Carregador Automático de Baterias (ART2259)

Baterias de chumbo-ácido não são usadas só em veículos, mas também em sistemas de alarmes, iluminação de emergência, iluminação de trailers, locais em que não se disponha de energia da rede e até mesmo na alimentação de retransmissores, computadores e outros equipamentos. Para a carga destas baterias é preciso utilizar uma fonte dotada de características especiais. O circuito proposto é automático, avisando, pelo acionamento de LED ou sistema de aviso, que a bateria se encontra carregada.O circuito é para baterias de 12V, mas pode ser facilmente modificado para operar com outros tipos de baterias.

A carga de acumuladores (ou baterias) de chumbo-ácido é feita através da passagem de uma corrente em sentido contrário ao fornecimento normal durante certo tempo.

A intensidade desta corrente determina a velocidade da carga e normalmente é limitada a valores que o fabricante fixa como seguros para a integridade da bateria.

Em princípio, uma simples fonte de corrente contínua, que possa fornecer uma tensão um pouco maior do que a da bateria é um carregador, conforme vemos figura 1.

Figura 1 – Carregadores simples

O primeiro circuito utiliza um diodo para retificar a corrente alternada da rede e uma lâmpada incandescente comum como limitador de corrente com uma lâmpada de 100 W na rede de 110 V obtemos uma corrente de carga pouco inferior a 1A, o que representa uma carga lenta para um acumulador de 12 V de carro.

Já o segundo circuito, que é mais eficiente, pois não temos quase 90% o da energia perdida na forma de que calor da lâmpada utiliza um transformador.

Este transformador tem enrolamento de 3 a 5 A tipicamente e os diodos retificam a corrente do secundário.

A tensão obtida no valor de pico pode ficar entre 17 e 20 V e é aplicada à bateria por meio de um resistor limitador.

O circuito que propomos tem aperfeiçoamento§ eletrônicos muito importantes, sendo basicamente usado um transformador com retificadores no fornecimento da corrente de carga.

Este aprimoramento consiste num sensor de tensão da bateria, que sobe à medida que ela se carrega, até o instante em que, chegando ao máximo previsto, ele interrompe a carga e ativa um sistema de aviso, tanto luminoso como sonoro.

A intensidade da corrente de carga prevista no projeto original é de 5 A, o que representa uma “carga média”, mas existem componentes que podem ser alterados para se obter correntes de acordo com as especificações da bateria

As características do carregador são:

Tensão de entrada: 110 V ou 220 V CA

Corrente de carga: 5 A

Tensão da bateria: 6 ou 12 V

Indicação de carga: visual e sonora

O CIRCUITO

A tensão alternada da rede de alimentação é aplicada ao enrolamento primário de um transformador, passando por um fusível de proteção e por uma chave seletora de tensões.

No secundário do transformador temos uma tensão alternada de 15 V, retificada em onda completa por dois diodos.

Como cada diodo só conduz metade do CÍCIO para uma corrente de 5 A temos uma corrente média de apenas 2,5 A, o que significa que diodos de 4 A suportam perfeitamente este serviço.

Não filtramos esta tensão, pois com uma tensão contínua pulsante o SCR pode ser desligado ao se cortar a tensão de sua comporta, o que não ocorreria com uma tensão contínua pura, caso mostrado na figura 2.

Figura 2 – Forma de onda da corrente no circuito

A bateria é ligada em série com esta fonte, e, além disso, temos um SCR para controle e um amperímetro (opcional) para medida da intensidade da corrente de carga.

O SCR é polarizado por meio de R3 e D3, no sentido de conduzir a corrente sempre que a tensão em cada semiciclo atingir aproximadamente 1 V.

Na comporta deste SCR1 temos o circuito sensor de carga, formado basicamente por um divisor de tensão, um diodo zener e um segundo SCR (SCR2).

Seu funcionamento é simples de ser entendido.

Ajustamos o trimpot P1 para obter a tensão de disparo do SCR2 que, neste caso, corresponde à tensão zener de D4 quando a bateria estiver completamente carregada.

