Este inversor converte a tensão contínua de 12 V de uma bateria de carro numa alta tensão alternada que pode ser usada na alimentação de alguns dispositivos elétricos. Dentre eles destacamos lâmpadas incandescentes e fluorescentes já que a saída não é estabilizada, com potências de até 40 watts aproximadamente. A grande vantagem deste circuito, além de sua simplicidade está no fato de usar um transformador comum.
Um dos problemas dos inversores simples usados para se obter tensões alternadas a partir de baterias está na forma de onda desta tensão. De fato, para se obter uma tensão de 60 Hz com 110 volts (127V) ou 220 V é preciso usar complicados circuitos reguladores.
Assim, como o inversor que descrevemos neste artigo é do tipo simples, sua forma de onda de saída não é senoidal e a frequência de operação está entre 200 e 600 Hz, sendo o valor de melhor rendimento em torno de 400 Hz.
Como aparelhos eletrônicos, em geral, são sensíveis a frequência e forma de onda da tensão de alimentação, eles não devem ser usados com inversores deste tipo. No entanto, lâmpadas incandescentes comuns e fluorescentes podem ser usadas sem problemas.
Uma possibilidade de aplicação deste circuito é em camping ou como luz de emergência em que uma bateria de carro pode ser usada para alimentar lâmpadas fluorescentes de 15 a 40 watts.
Outra possibilidade de uso é como um eletrificador de cercas, caso em o uso da bateria traz uma segurança ao projeto já que aparelhos deste tipo devem estar isolados da rede de energia.
COMO FUNCIONA
O que temos é um oscilador complementar com base no circuito integrado CMOS 4047 que consiste num multivibrador astável/monoestável.
O capacitor C1 em conjunto com o trimpot P1 determinam a frequência de operação do oscilador e que neste projeto deve ser ajustada para ficar em torno de 400 Hz. Nesta frequência, com transformadores comuns obtém-se o melhor rendimento.
Os sinais gerados por este circuito são complementares, ou seja, quando a saída 10 está no nível alto, a saída 11 estará no nível baixo e vice-versa.
Esses sinais complementares são aplicados a um par de transistores Darlington de potência que então vão conduzir alternadamente a corrente fornecida pela bateria, através dos enrolamentos de um transformador.
A alta corrente dos transistores passa por enrolamentos de baixa tensão do transformador de modo que obtemos no enrolamento de alta tensão algo em torno de 150 a 200 volts ou mesmo mais num transformador com primário de 110 V.
A tensão maior se deve ao fato de que o sinal retangular que é aplicado aos transistores e os faz conduzir, faz com que a indutância do transformador responda de modo a não termos sinais absolutamente retangulares no enrolamento de alta tensão.
O sinal apresenta picos que, dependendo das características do transformador podem chegar a valores instantâneos muito altos. Dependendo do ajuste de frequência e das características do componentes estes picos podem superar os 400 volts.
Esta característica de se obter picos muitos altos é importante quando alimentamos lâmpadas fluorescentes, já que se dispensa o uso do starter e do próprio reator.
Como não se pode criar energia a partir do nada, a potência elétrica que obtemos na saída do circuito é um pouco menor que a potência aplicada na entrada (já que sempre existem perdas).
Para termos uma potência da ordem de 36 watts (de acordo com o que suporta o transformador) alimentando o circuito com 12 V a corrente drenada será da ordem de 3 ampères.
No entanto, dependendo das características dos componentes usados o leitor pode não chegar ao valor máximo de potência previsto.
Para o caso de lâmpadas fluorescentes, mesmo fornecendo menor potência, as lâmpadas de 40 watts ou mais podem ser usadas se bem que acendam com um brilho menor que o máximo previsto.
MONTAGEM
Na figura 1 temos o diagrama completo do inversor.
Diagrama completo do inversor
Na figura 2 temos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso.
Placa do circuito impresso para o inversor
Os transistores devem ser dotados de bons radiadores de calor já que trabalham com correntes intensas. Veja que as trilhas de coletor e de emissor desses transistores devem ser largas, justamente em função da intensidade da corrente conduzida.
O capacitor C1 tanto pode ser cerâmico como de poliéster e o trimpot é do tipo comum para montagem vertical na placa de circuito impresso.
O transformador é do tipo com primário de 110V ou 220V (conforme a tensão desejada) e secundário de 12+12V com 3 A de corrente. Transformadores de menor corrente podem ser usados, mas a potência de saída do inversor será proporcionalmente reduzida.
Na saída podemos tanto usar uma tomada comum como fazer a conexão direta à lâmpada fluorescente ou de outro tipo que deva ser alimentada.
O conjunto cabe numa pequena caixa de plástico e se for usado no carro, para a entrada de tensão podemos prever o uso de um conector para o acendedor de cigarros.
O fusível é importante para proteger tanto o próprio aparelho em caso de curtos como a própria fiação elétrica do carro. Um suporte apropriado deve ser previsto para este componente.
PROVA E USO
Ligando o aparelho numa bateria devemos ouvir as oscilações do transformador na forma de um leve zumbido que se altere quando atuamos sobre P1. Ligando uma lâmpada fluorescente na saída ela deve acender, mesmo que esteja enfraquecida.
Devemos então ajustar P1 para obter máximo brilho desta lâmpada.
O uso de um multímetro na saída do circuito para medir a tensão não leva a resultados satisfatórios. Os multímetros comuns são ajustados para medir tensões alternadas na escala correspondentes e quando usados para outras formas de onda, como é o caso deste aparelho, as indicações são erradas.
Se o leitor tiver um osciloscópio pode verificar a forma de onda e até ajustar P1 para obter um sinal de maior intensidade com base nessa visualização.
Comprovado o funcionamento é só instalar de modo definitivo o aparelho, fechando sua caixa ou então deixá-lo pronto para isso.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1 - 4047 - Circuito integrado CMOS
Q1, Q2 - TIP142 - Transistores NPN Darlington de potência
Resistores: (1/8W, 5%)
R1, R2 - 1 k ?
P1 - 470 k ? - trimpot
Capacitores:
C1 - 100 nF - cerâmico ou poliéster
Diversos:
T1 - Transformador com primário de 110V ou 220V e secundário de 12 + 12 V x 3 A - ver texto
X1 - Tomada - ver texto
F1 - 4 A ou 5 A - fusível
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, suporte para fusível, radiadores de calor para os transistores, fios, solda, conector de bateria, etc.
