mas pode ser explorado para operar em faixas mais amplas ou para entregar respostas mais precisas - dentro das possibilidades de um VU analógico!

Pré-amplificador para toca discos (phono)

O pré-amplificador phono possui estágio transistorizado operando em classe A e não incorpora a curva RIAA - optei por manter uma resposta mais flat possível para que os ajustes sejam realizados após o pré, mantendo maior fidelidade no sinal e permitindo ajustes mais personalizados. Dessa forma, a aplicação servirá para diversos modelos de toca discos sem a necessidade de grandes ajustes posteriores ou chaves de bypass no pré-amplificador, simplificando o projeto.

A fonte de alimentação

Seguindo as premissas diyPowered de qualidade e robustez, a fonte do pré-amplificador é superdimensionada com aquela clássica configuração: transformador trabalhando com folga, retificação bem feita, uma generosa filtragem e aquela regulação padrão em + 12V e - 12V nas linhas principais. Gosto da simplicidade eficiente nos projetos, mantendo um esquema enxuto e de fácil manutenção. Deixo a reinvenção da roda para os novatos que ainda têm tempo a perder = ]

A fonte foi dividida em duas partes, sendo que o transformador ficou fora do gabinete - não restou muito espaço físico interno pra ele que fosse de fácil isolação física dos demais circuitos, isso sem falar nas chaves AC e ground/lift, porta-fusível etc. - para eliminar a possibilidade de ruídos. Já a segunda parte da fonte, foi montada dentro do gabinete - retificação, filtragem, regulação da tensão e distribuição aos circuitos.

O acabamento nunca foi meu forte e nesse projeto, isso ficou ainda mais evidente. De toda forma, tem fotos e tem até um vídeo curto mostrando o VU em atividade. O LED azul é indicador de funcionamento, apenas. Deveria ser verde, mas todos os meus LEDs verdes são comuns e o brilho não ficou bom.

Baixe aqui o arquivo PDF com o esquema elétrico completo do pré-amplificador e se tiver alguma dúvida, comenta aqui na postagem que respondo bem rapidinho : )

Pré-amplificador Phono e Line com VU - Main 1.0
Pré-amplificador Phono e Line com VU - PSU 1.0

*** upgrade do projeto no final da página

*** 12/09/2024

Circuito revisado e algumas melhorias aplicadas ao projeto, principalmente no circuito driver do VU analógico, para dar mais precisão aos movimentos. É uma melhoria limitada a este projeto com foco no projeto em andamento de um novo pré-amplificador, que poderá levar algum tempo ainda para ser concluído.

- melhorias na carga mínima da fonte pós-reguladores de tensão;

- remoção do LED power, permanecendo somente os LEDs de backlight do VU analógico;

- melhorias no circuito driver do VU meter, que passa a ter mais precisão nos movimentos e na amostragem dos picos. O circuito novo permite alteração no movimento do ponteiro, bastando alterar um capacitor para tornar os movimentos mais lentos ou mais rápidos;

- controle de carga (input) com potenciômetro duplo a partir da versão 1.1 para maior precisão no ajuste.

Baixe aqui o arquivo PDF com o esquema elétrico completo atualizado do pré-amplificador.

Pré-amplificador Phono e Line com VU - Main 1.1

Pré-amplificador Phono e Line com VU - PSU 1.1

*** upgrade do projeto no final da página

Baixe aqui o arquivo PDF com o esquema elétrico completo atualizado do pré-amplificador.

Pré-amplificador Phono e Line com VU 1.2 MAIN

Pré-amplificador Phono e Line com VU 1.2 PSU

Protetor antipop para alto-falantes (thumps no acionamento de amplificadores)

Este é um circuito clássico e muito simples que garante a proteção dos alto-falantes no acionamento de amplificadores de potência. Sabe aquele 'thump' forte que empurra os alto-falantes pra frente quando você liga ou desliga o amplificador? Então, isso pode causar danos aos drivers, tweeters e até reduzir a vida útil do woofer - fora que não é muito elegante um amplificador com esse tipo de característica. Mas tudo isso pode ser facilmente evitado ao usar esse circuito.

Funcionamento do circuito

O funcionamento é muito simples: ao ser acionado pela fonte auxiliar (que não compartilha GND com o amplificador) o circuito temporiza cerca de 2 segundos e ativa os relés, conectando as potências aos alto-falantes. Esse circuito possui dois LEDs, um vermelho (falantes desconectados) e um azul (falantes conectados) que foram montados estrategicamente atrás de um acrílico-espelho, promovendo um efeito de fade muito bacana durante a temporização - do vermelho para o azul -  fornecendo um visual muito elegante ao projeto e servindo como indicador de 'ligado'. Na partida, as potências estão conectadas via relés aos resistores de acionamento, para evitar que a comutação seja 'seca', de 'sem carga' para os alto-falantes. 

Você pode aproveitar esse esquema e aplicar o protetor em qualquer amplificador que você já possua ou até mesmo em novos projetos que vier a desenvolver. Os relés foram aplicados de forma individual, mas você pode utilizar relés com contatos múltiplos sem problemas. 

Esse projeto foi aplicado em diversos amplificadores que já montei até hoje, como por exemplo, o Amplificador BTL (bridged) com TDA2030A 35W + 35W e proteção para os alto-falantes (projeto completo) e o HS-1875Mi - Amplificador de potência de alta fidelidade para monitor de referência (HS-1875Mi Home Studio Reference Monitor).

Baixe aqui o arquivo PDF com o esquema elétrico completo do amplificador e se tiver alguma dúvida, comenta aqui na postagem que respondo bem rapidinho : )

Amplificador BTL (bridged) com TDA2030A 35W + 35W e proteção para os alto-falantes (projeto completo)

Sempre fui apaixonado por montar amplificadores de potência, pré-amplificadores e circuitos de áudio em geral. Nem sei quantos já montei até hoje, foram vários. Meus preferidos são os classe AB, por uma questão de equilíbrio entre qualidade de reprodução e custo de montagem - embora eu tenha uma forte queda pelos classe A, como já falei por aqui antes, no projeto do Pur'A.

Neste projeto, o escolhido foi o clássico circuito integrado TDA2030A, que equipou vários amplificadores comerciais - tive até um cubo de guitarra que usava ele no projeto - em configuração de ponte (bridged) simples, sem o acréscimo dos transistores externos que podem ser vistos no datasheet do componente. A ideia básica era montar um amplificador com boa potência, que fosse compacto, com uma montagem sólida e confiável, extraindo o máximo de potência sem sacrificar a qualidade. E se você conhece a linha de integrados TDA, sabe que possuem uma boa reputação até hoje, principalmente os TDA2030, TDA2040 e TDA2050. Claro que, entre os monolithic integrated circuit in Pentawatt package, ainda prefiro o LM1875, que equipava um outro amplificador que produzi por aqui há algum tempo, mas todos eles possuem características muito interessantes.

Existem outros CIs amplificadores com maior potência e qualidade que o TDA2030A - como o próprio LM1875 que citei antes - mas como possuo vários em casa, já vinha pensando em dar um destino justo para eles! Lembrando que há equivalência entre alguns TDA e LM da Pentawatt package e você poderá compará-los via datasheet para decidir qual será o melhor para o seu projeto, de acordo com a sua necessidade.

Antes de qualquer coisa, tenha muito cuidado ao realizar qualquer tipo de reparo, modificação, ajuste ou intervenção em equipamentos elétricos ou eletrônicos. Primeiramente, pela sua segurança. Não me responsabilizo por quaisquer prejuízos que você possa causar ao equipamento, a você e/ou a terceiros. Faça por sua própria conta e risco.

