Carregador de Baterias

• Baterias são elementos capazes de transformar energia química em elétrica.
• São uma excelente opção para a alimentação de equipamentos móveis.
• Alguns tipos de baterias podem ser carregadas.
  

Podemos associar os módulos em série para obter um valor maior da tensão terminal.
Não se deve fazer associação em paralelo



Mas o que fazer para carregar?
Até o momento, ligava-mos uma fonte de tensão superior afim de provocar uma reação química reversa.




Problemas:

• As baterias não podiam ficar por um longo período com o risco de estufar , vazar ou até mesmo explodir.
• Por esse motivo, não sabíamos quando os módulos estavam carregados.
  

O novo circuito carregador é basicamente uma fonte de corrente controlada com uma malha que permite o desvio da corrente quando a bateria estiver carregada.


Vantagens:

• Não oferece riscos ao usuário.
• Carrega os módulos por completo.

Esquemático:


Lista de materiais:

• 1 x Trafo de 127V para 12V;
• 4 x Diodos 1N4007;
• 1 x Capacitor Eletrolítico de 470uF/35V;
• 1 x Transistor TIP31 ou TIP41;
• 1 x Resistor 8k2 ohms;
• 1 x Resistor 27k ohms;
• 1 x Resistor 22ohms/10W;
• Placa de Circuito Impresso.
  

Layout – ARES

Procedimentos:

1º - Com Layout concluído, o aluno deverá imprimir o arquivo utilizando papel transparência, ou papel glossy, utilizando uma impressora à Laser.

2º - Fixar a parte impressa do papel ao lado que contém cobre da placa de fenolite.

3º - Utilizar um ferro de passar roupa para aquecer o tonner impresso no papel, para que ele seja transferido para o cobre. Essa etapa pode ser complicada mesmo para pessoas experientes.



4º - Mergulhar a plada de circuito impresso na bacia contendo percloreto de ferro. O percloreto é um acido que utilizado para corroer o cobre e não consegue fazer o mesmo com a parte protegida pelo tonner.




5º - Por ultimo, limpar com BomBril, furar, cortar e soldar os componentes.


Fiorelo R. C. Filho

Futebol de Robô - Palestra feita po Fiorelo na IV Olimpíada de Robôs

Aproveitando o tema das Olimpíadas de Robôs, vou postar o trabalho de Fiorelo R. C. Filho, que nos enviou uma apresentação sobre a competição de Futebol de Robôs.

IV Olimpíadas de Robôs em 2007

No primeiro encontro, para ensinar aos participantes sobre os robôs Fiorelo usou de exemplo a apresentação do equipamento utilizado em Petrópolis no ano de 2006. Instruções sobre o equipamento e sobre o carregador de baterias(próximo post)



Introdução



Caracter Código binário
# 00100011
$ 00100100
% 00100101
0 00110000
1 00110001
2 00110010
A 01000001
B 01000010
a 01100001
b 01100010





Movimentos:



Mas como é possível controlar três módulos utilizando apenas uma freqüência?
Na realidade, os módulos são controlados seqüencialmente. Com um “Baud Rate” alto e pouca informação, o processo se torna tão rápido que fica praticamente instantâneo.

Nos restante dos encontros os alunos discutiram sobre motores CC(velocidade, torque, ruídos...), motores com caixa de redução, carcaça,Eletrônica,transmissão de dados e programação em C++.

Em toda olimpíada os alunos, que participaram nos anos anteriores, ensinam aos que estão começando, através de palestras e Mini-cursos.Com isso, além de aprenderem como funcionam os robôs, eles têm a possibilidade de trabalhar em grupo e passar o conhecimento, o que é uma experiência muito válida para a vida profissional.

Projeto Luz Para Todos

Olá Leitores!

Recebemos mais uma contribuição para o TecEng!Fiorelo Ruback Cascardo Filho nos enviou várias apresentações que fez para a UFJF.Ele se formou em Engenharia Elétrica e enviará várias contribuições.

Espero que gostem!

