Ajustando a tensão de saída de um LM317 com PWM

Fig.1 - Ajuste da tensão de saída do regulador linear LM317T,
através de um conversor PWM-DC

O LM317T, é uma popular regulador linear de tensão ajustável, que provê uma saída na faixa de 1,25V a 37V, com uma corrente máxima de 1,5A, com uma dissipação máxima de 2W para uma temperatura ambiente de 25°C (valor bem abaixo do que está sendo normal para os nosso dias de calor intenso). Para outros valores de temp. ambiente, deve-se fazer uso da resistência térmica do CI, que varia conforme encapsulamento usado. Neste caso, LM317T, o "T" refere-se ao encapsulamento TO-220, muito comum entre os componentes discretos de média potência.

Em geral, usa-se um potenciômetro para realizar um ajuste da tensão de saída. Mas, quando se quer ajustá-lo via um pino digital de um microcontrolador, pode-se fazer uso de um circuito conversor PWM para CC que nada mais é que um filtro passa-baixo, ou um espécie de integrador. 

Usando um filtro passivo RC e um amp op, pode-se converter um sinal codificado em PWM para um nível cc que pode ser aplicado no pino adj do LM317T. Com a variação do duty cycle (ciclo de trabalho) do pwm, tem-se uma variação do nível de tensão do sinal cc, o que implica em uma variação na tensão de saída do CI regulador. Pode-se ter uma variação de 0V a 3,3V na saída do filtro RC e amplificá-la para adequar a faixa de entrada (0V a 3,3V) a faixa desejada na saída.

Para um cenário onde ganho de amplificador formado por IC1 seja de 3, tem-se uma faixa de saída de 0V a 10V, aproximadamente. Isto dará uma tensão de saída do LM317T  na faixa de 1,25V ( 0V + 1,25V) a 11,25V (10V + 1,25V). Pode-se escolher valores de R2 e R4 para se obter o ganho desejado com intuito de adequar a faixa de tensão de entrada do filtro RC à faixa de tensão desejada na saída do regulador. A escolha dos valores do capacitor e resistor para o filtro RC depende da frequência do PWM do sinal de entrada. O exemplo da fig.1 usa valores para um pwm de 1kHz.

Também é possível aprimorar o circuito, substituindo o filtro passivo RC por um ativo implementado com um amp op.

Uma aplicação prática deste seria a confecção de um carregador de baterias. Para o caso de baterias chumbo-ácidas, pode-se utilizar um microcontrolador para realizar um carregamento inteligente, com o monitoramento da corrente de carga através de um shunt resistivo. Pode-se verificar o estado da bateria e, dependendo, aplicar um corrente bem baixa inicial com intuito de minimizar a resistência interna devido ao excesso de sulfatação (o que ocorre quando este tipo de bateria fica muito tempo descarregada), e aí, então, com o monitoramento da corrente de carga e ajuste da tensão na saída do regulador, aplicar os estágios de carregamento: corrente constante, tensão contante e flutuação.

Circuito Indicador de Bateria Descarregada

O circuito de sensoriamento é composto pelo amplificador operacional 741, IC1 na configuração de comparador de tensão, usando um diodo zener, D1, para fornecer uma tensão de referência. Quando a tensão disponível no cursor do trimpot/potenciômetro R2 está abaixo da tensão de referência gerada por D1, a saída de IC1 vai ao valor baixo, que é por volta de 1,7V em relação ao terminal negativo da bateria. Assim, o led, LED1, acende, através de R3.

Este circuito pode ser adaptado para situações onde se utilizará baterias com tensões de à 18V. Para isso, escolhe-se o zener com valores adequados em conformidade com os valores de de bateria fraca para cada caso. Por ex. Nos caso de baterias chumbo-ácidas de 6V[1], o valor recomendado para se iniciar o carregamento da mesma é quando esta atinge 5,25V (1,75/célula), sem carga (ou carga muito baixa). Neste caso, faz-se necessário escolher um zener com tensão abaixo de 5,25V.

Já no caso de R3, deve ser escolhido para uma corrente mínima de acionamento do led. Subtraindo da diferença entre a tensão da bateria descarregada e o valor de 1,7V (nível baixo de IC1), a queda de tensão no led LED1. Obtendo-se R3, pela razão deste valor de tensão obtido da corrente do led.

Também é importante verificar o datasheet do diodo zener: corrente mínima e máxima de operação, variação do valor de tensão (em função da tolerância, da corrente e da temperatura de operação).

[1] - Deve-se atentar ao valor mínimo recomendado da alimentação de operação do amplificador operacional 741. Segundo o datasheet do UA741 da ST, é 5V (tensão entre os pinos de alimentação).

Da Pimp :Testador, Carregador e Dessulfatador de Bateria Chumbo-Ácida Selada

O Da Pimp é portátil e funciona como carregador, testador para dessulfatação de baterias chumbo-ácidas seladas.  O seu autor é Mikey Sklar. Este projeto nasceu como uma melhoria do Carregador de Bateria Capacitivo de George Wiseman.