Montagem do amplificador

Segui o datasheet com algumas pequenas alterações que já usei anteriormente em alguns projetos com o TDA2030A, com foco em uma configuração de ponte. A alimentação vem de uma fonte simétrica com transformador toroidal, bem dimensionada e largamente filtrada - 4 capacitores de 6800uF e 2 de 2200uF na linha final - que entrega 18V + 18V em aberto com capacidade para até 5A, montada cuidadosamente para eliminar possíveis ruídos. A vantagem de uma boa reserva de potência é perceptível quando se reproduz graves e médios graves, dando a percepção de profundidade e clareza, amanteigando os ouvidos e amaciando os woofers. Os bornes de saída possuem duas conexões a mais, que são os pontos de aterramento do amplificador que poderão ser aproveitados em interconexões com outros equipamentos.

Todos os integrados são montados no mesmo dissipador de calor, isolados entre si, e com o menor espaço possível entre componentes, aumentando a eficiência do projeto. Particularmente, gosto muito de montagens P2P/PTP, ou ponto a ponto, aquelas montagens sem uma placa de circuito impresso, onde os componentes são soldados entre si mesmos ou em ilhoses, com curtas conexões. Os prós ficam por conta da simplicidade da produção, da grande efetividade na conexão dos componentes, baixo risco de interferências (trilhas sobrepostas, ruídos etc.) e os contras começam na dificuldade de uma manutenção futura e na probabilidade de erros na montagem. Nesse caso, como se trata de um projeto simples, sem muitos componentes, uma única placa de circuito impresso pode incluir todo o circuito, sem maiores dificuldades. Mas é você quem deve avaliar qual é a melhor opção para o seu projeto.

Se você nunca montou um amplificador Pentawatt package, cuidado na escolha do dissipador: esses integrados geram muito calor, precisam estar bem fixados e com pasta térmica para evitar danos térmicos e funcionamento intermitente - eles possuem proteções internas muito poderosas e ativas. Não subestime a dissipação de calor desses amplificadores: apesar da potência final deles não ser das maiores, geram muito calor e precisam de uma área considerável para manter a temperatura de trabalho segura. O gabinete que eu escolhi permitiu uma montagem muito precisa, cada componente possui um espaço muito delimitado para ser fixado e precisei medir minuciosamente cada item enquanto fazia a montagem dos circuitos.

O resultado é um amplificador com potência final de 70W em 8Ω, com uma montagem robusta e de qualidade, com um tamanho reduzido e leve, e com um visual elegante. Considere utilizar caixas acústicas de qualidade para aproveitar as características desse amplificador.

Proteção para os alto-falantes (antipop/thump)

Também incluí um circuito de proteção 'soft start' para eliminar aquele 'pop' chato do amplificador ao ser acionado, que empurra com muita força o alto-falante para frente. O funcionamento é muito simples: ao ser acionado pela fonte auxiliar (que não compartilha GND com o amplificador) o circuito temporiza cerca de 2 segundos e ativa os relés, conectando as potências aos alto-falantes. Esse circuito possui dois LEDs, um vermelho (falantes desconectados) e um azul (falantes conectados) que foram montados estrategicamente atrás de um acrílico-espelho, promovendo um efeito de fade muito bacana durante a temporização - do vermelho para o azul -  fornecendo um visual muito elegante ao projeto e servindo como indicador de 'ligado'. Na partida, as potências estão conectadas via relés aos resistores de acionamento, para evitar que a comutação seja 'seca', de 'sem carga' para os alto-falantes. Pequenos detalhes que fazem uma grande diferença e agregam valor e robustez ao projeto.

Você pode aproveitar esse esquema e aplicar o protetor em qualquer amplificador que você já possua ou até mesmo em novos projetos que vier a desenvolver.

Observações sobre a montagem

• Use um bom dissipador de calor ou compense com ventilação auxiliar (cooler)
• Monte a fonte de alimentação com todo cuidado para evitar ruídos e interferências, não poupe esforços e o projeto vai lhe surpreender
• Aperte bem os CIs no dissipador e use pasta térmica para que a transferência de calor seja eficiente
• O terra da entrada (E) é comum ao gabinete e ao GND do circuito, mas você pode isolá-los, caso prefira, a partir de uma chave extra (LIFT/GROUND) que está representada no esquema elétrico como 'opcional' e que pode ser útil em alguns casos
• Use cabos blindados nas entradas de sinal e dê preferência para gabinetes metálicos - se optar por um gabinete plástico, recomendo forrar internamente com folhas metálicas as partes mais próximas do amplificador e aterrá-las, assim como qualquer ponto metálico 'solto' - como o corpo do potenciômetro, suporte do transformador etc. - para evitar interferências e ruídos (sim, é muito sensível se a montagem não for bem estruturada)
  
• Caixas acústicas de 8Ω com duas ou três vias são recomendadas, para que toda a qualidade da reprodução possa ser apreciada
• Atenção aos pontos 'comuns' do circuito, para concentrar a malha e evitar loops de terra

Baixe aqui o arquivo PDF com o esquema elétrico completo do amplificador e se tiver alguma dúvida, comenta aqui na postagem que respondo bem rapidinho : )

Apesar de precisar concluir as laterais do gabinete, o amplificador já está pronto e tocando com muita qualidade! Como de costume, vou deixar algumas fotos atuais dele pra se ter uma ideia do tamanho do gabinete e do desafio que foi montar tudo aí dentro.

Esse vídeo demonstra o acionamento do amplificador e a proteção dos alto-falantes em ação. 

Dissipador principal e finalização das conexões

Primeiras audições (lateral ainda aberta)

Vista superior

Painel frontal

Painel traseiro

Parte inferior

Circuito automático de carregador de baterias automotivas ou nobreak com cut off (corte) e float (flutuação)

fonte: internet

Este é um circuito simples e seguro para montar um carregador de baterias que vai servir tanto para a linha automotiva/veicular quanto para estacionárias/chumbo-ácida de nobreaks. São poucos componentes e uma montagem fácil que pode ser feita até mesmo sem placa de circuito impresso, só vai exigir um bom dissipador/radiador de calor e muita atenção, por se tratar de um projeto que trabalha com correntes altas.

Antes de qualquer coisa, tenha muito cuidado ao realizar qualquer tipo de reparo, modificação, ajuste ou intervenção em equipamentos elétricos ou eletrônicos. Primeiramente, pela sua segurança. Não me responsabilizo por quaisquer prejuízos que você possa causar ao equipamento, a você e/ou a terceiros. Faça por sua própria conta e risco.

Como funciona o carregador de baterias

Este circuito é um clássico que venho utilizando há muitos anos com sucesso e permite a carga de lenta a moderada - dependendo da corrente do transformador - com segurança, encerrando automaticamente o ciclo ao final. O funcionamento do circuito carregador de baterias é muito simples: ao ser ligado, inicia a carga da bateria com tensão e corrente controlados até atingir 14,3V. Ao atingir essa tensão, o circuito altera sua forma de atuação em duas situações:

• Baterias automotivas: o circuito 'corta' o contato com a bateria, protegendo-a contra possíveis sobrecargas, acendendo o LED 'bateria carregada' e permanecendo nessa condição até que seja desligado
• Baterias estacionárias/nobreak: o circuito alterna o contato da bateria, passando a fornecer a tensão de flutuação de 13,6V, acendendo o LED 'bateria carregada' e permanecendo nessa condição até que seja desligado

Dessa forma, o carregador atua de forma automática, não sendo necessária qualquer ação do operador desde o início da carga até a sua conclusão. Um fusível de proteção foi adicionado para proteger a linha de saída contra curto-circuito que, quando rompido, acende um LED indicando o evento.

