PROCATER MI5 - Nova versão do protetor contra alta tensão de retorno

Quando falta energia elétrica, um dos hábitos mais enraizados em qualquer casa brasileira é correr até a tomada para desconectar geladeira, freezer, ar-condicionado e demais equipamentos de uso contínuo. O motivo é conhecido: a rede elétrica nacional, especialmente em regiões com infraestrutura mais precária, pode apresentar picos de retorno de tensão extremamente severos no momento em que o fornecimento é restabelecido - casos de redes 127V que saltam para próximo de 180V por períodos de até dois segundos não são incomuns, e esse tipo de transiente é suficiente para causar danos permanentes a compressores, placas eletrônicas e fontes de alimentação com comutação bivolt manual.

O PROCATER (Protetor Contra Alta Tensão de Retorno) nasceu exatamente para eliminar essa vulnerabilidade. Trata-se de um dispositivo de proteção temporizada que se posiciona entre a rede elétrica e o equipamento protegido, suspendendo a energização da carga por um intervalo predeterminado sempre que a alimentação é restabelecida após uma queda. Esse pequeno intervalo - tempo suficiente para que a tensão da concessionária se estabilize - é o que garante que o equipamento jamais receba o pico de retorno, por mais severo ou repetitivo que ele seja.

Funcionamento do circuito

O princípio de operação do PROCATER é deliberadamente simples e robusto, características que se tornaram a marca registrada de toda a linha. Ao ser energizado, o circuito não libera imediatamente a saída para o equipamento protegido: um LED indicador de espera se acende, sinalizando que a temporização está em curso. Decorrido o tempo de segurança, um relé interno comuta e libera a energia para a carga. Caso a energia elétrica falte novamente durante esse processo, ou mesmo de forma intermitente, o PROCATER reinicia o ciclo de proteção, garantindo que o equipamento conectado jamais fique exposto a transientes de religamento, por mais instável que seja o fornecimento.

Além da função temporizadora, alguns modelos incorporam filtros AC para atenuação de ruídos e transientes comuns da rede, fusível de proteção dedicado à saída e, em versões mais recentes, proteção adicional por varistores e indicação de fusível rompido. A capacidade de corrente segura gira em torno de 8A contínuos, com pico admissível de até 10A, o que cobre confortavelmente a grande maioria dos equipamentos residenciais e comerciais de uso contínuo.

Aplicações típicas

O PROCATER foi empregado com sucesso, principalmente, na proteção de centrais telefônicas comerciais em ambientes com histórico recorrente de queima de equipamentos por descargas e sobretensão. Até mesmo em redes com refrigeradores e freezers e sistemas de telecomunicações de uso contínuo o aparelho foi empregado e validado como uma solução eficiente. Em praticamente todos os relatos de campo documentados, a incidência de falhas elétricas nos equipamentos protegidos caiu a zero após a instalação do dispositivo, validando na prática a eficácia do conceito original.

Baixe aqui o esquema elétrico do projeto:

PROCATER V 1.1 - protetor AC - Esquema elétrico.pdf

Filosofia de projeto

Ao longo de sua trajetória, o PROCATER evoluiu em duas frentes paralelas: uma linha monofásica analógica individual, sem qualquer processamento digital embarcado (as versões I, II, III, MI e MI Volt), focada em robustez, simplicidade de manutenção e custo reduzido; e uma linha avançada com microcontrolador, representada pelo PROCATER ADVANCE, que introduziu monitoramento em tempo real da rede elétrica e registro de eventos em cartão de memória.