Para uma bateria de 6 V, o diodo zener deve ser de 2V ou 2V4.

Quando a bateria apresentar entre seus terminais a tensão que corresponde à carga completa, o diodo D4 conduz e o SCR2 é disparado.

Nestas condições, ele praticamente aterra a comporta de SCR1, impedindo o disparo deste componente e, portanto, interrompendo a carga.

Ao mesmo tempo, a condução plena de SCR2 faz com que o LED2 seja alimentado, assim como o circuito oscilador de aviso.

Como a fonte não é filtrada, para o oscilador de aviso precisamos de uma alimentação separada, mas este circuito é opcional.

O resistor Rx pode ser acrescentado se a corrente inicial de carga dos acumuladores superar o valor desejado ou limitado pelo fabricante.

Deve ser usado tipicamente um resistor de fio de 1 a 10 Ω com dissipação de 10 W.

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do carregador.

Figura 3 – Diagrama do carregador

A maioria dos componentes é de grandes dimensões e as correntes em muitos pontos do circuito são intensas, o que exige o emprego de placa de circuito impresso apropriada.

O desenho desta placa é dado na figura 4.

Figura 4 – Placa para a montagem

O SCR1 deve ser um diodo controlado de silício para pelo menos 6 A de corrente e tensão mínima de 50 V.

Os tipos TIC116 e TIC126 servem para esta aplicação.

O radiador de calor usado deve ser de boas dimensões.

O transformador tem enrolamento primário de 110 e 220 V e secundário de 15 +15 V com corrente de 5 A ou mais.

Os diodos retificadores devem ser de pelo menos 50 V com 3 A de corrente ou mais.

Diodos como o BYM56A e equivalentes de maior tensão para 3,5 A servem

O diodo zener D4 é do tipo BZX7905V1 ou BZX7905V6 e o SCR2 pode ser o TIC106 com tensão a partir de 50 V ou equivalentes.

Os LEDs são comuns, podendo ser de qualquer cor.

O instrumento é um amperímetro de ferro móvel (de menor custo) ou de bobina móvel (mais preciso), com fundo de escala em 5 A ou mais.

Os resistores são de ½ W e os fusíveis devem ser montados em suportes apropriados.

O trimpot é comum e para a conexão à bateria devem ser usados fios grossos dotados de garras.

O capacitor eletrolítico C1 é de 10 µF com tensão de trabalho de 12V ou mais.

O oscilador de aviso é mostrado na figura 5.

Figura 5 – O circuito de aviso

O alto-falante é pequeno, de 4 ou 89, e os transistores, exceto o unijunção, admitem equivalentes.

Os resistores são de 1/8 W e o eletrolítico é para 16 V ou mais.

O transistor PNP deve ser dotado de um pequeno radiador de calor.

PROVA E USO

Ligue uma bateria carregada ao circuito e ajuste o trimpot P1 para que o sistema de alarme toque e o LED2 acenda.

A corrente no amperímetro, ao tocar o alarme, deve cair a zero.

Depois, ligue uma bateria descarregada ou com carga parcial.

O LED2 não deve acender e o alarme deve ser ajustado para não tocar no seu trimpot (não no trimpot do carregador).

Se a corrente subir para além de 5 A, deve ser usado o resistor Rx com seu valor aumentado.

Se for desejada uma corrente de carga menor, o valor de Rx deve ser alterado de modo a se obter esta corrente.

O tempo de Carga depende do tipo de bateria, devendo para tanto ser consultado o fabricante.

Para usar o carregador, basta conectar a bateria ao circuito e ligar a unidade.

Quando a bateria se encontrar carregada, o LED acende, a carga é interrompida e, se for usado o circuito de alarme, ele emitirá um apito.

Para baterias de 6 V o mesmo circuito pode ser usado, mas o ajuste do trimpot deve ser refeito.

Este circuito não admite a carga em série ou paralelo de baterias, mas somente uma de cada vez.