Seleção do tipo de bateria

O circuito permite selecionar o tipo de bateria que será carregada a partir de uma chave, que deve ser fixada no painel frontal para facilitar a operação. Com a chave desligada, o circuito estará configurado para carregar baterias automotivas; já com a chave ligada, baterias estacionárias/chumbo-ácidas/nobreak. A distinção é necessária porque as baterias automotivas não precisam da tensão de flutuação após o final da carga.

Se você não pretende carregar um dos tipos, pode montar o carregador omitindo essa chave, deixando pré-configurado para um ou outro tipo de bateria.

Dicas importantes para montar o circuito carregador de baterias

• Utilize um bom dissipador de calor: carregar baterias exige bastante corrente e os componentes aquecem bastante. Se não tiver um dissipador de calor grande o suficiente, utilize um cooler para ajudar a resfriar o circuito
• Se for montar em placa de circuito impresso, mantenha trilhas largas para os pontos de maior corrente do circuito para evitar aquecimentos desnecessários
• Aplicar fiação com bitola compatível com a corrente de trabalho
• A corrente do circuito pode ser aumentada facilmente substituindo o transformador e os diodos utilizados no esquema (recalcular os fusíveis de proteção!)
• Cuidado com a montagem: a corrente é alta e um erro pode causar danos aos componentes, perigo a você mesmo e até fogo!
• Um voltímetro pode ser adicionado ao circuito para monitoramento da carga

Baixe aqui o arquivo PDF com o esquema elétrico do carregador de baterias automático e se tiver alguma dúvida, comenta aqui na postagem que respondo bem rapidinho : )

Circuito simples para controle de temperatura com cooler por termistor usando o TL431 (cooler automático)

fonte: internet

Continuando a série de circuitos simples para iniciantes que foi aberta com o projeto de fonte de alimentação simples para iniciantes (fonte regulada e não regulada), vou disponibilizar um circuito muito desejado pelos estudantes e entusiastas: um controle de cooler com sensor de temperatura baseado no TL431. O TL431 - baixe o datasheet aqui - é um componente muito versátil, comumente visto em fontes de alimentação e carregadores de baterias, é um ótimo substituto para diodos zener, consistindo num tipo de 'comparador' que dispara sua saída quando a tensão de referência alcança 2,5V. Aproveitando essa característica, podemos acionar um cooler de forma automática, permitindo um funcionamento autônomo e elegante que servirá para projetos como amplificadores de potência, gerenciamento de fan em computador/pc gamer, fontes de alimentação de alta corrente, carregadores de baterias e quaisquer outros projetos que precisem manter a temperatura de trabalho controlada.

Como funciona

O termistor de 10k deverá ficar em contato direto com o dissipador de calor ou componente que será monitorado. Dessa forma, ao atingir uma temperatura X - que é definida pelos resistores divisores de tensão - a saída do TL431 entrará em disparo, acionando o cooler. Uma característica muito interessante desse circuito é o acionamento gradual do cooler, aumentando a velocidade proporcionalmente ao aumento da temperatura, e desligando o cooler assim que a temperatura baixar. Com a temperatura baixa, o cooler não é acionado, permanecendo nessa condição até que o componente monitorando gere calor suficiente para que a resistência do termistor se altere, disparando a saída do TL431.

Teste e comprovação de funcionamento

Após montar o circuito, alimente-o com 12V e teste o acionamento aproximando o ferro de solda do termistor. O cooler deverá acionar gradualmente até alcançar a velocidade máxima. Ao afastar o ferro de solda, o termistor esfriará, alterando a referência do TL431 e baixando gradualmente a velocidade do cooler até que ele pare de girar. Importante ressaltar que a capacidade do TL431 é de 100mA, ou seja, você precisará utilizar um cooler de consumo compatível, preferencialmente abaixo de 90mA para manter uma margem de segurança.

Outras tensões de trabalho podem ser utilizadas (5V, 7V, 9V, 24V etc.) alterando os valores dos resistores de referência. Também poderá ser modificada a faixa de temperatura a ser monitorada, alterando-se os mesmos resistores para a faixa de 12V indicada no esquema elétrico.

Antes de qualquer coisa, tenha muito cuidado ao realizar qualquer tipo de reparo, modificação, ajuste ou intervenção em equipamentos elétricos ou eletrônicos. Primeiramente, pela sua segurança. Não me responsabilizo por quaisquer prejuízos que você possa causar ao equipamento, a você e/ou a terceiros. Faça por sua própria conta e risco.

Baixe aqui o arquivo PDF com o esquema elétrico do sensor de temperatura e se tiver alguma dúvida, comenta aqui na postagem que respondo bem rapidinho : )

Projeto de fonte de alimentação simples para iniciantes (fonte regulada e não regulada)

fonte: internet

Há algum tempo, falei sobre projetos simples de montar para iniciantes, estudantes e hobbystas em eletrônica. De lá pra cá, alguns projetos intermediários e dicas foram publicados, mas ainda não tinha publicado um projeto que todo mundo quer montar logo no início: uma fonte de alimentação simples. Eu mesmo, quando comecei minhas aventuras em eletrônica, montei várias fontes de bancada e adaptadores AC/DC para alimentar meus primeiros discman : )

Então, para preencher essa lacuna no site que existe faz tempo sobre projetos simples de montar, aqui vai uma fonte de alimentação básica que vai servir como base para diversos outros projetos. As características são:

• Entrada bivolt manual, selecionável por chave comutadora 110V ou 220V
• Fusível de proteção na entrada
• Transformador de força que irá fornecer 12V com corrente máxima de 1A
• Duas versões: não regulada e regulada, mantendo a mesma configuração inicial
• LED indicador de circuito energizado (acende quando a fonte está ligada)
• Proteção contra curto-circuito e superaquecimento

Lembrando que você pode alterar a tensão de saída da fonte para outras faixas de alimentação, como 5V, 6V, 8V e por aí vai, apenas substituindo o regulador da família 78XX. Caso precise de uma tensão maior que 12V, também será necessário alterar o transformador. Vale ressaltar que os reguladores dessa família precisam ter na sua entrada uma tensão pelo menos 2V maior que a sua saída regulada - para o regulador 7812, por exemplo, é necessário uma tensão de pelo menos 14V no terminal de entrada dele.

Abaixo, o esquema elétrico para que você possa montar esse projeto com facilidade. A grande vantagem de utilizar o regulador é que a tensão de saída será sempre a mesma, regulada, com proteção contra curto-circuito, superaquecimento e garantindo grande estabilidade de energia ao circuito que for alimentado por essa fonte. Importante que você utilize um dissipador de calor no regulador, ele aquece bastante quanto maior for a corrente consumida pela carga que será alimentada.

Antes de qualquer coisa, tenha muito cuidado ao realizar qualquer tipo de reparo, modificação, ajuste ou intervenção em equipamentos elétricos ou eletrônicos. Primeiramente, pela sua segurança. Não me responsabilizo por quaisquer prejuízos que você possa causar ao equipamento, a você e/ou a terceiros. Faça por sua própria conta e risco.

Baixe aqui o arquivo PDF com o esquema elétrico da fonte de alimentação e se tiver alguma dúvida, comenta aqui na postagem que respondo bem rapidinho : )

Projeto completo: imobilizador ou bloqueador automotivo automático para carros e motos (corta corrente)

Big session. Again.