Projeto Luz Para Todos

Eficiência Energética

UFJF

Este programa tem como objetivo, até o ano de 2008, promover o acesso à energia elétrica à totalidade da população do meio rural brasileiro. O programa tem como meta atender cerca de 2,5 milhões de famílias brasileiras residentes na área rural, beneficiando cerca de 12 milhões de pessoas. Prioridades estabelecidas pelo programa:

• Projetos de eletrificação rural, paralisados por falta de recursos, que atendam a comunidades e povoados rurais;
• Municípios com Índice de Atendimento a Domicílios inferior a 85%, calculado com base no Censo 2000;
• Municípios com Índice de Desenvolvimento Humano inferior à média estadual;
• Comunidades atingidas por barragens de usinas hidrelétricas ou por obras do sistema elétrico, cuja responsabilidade não esteja definida para o executor do empreendimento;
• Escolas públicas, postos de saúde e poços de abastecimento d'água;
• Projetos que enfoque o uso produtivo da energia elétrica e que promova o desenvolvimento local integrado;
• Assentamentos rurais;
• Projetos para o desenvolvimento da agricultura familiar ou de atividades de artesanato de base familiar;
• Atendimento de pequenos e médios agricultores;
• Populações em áreas de Unidades de Conservação da Natureza;
• Populações em áreas de uso específico de comunidades especiais, tais como: minorias raciais, comunidades remanescentes de quilombos e comunidades extrativistas.

Agentes participantes

• O Programa é coordenado pelo Ministério de Minas e Energia (MME) e operacionalizado com a participação das Centrais Elétricas Brasileiras S.A. (Eletrobrás).
• Tem como agentes executores as concessionárias e permissionárias de distribuição de energia elétrica e as cooperativas de eletrificação rural, autorizadas pela Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel). Comissão Nacional de Universalização (CNU), o Comitê Gestor Nacional (CGN), os Coordenadores Regionais, os Comitês Gestores Estaduais (CGE), os Agentes Luz para Todos e os Governos Estaduais.

CRITÉRIOS TÉCNICOS DE ATENDIMENTO

O Programa contempla o atendimento das demandas no meio rural, mediante uma das três possibilidades:

1. Extensão de Redes de Distribuição;

2. Sistemas de Geração Descentralizada com Redes Isoladas;

3. Sistemas Individuais

SISTEMAS DE GERAÇÃO INDIVIDUAIS

I - Hidroeletricidade;

II - Solar Fotovoltaica;

III - Energia Eólica;

IV - Biomassa;

V - Gerador diesel;

VI – Sistemas Híbridos, resultantes da combinação de duas ou mais das seguintes fontes primárias: solar, eólica, biomassa, hídrica e/ou diesel.

Problemas

Em algumas localidades, devido a inexistência de linhas de transmissão, subestação e sistemas de distribuição, o preço do KWh seria inviável. Uma das soluções para esses casos seria a implementação de sistemas fotovoltaicos residenciais.

Instalação Fotovoltaica Residencial

Assim funciona a instalação Fotovoltaica Residencial

1. Módulo Fotovoltaico

2. Controlador de Carga

3. Baterias

4. Conversor CC-CA (Inversor)

5. Iluminação

Custo

Proposta

1. Reduzir o Preço do KWh do sistema Fotovoltaico.
2. Com isso o preço do KWh a base da luz solar torna mais atrativo e a carga do sistema elétrico poderia ser aliviada.
3. A proposta é apresentada a seguir, podendo ser aproveitada em diversas outras aplicações.

Conversor CC-CA

Análise Construtiva

Uma alternativa para inverter o sentido da corrente é modificar a polaridade da fonte CC.

Porém, em alta velocidade, este método é ineficaz.Existe uma topologia, conhecida como ponte H, capaz de controlar o sentido da corrente.

Fechando as chaves J1 e J2 através de um microcontrolador, estaremos permitindo um fluxo de corrente em um sentido.

Para inverter o sentido da corrente basta abrir as chaves J1 e J2 e depois fechar J3 e J4.

Vamos discutir rapidamente o dispositivo utilizado como chave. O relé é uma chave eletro-mecânica, ou seja, uma chave acionada por grandezas elétricas.

Os problemas são:

São lentos (cerda de 4ms na comutação);

Necessitam de amplificador de tensão/corrente para serem comandados por um microcontrolador;
Apresentam defeitos rapidamente ( 20.000 comutações ).

Um transistor também pode ser utilizado para trabalhar como chave ( trabalhando no corte e na saturação ).

A corrente no coletor é igual a bIb onde b geralmente é muito alto. Porém, existe um ponto onde podemos aumentar a corrente de base Ib sem que Ic altere.

Repare que caso Ib igual a 0, o transistor funciona como uma chave aberta.

Caso não seja um valor muito baixo, o semi-condutor funciona como uma chave fechada.Uma ultima observação importante é quanto a polaridade do componente.

Para que o componente se comporte conforme explicamos, é necessário uma tensão de polarização entre a base e o emissor.

Vamos começar a montar nosso conversor substituindo as chaves.

