UPS (Uninterruptible Power Supply) de 12V para Roteador

   

     UPS -Uninterruptible Power Supply (fonte de alimentação ininterrupta), tem seguinte funcionamento, seria uma fonte DC, acoplado  uma bateria de mesma tensão , quando na falta dessa  fonte por falha de alimentação AC e outros , essa bateria assumiria a carga, sem falhas ou desligamento  , isso muito usado em servidores e outros sistemas alta importância.

       Este circuito simples , baseia no principio de comutação dos diodos comuns.

 

   

    

  Circuito composto por fonte alimentação simples com ponte de diodos e capacitor para filtragem (2000uF), no ponto VP5  temos a tensão 13,62V , neste ponto temos resistor  R1 , faz parte de carregar a bateria através  do diodo D1, que não faz a tensão da bateria retornar para ponto VP5.

    

 

    Mas vou usar somente o principio para projeto .

 

  Os componentes usados no UPS 

 

 voltimetro e amperimetro digitais , serão instalados na  caixa plastica.

 

  modulo voltimetro e amperimetro digital.

 

Fonte de notebook , será utilizado  no circuito.

  fonte notebook 18V x 3,5A.

  Este serão alguns  componentes usados no projeto.

 

    A modificação acima será , o resistor R1 será trocado por um circuito inteligente para carregar a bateria, deixando em flutuação , não colocando corrente em excesso isso causa ressecamento das placas e uma possivel explosão.

    O circuito  segue abaixo onde esta J2, será ligado a fonte do notebook de 18Vx3,5A, eliminando  assim , ponte diodo e um transformador que ocuparia muito espaço e encareceria o projeto , esta fonte foi adquirida usada por 35 reais .

  Esta fonte foi usada somente para fazer o controle da carga da bateria , para alimentar o notebook, inversor e roteador, foi adquirida uma fonte chaveada com ajuste  de 11,4V a 14V x 12A.

 60 reais.

 fonte chaveda 12V x12A.

   Bateria foi usada  de automovel, que foi trocada esses dias , pois estava tensão baixa , quando ficava alguns dias sem uso , tambem tempo frio , afetava a  quimica interna , deixando na mão.

    A bateria usada foi 45a/h , através de estudo , a carga da bateria tem ser feita com 10% , do valor nominal dela , ou seja  4,5A por 10 horas, tensão de carga em 13,7 a 14,4V   (ideal 13,8V), flutuação dessa  bateria  com 1%  da corrente  450mA e tensão de 12,8 a 13,2V (ideal 13V).

   Esses  dados  foram retirados do dados fabricante de varias marcas, pois como a bateria  vai ficar sempre ligada ao circuito e interessante manter os parametros corretos para boa durabilidade.

   

        Circuito implementado no lugar  R1

 

   Será implementado este circuito com CI  UC2906   Sealed Lead-Acid Battery Charger.

  

     Temos abaixo este circuito com diagramas internos , composto por 16 pinos , possui  comparadores de tensão , flip-flop, transitores  drivres , referencias de tensão .

  

    Vamos analisar todos os pinos , para entender proximo circuito.

 

 

 

  

                     Pinos 1;2;3 - Current Sensor (Sensor de corrente)- Temos amplificador Operacional , que junto com referencia interna de 25mV, podemos  injetar um pequena tensão na ordem mV, que funcionará com sensor presença de corrente no circuito , quando houver corrente através shunt (resistor ou resistencia  valores muito  baixos  para converter corrente sobre ele , um valor tensão para medidas ou proteção), produzirá tensão somada com 25mV, na saida operacional teremos sinal que deixará transistor saturado , mantendo nivel logico LOW, na saida  C/S out no pino 1.    Pino 2  (C/S -)entrada negativa , pino 3 entrada positiva (C/S +).

           Pino 4 - Current Limit (Limite Corrente)-  Amplificador operacional , tensão referencia interna de 250mV, que notar  temos o negativo da referência , juntando com a tensão de shunt , que acontece , quando a corrente da bateria começa aumentar o shunt , começa a elevar a tensão , quando essa tensão comecar a se igualar a tensão interna 250Mv , teremos  0V, isso faz que acione saida operacional ,levando transistor a saturação que afeta outra parte ser explicada. 

        Pino 5 e 6 - Tensão de alimentação  do CI , tambem  a referência interna de 2,3V.