Da Pimp usa capacitores ao invés de transformador, é extremamente leve e de baixo custo. Segundo o autor, pode ser usado para:

• Teste rápido para verificar o nível de sulfatação em que a bateria se encontra;
• Recuperação de baterias automotivas;
• Recuperação de baterias de pequenos barcos;
• Recuperação de todo o conjunto do banco de baterias de chumbo-ácido de ciclo profundo utilizado em carros elétricos de golf, empilhadeira, etc..
• Recuperação de baterias de ferramentas elétricas (furadeira/parafusadeiras, cortadores de grama, serras elétricas);

O kit para montagem pode ser obtido no blog do autor. (sklarm@screwdecaf.cx)

Uma fonte de corrente simples com Amp op e transistor bipolar

Muitas vezes, nos deparamos com situações que exigem uma fonte de corrente, como o caso de controlar atuadores como válvulas que operam no padrão de 4 a 20 mA.

O circuito a seguir, de fácil implementação, utiliza componentes simples como transistor bipolar e amplificador operacional comum.

R1 e R3 formam um divisor de tensão, gerando a tensão de referência Vref. Mas esta tensão poderia ser obtida através de outras formas, como um zener, conversor D/A, etc.. Então, temos que a corrente na carga que é a corrente de coletor do transistor PNP, é igual a corrente em R2, desconsiderando a corrente de base deste transistor. Como em geral, na maioria dos transistores de uso geral e baixa potência devido a um alto hfe, esta aproximação (corrente de emissor = corrente de coletor) pode ser aplicada. Assim, tem-se que a corrente desta fonte pode ser calculada a partir da equação:

Current Out = (V+  - Vref) / R2.

Mantendo-se constantes V+ e Vref, tem-se Current Out também constante. Isto, é claro, é verdadeiro até a saturação do transistor, estado a partir do qual, o transistor deixa de compensar a tensão do coletor em função da variação da carga para manter a corrente da carga constante.

Construa sua própria Pick and Place para montagem smd

Provavelmente pensando no esforço e concentração necessários para inserir componentes SMD em PCI´s, Gravelrash construiu sua própria pick and place para isso.

Ao invés de ficar exausto com vários instrumentos e muita concentração, optou-se por esta implementação, que foi feita a partir de uma CNC chinesa. Ela não utiliza circuitos alimentadores automatizados para suas peças, porém 5 alimentadores manuais do eBay, permitindo-a manipular 25 componentes diferentes.

No projeto existem uma bomba de vácuo para a sucção dos componentes SMD e um cabeçote de 2 eixos capaz de movimentar os componentes até a placa. O software é o Mach3, um programa normalmente usado em CNC´s.

Veja o projeto completo em: Home made pick place SMT machine

Fonte 0,1V - 50V ajustável com limite de corrente ajustável

Este circuito de fonte de Alimentação possui uma boa estabilização.  A sua saída cai somente de 0,005% para uma variação de carga de 0 a 100%. E de 0,01% para flutuações da tensão de entrada. A capacidade de ajuste da tensão de saída na faiz ade 0,1V a 50V é devido ao uso do amp op CA3130, IC2, no circuito. T4 aumenta o fan out do amp op. A referência do circuito é fornecida pro IC1, CA3086. Este CI é um arranjo de 5 transistores com compensação de temperatura como dois destes ligados na forma de par diferencial. Quatro destes transistores são utilizados como diodos de referência e o quinto ajusta a impedância de saída desta referência.

A tensão de referência é ajustada através de P2. IC2 compara a referência disponível em sua entrada inversora com uma amostra da saída obtida pelo divisor formado por R8+R10 e, disponibilizada em sua entrada não-inversora. T1 e T2 trabalham na configuração de par darlington, amplificando a corrente de saída. T3 atua como um limitador de corrente. O limite de corrente é ajustado através de P1 e seu valor mínimo é de cerca de 0,6A (0,6V/R7). Quando é ajustado em seu máximo (cursor todo à direita, proximo à base de T3 - vide circuito), o limite de corrente é desativado.

Interfaceando PIC18F84 com VGA

Este circuito, elaborado por Eric Schlaepfer, foi muito divulgado pela internet. No entanto, exitem erros na distribuição da pinagem no projeto orignal e o firmware foi feito para monitores CGA/MDA, não trabalhando com monitores VGA.  Yuri Lysenkov, um Russo, realizou as modificações necessárias para que este sistema, hardware e software, possa trabalhar com o padrão VGA. Este circuito é muito simples, contendo poucos componentes e pode ser ligado diretamente a um conector VGA padrão (DE-15, ou D-SUB 15), destes comumente encontrados em monitores. Após o power-on, o regulador* estabiliza o brilho da imagem. Se tudo for feito corretamente, os dígitos "4:57" em tamanho grande, apareceram na tela.

Baixe o código (fonte .asm e compilado .hex ) pelo link abaixo:

O arquivo esta no formato .rar. Utilize winrar, ou outro de sua preferência.

