Tamanho reduzido, alto rendimento e total controle da carga, o Bike Fast Charger faz parte do grande projeto de energia móvel para bicicletas utilizando eletrônica pura com componentes simples de fácil reposição
Não há muito o que dizer sobre o carregador. É um carregador automático. Simples. Não?! Seria simples se fôssemos analisar os carregadores comuns que encontramos no mercado para baterias de íons de lítio. São simples fontes de tensão constante onde o equipamento a ser carregado é quem se encarrega do controle da carga. No caso do Bike Power Bank, temos somente as células e os circuitos internos, nenhum controle. Por essa razão, o Bike Fast Charger - chamado apenas por BFC - fornece a tensão constante necessária para a carga das células de 7.4V x 4.4A e ao mesmo tempo controla essa tensão, fazendo o corte da carga - e quando falo em corte, é corte mesmo: o carregador se desconecta fisicamente do BPB - no momento em que as células alcançam quase 100% de sua capacidade. Sim, quase 100%. Não há necessidade de se carregar 100% das células a menos que você queira reduzir sua capacidade aos poucos. Porque para chegar aos 100%, as células precisam ficar expostas mais tempo que o necessário à carga, o que pode levar a saturação em poucas dezenas de ciclos. Por essa razão, o BFC recarrega de forma segura, próximo aos 98%.
Foi utilizada uma carcaça de fonte genérica para antigas impressoras HP e também foram reutilizados os mesmos cabos de entrada e saída de energia por uma questão prática e estética. Por sorte o plug P4 dessa fonte era idêntico ao P4 do Bike Power Bank - BPB - e não precisei substituí-lo.
O trafo utilizado fornece 9V x 1A que são devidamente retificados e aplicados ao controle da carga. Dois LEDs foram adicionados, um verde e um âmbar. O âmbar indica que o BFC está carregando (e ele somente acende caso o carregador esteja conectado ao BPB e este realmente necessite de alguma recarga) e o verde se acende ao fim da carga, fazendo com que o LED âmbar se apague. Uma carga não tão rápida a ponto de saturar as células e nem tão lenta a ponto de deixar na mão. Se for necessária uma carga completa no BPB, iniciando à noite, por exemplo, dentro de um período onde a bicicleta não será utilizada - não se deve interromper o ciclo! - certamente a carga estará completa bem antes do amanhecer. Ou seja, prático, rápido e limpo. E quase de graça =]
Um projeto audacioso e ao mesmo tempo simplório para alimentar as luzes de segurança da bicicleta, um alerta sonoro com decibéis elevados e uma porta USB de recarga emergencial para celulares e tablets, o Bike Power Bank é uma fonte de energia limpa e totalmente renovável, eliminando a substituição de pilhas recorrentes
Simplório. Já disse tudo.
A ideia era desenvolver uma forma barata e eficaz para sustentar as luzes e o sonoro da bicicleta. Sou um ciclista urbano que anda entre os carros e ônibus de forma rápida e ágil, buscando me locomover com segurança e eficiência em qualquer horário pela cidade saturada de veículos. E adoro ser livre. O que me deixava irritado era o fato de não poder implantar luzes e sonoros mais potentes - para melhor ser visto - por conta das limitações óbvias dos sinalizadores comerciais que utilizam baterias CR2032 e pilhas comuns. Isso sem contar com o grande problema desses sinalizadores: água. Dificilmente você vai encontrar algum pisca resistente a água. Outra coisa muito chata é o troca-troca de pilhas e baterias. Quem utiliza a bicicleta todos os dias e faz uso de sinalizadores, sabe que a carga não dura muito tempo, deixando as luzes brandas e com baixo alcance. O que é um grande risco quando se trafega entre os demais veículos em vias rápidas. Ver e ser visto. Eis o lema.
Não satisfeito, consegui uma bateria de notebook Dell com seis células. Utilizei quatro delas e montei tudo numa caixa plástica - que poderia ter sido preta, mas era o que eu tinha e pronto. Montei também uma porta USB para recargas emergenciais de celulares e tablets, duas saídas full em padrão P2 para luzes e sonoro e um bargraph de quatro LEDs indicadores de status de carga disponível. Tudo isso sem utilizar um único CI ou microcontrolador, jovens. Isso mesmo. Tudo na boa e velha eletrônica pura. Fixado no bagageiro da bicicleta com todos os cabos discretamente passados, o conjunto ficou muito harmônico.
Para proteger todo o conjunto durante a recarga das células, foi adicionado um circuito que não permite o acionamento das luzes e sonoro enquanto o carregador estiver conectado e ativo. É simples, mas permite salvar LEDs e resistores - bem como o circuito de pisca e potência - de ter contato com a tensão do carregador. Também adicionei um fusível na saída das células, antes de qualquer circuito, para evitar sobrecarga e curto-circuito. Afinal, estamos falando de 4.4A.
