Sensor de Carga de Bateria de Automóvel utilizando o CI “LM3914” Universidade Federal do Rio Grande do Norte Departamento de Engenharia Elétrica Instrumentação Eletrônica Sensor de Carga de Bateria de Automóvel utilizando o CI “LM3914” » Carlos Roberto Júnior » Tiago C. de Araújo

Introdução Como verificar a carga de uma bateria de carro? O nível de carga de uma bateria automotiva pode ser monitorada em função da tensão fornecida. Essa tensão diminui conforme o uso forçado da bateria em um longo intervalo de tempo. Uma bateria com 12.65 V é considerada cheia, enquanto ao atingir uma tensão de 11.85 V já pode ser considerada fraca, podendo causar problemas na partida do carro. Logo, essa é a nossa faixa de monitoramento.

Introdução Como monitorar uma faixa pequena de tensão (< 1V)? Podemos utilizar um conversor A/D, mas haveria o problema da limitação da tensão de referência, que geralmente é de 2.5 V (necessidade de um offset negativo). Poderíamos também, utilizar circuitos analógicos comparadores. A desvantagem desse caso, é sua saída em função de LED’s. Uma outra opção, seria fazer um híbrido analógico e digital. Mas, para efeito de implementação, optamos pelo analógico. Através de pesquisa na internet, descobrimos que o LM3914 possui 10 Amplificadores Operacionais configurados como comparadores de tensão, e tem um range reconfigurável.

Introdução O LM3914 como comparador e driver-display. O LM3914 monitora escala de tensão analógica e controla a saída em função de LED’s que integram um display analógico linear; Possui tensão de referência ajustável (entre 1.2V e 13V); Pode ser ligado em cascata, para um display analógico mais preciso (i.e. 20 leds para monitorar 1V); Baixa alimentação (3 V), o que, em alguns casos, pode ser alimentado com o próprio sinal a ser monitorado. Sua saída pode ser interfaceada com circuitos lógicos TTL ou CMOS.

Introdução O LM3914 como comparador e driver-display. Parte do circuito interno do LM3914:

Introdução O LM3914 – Pincípio básico de funcionamento

Introdução O LM3914 – Adaptação para o nosso problema Configuração » Para configurar a máxima tensão de monitoramento, aplicamos a tensão desejada nos terminais, e então ajustamos o trimmer potenciômetro de 10k até que todos o LED's se acendam; » Para configurar a menor tensão, aplicamos o Vmin nos terminais de entrada, e então ajustamos o resistor do pino 4 para um valor até que o primeiro LED se acenda; » O capacitor evita variações bruscas de tensão; » O brilho dos led's pode ser ajustado variando o valor do resistor de 4K7; » A saída indicada pelos LED’s pode ser configurada em “DOT MODE” ou “BAR MODE” através do pino 9;

Introdução O LM3914 – Adaptação para o nosso problema Esquema

Introdução O LM3914 – Adaptação para o nosso problema Implementação – Circuito impresso

Introdução O LM3914 – Adaptação para o nosso problema Implementação – Protoboard embarcado

Introdução O LM3914 – Adaptação para o nosso problema Implementação – Protoboard embarcado

Introdução O LM3914 – Adaptação para o nosso problema Implementação – Protoboard embarcado

Introdução O LM3914 – Outras aplicações Cascateamento O LM3914 fornece a possibilidade de utilizá-lo em cascata para melhorar a resolução da escala de monitoramento. Por exemplo, poderíamos utilizar 20 LED’s para verificar, linearmente, a tensão da bateria. Para isso, configuraríamos o primeiro estágio para monitorar a primeira metade da escala de tensão, e o segundo, a segunda metade.

Introdução O LM3914 – Outras aplicações Termômetro usando termopar e LM3914 como display Partindo do conceito de termopar (dispositivo eletrônico que gera uma tensão conhecida em função de uma temperatura também conhecida) ou de termistor (resistência em função da temperatura), ou qualquer outro tipo de sensor de temperatura que forneça uma corrente ou tensão conhecida, e da utilidade aqui apresentada do LM3914, poderíamos construir um termômetro que mostraria a temperatura dentro de uma escala pré definida. Similar ao que nós fizemos com a tensão da bateria, nós checamos as tensões mínima e máxima, correspondente às temperaturas desejadas, fornecidas pelo termopar (ou termistor após a aplicação de uma corrente), e então configuramos o(s) LM3914 conforme desejado.

Introdução O LM3914 – Outras aplicações Termômetro usando termopar e LM3914 como display

Introdução O LM3914 – Outras aplicações Termômetro usando termopar e LM3914 como display