*Não sei o que o autor, Yuri Lysenkov, quiz dizer com este termo. Talvez erro na tradução do Russo para o inglês.

Carregador 6V/12@1A para Bateria Chumbo-Ácida

Este carregador nada mais é que uma fonte típica linear com um trafo de 15V de saída, um circuito retificador de ponte completa a diodo e um filtro composto por um capacitor eletrolítico de 2200uF, próximo a ponte, e por um de 47uF, próximo ao LM317. Este é um regulador linear comum de fácil aquisição, em sua configuração mais comum de regulador, onde temos a tensão de saída determinada pela fórmula: Vout=1,25*(1+R2/R1) (V). Assim, com a chave S1 fechada, temos cerca de Vout = 6V, e com a mesma aberta, Vout = 12V. A corrente máxima, é limitada pelo próprio LM317 em cerca de 2,2A. É importante observar que o LM317 deve ser montado em dissipador de calor com um coeficiente de dissipação suficiente para manter o CI regulador dentro das especificações térmicas máximas (o datasheet deverá ser consultado).

Tem-se na saída um fusível de 3,0 A e diodos para proteção contra ligação invertida da bateria e curto-circuito.

Carregador de Bateria 12V (chumbo-ácido,selada,NiCd...)

O carregador aqui descrito é destinado ao carregamento de baterias tipo chumbo-ácido, seladas, reguladas por válvulas..., de pequena capacidade, 2 a 10Ah.

O carregador consiste de dois estágios: O primeiro é uma dobrador de tensão, utilizando um temporizador 555 acionando um par de transistores conectados como seguidores de emissor. Este dobrador possui resistores de potência que limitam a corrente de carga.

O segundo estágio é um regulador de tensão que utiliza o CI regulador 7815, cuja saída é aplicada diretamente à bateria a ser carregada através do diodo D3 (1N4003), que previne corrente reversa e reduz a tensão a uma valor mais adequado, resultando num valor de carregamento de cerca de 14,4V. Esta tensão é adequada para a fase de carregamento profundo (cíclico), mas é muito alta para a fase de flutuação (fase em que uma pequena corrente é fornecida apenas para manutenção da carga completa).  Por exemplo, a bateria chumbo-ácido selada VRLA (regulada por válvula) Unipower UP1245, tem  em suas especificações: Para carregamento em tensão constante, tensão de flutuação na faixa de 13,50V a 13,80V, tensão para uso cíclico, de 14,10V a 14,40V. Portanto, ESTE CARREGADOR NÃO DEVE PERMANECER CONECTADO A BATERIA APÓS SE ATINGIR O FINAL DA CARGA. Para usá-lo no modo de flutuação, pode-se adicionar diodo em série com o D3 até se obter o valor da tensão de carregamento em flutuação. Para isto deve-se consultar as especificações da bateria para verificar o valor da tensão de flutuação. A corrente máxima de carga está por volta dos 400mA.

Existe uma saída auxiliar que providencia uma tensão por volta dos 20V (sem carga). Este valor depende do valor da tensão de entrada e decresce com o aumento da carga.

No caso de curto na saída do carregador, a proteção de sobre-corrente de U2 será rapidamente ativado. O valor da corrente de curto-circuito é alta o suficiente para danificar os diodos. Caso a saída auxiliar seja curto-circuitada, o fusível de proteção F1 abrirá.

É necessário instalar dissipadores nos transistores e, principalmente, em U2, pois este aquece bastante. Também é recomendado soldar os resistores R4 e R5 deixando os terminais com cerca de 15 a 20 mm em relação à placa, para facilitar a dissipação.

Carregador de Bateria Chumbo-ácido Selada com LM317

A corrente de carga é limitada a 2,2A (para Pot. dissipação < Pot. máx.) internamente pelo LM317. A medida que a tensão da bateria aumenta, a corrente de carga vai decrescendo, e quando atinge 150mA, o carregador chaveia para modo de flutuação de baixa tensão, evitando assim uma sobrecarga na bateria. No modo de flutuação uma pequeníssima corrente percorre a bateria, suficiente para manter sua carga completa.

Com uma bateria descarregada, o interruptor "start" não precisa ser acionado, desde que o carregador comece a carregar. Este interruptor deve ser acionado somente no caso de baterias ligeiramente descarregadas. Quando o interruptor  "start" é acionado, a saída do carregador vai para os 14.5V, valor este definido pela malha formada por R1, R2 e R3. A corrente de saída é sensoriada por R6 e comparada a uma fração da tensão de referência, Vref, de cerca de  1.25V, em R2 por um amplificador operacional LM301A . Quando a tensão em R6 cai abaixo da tensão em R2, o que ocorre quando a corrente de carga atinge os cerca de 150mA, a saída do LM301A vai a 0V, o que coloca R1 em paralelo com R4. Isto diminui a tensão de saída de 14.5V para aproximadamente 12.5V, tensão de flutuação, terminando a carga. Transistor Q1 é saturado, acionando o led como uma indicação visual de carga completa na bateria.

Referência: http://www.ti.com/lit/an/snoa402b/snoa402b.pdf