Luzes
O sinalizador dianteiro é formado por seis LEDs de alto rendimento retirados de uma tela de monitor de vídeo. Foram fixados de forma a dissipar calor na parte metálica interna, promovendo a transferência térmica inteligente. Tudo montado numa caixinha de fonte chaveada de algum modem ou roteador. O sinalizador traseiro, formado por dois LEDs em série - da mesma fonte dos LEDs do dianteiro - montados num padrão formado por acrílicos em 90º (um para frente e outro para baixo) dão um visual muito bacana. A lanterna traseira foi montada de lado no bagageiro, facilitando a carga e abrindo margem para a fixação de uma placa bem bacana que pretendo colocar na bicicleta. Só para constar: tudo lixo eletrônico.
O efeito diferenciado de piscadas foi obtido - não, não se trata de MC aqui também não! - alterando a fase de um astável com transistores comuns e aplicando o sinal num transistor de maior potência. Tudo elegante, perfeitamente montado e escondido. E o melhor: resistente a água.
Tenho deixado um plástico revestindo o Power Bank porque em Pelotas realmente chove em todas as direções, e como a caixa é branca, se eu deixar exposta ao inverno, certamente vai ficar toda manchada e feia. Logo, fica assim por enquanto. Aperfeiçoei a proteção utilizando plástico filme, que, apesar de menos resistente, abraça melhor o case e veda com eficiência.
Fico devendo as fotos do Bike Fast Charger (o carregador do power bank) - e um vídeo do conjunto acionado - por enquanto, já que estou trabalhando numa versão de menores dimensões, para ficar mais fácil de transportar e mais leve que o atual. Sem mais, as fotos.
Power Bank ativo (LED azul)
Power Bank carregando (LED vermelho)
Fixação no bagageiro
Vista inferior (destaque do para-lama de PET)
Sinalizador traseiro
Sinalizador dianteiro (destaque para o para-lama de PET)
Sinalizador dianteiro (destaque para o para-lama de PET)
Sinalizador dianteiro (destaque para o para-lama de PET)
Botão de acionamento do sonoro
Promessa é dívida: saindo o vídeo demonstrativo no mesmo dia da publicação do projeto. O vídeo da carga e as fotos do carregador novinho serão publicados ainda esta semana. Se tudo correr como o previsto.
** 01/06/2017
E aqui está o Bike Fast Charger - ou BFC - pronto e já publicado!
** 28/07/2017
Um pequeno upgrade na lanterna traseira para mudar a luz branca para vermelha. Na época da montagem, não consegui LEDs vermelhos com luz suficiente para a aplicação, então, apliquei dois LEDs brancos dos mesmos da lanterna dianteira. Dia 26 comprei 2 LEDs de 10mm alto brilho e fiz a troca. Ficou muito padrão e com brilho maior ainda! Fiz um GIF para ilustrar.
Sim, agora com para-lamas!
** 12/10/2017
Fiz um upgrade dia desses e não registrei aqui: mais LEDs e LEDs grandes na lanterna traseira para melhor visibilidade. Em dias chuvosos ou com baixa visibilidade, a lanterna anterior não dava conta...
Um projeto muito bem estruturado e pensado para aplicação hi-end e monitoria de nível, o VAA alia tecnologia digital com algoritmos avançados para criar uma atmosfera de controle visual dinâmica enquanto aplica todas as vantagens do novíssimo pré-amplificador/bypass transparente/flat diyPowered, recentemente desenvolvido, aprimorando a audição e eliminando ruídos
Quando falei aqui que me rendia aos microcontroladores - "A utilização do MC será apenas para projetos mais complexos, onde pretendo otimizar espaço e engrandecer funcionalidades" - eu falei bem sério. E alguns meses após essa postagem, nasce o primeiro projeto diyPowered baseado num microcontrolador. Trata-se do que chamei a partir da versão 3.1 de 'VAA', sigla de The Visual Audio Analyser. Projeto muito simples e, ao mesmo tempo, não. Se trata de um projeto que nunca saiu da bancada, que ficou empacado por conta de algumas dúvidas acerca de sua execução final. A princípio, seria um projeto análogo que sustentaria um conjunto de bargraph de 10 faixas (analisador de espectro) contendo frequências audíveis. Por fim, ficou sem alterações por mais de um ano.
