O indicador de nível de bateria proposto com 3 LEDs pode ser normalmente usado para monitorar o nível de carga de uma bateria de chumbo-ácido de 12 V, através de 3 iluminação LED distinta. Todo o circuito é construído usando apenas alguns BJTs, alguns diodos zener, resistores e LEDs.
Diferentes maneiras de verificar a tensão da bateria
Um hidrômetro é talvez a maneira mais eficiente de examinar a condição de uma bateria de chumbo-ácido. Os hidrômetros, por outro lado, têm uma variedade de desvantagens. Por serem feitos de vidro, são delicados e podem ser perigosos de usar durante a condução.
A pequena quantidade de ácido de bateria que persiste sobre eles representa um problema de armazenamento, pois as gotículas e vapores corroem a maioria dos metais e substâncias. Estes podem ser bons para uma garagem, no entanto, justificar seu custo para o uso raro em locais de trabalho domésticos muitas vezes não é prático.
Medir a tensão com a carga conectada é mais uma forma de verificar o estado da bateria. Sob uma carga funcional típica, uma bateria de carro chumbo-ácido em um estado de carga aceitável (Soc) terá um nível de tensão entre 11,6 e 14,2 volts. Quando o nível de tensão de uma bateria cai abaixo de 11,6 volts, sua capacidade é drasticamente reduzida e descarrega rapidamente.
Esta situação pode não permitir girar o motor de partida por muito tempo, na maioria das vezes! Se a tensão em carga, por outro lado, for superior a 14,5 volts, a bateria está completamente carregada! Se permanecer nessa condição por um longo período de tempo enquanto o carro estiver sendo conduzido, o sistema regulador do alternador pode falhar e a bateria pode ser destruída devido à sobrecarga.
Existem vários métodos para determinar a tensão da bateria. Um medidor de painel digital organizado como um voltímetro pode ser usado. No entanto, sua desvantagem é que eles são aproximadamente 10 vezes mais caros que um hidrômetro!
Usar um ‘voltímetro de escala expandida’ é outra melhor opção.
É necessária uma prática de vesgo e pares para exibir a faixa de tensão entre 11 e 15 volts na frente do medidor, calibrada em 0-16 volts. É ainda pior em uma escala de 0-30 volts, que é comum em multímetros contemporâneos.
Um medidor que mede 11 volts na extremidade inferior da escala e 16 volts na extremidade extrema da escala funciona perfeitamente. Como resultado, a expressão ‘escala estendida’ é cunhada.
No entanto, você não gostaria de ficar olhando para um medidor no painel enquanto dirige no trânsito. A faixa de voltagem na qual sua bateria é mais eficaz é apenas cerca de 2 volts.
O que realmente é necessário é uma indicação que dê apenas uma olhada rápida e não requeira nenhuma ‘análise’. Isso é precisamente o que tentamos realizar neste projeto.
Fazendo um indicador de 3 LEDs
Criamos um circuito indicador de bateria simples de 3 LEDs que exibe o seguinte:
- Amarelo indica que a bateria está ‘baixa’.
- Verde indica que a bateria está em boas condições.
- Vermelho indica que a bateria está sobrecarregada.
Um indicador amarelo acende quando a tensão da bateria cai abaixo de 11,6 volts. Isso implica que a bateria está com pouca carga ou que uma grande carga (como luzes de direção de alta potência) está drenando muita energia.
Quando a tensão está entre 11,7 e 14,2 volts, a luz do LED verde acende, indicando que está tudo bem. Quando o indicador vermelho acende, o que aconteceria se a tensão exceder 14,2 volts, o regulador de tensão do veículo pode precisar ser ajustado ou pode haver outro problema.
Descrição do circuito
O funcionamento deste circuito indicador de bateria de 3 LEDs depende das quedas de tensão variáveis nos LEDs de cores diferentes. As quedas de tensão nos LEDs vermelho, amarelo e verde a 20 mA são geralmente 1,7 V, 3,0 V e 2,3 volts. Q1 e Q2 são desligados por R3 e R5 quando a tensão da bateria do veículo se torna extremamente baixa para ZD1/ZD2 ou ZD3 conduzir.
O LED amarelo é polarizado diretamente e conduz através de D1 nestas condições, gerando uma tensão de aproximadamente 3,7 volts no ponto A. (veja o diagrama de circuito). ZD3 começa a conduzir assim que a tensão de alimentação aumenta acima de 11,6 volts, polarizando Q2. O LED verde acende devido às suas especificações de baixa tensão direta, diminuindo a tensão no ponto A para cerca de 2,6 volts.
Como isso não é suficiente para acender D1/LED3, o LED amarelo apaga. A polarização do LED amarelo é ‘roubada’ pelo LED verde.
Q1 é polarizado quando a tensão de alimentação excede 14,2 volts, e o LED vermelho ‘rouba’ a polarização do LED verde. O LED vermelho sozinho conduz quando a tensão no ponto A cai para dois volts.
A corrente através dos LEDs é limitada por R1. As correntes de base Q1 são limitadas por R2 e R4.
Outro design simples
Apenas três LEDs são utilizados para indicar o estado da bateria do automóvel (ou barco). Os LEDs acendem da seguinte maneira:
D3 – 12 volts
12…13 V = D3 + D4
D4 = 13…14V
D4 + D5 > 14 V
O pré-ajuste P2 determina a tensão na qual D3 desliga (13 V); PI determina a tensão na qual D4 liga (12 V); e P1 determina a tensão na qual D5 liga (13 V) (14 V). Como as diferentes alterações influenciam umas às outras, o procedimento de configuração é muito importante e precisará ser feito várias vezes. O protótipo do autor é mostrado na imagem.
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