Versão	Modelo	Principais características
V1/2015	PROCATER (original)	Primeira versão do conceito. Circuito analógico monofásico individual. LED PW (vermelho) indica espera; LED OK (verde) ganha brilho gradual até acionamento (~1 minuto). Filtro AC contra ruídos/transientes e fusível de proteção na saída. Carga segura de 8A (pico 10A). Uso pioneiro: proteção de refrigerador residencial e, posteriormente, central telefônica de hotel.
V2/2017	PROCATER II	Segunda unidade monofásica analógica individual, construída para aplicação em telefonia comercial. Mantém a topologia e o princípio da V1. LED único de indicação. Tomada de saída em padrão antigo (proposital, para compatibilidade com instalação local).
Advance/2017	PROCATER ADVANCE	Evolução para plataforma digital, baseada em microcontrolador ATMEGA328P-PU. Introduz display retroiluminado com leitura da rede elétrica em tempo real, alertas visuais e sonoros, e gravação de logs em cartão microSD para análise histórica de quedas e subtensões, permitindo geração de relatórios e gráficos por período. Alimentação de backup por bateria interna de 7,4V x 2,2A, recarregada automaticamente pelo próprio circuito. Precisão de leitura comparável a multímetros comerciais. Protótipo de viabilidade, sem produção seriada.
V3/2017	PROCATER III	Terceira versão da linha monofásica analógica individual. Adiciona indicador dedicado de fusível aberto (LED vermelho abaixo da caixa de fusível) e pequenos refinamentos no circuito analógico para maior precisão de temporização. Mantém capacidade de 8A safe / 10A peak e tomada padrão antigo na saída. Uso particular (proteção de refrigerador).
V4 (MI)/2018	PROCATER MI	Rebatiza a linha individual com a sigla MI (Monofásico Individual), consolidando um padrão de produto mais definido. Gabinete plástico com fixadores de parede para instalação padronizada. Duas tomadas em padrão antigo. Fusível em caixa externa para troca rápida, dimensionado conforme a carga (até 10A). Cabo de força removível para fácil substituição. LED laranja único de indicação de funcionamento. Voltada a aplicações comerciais recorrentes (centrais de telecomunicações).
V4.1 (MI Volt)/2020	PROCATER MI Volt	Evolução do PROCATER MI para uso doméstico/interno. Principal diferencial: substituição dos LEDs indicadores por um display digital voltímetro DC, permitindo leitura da tensão em tempo real. Adiciona proteção complementar por varistores, mantendo os filtros básicos e o fusível de linha.
MI5/2026	PROCATER MI5	Versão atual com eliminação da alimentação por transformador, evolução no circuito com destaque para maior capacidade de carga.

PROCATER III - terceira versão da edição monofásica analógica individual

Um dos projetos mais importantes diyPowered, em sua terceira versão monofásica analógica individual, o PROCATER se tornou indispensável na proteção contra distúrbios de retorno de tensão em equipamentos de uso contínuo

Mais uma versão monofásica analógica individual encomendada pelo meu sogro, que já comentei aqui antes. Dessa vez, é para uso particular e não para revenda. Como tinha tudo em casa, foi só dedicar algumas horas na montagem. Não vou me estender muito nessa postagem - e nem nas futuras postagens de versões monofásicas analógicas individuais - porque todo o princípio e fundamento do projeto já foram devidamente ilustrados e contados nas outras oportunidades. Portanto, se quiser conhecer o projeto, comece do começo:

• PROCATER - projeto original
• PROCATER II - segunda versão
• PROCATER III - esta versão
• PROCATER ADVANCE - versão avançada com análise e gravação de logs

Algumas alterações sutis foram adicionadas ao projeto novo, como o indicador de fusível aberto (LED vermelho logo abaixo da caixa de fusível) e pequenas melhorias no circuito analógico a fim de aprimorar a precisão. No mais, o projeto segue confiável e com montagem cuidadosa. Foi mantida a mesma capacidade (8A safe, 10A peak) e também a tomada padrão antigo na saída, de forma estratégica. O fusível deve ser de ação rápida e calculado de acordo com a carga a ser protegida.

Simulação de circuito aberto (fusível aberto)

Visão geral (cabo de força maior nessa versão)

Tomada padrão antigo

Circuito atuando (LED amarelo = carga ON)

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.

Uma das telas de inicialização

LED indicador de rede elétrica presente

Vista traseira com as tampas para caixa de relés e chave de
desconexão das baterias (para longos períodos sem uso)

Comparativo com multímetro comercial

Tela padrão do sistema em condições normais

Gravação de eventos no microSD

Uma das telas de inicialização

Primeira tela de inicialização

LEDs frontais

Visão geral

Uma das telas de inicialização

 

Em modo de proteção com leitura da rede

Uma das telas de inicialização

Segunda tela de inicialização

Como nas fotos nada parece fazer sentido, estou preparando um vídeo para explicar tudo direitinho, tela a tela, cada atividade do PROCATER ADVANCE.