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Palácio de São Vicente.
A ausência de artigos aqui pelo blogue, deve-se a isto... :D
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Já tinha falado noutros artigos que muitas baterias, a corrente constante, sofrem uma queda de tensão nos seus terminais quando o seu volume de carga atinge os 100%.
Com o objectivo de conseguir medir aquela queda e de obter um registo gráfico semelhante, decidi fazer uma pequeno circuito com um MCU (imagens em baixo), um divisor de tensão e simplesmente ligar a ADC e enviar os dados para o computador por UART.
Como fonte de corrente, usei algo muito semelhante ao que já AQUI tinha descrito. Para esta situação a corrente foi ajustada para um valor constante de cerca de 2A.
O resultado pode ser visto no gráfico em baixo. As amostras foram tiradas a cada 5 segundos ao longo de toda uma tarde e noite de carga/recolha. Este gráfico deve ser comparado com o primeiro do artigo e com a linha "charge voltage".
Um teste, uma vez mais, com um motivo meramente académico e que vai de encontro ao datasheet como não poderia deixar de ser.
O esquema em baixo representa um módulo medidor de corrente, com 2 canais, usando o sensor ASC712 da Allegro, que permite medições de até 20A.
O circuito é bem simples, composto a nível de componentes por apenas 2 sensores, 1 ampop, 1 regulador de tensão e meia dúzia de componentes discretos.
Os ampops estão montados numa configuração de amplificadores não inversores e possuem um ganho igual a 2.
Na saída vai ligar-se um MCU que vai fazer a medição da variação de tensão, assim como a sua "tradução" para valores de corrente.
Obviamente, nesta aplicação terá de ser usado um ampop rail-to-rail, como é o caso do OPA2348.
Obviamente, nesta aplicação terá de ser usado um ampop rail-to-rail, como é o caso do OPA2348.
Como estes sensores permitem medição de correntes positivas e negativas, o circuito ficará apenas preparado para ler apenas as negativas (basta trocar a ordem de ligação). Isto porque para essas o valor de tensão na saída do sensor encontra-se entre 0.5V e 2.5V e por isso, permite ser ampliado sem necessidade de aplicar um subtractor (neste caso de 2.5V).
Assim sendo, na saída do módulo para ser lida pelo microcontrolador, será entregue uma tensão que varia de 1V a 5V, correspondendo 1V a 20A e 5V a 0A, ou ausência de passagem de corrente.
O calculo para a conversão tensão - corrente pode ser expressa na seguinte equação:
PS: a tensão é medida através de uma ADC de 10bits.
Imagem 3D do módulo medidor (conectores não aparecem aqui):
Últimos avanços na ponte H.
O objectivo continua a ser usar MOSFET com Ron baixo, mas que no conjunto fique num preço razoável.
Até ao momento esta configuração é a que mais me satisfaz... a outra opção estaria no HIP4081.
[EDIT]:
Na figura, os MOSFET canal N serão trocados por IRFB744 (Ron=2.5mR);
Os MOSFET canal P serão trocados por SUP75P03 (Ron=7mR);
Circuito em testes.
Constituído por 2 MOSFET canal N e 2 MOSFET canal P.
Capaz de suportar picos de corrente até cerca de 50A.
A parte de baixo está cortada, pois está ainda em fase de "projecto"... no entanto já funciona teoricamente. Falta adicionar ainda algumas portas lógicas a fim de proteger contra curto circuito, já falado no post anterior, como sendo a saturação dos dois MOSFET do mesmo lado.
O que é?
Ponte H é um circuito electrónico que permite que um micro controlador (ou semelhante) controle um motor DC, quer na sua direcção de rotação, quer na sua velocidade (com recurso a PWM).
Estes circuitos são geralmente utilizados em robótica e estão disponíveis em circuitos prontos a usar, como L293 e o L298.
Como funciona?
Para facilitar, começamos por ver o exemplo da imagem, esquecendo ligações ao circuito de controlo.
Basicamente podemos usar 4 interruptores (montados como na imagem) e ao fazer o switch de 2 deles em simultâneo, conseguimos fazer com que a corrente flua numa ou noutra direcção no motor.
Os interruptores devem ser accionados sempre em diagonal, pois se accionarmos os dois interruptores do mesmo lado, criamos um curto circuito!
Outro melhoramento que pode ser feito à ponte H , seria a colocação de diodos entre as "chaves", pois quando a corrente não tem onde circular, no caso de o motor parar, ela volta para a fonte de alimentação economizando assim o gasto de energia de uma bateria ou evitando que a corrente danifique o microcontrolador, por exemplo.
Aplicar semicondutores:
Agora que já está claro o funcionamento de uma ponte H, usando interruptores, vamos trocar estes últimos por transístores ou MOSFETs.
Aqui começa-se a decidir que tipo de componentes vamos usar, para controlar o nosso motor.
Se o motor precisar de pouca potência e para uma montagem mais simples e barata, podemos usar transístores. Se o motor for de uma potência já considerável, os transístores embora funcionem na mesma, não teremos a mesma performance e leva ainda à utilização de grandes dissipadores.
Acrescenta-se ainda alguns dados importantes: no arranque o motor está em “curto-circuito” e precisa de uma enorme corrente para arrancar e os MOSFET’s são mais resistentes a este picos de corrente, além disso permitem a que haja mais passagem de corrente com um aquecimento menor que os bipolares.
Problemas no uso de MOSFET's: a tensão na gate tem de ser cerca de 3V a 4V superior que a tensão que na source. Isto faz com que tenha de se utilizar 2 alimentações, sendo uma 4V superior à outra ou então usar apenas uma, mas a tensão ao terminais do motor cai 4V abaixo da tensão da ponte H.
Circuito exemplo, com MOSFET canal N.
Onde vou arranjar motores baratos que desenvolvam um grande binário e ainda por cima, tenham mais de 300RPM.
A possível solução está em berbequins a baterias, tal como o RYOBI CDC1802M.
O binário desenvolvido de 42N.m, equivale a 428Kg.cm. Adiciona ainda a vantagem de ter um selector mecânico para 2 velocidades, sendo a máxima numa das opções de 350RPM (ideal).
Um pequeno vídeo de um sistema semelhante, mas usando motores de aparafusadoras.
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