Após o sucesso do projeto inversor old school, vou lhe ensinar a proteger seu carro ou moto com um circuito simples, confiável, testado e extremamente robusto contra roubos. Este projeto é lá de 2020,e foi vendido por algum tempo sob encomenda. O projeto é tão confiável que tinha garantia vitalícia, acredita?! Vou deixar alguns documentos da época disponíveis para consulta sobre a instalação e o funcionamento, também vou fornecer o esquema elétrico e a placa de circuito impresso sugerida. 

Com algumas alterações nos componentes do projeto, ele também poderá ser aplicado em veículos que operem em tensões diferentes de 12Vcc. Aproveite!

Antes de qualquer coisa, tenha muito cuidado ao realizar qualquer tipo de reparo, modificação, ajuste ou intervenção em equipamentos elétricos ou eletrônicos. Primeiramente, pela sua segurança. Não me responsabilizo por quaisquer prejuízos que você possa causar ao equipamento, a você e/ou a terceiros. Faça por sua própria conta e risco.

Célula Imobilizadora de Controle Externo por Relé Ocioso - CICERO

O circuito é muito simples e não utiliza microcontroladores nem CIs discretos. Além disso, não possui consumo de espera, ou seja, enquanto o bloqueador está inativo, ele não consome a bateria do veículo, o que é altamente desejável nesse tipo de dispositivo. A instalação é simplificada e o módulo pode ser utilizado tanto para cortar o fornecimento de combustível quanto para inibir a ignição, atuando na bomba de combustível ou na bobina, respectivamente, com capacidade de corte para até 10A.

Utilizando relés de qualidade, a tendência é que o circuito trabalhe por anos sem qualquer pane ou mal funcionamento, visto que os contatos são superdimensionados e somente atuam quando há disparo da central de alarme do veículo, tornando sua aplicação confiável e robusta. É um projeto feito para durar!

Especificações técnicas

Operação: 12Vcc, aprox. 100mA (em disparo sem sirene)

Stand by: 0mA (não há consumo)

Modos de acionamento: saída de seta ou pulso da central de alarme, chave-segredo ou pulso de rastreador GPS/GPRS/3G

Conexões: fios identificados por cor

Capacidade de corte: contatos suportam até 10A

Proteções elétricas: fusíveis externos na linha B+ e nas entradas de pulso das setas e rastreador, filtros para evitar ruídos de acionamento nos sistemas do veículo, proteção contra tensão reversa dos relés

Proteções físicas: gabinete permanentemente isolado e circuito selado permite total imersão em líquidos sem causar qualquer dano ao dispositivo

Compatibilidade: veículos que operem com baterias de 12Vcc, que possuam central de alarme instalada e funcional com saídas para setas ou disparo de pulso positivo. Caso o veículo não possua central de alarme, é possível disparar a Célula Imobilizadora a partir do pulso positivo contínuo de um rastreador GPS/GPRS/3G (caso o dispositivo dispare sinal negativo, é necessário instalar um relé auxiliar) ou a partir da chave-segredo

Fixação: pode ser fixada por parafusos nas abas das extremidades ou fita dupla face de qualidade, interna ou externamente ao veículo e de preferência em local discreto que não seja facilmente notada

Instalação da célula imobilizadora

O esquema elétrico de instalação resumido pode ser visto no diagrama de ligação dos fios da Célula Imobilizadora, bem como a identificação de cada fio de acordo com a sua cor. O LED utilizado na ilustração é meramente sugestivo.

O projeto é tão robusto que existem unidades instaladas desde 2020 sem qualquer problema apresentado, atuando perfeitamente e sem qualquer incidente. Claro que a qualidade da montagem é o ponto chave para que o projeto se torne realmente robusto - placa confeccionada, soldagens, fixação das peças, selagem do circuito etc. - por isso, se for montar o projeto, recomendo que utilize uma boa caixa plástica que use um revestimento interno (preferencialmente resina para selar o circuito) para proteger contra umidade, poeira e vibrações. Aqui vão algumas fotos de uma das unidades produzidas em 2020 e que se encontra em atividade num veículo até hoje:

É possível criar um circuito muito compacto, que caiba numa caixa menor que esta das fotos para ser instalado em motos. Para que seja possível instalar o bloqueador, é imperativo que o veículo possua uma central de alarme instalada que tenha saídas para as setas e/ou saída dedicada de pulso positivo contínuo ao disparo, ou seja, a central precisa disparar algum sinal para o bloqueador.

Atuação da Célula Imobilizadora e instalação no veículo

trecho copiado do manual redigido em 2020

Agora que já temos a localização da Célula Imobilizadora, precisamos definir o modo de atuação do sistema. Basicamente, há dois modos de se bloquear um veículo, sendo o mais utilizado a interrupção da alimentação da bomba de combustível. Alternativamente, também é possível efetuar a imobilização do veículo ao interromper a alimentação da bobina de ignição. Outra maneira também bastante difundida entre fabricantes é interromper a alimentação para o motor de arranque do veículo. Todas as alternativas são viáveis e amplamente utilizadas no mercado, cabendo ao técnico instalador a escolha que melhor lhe convier desde que seja respeitado o limite de corrente máxima do dispositivo. Decida a maneira de atuação, identifique o fio do veículo responsável pela alimentação do ponto escolhido (bomba de combustível, bobina de ignição etc.) e faça um corte limpo estanhando as pontas. Faça pontas estanhadas também nos fios pretos grossos da Célula Imobilizadora e solde-os aos fios que você cortou previamente no veículo. Não importa a ordem dos fios pretos grossos, basta que estejam soldados aos fios que você cortou no veículo. Para melhor resultado, utilize tubo termorretrátil nas emendas soldadas e outro tubo maior, cobrindo o conjunto. Esta etapa está concluída e podemos passar para as demais conexões necessárias para operação da Célula Imobilizadora.

Chave-segredo (opcional nas versões Plus e Premium)

Para instalação da chave-segredo, utilize os dois fios cinzas da Célula Imobilizadora e solde-os aos terminais de qualquer chave de contato (gangorra, alavanca etc.) de polo simples. A escolha da chave fica a critério do técnico instalador, que decidirá qual modelo se aplica melhor ao seu veículo. Instale a chave-segredo em local discreto, que não chame atenção e que seja de fácil acesso para eventuais acionamentos. Em qualquer caso, é recomendada a utilização de tubo termorretrátil para isolar e proteger os terminais da chave. Com o cabeamento pronto e a chave-segredo devidamente afixada,

esta etapa estará concluída.

Instalação da sirene (opcional em todas as versões)

A utilização da sirene na Célula Imobilizadora é opcional e indicada apenas para veículos que possuam uma central de alarme sem sirene dedicada. Se o seu caso for aplicável, defina a localização da sirene no corpo do veículo, fixe-a e faça o correto cabeamento soldando os fios de acordo com a figura 1. Recomenda-se a utilização de tubo termorretrátil para isolar e proteger as emendas soldadas entre a sirene e a Célula Imobilizadora. O consumo máximo da sirene não deve exceder 4A.

Instalação do LED indicador de status (opcional em todas as versões)

Assim como a utilização da sirene é opcional, a aplicação do LED indicador de status também é um item que pode ser omitido na instalação da Célula Imobilizadora. A omissão deste componente não afeta o funcionamento da Célula Imobilizadora, que serve apenas como alerta visual para os eventos de acionamento e/ou disparo dos sistemas. Caso opte pela utilização do LED indicador de status, defina a localização deste, fixe-o como for mais conveniente e solde os terminais aos fios azul (positivo +) e preto (GND -) diretamente, de acordo com a polaridade do LED, utilizando tubo termorretrátil para isolar e proteger as conexões, conforme se vê na figura 1. Não é necessário utilizar resistor limitador de corrente neste LED, pois este componente já existe no circuito interno da Célula Imobilizadora.