Adquiri a minha primeira plataforma Arduino Uno R3 no final do mês de dezembro de 2016. Brinquei poucas vezes e estudei muito sobre sua história e fundamentos. É quase impossível não se apaixonar pelos microcontroladores quando se precisa de funções e de controles avançados que se tornariam dispendiosos e caros se produzidos com eletrônica pura. E desse caso de paixão à primeira vista, consegui dar prosseguimento a um projeto muito antigo que não havia saído da bancada ainda por falta de tempo e também de ferramentas adequadas para a aplicação. Não fosse esse contato pleno com a IDE do Arduino, provavelmente o VAA - Visual Audio Analyser - não teria sido um projeto tão audacioso. E talvez nem tivesse sido concluído ainda. O código que dá vida ao projeto foi escrito com todo cuidado possível,
corrigido e revisto milhares de vezes entre fevereiro e março de 2017.
Funcionamento
Simples. O áudio passa pelo novíssimo pré-amplificador/bypass transparente/flat e é corrigido automaticamente de acordo com níveis definidos previamente - níveis standard. A saída desse áudio é aplicada ao VAA que mostra no display as condições de passagem e alerta, se necessário, tanto via display quanto por meio do LED único no painel. As seguintes leituras no LED são possíveis de serem observadas:
Azul = indica que o sistema está ativo/sinal standard Lilás = sinal fraco/intermitente Vermelho = sinal alto demais (clip)
No display, as seguintes informações são possíveis de serem observadas:
L/H = L (low) até H (high) indicam a média de sinal aplicada à saída (é um VU meter)
in: lo = sinal baixo ou intermitente (sincronizado com LED lilás)
in: st = sinal standard, padrão até 0dB (não altera leituras nem atua no LED)
in: hi = sinal alto demais (piscadas indicam picos apenas, mas pode permanecer aceso em caso de clip)
spl: -dB = sinal baixo ou intermitente (sincronizado com LED lilás)
spl: 0dB = sinal standard, padrão até 0dB (não altera leituras nem atua no LED)
spl: +dB = sinal alto demais (piscadas indicam picos apenas, mas pode permanecer aceso em caso de clip)
É uma forma muito prática de observar todo o percurso do sinal até chegar no amplificador, podendo ajustar o ganho com muita eficiência. Assim como outros projetos que uso atualmente, o VAA foi 'casado' com características perfeitamente adequadas ao restante do set, tornando a audição final muito prazerosa e presente. A aplicação do novo pré-amplificador/bypass transparente/flat inclui buffer que previne erros com impedâncias e perdas com cabos, aprimorando a pureza. O conjunto formado pelo display LCD retroiluminado e pelo LED multifuncional torna o monitoramento ainda mais eficiente, permitindo a observação das condições do sinal mesmo a distâncias maiores, o que seria impossível se somente houvesse o display LCD, dadas as características desse tipo de visor.
A aplicação do VAA se dá de duas formas, de acordo com o set a ser utilizado. A melhor forma de utilizar o VAA é na saída do pré-amplificador ou gate, antes do compressor e, obviamente, antes do amplificador de potência. Se não existe um set tão completo, a aplicação se dá antes do amplificador de potência, desde que casadas suas características com o sinal recebido.
No painel traseiro, todas as conexões necessárias se fazem por meio de
dois pares de RCA (meus favoritos) e a tomada AC padronizada. Há um LED
vermelho no canto superior esquerdo, +P, que indica as condições da fonte de
alimentação do setor de áudio analógico. É uma fonte muito bem feita,
com 18V regulados e muito estáveis com corrente fixa de 150mA. Tensão e correntes
padrão para sustentar a nova linha de sinal diyPowered. A ideia de
manter esse LED é verificar se há erro ou falha na tensão, o que faria
com que o LED se apagasse completamente. Isso se faz necessário por
conta de termos fontes internas separadas e dedicadas a cada
funcionalidade, no total de duas fontes. Todo cuidado foi tomado nessa
condição para evitar ruídos e outros parasitas, uma vez que tratamos de
um equipamento sensível, de precisão e de ganho elevado.
O microcontrolador
O MC utilizado é o ATMEGA328P-PU gravado via IDE do Arduino Uno R3. Para montar a seção do display e dos demais lógicos, comprei uma placa standalone no Mercado Livre para evitar maiores gastos e trabalho desnecessário com uma placa virgem. É uma placa muito bem feita, com grande cuidado e com aparência profissional. Certamente volto a comprar desse vendedor. Se quiser comprar também, aqui vai o link original do anúncio e a lista de produtos desse vendedor. Também comprei um kit com soquete, cristal e tudo o que precisava para tirar o MC da plataforma e poder rodar o programa. Não usei todos os componentes do kit, somente o soquete com os capacitores e o cristal, já que tinha todo o restante já montado e pronto.