      Pino 7 e 8 - Controle do flip-flop  interno 

                         Pino 7 - Power indicate-  Quando ausencia interna da tensão referencia , ou tensão cai niveis abaixo do indicado para funcionamento esse pino muda seu estado cortando o transistor , podendo desligar uma indicação ou modificar algo no circuito.

                        Pino 8 - Over charge Terminate- controle  do flip flop , quando a carga da bateria  terminou, acionado através do nivel baixo, que será  usado no proximo  circuito implementado.

                        Pino 9 e 10 - Estado de saida do flip -flop interno.

                        Pino 11- Trickle bias -  Compensador do amplificador operacional.

                        

                       Pino 12 e 13 -  Referência de tensão controle

                        Pino 12 - Charge Enable - permissão de carga - comparador de tensão que usa a tensão interna de 2,3V como referência, quando essa tensão esta abaixo inibe o transistor permitindo ao transistor driver e de potencia , fornecer corrente para a bateria , quando atingir acima 2,3V, fazendo transistor entrar em saturação , limitado ou cortando a corrente da bateria deixando em flutuação.

                       Pino 13- Voltage Senser - Sensor de tensão- principio de funcionamento mesmo acima , comparador de tensão , quando atinge valor acima de 2,3V , mudando sua saida atuando diretamente no estado logico do flip-flop , mudando estado e condição do circuito.

                      Pino 14 - Compesation - usado para adicionar componente externo para filtragem ou auxilio em compensar sinal digital  interno.

                      Pino 15 e 16- Driver de saida - transistor interno usado como driver de saida para alimentar transistor maiores potencia, capacidade maxima datashett   desse transistor 50mA.

  

                     

                       Descrição de funcionamento.

 

 

              Abaixo temos o circuito integrado implementado  com componentes discretos baixo custo e facil aquisição.Algumas alterações de projeto foram feitas , como  retiradas da ponte de diodos D4 a D7,capacitores de filtro C5 e C6, porque estamos usando uma fonte comercial de notebook , será ligada no ponto J2.

                         

 

 

    Foram colocados externamente , resistores e capacitores para polarização e ajuste do CI UC2906, este foi alimentado com 18V através dos pino 5 ligado ao positivo e 6 ligado ao GND , o resistor R2  foi usado de 0,11ohms ( 2x0,22 em paralelo), usado como shunt , para fornecer tensão para sensores de corrente .

    Temos para fornecer corrente para bateria transistor TIP 32 (usei TIP42  6A de IC ), temos o divisor de tensão composto R7,R12,R13, entrega ao pinos 12 e 13 a referencias da bateria , alem para controlar a corrente de coletor fornecida , temos R4 , que limita a corrente de base assim diretamente no TIP42, R6 que  atua  mudando diminuido a tensão do pino 13.

    Para indicação de flutuação e funcionamento usamos operacional comparador de tensão  LM2903 , possui  saida em coletor aberto.

     

    Funcionamento do circuito com bateria ligada a saida J3 ou J4.

 

   Acima informei sobre algum componentes externo e sua função, vou explicar com a bateria ligada e depois mostrarei fotos e tensões reais  medidas no pontos , para melhor esclarecimento.

   A bateria foi ligada ao pino J4, em vazio esse  circuito fornece uma tensão de 11V, pois no seu divisor tensão composto pelo R7,R12,R13, no pino 13 (Voltage Senser ) , temos uma tensão abaixo dos 2,3V, mantendo assim transistor driver saturado , que faz circular corrente de base do TIP42 através resistor R4 de 1Kohm , polarizando, quando a bateria foi ligada a tensão subiu para 12,5V fazendo conduzir e circular uma corrente seria a carga da bateria , vamos estudar atuação da corrente no circuito , essa mesma corrente que carrega a bateria , passa pelo R2 (shunt) , produz uma tensão , essa aplicada nos operacionais internos que faz o seguinte.