Conexão à central de alarme do veículo

Para utilização da Célula Imobilizadora, é imperativo que o veículo possua uma central de alarme instalada e funcional. Esta central deve fornecer saída para setas (que piscam ao ativar e desativar a central e ao disparo) ou uma saída de pulso positivo contínuo ao disparo. Na ausência de uma das duas alternativas mencionadas anteriormente, inviabiliza-se a implantação da Célula Imobilizadora na versão Lite, podendo o cliente optar pelas versões Plus ou Premium, que possuem acionamento por chave-segredo ou via comando de módulo GPS/GPRS/3G. Uma pequena adaptação na saída da central de alarme que aciona as setas é necessária para que a Célula Imobilizadora se comunique no evento do disparo e também nos demais eventos (ativar e desativar alarme, etc) e pode ser conferida abaixo.

Central de alarme com saída para setas

Escolha um dos fios de saída para as setas e siga o mesmo procedimento descrito na orientação dos fios pretos grossos, efetuando um corte limpo, estanhando todas as pontas (fio roxo da Célula Imobilizadora deve ser soldado do lado da central de alarme, ao extremo em que o fio foi cortado) e cobrindo preferencialmente com tubo termorretrátil para melhor proteção e acabamento. O diodo 1N5408 utilizado no esquema elétrico não deve ser substituído ou omitido (se omitido, a Célula Imobilizadora poderá ser acionada erroneamente bloqueando o veículo e podendo causar acidentes) e também deve ser recoberto com tubo termorretrátil para proteção do mesmo.

Central de alarme sem saída para setas (possui saída de disparo positivo contínuo)

Quando a central de alarme do veículo não possui saída para eventos nas setas mas possui uma saída dedicada de pulso positivo contínuo ao disparo, basta soldar o fio roxo da Célula Imobilizadora ao pino ou fio correspondente na central de alarme e o funcionamento será o mesmo. Em centrais de alarme que disparem pulso negativo contínuo, é necessário utilizar um relé auxiliar para acionar a Célula Imobilizadora com pulso positivo direto que pode ser coletado diretamente da linha B+ (positivo da bateria) para ser aplicado ao fio roxo SIG+ para utilizar o recurso. Nestes casos, a Célula Imobilizadora não emitirá eventos no LED e bip indicadores de status nos eventos de ativar e desativar a central de alarme, exibindo apenas o evento de disparo. Em qualquer caso, utilize tubo termorretrátil para soldar e proteger as conexões efetuadas nos sistemas. Feitos tais procedimentos, esta etapa estará concluída.

Acionamento por módulo GPS/GPRS/3G​ ​(disponível na versão Premium)

Além do disparo seguido de bloqueio a partir do sinal das setas da central de alarme e por meio da chave-segredo, também é possível fazê-lo a partir do pulso positivo contínuo de um módulo GPS/GPRS/3G desde que esta função exista no sistema. Desta forma, quando você enviar para seu módulo GPS/GPRS/3G um comando de bloqueio, a Célula Imobilizadora efetua o corte/bloqueio da mesma forma como o faria nas condições de acionamento primárias (sinal das setas e chave-segredo) oferecendo um recurso extra e maior redundância.

Em módulos GPS/GPRS/3G que disparem pulso negativo contínuo, é necessário utilizar um relé auxiliar para acionar a Célula Imobilizadora com pulso positivo direto que pode ser coletado diretamente da linha B+ (positivo da bateria) para ser aplicado ao fio amarelo GPS+ para utilizar o recurso. Em qualquer caso, utilize tubo termorretrátil para soldar e proteger as conexões efetuadas nos sistemas. Neste ponto da instalação, já temos todos os componentes externos à Célula Imobilizadora interconectados e poderemos avançar para a conclusão da implantação do dispositivo.

Funcionamento esperado após a instalação

Teste #1: ativar e desativar o alarme pelo controle remoto da central

Para verificar se a Célula Imobilizadora está ativa, acione o controle remoto da central de alarme ativando o sistema. Se você optou por utilizar o LED indicador de status, poderá observar que o LED se ilumina por alguns segundos e se apaga logo em seguida. Isso indica que a Célula Imobilizadora está recebendo o sinal da central de alarme do veículo e que a comunicação está efetiva. Caso não tenha instalado o LED indicador de status, você poderá se guiar pelo bip indicador de status, item presente no interior da Célula Imobilizadora que atua com um toque longo indicando que a central de alarme ativou ou desativou o sistema.

Desative o alarme pelo controle remoto da central. O comportamento do LED indicador de status se repetirá, se iluminando e se apagando em seguida. O bip indicador de status soará com um toque longo indicando que a central desativou o sistema. Este é o comportamento padrão da Célula Imobilizadora para estes eventos e em ambos os casos, não há disparo, apenas eventos pontuais. Mostrados estes sinais pelo LED e/ou bip indicadores de status, a Célula Imobilizadora retorna ao estado anterior de espera. 

Nas centrais de alarme que não possuem saída para eventos nas setas, será utilizada a saída dedicada de pulso positivo contínuo para disparar a Célula Imobilizadora. Os eventos de ativar e desativar a central de alarme talvez não sejam enviados como pulsos na saída da central, o que pode variar de modelo para modelo. A maioria das centrais que utiliza a saída dedicada de pulso positivo (ou negativo) apenas envia o pulso em caso de disparo para esta saída, sendo assim, é possível que os eventos de ativar e desativar a central de alarme não sejam emitidos pela Célula Imobilizadora por meio do LED e/ou bip indicadores de status. Neste caso, o único evento emitido pela Célula Imobilizadora será no disparo da central, quando o LED indicador de status se ilumina permanentemente até o bloqueio do veículo e consequente disparo da sirene. Quando houver sirene dedicada na central de alarme, esta será disparada imediatamente à violação de algum dos sensores do veículo, e o bloqueio da partida do motor se dará normalmente pela Célula Imobilizadora, aproximadamente 16 segundos após ser iluminado o LED indicador de status. Sirenes dedicadas geralmente emitem alertas sonoros para eventos de ativar ou desativar o alarme. Em todos os casos, a sirene da  Célula Imobilizadora somente é acionada quando em modo disparo, não servindo como alerta sonoro dos eventos de ativar ou desativar a central de alarme. Se a sua central de alarme possui sirene dedicada ou se utiliza da buzina do próprio veículo para disparo e eventos, não há necessidade de utilização da sirene da Célula Imobilizadora.

Teste #2: acionando a chave-segredo

Com o motor do veículo ligado ou desligado, é possível acionar a Célula Imobilizadora pela chave-segredo a qualquer tempo. Esta função é muito útil quando o motorista é abordado em um assalto ou situação similar onde é obrigado a deixar o veículo. Vamos fazer o teste da chave-segredo com o veículo parado mas com o motor ligado. Dessa forma, poderemos verificar tanto o funcionamento da chave quanto da própria Célula Imobilizadora, que deverá atuar fazendo com que o motor do veículo pare de funcionar. Dê a partida no motor, aguarde alguns segundos e acione a chave-segredo. Neste momento, o LED indicador de status se iluminará permanentemente mas não será possível ouvir o bip indicador de status, situação muito desejável que permitirá a atuação discreta da Célula Imobilizadora. Após aproximadamente 16 segundos do acionamento da chave-segredo, o motor deixará de funcionar e a sirene da Célula Imobilizadora será disparada. Nesta condição, o LED indicador de status permanece iluminado, a partida do motor será inibida mesmo na tentativa de ligação direta ou similar e a sirene continuará em disparo. A única maneira de interromper este programa é desativando a chave-segredo. Desative a chave-segredo e aguarde alguns segundos. O LED indicador de status deverá se apagar e a sirene será desligada. Nesta condição será possível dar a partida no motor novamente. Dê a partida no motor para validar que a Célula Imobilizadora desbloqueou o veículo.

