Telefones celulares, telefones sem fio, brinquedos e muitos outros aparelhos de uso comum utilizam baterias recarregáveis ou baterias de níquel-cádmio. Essas baterias não só podem ser adquiridas com alguma facilidade em nossos dias como até podem ser aproveitadas de aparelhos fora de uso, consistindo numa atraente fonte de energia para projetos do praticante de eletrônica. No entanto, para poder usar estas baterias é preciso dispor de um carregador. Levando em conta que os tipos comerciais custam caro, por que não montar um com poucos componentes e de baixo custo?
Carregadores de baterias de telefones celulares, telefones sem fio e brinquedos custam caro. No entanto, se for conhecida a corrente necessária à carga, a montagem de um carregador torna-se simples, podendo ser executada com componentes de baixo custo e até aproveitado da sucata.
Mesmo com poucos componentes, uma fonte de corrente constante como a que descrevemos neste artigo, pode ser considerada melhor do que muitos tipos, sem regulagem, que são vendidos no comércio especializado a custos nada atraentes.
A fonte que descrevemos é projetada basicamente para células ou conjuntos de pilhas do tipo AA, ou seja, tipos que são formados por unidades do tamanho das pilhas pequenas que usamos em rádios transistorizados e que possuem uma corrente média de carga de 50 mA.
Fazendo circular uma corrente de 50 mA obtemos a carga normal em um intervalo de tempo que pode variar entre 14 e 16 horas.
Não recomendamos a chamada carga rápida com correntes maiores devido ao calor desenvolvido que provoca até uma redução da vida útil da bateria. Lembramos que, alguns carregadores "inteligentes" aplicam uma corrente elevada nas duas primeiras horas da carga, obtendo com isso 80% da carga total, e depois uma corrente menor no tempo restante para obter os 20% da carga.
Como o circuito é simples, alterações de valor de um único resistor permitem que outros tipos de bateria sejam carregadas desde que seja conhecida a sua corrente.
Também é interessante observar que, como se trata de uma fonte de corrente constante, não importa propriamente a tensão da célula ou células carregadas. Assim, poderemos carregar desde uma única pilha até um conjunto de 8 delas, desde que a tensão do conjunto não supere os 12 V.
Se o aparelho for usado numa bancada, será interessante dotá-lo de um par de garras e suportes de acordo com os tipos e quantidades de pilhas carregadas. Se for usado com telefones celulares, e outros aparelhos que usem "packs" devem ser previstos encaixes que conectem esses aparelhos ou então suportes.
O leitor que desejar maior versatilidade para o uso de seu carregador pode até comutar os resistores que determinam a corrente de carga e assim trabalhar com diversos tipos de bateria.
CARACTERÍSTICAS
* Tensão de entrada: 110/220 VCA
* Corrente de carga: 50 mA
* Tensão das baterias carregadas: 1,2 a 12 V
* Tempo de carga: 12 a 14 h (típico - normal)
* Consumo do carregador: inferior a 5 W
COMO FUNCIONA
A tensão da rede é abaixada por meio de um transformador e depois de retificada por dois diodos, passa por um filtro que consiste no capacitor C1.
A tensão contínua obtida é aplicada a um regulador que consiste numa fonte de corrente constante.
O que desperta mais a atenção neste circuito é o fato da referência para a corrente ser dada por um LED e não por um diodo zener. O que ocorre é que um LED funciona como um LED de 1,6 a 1,8 V quando polarizado no sentido direto. Assim, ligando à base de um transistor um LED da forma indicada, em função da queda de tensão que existe entre a base e o emissor do transistor (0,6 V tipicamente) podemos calcular o resistor R2 de modo a fixar a corrente no circuito, independentemente da carga.
Assim, para obtermos os 50 mA basta considerar que dos l,6 V do LED (tipicamente), 0,6 V "ficam" na junção entre o emissor e a base do transistor.