Geralmente, somente produzo a placa quando o projeto é muito específico e demanda muitos componentes. Se não, sou adepto da técnica P2P devidamente calculada e harmonizada, o que traz grandes vantagens para projetos sensíveis como a distância reduzida entre os componentes, o baixo custo da produção total, a otimização do espaço físico utilizado internamente no gabinete e outras grandes vantagens que não vem ao caso mencionar. Quem sabe isso vira tema de uma postagem dia desses?!
Com esses kits e placas com preços acessíveis, não vale mais a pena produzir a placa para o projeto, já que a qualidade nunca será tão grande se comparada à produção industrializada. Fora o trabalhão que dá, convenhamos. E mesmo que você consiga produzir em casa uma placa com a mesma qualidade, isso vai custar, certamente, muito mais dinheiro do que deveria. Então, produza suas placas pensando na qualidade do esquema, no cuidado com as distâncias, nas larguras das trilhas... deixe de lado, um pouco que seja, o quesito estético; estética nunca soou tão bem, veja os exemplos comerciais. Pare de ler esses fóruns que somente induzem à dúvida e acredite mais nos seus ouvidos. Não há osciloscópio melhor do que eles.
O novo pré-amplificador/bypass transparente/flat
Há anos que trabalho com linhas de correção e de aprimoramento de sinal com duas etapas básicas, uma para cada fundamento, com seus respectivos ajustes possíveis. Para este projeto, em específico, decidi aplicar a nova linha combo do pré-amplificador/bypass transparente/flat, que uniu as duas funcionalidades das linhas anteriormente utilizadas numa única linha de série, com grandes aprimoramentos e uma fase de atuação pouco usual. A cereja do bolo fica por conta da surpreendente resposta audível totalmente configurável internamente que permite a aplicação do combo em inúmeros projetos de áudio.
Por padrão, foi definida a alimentação de 18V x 150mA para a unidade estéreo do circuito. Essa tensão deve ser muito bem regulada e estável com grande filtragem e desacoplamentos inteligentes, possuir um LED vermelho de 3mm em série com um resistor de 3,3k (chamado de +P) como monitor de tensão e também contar com corrente fixa. Como foi utilizado o regulador 7818 para a fonte padrão do conjunto - por todas as razões favoráveis - pelo gerenciamento inteligente de corrente/tensão, por uma característica padrão do CI regulador, a tensão é cortada quando há algum problema na saída estabilizada, o que se observa facilmente pelo LED +P. Nessas condições, fica implícita a necessidade de manutenção sem a necessidade de abrir o equipamento.
Do lixo ao reuso
E como é de praxe, grande parte das peças e partes utilizadas estariam no lixo. O gabinete é formado por partes de quatro distintos doadores: um gabinete desktop, dois drives de DVD e um notebook HP. Os mais atentos notaram, agora, que as grades metálicas frontais são de um clássico notebook HP, assim como as frestas de ventilação traseiras. As tampas de baias de gabinete desktop já não são novidade por aqui e o trafo do VAA veio do gabinete utilizado no Pur'A. O LED frontal é um bicolor blue/red retirado de um nobreak SMS e o display LCD veio de sucata de automação comercial há alguns meses. Para o projeto original - lembrando que todos os projetos diyPowered são protótipos - o LCD possui 4 linhas e caracteres amarelos, coisa bem fina, e exibe as condições de alimentação do setor de linha (pré-amplificador/bypass transparente/flat) em conjunto com o LED +P, entre outras funcionalidades, tornando o conjunto ainda mais peculiar.
Sem mais delongas, as fotos do VAA.
Vista superior
Painel frontal
Painel traseiro com o LED +P, entradas e saídas e AC in
Painel em condição standard de sinal
Transição de sinal de standard para low sem alteração do LED
indica passagem e não condição de nível baixo real
VAA executando boot
Detalhe para LED +P
** 14/10/2017
Após meses de uso com grande aplicabilidade, fiz o primeiro update do VAA. Inclui melhorias na amostragem, remoção do fade do backlight e encurtamento do boot do programa principal, para carregar mais rapidamente. Também revisei a fonte, e tudo está perfeitamente funcional. Uma curiosidade: a versão atualizada é a 3.2 e o VAA foi lançado na versão 3.1 do código. Sim, oras. Isso porque somente após a versão 3.0 que o VAA foi considerado confiável na amostragem. Antes disso, as amostras eram defasadas e sem sincronia, entre outros bugs. A versão atual está mais enxuta, mais rápida e mais precisa.
Update 3.2
** 23/11/2017
Alguns acertos nos cálculos e melhorias na fonte (estava aquecendo além do que eu gostaria) e nos filtros.
Update 3.3 (formatação dos caracteres já segue o novo padrão)