Teste #3: disparando a central de alarme do veículo

Ative o alarme pelo controle remoto da central. Aguarde alguns segundos e efetue o disparo ao abrir uma das portas com a chave ou botão pânico do controle remoto, se possuir. As setas passarão a piscar por alguns segundos, o LED indicador de status se iluminará e se ouvirá um bip indicador de status a cada piscada das setas até que a Célula Imobilizadora entre em disparo também, acionando a sirene e inibindo a partida do motor. Nesta condição, tente dar a partida no motor para verificar que a Célula Imobilizadora inibiu o seu funcionamento. Desative o alarme pelo controle remoto da central. Aguarde alguns segundos e o LED indicador de status se apagará, a sirene será desligada e o bip indicador de status deixará de soar assim que as setas deixarem de piscar. Nesta condição você deverá dar a partida no motor com sucesso. Nas centrais de alarme com sirene dedicada que não possuem saída para setas, ao disparar o alarme pela porta ou botão pânico no controle remoto, o LED indicador de status se iluminará mas não será ouvido o bip indicador de status e a sirene da central soará imediatamente. Dentro do período padrão, a Célula Imobilizadora bloqueará o veículo. Nas centrais de alarme sem sirene que não possuem saída para setas, ao disparar o alarme pela porta ou botão pânico no controle remoto, o LED indicador de status se iluminará mas não será ouvido o bip indicador de status. Dentro do período padrão, a Célula Imobilizadora bloqueará o veículo e a sirene será disparada. Em todos os casos, com a central de alarme e a Célula Imobilizadora em disparo, não será possível dar a partida no veículo.

Teste #4: disparo por rastreador GPS/GPRS/3G (pulso positivo contínuo ou pulso negativo contínuo)

Para este teste, não é necessário ativar a central de alarme. Dê a partida no motor e envie o comando de bloqueio para seu módulo GPS/GPRS/3G. O LED indicador de status deverá ser iluminado permanentemente mas não serão ouvidos bips, como nas condições anteriores. Após aproximadamente 16 segundos, o motor deixará de funcionar e a sirene da Célula Imobilizadora será disparada. Nesta condição, o LED indicador de status permanece iluminado, a partida do motor será inibida mesmo na tentativa de ligação direta ou similar e a sirene continuará em disparo. A Célula Imobilizadora permanecerá em disparo ininterruptamente e a única maneira de interromper este programa é enviando o comando de desbloqueio para o módulo GPS/GPRS/3G.

fim do trecho copiado do manual redigido em 2020

Baixe aqui o esquema elétrico do bloqueador, tenha acesso aos diversos materiais de consulta sobre o projeto e também ao desenho sugerido da placa de circuito impresso. Curtiu a dica e vai aproveitar o projeto? Considere apoiar este site : )

Baixe aqui o esquema em PDF

Como montar um inversor no-break ou UPS 12VDC x 220VAC/110VAC - projeto versátil old school para uso em emergências

Big big session.

Há muito tempo não me dedicava a um projeto novo. O último foi lá em novembro de 2022, a fonte de bancada com LM317 e TIP36, que está firme e forte até hoje, e confesso que já estava sentindo falta disso : )

Como eu falei antes, faz muito tempo que quero montar um projeto de inversor para uso em emergências, como estar no meio do nada e precisar carregar um celular, acender lâmpadas, usar um ferro de solda em locais onde não tem energia elétrica - como um box de garagem, na manutenção do carro, por exemplo - e que fosse portátil e versátil. Não apenas se limitando a isso, o inversor também deveria apresentar um comportamento de um no-break, permitindo seu uso permanente (sempre conectado à rede elétrica) para sustentação de outros equipamentos, já que contamos com um circuito completo de chaveamento, carga e flutuação de baterias. A única ressalva aqui foi que omiti um circuito relevante para um no-break, que pode ser facilmente implementado se essa for a sua necessidade, e que falarei mais adiante sobre ele.

Partindo dessa premissa, fui esboçando cada detalhe do que viria a ser o primeiro projeto de inversor DC/AC diyPowered. E por ser o primeiro, não poderia ser feito de qualquer jeito: precisava ser do jeito diyPowered de criar.

Se você chegou aqui agora e nunca tinha ouvido falar de mim nem do diyPowered, vou tentar explicar de forma rápida o que seria esse jeito diyPowered de criar: 

• respeitar os limites dos componentes: trabalhar com margem de segurança mesmo que o componente suporte situações atípicas
• projetar com segurança: prever aquecimentos excessivos e minimizá-los ao máximo possível, gerenciar a proteção dos circuitos e do operador, organizar painéis intuitivos e de fácil leitura
• reciclagem de lixo eletrônico: reaproveitar componentes em novos projetos, absorvendo parte do lixo gerado por empresas e por pessoas

Existem outros propósitos envolvidos aqui, mas um dia desses eu dedico um post somente para isso. Vamos ao que interessa agora!

Características do projeto

Como sempre, utilizei componentes fáceis de serem encontrados num circuito de baixa manutenção - e que fosse de fácil manutenção quando necessário - com um esquema elétrico que permitisse upgrades dinâmicos, como por exemplo, aumentar a potência do inversor apenas alterando o transformador e os MOSFETS da saída. Também foi previsto uma possível recarga de baterias automotivas, de forma emergencial, visto que a corrente de carga do inversor não é do tipo 'carga rápida' e pode levar algumas horas para que a carga esteja completa ou seja suficiente para a partida do motor.

Sobre o gabinete escolhido: resistente, compacto e que permitisse uma manutenção fácil e descomplicada, praticamente um tool-less, acessível por um fecho de pressão. A ideia inicial seria montar o inversor numa caixa de ferramentas bem forte, mas como eu não pretendia gastar com isso e também por se tratar de um protótipo, resolvi sacrificar meu porta-componentes - que já foi um porta-joias um dia. Se você for montar esse projeto, recomendo um gabinete bastante resistente para que suporte o peso da bateria e do transformador.

Luminária universal

Outra característica seria permitir que fossem instaladas lâmpadas - preferencialmente LED - comerciais diretamente no inversor, para utilização como luminária. A única observação é quanto ao range de operação: precisa ser bivolt, já que o inversor pode operar tanto em 110V quanto em 220V.

Portas USB 5V 1A

Permite a carga de até dois dispositivos de forma simultânea sem a utilização do inversor, ou seja, a carga acontece diretamente da bateria para os dispositivos. A corrente máxima é de 1A e esta corrente é dividida quando dois dispositivos são conectados.

Bateria interna

Uma bateria de 12V x 7A foi adicionada ao circuito e pode ser acessada facilmente apenas levantando a tampa superior do inversor, facilitando a manutenção. Baterias de mesmo formato com correntes maiores podem ser adicionadas, o que aumentará o tempo de carga de forma proporcional, também ampliando a autonomia do inversor.

Conexão de engate rápido para baterias externas

É possível adicionar baterias externas ao inversor, bem como carregar baterias automotivas em casos extremos. A carga é lenta, mas segura e controlada. Outra possibilidade é utilizar o inversor somente com baterias externas, por exemplo, numa situação atípica onde se conecta o borne externo do inversor diretamente à bateria de um veículo.

Bivolt manual

O inversor pode operar em redes 110V e 220V e a tensão de saída no modo bateria será a mesma selecionada na chave traseira. Ou seja, se a rede elétrica for 110V, a saída do inversor em modo bateria será 110V e vice-versa.