    Nos pinos 2 e 3 , temos sensor corrente , quando este em zero , estava sem a bateria , possui 25mV internos que mantem o operacional em nivel alto , coletor aberto , quando acima a bateria começou a carregar , uma corrente foi gerada  e uma tensão sobre shunt foi criada , essa pequena tensão  (0,11ohms x 2A - suposição)  temos 220mV , que atua no diferencial desse operacional , atuando na sua saida , que coloca pino 1 no nivel  ( L ), baixo , que esta ligado a entrada pino 8,  Over charge terminate , isto muda estado interno do flip flop,  atuando sobre pino 10, que coloca o resistor de 732K, em paralelo com conjunto de resistores R12 e R13, atuando na entrada pino 13  Voltage Sense , diminuindo um pouco mais a tensão da entrada desse pino , fazendo que mantenha a carga.O pino 4   Limite  corrente , funciona assim , quando a corrente ultrapassar um valor seria  acima de 250mV internos  do CI , ou seja   ( 0,25V/ 0,11 ohms= > 2,33A), esta atuaria diretamente no transistor de saida , cortado a  corrente de carga .

     Passou se um certo tempo em horas dependendo estado da bateria ( esse processo de carga e lenta , pois processo rapido coloca se muita corrente na bateria e vida util dela diminui , podendo provocar acidentes e exalar gases do acido , pode acontece a fervura acido interno ).

    A bateria  quando começa a carregar a corrente de carga diminui e tensão vai aumentando ate maximo 14,4V , depende da bateria , então a tensões nos ponto 13 vai aumentando ao ponto que chegue proximo ou ultrapasse 2,3V, assim atuando operacional interno , que faz transistor interno corte , retirando a  corrente de base ou diminuindo ao estado que fique em flutuação corrente de 200mA ou menos ,alterando estados do flip  flop internos através dos sensores de corrente , pois a corrente abaixa num certo valor que ,chega proximo ao zero , então operacional tem 25mV internos muda seu estado que atua no pino 10 , desligando (cortando transistor ) , fazendo que a tensão sobre pino 13 aumente um pouco , mantendo em flutuação , assim como pino 10 esta aberto essa tensão esta sendo retirada e usada no comparador de tensão do LM2903 , que quando esta  tensão pino 10 surge , indica que a bateria esta em flutuação , assim mantendo ate, que a bateria seja usada e abaixe a tensão e volte ao processo acima. 

  Depois vou colocar topicos com medições e  fotos do projeto

 

  Obrigado  atenção de todos.

   

      

 

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Respostas a este tópico

cara, na boa, onde vc aprendeu esse português?
ta tenso de entender algumas partes.. kkkkk

Eu trabalhei e um um provedor de internet e levávamos uma tensão cc pelo cabo de rede abríamos os equipamentos e isolávamos os pinos que estavam energizados...

parabéns, campeão!!!

Bem, eu acho que você complicou demais... Não é mais fácil usar um circuito comutator de diodos? Montei um para um projeto com painel solar e uma bateria, quando a célula recebe energia, recarrega a energia e alimenta o microcontrolador. Quando ela está no escuro, a bateria assume automaticamente. Veja:

Tulio,

que maravilha de projeto. Descreve ele um pouco mais. Se tiver um esquema e puder postar também. Tenho um painel solar próximo de meu arduino e gostaria de usar a mesma solução.

Olá Túlio,

Concordo que se deva tentar manter as coisas o mais simples possível.

Mas defendendo a idéia do Sérgio, não podemos nos esquecer que quando se trata de baterias devemos tentar monitorar e controlar as tensões e correntes de carga, de descarga e  de flutuação da mesma, para aumentar o tempo de vida útil.

Como você tratou desta questão no seu projeto?

Compartilhe com a comunidade do LDG...:)

Abraço.

 

 

Sérgio, não consegui entender direito as explicações da eletrônica acima, talvez seja a tradução ou minha falta de conhecimento.

Sydney, me basei neste aqui: http://www.feirinhadigital.com.br/rbr/ham/projetos-usuarios/NO-BREA...

Estou usando um Acumulador de Chumbo-Ácido de 6V/4.5Ah, que é bem fácil de recarregar. Por experiência, tenho uma bateria dessas em um canhão de luz portátil recarregando com 12V/300mA há um ano e meio e não percebi nenhuma queda de autonomia. Minha placa solar produz em pico 12V/600mA, dando para recarregar a bateria e utilizar o resto (como no USB para recarregar o celular).

Se propus algo simples demais para a aplicação, em desculpem. Mas peço que, em vista de melhorar o entendimento geral e facilitar a ajuda de outras pessoas do LdG, dê uma ajeitada na explicação. Não sei, mas para mim ficou bem confuso.

Valeu

Posso utilizar no projeto mencionado outros tipos de baterias e cargas diferentes como uma de 9v comum?

Sergio, você tem o esquema do circuito? Após a instalação do UC2906?

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