Observe a polaridade nos transistores quando uma das portas (A ou B) passa de baixo (0V) para alto (+5V). 12Precisamos de um Driver para resolver o problema. Não é o intuito deste texto explicar o Driver, e sim, mostrar a necessidade.

Os transistores, trabalhando como chave, são capazes de formar apenas ondas quadradas. No espectro da frequência, a forma de onda contém uma senoide na fundamental além da soma de infinitos harmônicos.
Antes de pensar em filtrar, vamos melhorar a saída. Existe uma técnica chamada de PWM (modulação por largura de pulso) capaz de modificar o valor eficaz de uma fonte.

Podemos utilizar um sinal pulsado para variar o valor eficaz.

Portanto, é possível uma forma de onda quadrada com o valor eficaz semelhante à de uma senoide.

O valor das larguras de pulso é obtido pela comparação entre uma onda senoidal e uma triangular (chamada de portadora).

A amplitude da tensão de saída pode ser ajustado pela amplitude da onda senoidal de referência.

Antes de abordar a realimentação, vamos analisar a forma de onda na saída.

Repare no espectro da frequência que, caso necessário, podemos filtrar os harmônicos obtendo um fonte senoidal.

Estimados Valor de Entrada : 19,5Vcc

Valor de Saída (RMS) : 120Vac

Potência : 5,5A x 18V = 99W

Custo : 70 Reais

Ao viabilizar o acesso à energia elétrica, o LPT favorece a permanência das famílias no campo, melhorando a qualidade de vida. Com a chegada da energia as famílias adquirem eletrodomésticos e equipamentos rurais elétricos, o que permite o aumento da renda, a melhoria do saneamento básico, da saúde e da educação, fortalecendo o capital social dessas comunidades.E o mais importante, proporciona melhor qualidade de vida para todos.

V OLIMPÍADAS DE ROBÔS

Como todos nós sabemos 2008 é ano de Olimpíadas. E como todo ano é ano de Olimpíadas de Robôs aqui na UFJF, 2008 não será diferente. Está chegando a V Olimpíadas de Robôs da UFJF.

Nesta 5ª edição a Olimpíadas contará com três tipos de competição. Futebol de Robôs Rádio-Controlados, Futebol de Robôs Autônomos, Prova Especial e a Prova Surpresa!!!. Além das provas, como já é de custume, o evento contará com palestras e mini-cursos.

Saiu a programção, confira e angende-se !

Maiores detalhes e informações >>>

Introdução à Eletrônica

Minha intenção com estes tutoriais não é a de criar um texto completo e especializado na área de circuitos eletrônicos, mas de introduzir àqueles que nunca tiveram contato, mas sempre tiveram a curiosidade, os conceitos básicos de eletrônica. Serão quatro textos, que possibilitarão ao leitor entender os elementos que compõem estes circuitos e possivelmente interpretar o funcionamento básico destes sistemas.

Não vou ficar enchendo de conceitos na área da física, da matemática e da engenharia em geral, vou focar num texto mais orientado à parte prática do entendimento, com algumas equações de definição somente.

Introdução à Eletrônica – parte 1

ELEMENTOS DE CIRCUITOS LINEARES

Bom, primeiramente, conceitos. Eu sei, é a parte mais chata, mas temos que apresentar algumas coisas... Mas pra quem gosta até da teoria, aí vai.

Grandezas elétricas

• Tensão: é a medida da diferença de potencial entre dois pontos num campo elétrico. Pode ser entendida como a “pressão” que move os elétrons num campo elétrico, assim como a diferença de altura num cano cria pressão para mover a água. Medida em volts (V), simbolizada por E ou V.

• Corrente: é o fluxo de cargas elétricas (elétrons por exemplo) num meio (condutor, resistor, etc). Definida também como a taxa de carga no tempo que atravessa certa área. Seria a água em si, na analogia anterior. Medida em ampères (A e submúltiplos), simboliza-se por i.

• Potência: é a medida da quantidade de energia que está sendo transferida no tempo a certo componente. Simbolizada por P, é medida em watts (W). Vale lembrar: P = V.i

• Fluxo magnético: é uma medida de quanto campo magnético atravessa uma área no espaço. É consequência da corrente que produz este campo. Simboliza-se por Φ (letra grega phi) e mede-se em webers (Wb).

Elementos lineares

Estes elementos são chamados lineares por representarem modelos matematicamente lineares de fenômenos elétricos, e estão na teoria clássica de circuitos.