Fusíveis de proteção AC e DC

Para aumentar a segurança de operação do inversor, foram adicionados dois fusíveis principais, um para a entrada de energia elétrica e outro para as baterias. Um LED no painel frontal é iluminado caso o fusível das baterias se rompa, indicando a falha.

Conector de força padronizado

Por ser portátil, o cabo de força é removível. Qualquer cabo com mesmo padrão pode ser utilizado, facilitando a reposição caso necessário.

Cooler interno autogerenciado

Em situações extremas - temperatura ambiente acima dos 28º C, carga de múltiplas baterias ou de baterias automotivas - um cooler interno pode ser acionado de forma automática para manutenção da temperatura de trabalho do conjunto. Esse cooler não permanece ativo todo o tempo, sendo acionado somente se for necessário e é alimentado pela fonte auxiliar.

Circuito carregador inteligente

Tensão regulada e controlada com corrente segura, permite o carregamento total com posterior flutuação, mantendo as baterias sempre prontas para uso. Quando chaveado em modo normal - rede elétrica presente - o enrolamento do transformador é dedicado ao circuito carregador, fornecendo uma tensão de 16,4V em aberto que é regulada para 14,4V e gerenciada pelo controlador de carga, alternando a bateria para flutuação de forma automática quando a tensão final alcança os 14,2V - a tensão final de carga pode alcançar 14,4V até 14,6V de acordo com a maioria dos fabricantes de baterias do tipo chumbo-ácida, mas optei por um cut off antecipado para evitar desgastes prematuros. Um voltímetro digital foi adicionado para permitir o monitoramento da carga da bateria.

Chaveamento AC/DC inteligente

Quando o inversor está em modo bateria, nenhum dos relés está atracado, reduzindo ao máximo qualquer carga extra. Também foram aplicados LEDs vermelhos nessa condição, por serem de baixo consumo e o cooler não é utilizado em modo bateria, visto que o circuito inversor não gera aquecimento que justifique a aplicação de ventilação forçada.

Painel frontal e indicadores visuais

O painel do inversor permite controle total sobre as funcionalidades com chave geral, que corta totalmente o contato da bateria. Dessa forma, não existe corrente de stand by. Alguns LEDs foram adicionados para auxiliar a leitura da operação - rede elétrica presente, modo bateria, carga completa, USB ativa e fusível DC aberto - e outras duas chaves permitem ligar/desligar o inversor e as portas USB. 

A possibilidade de desligar o inversor pela chave frontal vem da necessidade de manter o inversor conectado à rede elétrica durante a recarga das baterias. Caso falte energia elétrica durante a recarga, o inversor não entrará em operação, mantendo a carga das baterias inalteradas. Já a chave que permite desligar as portas USB, desconecta totalmente o regulador de 5V da bateria, impossibilitando qualquer consumo de stand by.

Outras aplicações para o projeto

Aproveitando o mesmo circuito inversor com a adição de um circuito cut off de proteção contra descargas profundas das baterias, podemos criar outro projeto bastante interessante: um no-break/UPS para sustentar modem, roteador, switch e equipamentos de telefonia, levando em consideração que esses equipamentos possuem consumo baixo e poderiam ser facilmente atendidos com transformadores menores e entregando grande autonomia final.

Outra aplicação interessante é utilizar o inversor em veículos como motor home, ônibus e triciclos para acionamento de cargas AC diretamente pela tensão da bateria. Algumas pequenas alterações e seria possível operar o inversor a partir de 24VDC e até 48VDC, por exemplo. O circuito original é muito versátil e pode ser aproveitado para diversas outras aplicações, servindo como base para diversos outros projetos.

Considerações finais

O esquema elétrico permite alterações para aumentar a potência do inversor, como mencionei anteriormente, basta alterar o transformador e os MOSFETS, caso necessário. Não incluí um feedback, então, aproximando-se da capacidade máxima do transformador, a tensão tende a cair. Não vi necessidade real para implementar o feedback, mas você pode facilmente adaptar um ao circuito atual. Importante manter conexões e fiação compatíveis com as correntes elevadas para evitar danos e aquecimentos desnecessários ao inversor. Aqui vão algumas recomendações relevantes:

• Cuidado com as chaves e porta-fusíveis escolhidos, esses componentes precisam suportar altas correntes sem sofrer danos ou gerar aquecimentos
• O carregador pode ser alterado para fornecer maior corrente, basta adaptar um transistor ao LM317 (no datasheet do LM317 você encontra formas de fazer isso, é excelente para conseguir maiores correntes)
• O transformador principal é chaveado constantemente, então, escolha um que possa suportar o trabalho duro
• Relés de qualidade, por favor! 
• Fiação interna com bitola de acordo com a corrente
• O voltímetro é opcional, mas altamente recomendável
• Não existe um circuito de cut off para proteger as baterias contra descarga profunda e isso é intencional: como é um inversor de emergência, é viável sacrificar as baterias para conseguir carregar um celular, por exemplo (se a sua intenção for montar um no-break/UPS, recomendo implementar o circuito de proteção ao projeto)
  
• A fonte de alimentação auxiliar pode ser substituída por algum enrolamento do transformador principal, desde que esse possua mais linhas disponíveis, mas vai implicar em algumas adaptações no projeto - por segurança e bom-senso, mantenha essa fonte auxiliar!
• LEDs utilizados são do tipo comuns, se você for usar outros tipos - como de alto brilho, por exemplo - os resistores limitadores podem ser recalculados
• O cooler é opcional: não aplicá-lo no projeto vai exigir que você use um dissipador de calor muito eficiente nos componentes críticos - lembrando que o cooler serviria para resfriar o transformador também
• Ao alterar a potência do inversor e/ou o número de baterias, recalcule os fusíveis de proteção F1 e F2 para manter a segurança da operação

Pretendo fazer uma série de testes com o inversor, para maiores detalhes de comportamento de uso - autonomia máxima, tempos de carga etc. - e os dados serão postados aqui, de forma a complementar as informações de características do projeto.

Antes de qualquer coisa, tenha muito cuidado ao realizar qualquer tipo de reparo, modificação, ajuste ou intervenção em equipamentos elétricos ou eletrônicos. Primeiramente, pela sua segurança. Não me responsabilizo por quaisquer prejuízos que você possa causar ao equipamento, a você e/ou a terceiros. Faça por sua própria conta e risco.

Manutenção de bateria tool-less

Bocal E27 padrão

Detalhe do cooler

Painel traseiro

Painel frontal

Acionamento da chave principal

Acionamento do inversor

Acionamento das portas USB

Calibração do carregador

Tensão de flutuação da bateria (READY)

Cabo auxiliar

Conexão padrão

E temos o esquema elétrico sim, claro! Formato PDF disponível para download aqui. Considere apoiar o site para que mais projetos e ideias possam ser compartilhadas por aqui : )

Baixe o esquema em PDF

*** 12/10/2023

Corrigido esquema elétrico que apresentava uma conexão incorreta em RL1

*** 27/10/2023

Corrigido esquema elétrico que apresentava uma conexão incorreta com o cooler

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post original que acompanhou o projeto

Faz tempo que brinco com um circuito de inversor e faz mas tempo ainda que tenho vontade de montar um inversor pra chamar de meu - assim como aconteceu lá em 2017 com o projeto do amplificador de potência classe A Pur'A. Então, vamos definir aqui alguns pontos desse inversor:

• Entrada AC 110V/220V selecionável via chave
• Bateria interna 12V X 7A 
• Saída 110VAC ou 220VAC selecionável via chave
• Portas USB 5V de alta corrente via bateria (não usa o inversor)
• Carregador inteligente integrado ao projeto
• Conector para banco de baterias auxiliares externo (máximo 28A, ou 3 baterias externas + 1 interna)
• Monitor digital de carga da bateria com chave de liga/desliga - para poupar a bateria no modo inversor
• Forma de onda modificada (ainda não mensurei qual a frequência exata de saída)

A ideia é montar tudo numa caixa de ferramentas para tornar o transporte mais fácil, prático e para proteger o circuito, fornecendo ao projeto maior robustez na montagem. Mais adiante, vou disponibilizar o circuito de base desse projeto, que permite diversas melhorias e outras aplicações também.

