Fonte alternativa para carregar telefone celular (MEC614)

É quarta-feira a noite, quase 20:00 horas em Paranavaí – PR, faltam poucos minutos para a Live da Mecatrônica Jovem começar e acaba a luz! O Vander (Vander Lab) entra em desespero pois seu celular está quase sem bateria para participar pelo menos no CHAT da live, justo quando o tema da revista é Energia Alternativa! Ai eu pensei em fazer um projeto de carregador de celular sem usar energia elétrica residencial para ajudar o Vander quando tem falta de energia elétrica ter como carregar o celular para pelo menos enviar mensagens de emergência, o mesmo pode ajudar o leitor em casos semelhantes ou se estiver em localidades sem energia, como por exemplo em um acampamento.

Vamos fazer um gerador com um motor de corrente contínua de 6 V (figura 1) que tem um redutor para 100 rpm (rotações por minuto). Esse motor eu utilizei par afazer o Zootrópio 3D (veja a saga da montagem que foi feita durante as lives da Mecatrônica Jovem e também no Discord)

Figura 1

Esse motor se ligado a uma fonte de 6 V de corrente contínua vai gerar uma rotação de 100 rpm no eixo externo do redutor conforme ilustra a figura 2.

Figura 2

Para funcionar como gerador, vamos fazer o contrário, girar o eixo do redutor e nos polos do motor teremos tensão de corrente contínua( figura 3) .

Figura 3

Mas como fazer para girar o eixo do redutor? Se tentarmos com a mão não iremos conseguir. A maneira mais fácil que consegui foi fazendo uma manivela usando madeira e parafusos (já tinha pronto do meu Zootropio 3D!!) a sequência de montagem está na figura 4.

Figura 4

Legal já temos um gerador que vai converter a energia mecânica do nosso esforço em girar a manivela em energia elétrica.

Agora precisamos entender como funciona o carregador do celular para que possamos adaptar nosso gerador para que funcione como um carregador.

A figura 5 ilustra um carregador padrão de celular que é utilizado se conectando em uma tomada de energia residencial com saída para o cabo USB que será conectado no Telefone Celular.

Figura 5

Vamos observar a etiqueta do carregador (figura 6) ele descreve a tensão de entrada que vai de 100 a 240 Volts corrente alternada (Tensão da tomada residencial) com saída de 5 Volts corrente contínua.

Figura 6

Ótimo, temos o gerador e entendemos como funciona o carregador agora podemos ligar direto o gerador no telefone celular? Sabemos que precisamos de 5V corrente contínua para fazer isso, nosso gerador tem essa tensão na saída?

Se utilizarmos um multímetro na saída do motor (figura 3) e girarmos a manivela iremos observar que a tensão varia em função da velocidade que girarmos a manivela, no meu caso aqui variou de 100mV a 8,75V. Em determinado momento consigo manter perto do 5V mas há variações.

Para manter a tensão em 5V vamos utilizar regulador chaveado LM2596 ADJ, para facilitar usei um montado em uma placa (figura 7) bem fácil de encontrar.

Figura 7

Podemos observar no circuito (Figura 8) da placa que temos os resistores R1 e R2 que fazem o ajuste da tensão, R2 é um trimpot multivoltas (figura 9).

Figura 8

Figura 9

A fórmula da tensão de saída é:

Vout = VREF{(1+(R2/R1)} onde VREF = 1.23V

No nosso caso, a placa está com Resistor R1 de 330 Ohm

R1: 330

R2 = R1{(Vout/VREF)-1}

R2 = 330 {(5,00/1,23)-1}

R2 = 1011,46 Ohm

Então teremos que ajustar o trimpot para ficar com aproximadamente 1011 Ohm.

Usando esse regulador a vantagem é ter a saída reguada na tensão que desejamos (nosso caso 5,0V) e ter a proteção contra curto-circuito. Mais detalhes consulte o Datasheet do componente.

Além da placa reguladora eu coloquei na entrada da placa um capacitor de 700uF e um diodo 1N4007 de proteção para inversão de polaridade do gerador no caso girar a manivela do lado oposto.

Ótimo, já temos o gerador, temos o regulado, agora só falta ligar no celular, para isso vamos colocar um conector USB fêmea na saída da placa reguladora, veja onde soldar os pinos de VCC e GND respectivamente +OUT e -OUT na placa (Figura 10).

Figura 10

Esquema da montagem final é ilustrado na (figura 11)

Figura 11

Foto do sistema operando (figura 12).

Figura 12

Painel Solar

Quer fazer um carregador de celular com painel solar? Podemos usar um como ilustra a figura 13, onde colocamos um painel solar substituindo o motor com redutor. Mas vai ter que sol incidindo no painel para gerar a tensão /corrente na saída e o Vander não vai poder usá-lo a noite!!!

Figura 13