Assim, a tensão constante no resistor R2 é de 1V. Para uma corrente de 50 mA basta então aplicar a Lei de Ohm:
R = V/I
R = 1/0,05
R = 20 Ω
No projeto usamos o valor comercial mais próximo que é de 22 Ω.
Veja que, pelo que explicamos, fica bastante fácil calcular o valor de R para qualquer outra corrente de carga que desejemos, conforme o tipo de pilha ou bateria.
Evidentemente, levando-se em conta que temos uma queda de tensão da ordem de 1 V no resistor e que existe também uma certa queda entre o coletor e o emissor do transistor em condução, a tensão de entrada do circuito deve ser de pelo menos 2 V a mais que a tensão que a bateria em carga apresente entre seus terminais.
Como na retificação e filtragem, os 12 Vrms do transformador podem chegar a 15 V, o circuito operará satisfatoriamente com baterias de até 12 V.
MONTAGEM
Começamos por dar o diagrama completo do carregador na figura 2.
A montagem numa pequena placa de circuito impresso dos principais componentes é mostrada na figura 3.
O transformador tem um enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 12+12 V com pelo menos 200 mA de corrente.
Os diodos podem ser 1N4002 ou equivalentes e o capacitor de filtro não é crítico podendo ter valores entre 220 µF e 1 000 µF com tensão de trabalho de pelo menos 25 V.
O LED deve ser vermelho comum, pois LEDs de outras cores operam como diodos zener de tensões diferentes de 1,6 V. Os LEDs verdes, por exemplo, têm uma tensão de 2 V entre seus terminais quando acesos.
O transistor pode ser qualquer PNP de média potência como, por exemplo, o TIP32, TIP42, BD136, etc. O leitor deve apenas atentar para o fato de que os BDs possuem terminais em disposição diferente. Este transistor deve ser dotado de um radiador de calor pequeno.
O resistor R2 deve ter uma dissipação de pelo menos 1W para a corrente indicada. Para correntes maiores, será necessário usar resistor de dissipação proporcionalmente maior.
Para as pilhas ou bateria em carga devem ser usados suportes ou conectores apropriados. Todo conjunto cabe facilmente numa pequena caixa plástica.
Observe que o próprio LED regulador de tensão serve como indicador de funcionamento.
AJUSTE E UTILIZAÇÃO
Uma idéia para que os desejam um carregador de maior precisão consiste em se trocar o resistor de 22 Ω por um trim pot de 22 Ω ou 47 Ω em série com um resistor de 10 Ω, conforme mostra a figura 4.
Com este recurso, podemos ligar um miliamperímetro em série com as pilhas em carga e ajustar uma vez só o trimpot para obter com precisão a corrente desejada.
Outra possibilidade consiste em se usar um potenciômetro um pouco maior 47 Ω ou 100 Ω (de fio) e ajustar a cada carga a corrente de acordo com a bateria ou pilha. Neste caso, uma escala para o potenciômetro pode ser prevista.
Para usar o aparelho, basta conectar sua saída às pilhas ou bateria em carga. Verifique se as pilhas fazem bom contacto com o suporte, se for o caso. Deixe-as em carga de 12 a 16 horas, conforme recomendação do fabricante.
Semicondutores:
Q1 - TIP32 ou equivalente - transistor PNP de potência
LED1 - LED vermelho comum
D1, D2 - 1N4002 ou equivalente - diodos de silício
Resistores:
R1 - 1 k ohm x 0,5 W
R2 - 22 Ω x 1 W (ver texto)
Capacitores:
C1 - 220 a 1000 µF/25 V - eletrolítico
Diversos:
T1 - Transformador com primário conforme a rede local e secundário de 12+12 V com pelo menos 200 mA
F1 - Fusível de entrada de 1 A
Placa de circuito impresso, cabo de força, caixa para montagem, suporte de fusível, suporte para as pilhas ou conector para a bateria em carga, fios, solda, etc.