• Resistência: a resistência elétrica (medida em ohms – Ω) é o elemento básico de todos os circuitos. O componente que produz resistência é o resistor; a resistência relaciona a tensão e corrente pela Lei de Ohm:
  (respeitando o sentido convencional dado à corrente e tensão no componente, como representado na figura)

• Capacitância: a capacitância (medida em farads – F) é a propriedade do componente capacitor; é a propriedade de resistir a variações na tensão. O capacitor faz isso armazenando energia em seu campo elétrico, e liberando esta energia na forma de corrente quando a tensão sobre ele diminui, por exemplo, para tentar manter esta tensão constante. É matematicamente definido como:
  

onde dV/dt é a taxa de variação de tensão (V) no tempo (t) em cima do capacitor. É facil ver, portanto, que a corrente através dele será diretamente proporcional à sua capacitância C e a esta variação.

• Indutância: é a propriedade dos indutores; a indutância (medida em henrys – H) é o equivalente da capacitância para a corrente, ou seja, o indutor se opõe a mudanças na corrente. Ele faz isto armazenando energia em seu campo magnético (produzido pela corrente). Se a corrente tentar diminuir, por exemplo, o indutor vai se opor, descarregando a energia magnética armazenada na forma de uma tensão induzida que aparece nos seus terminais, tentando manter a corrente circulante constante. A tensão induzida terá o sentido oposto ao da variação de corrente, neste caso. Matematicamente,
  

onde di/dt é a taxa de variação de corrente (i) no tempo (t) através do indutor. É facil ver, portanto, que a tensão que aparece nele será diretamente proporcional à sua indutância L e a esta variação.

Obs.: o transformador (mostrado na figura abaixo) é na verdade um par (ou mais de duas) bobinas acopladas magneticamente. Isto quer dizer que elas compartilham o fluxo magnético.

Portanto, se acontecer de a corrente variar em uma destas bobinas, o campo também vai variar e vai causar o aparecimento de uma tensão induzida na bobina, como acontece com o indutor e pelo mesmo motivo explicado acima, mas neste caso a tensão aparece na outra bobina também, por elas estarem compartilhando o mesmo campo.

É por isto que ele tem a capacidade de abaixar ou elevar a tensão: se a tensão está variando em V1, a corrente variante também produz tensão induzida em V2. O que acontece é que estas tensões induzidas vão ser diretamente proporcionais à indutância de cada uma das bobinas, N1 e N2. Então, é só fazer com que uma delas seja maior que a outra (por exemplo, N1 > N2) para causar a tensão que aparece em N2 ser diferente de N1 (neste exemplo, V1 > V2, pois V1 é proporcional a N1 e V2 é proporcional a N2 e N1 > N2).

Curiosidades sobre os elementos lineares

Propriedades dos resistoresSe opõe à passagem da corrente elétrica.Tensão sempre em fase com a corrente.É um bipolo (tem dois terminais) ôhmico (tem propriedade que segue a lei de Ohm).É inversamente proporcional à corrente.É diretamente proporcional à tensão.Propriedades do indutorEm corrente contínua o efeito da indutância só aparece quando se liga ou desliga o circuito.É um curto-circuito em corrente contínua (regime permanente).Em tensão alternada (Vca) atrasa a corrente em 90 graus em relação a tensão.Armazena energia magnética (campo magnético).A reatância indutiva é diretamente proporcional à frequência.Descarrega pelo terminal oposto ao qual carregou.É um bipolo não ôhmico.

Propriedades do capacitorEm corrente contínua funciona como um circuito aberto.Em tensão alternada (Vca) adianta a corrente em 90 graus em relação a tensão.Armazena cargas elétricas (campo elétrico).A reatância capacitiva é inversamente proporcional à frequência.Carrega e descarrega pelo mesmo terminal.É um bipolo não ôhmico.Os capacitores eletrolíticos são polarizados.

-> É evidente que capacitância e indutância são elementos duais!

Agora aqui vai uma tabela que mostra a aparência básica e simbologia dos principais componentes eletrônicos que encontramos por aí, e como descobrir o valor ou modelo deles. É útil para começarmos a ligar a prática à teoria apresentada!

E, para lembrar que em eletrônica muitas vezes usamos múltiplos e submúltiplos de valores, vai aí um link para entendê-los:

http://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%BAltiplos_e_sub-m%C3%BAltiplos

Até o próximo texto!

Pedro AlmeidaGraduando – Engenharia ElétricaUniversidade Federal de Juiz de Fora – UFJFNúcleo de Iluminação Moderna - NIMO