*** 18/08/2023

Algumas alterações nas características do projeto

• Entrada AC 110V/220V selecionável via chave (se entrar 110V, sai 110V e vice-versa)
• Bateria interna 12V X 7A 
• Saída 110VAC/220VAC acompanhando o padrão de entrada (se entrar 110V, sai 110V e vice-versa
• Portas USB 5V de alta corrente via bateria (não usa o inversor)
• Carregador inteligente integrado ao projeto (usa o mesmo transformador do inversor, que é chaveado quando há tensão AC na entrada e trabalha em modo normal)
• Conector para banco de baterias auxiliares externo (máximo 28A, ou 3 baterias externas + 1 interna) alterado o projeto por conta da limitação do transformador de saída, que não justifica o banco externo tão largo, sendo possível adicionar apenas uma bateria extra de 12V X 7A (duas baterias no máximo, contando com a interna)
• Monitor digital de carga da bateria com chave de liga/desliga - para poupar a bateria no modo inversor
• Forma de onda modificada (ainda não mensurei qual a frequência exata de saída)
• Chave AC para ligar/desligar as tomadas de saída (quando se quer manter o carregador ligado e as cargas desligadas)
• Possibilidade de ligar o inversor às baterias automotivas, usando a tomada externa, para uso emergencial (como usar as saídas para iluminação noturna, ligar acessórios, usar o ferro de solda em reparos etc. e permite uma carga de forma controlada, é lenta, mas é possível se a bateria estiver com carga baixa que impeça a partida do motor)
• Cooler interno assistido - em casos de recarga extrema, ou seja, baterias com baixa capacidade ou automotivas, o dissipador interno aquece bastante devido ao carregador ativo, sendo necessário resfriamento por cooler, que permanece parado em condições normais e somente é acionado nas condições extremas de uso

*** 21/08/2023

Testes de carga da bateria interna e smartphone via porta USB ocorreu com sucesso, embora gere bastante calor. O dissipador de calor precisou ser substituído para melhor troca de calor nessas condições, mesmo com o cooler atuando, a temperatura ficou alta para meus parâmetros de segurança e durabilidade dos projetos. 

Com a substituição do dissipador e sem acionamento do cooler, a temperatura se mantém razoavelmente dentro do esperado, mas ainda bastante quente em condições extremas de carga. Estou reavaliando a utilização do cooler, talvez não seja mais necessário.

*** 03/09/2023

Iniciada a furação do gabinete para instalação das chaves e porta-fusíveis. Também foram definidas as posições de fixação internas dos componentes e algumas alterações nos dissipadores - de novo, aham - para que tudo caiba estrategicamente sem 'conflitos'. E acho que será necessário adicionar o cooler sim, dissipação é alta para manter os dissipadores enclausurados.

*** 08/09/2023

Praticamente 90% do projeto montado no gabinete e testado, tudo funcionando como deveria. Agora faltam os detalhes finais como LEDs indicadores e outros pormenores para finalização. Algumas alterações:

• Portas USB 5V de alta corrente via bateria (não usa o inversor) com chave on/off e LED azul piscante indicador de funcionamento
• Somente um LED indicador de status (Verde = rede elétrica, ligado, carregando bateria(s), saídas acionadas; Amarelo = modo bateria, sem rede elétrica presente, indicador de inversor ativo)
• Chave no painel frontal para desativar o circuito inversor (serve para quando você quer apenas carregar baterias sem correr o risco de faltar energia elétrica e o inversor entrar em funcionamento)
• Chave AC para ligar/desligar as tomadas de saída (quando se quer manter o carregador ligado e as cargas desligadas)
  
  Chave AC principal controla as saídas: foi eliminado do projeto a chave para ligar e desligar as saídas porque é possível manter o carregador ativo (PW ON) com o inversor (gatilho) desativado; dessa forma, caso falte energia elétrica, as baterias não serão consumidas 

*** 10/09/2023

Revisão e início da documentação do projeto, esquemas elétricos e características. Algumas alterações e pendências:

• Somente um LED indicador de status (Verde = rede elétrica, ligado, carregando bateria(s), saídas acionadas; Amarelo = modo bateria, sem rede elétrica presente, indicador de inversor ativo)
  
  Adicionado um LED a mais para indicar 'contato com a bateria' ao acionar a chave SW1 principal, já que nenhuma indicação ocorre quando o inversor está desabilitado; temos três LEDs principais, agora: contato com a bateria, AC in/carregador ON e inversor ON
  
  
• Instalado o voltímetro digital no painel frontal, acionado na mesma chave que controla as portas USB
• Analisando melhorias no circuito carregador - cut off preciso, maior capacidade de carga, estágios de carga lenta e carga rápida

*** 14/09/2023

Esquema elétrico pronto e faltando apenas pequenos detalhes para finalização do projeto. Algumas alterações e pendências:

• Cut off calibrado para corte do carregamento e alternância para flutuação das baterias
• Mantida corrente de carga atual (não será alterada a capacidade máxima de carga nem criados estágios de carga lenta e rápida)
• Somente um LED indicador de status (Verde = rede elétrica, ligado, carregando bateria(s), saídas acionadas; Amarelo = modo bateria, sem rede elétrica presente, indicador de inversor ativo) 
  
  Após implementação de melhorias no projeto, será revisto o painel de LEDs indicadores

*** 17/09/2023

Revisão dos circuitos e alteração do LED de contato da bateria, que foi alterado para o voltímetro, que permanece aceso nessa condição. Calibrando circuito de proteção contra descarga profunda das baterias, será testado e validado a seguir.

*** 24/09/2023

Circuito de proteção contra descarga profunda das baterias validado e implementado no projeto, que passa a cortar o funcionamento do inversor quando a bateria atingir 10,5V. Nessa condição, o driver do inversor é interrompido e um LED é acionado juntamente com um buzzer contínuo. Driver controlador do cooler aprimorado e calibrado.

Algumas melhorias que serão estudadas a partir de agora, já que o projeto inicial se encontra concluído e em fase de testes contínuos para validar sua qualidade:

• Lanterna embutida (luz ambiente) não será implementado
• Sinalizador pulsante de emergência não será implementado
• Bocal padrão E27 para instalação de lâmpada LED 110V/220V até 45W diretamente no inversor

*** 27/09/2023

Circuito carregador aprimorado na tensão de cut off (14,2V) e flutuação (13,4V) com regulação fina e validada. 

*** 02/10/2023

• Circuito cut off de proteção contra descargas profundas removido do projeto: como se trata de um inversor para uso em emergências, entende-se que a bateria pode ser sacrificada em casos extremos em prol de recarregar um celular, por exemplo
• Instalado o bocal padrão E27 para instalação de qualquer lâmpada (preferencialmente LED, por questões de consumo) que seja bivolt 110V/220V até 60W, alimentada diretamente pelo inversor, funcionando como uma luminária de emergência
• Implementado LED indicador de fusível aberto (proteção da bateria)

*** 06/10/2023

Últimas revisões do projeto e do esquema elétrico para publicação.