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Testador simples de Fontes de TV
Este "artigo", será editado varias vezes ainda para adição de conteúdo.
Data da última atualização: 11/05/18.
Novo - atualizado em: 17/05/18.
Novo - Atualizado em: 19/05/18.
Este projeto é 100% grátis, um membro do fórum solicitou ajuda para montar algo similar, com base no que foi pedido, depois de entender o que foi proposto inicialmente, elaborei esta versão um pouco mais funcional da coisa, apesar de ter optado por manter a simplicidade, que permite montagem sem placa de circuito impresso.
Eu, @Hélio, @curtolo, e @Paulo Noce estamos pensando, e trabalhando, em melhorias, toda e qualquer sugestão é bem vinda.
Quando terminarmos todos os arquivos necessários para a montagem estarão disponíveis na área de montagens.
Todos os resistores são de 1/4w com exceção de R7 que precisa ser de 5W, R7 pode ser de 3r3 ou 4r7, a diferença é pouca, e tem a finalidade de limitar o consumo de corrente a aproximados 0.40A quando a tensão de standby for 5V equiparando o brilho da lâmpada independente da tensão de standby.
Quando a tensão de standby for de 3.3V basta mudar a posição da chave seletora para a posição 3.3V em que a saída ignora R7 e vai direto para a lâmpada.
Os resistores de 10 Ohms tem apenas a função de atuarem como fusíveis no caso de ligação incorreta ou algo inesperado, qualquer um de valor baixo serve, 4r7, 10r, 47r, 100r etc...
As lâmpadas propostas podem ser encontradas facilmente, e com custo extremamente baixo.
As chaves seletoras INVERTER ON P / T, e POWER ON P / T, são aquelas de duas posições, e 3 contatos, sendo que o contato do meio é o comum( Qualquer uma servirá. )
As chaves seletoras A/P DIM 3.3V / 5V, e STBY 5V / 3.3V aparecem separadas no esquema para ilustrar a funcionalidade, mas foram pensadas para ser apenas 1 chave de 2 posições e 6 contatos, pois a função das duas é comutar a tensão de standby provida pela fonte em teste entre 3v e 5v, R6 e R7 devem ser conectados no mesmo lado da chave os terminais centrais são as duas saídas, e do outro lado liga-se R5 e a saída direta para a lâmpada de 6.
As chaves liga e desliga são aquelas de duas posições e 2 contatos. ( Qualquer uma serve, use a que achar mais legal. )
As chaves de seleção POWER ON P / T, e INVERTER ON P / T, serve para alternar entre tensão Positiva, ou Terra, para o acionamento da fonte e do inverter, e POWER ON/OFF, e INVERTER ON/OFF são autoexplicativas.
Quando o standby da fonte for de 5V a chave STBY 5V / 3.3V deve estar na posição em que R7 faz a conexão do circuito com a lâmpada de 6V.
O consumo em Watts das lâmpadas de 24V e 12V foram escolhidos para propiciar um consumo de 1.25A em ambas.
Como já devem ter percebido acima 3 fios saem do dispositivo com função de acionamento podem ser finos, muito pouca corrente vai passar por eles, e 4 fios fornecem alimentação, em ordem da esquerda pra direita na parte inferior temos STANDBY, 12V, 24V, e TERRA.
Havendo interesse podemos criar uma versão 2.0, com seleção automática da tensão de standby, no entanto esta versão do testador exigiria confecção de uma placa de circuito impresso, algo que esta aí acima dispensa pela simplicidade.
Novo - atualizado em: 17/05/18.
Na imagem acima vemos a correção do primeiro circuito proposto, e também umas poucas melhorias.
Visto que adicionamos caminhos separados para a tensão de stanby quando for de 5V ou 3.3V usando a chave de 3 contatos, e que adicionamos um resistor em série com a lâmpada (quando selecionado 5V) para propiciar consumo equivalente independentemente da tensão que entra no standby, passou despercebido num primeiro momento que a queda de tensão sobre o resistor equipara não só a corrente consumida, mas também a tensão, tendo dito isso, o resistor R6 5V, ficou desnecessário, é importante que se use R7 5W com valor mais próximo possível do sugerido para que a tensão entre o divisor resistivo formado pela lâmpada e o R7 fique em 3.3V ou algo muito próximo disso, considero qualquer valor entre 3.1V e 3.4V aceitável.
Como assim lâmpada e divisor resistivo? Uma lâmpada para o circuito nada mais é do que uma resistência... O cálculo para determinar o valor da resistência de uma lâmpada é simples, desde que tenhamos os dados.
Diz a lei de Ohm Resistência = Volts / Amperes.
Então sabendo que nossa lâmpada é de 6V e que consome 5W já é possível calcular, pois 5W / 6V = 0.8333A.
Sendo assim R = 6v / 0.8333A que dá: 7.2 Ohms.
Sabendo a resistência da lâmpada podemos calcular qual será o consumo ofertado pela lâmpada, para as novas tensões de 5V e 3.3V.
Sabendo que A = V / R:
para a tensão de 3.3V teremos um consumo de: 0.45A.
para a tensão de 5V teríamos sem o resistor R7 um consumo de: 0.69A.
Eu queria que o consumo fosse similar nas duas tensões, para que o brilho da lâmpada ficasse sempre igual, de forma que com o passar do tempo de utilização do aparelho, poderíamos deduzir pelo brilho quando standby estivesse fornecendo menos corrente do que o normal, qual a saída mais rápida para isso? Aumentar a resistência da lâmpada que já tínhamos, e sendo assim visto que nossa lâmpada nada mais é que um resistor de 7.2 Ohms se adicionarmos o resistor de 3 Ohms 5W em série como ficaria o cálculo?
5V / 10.2 Ohms = 0.49A dããããã, mas não ficou com 0.45A, o Neo não sabe calcular as coisas... uhhuHUAEUHAE
Agora refaça o cálculo utilizando a tensão correta né cara daí vai certo...
Introduzindo no cálculo a queda de tensão sobre o diodo D2 (o valor da queda varia de acordo com o diodo, mas costuma-se calcular como sendo algo entre 0.3V à 0.7V).
Obtemos então considerando 0.4v de queda 4.6V / 10.2 Ohms = 0.45A.
Não podemos esquecer que quando aquecem o valor das resistências muda, então é normal que apesar de calcularmos exista uma margem de erro, mas para cálculos é isso aí mesmo.
Com a adição do R7 formamos um divisor resistivo no ponto em que ele encontra a lâmpada, algo que havia passado despercebido no primeiro momento.
A formula para o cálculo também é simples...
O resistor conectado terra (no nosso caso a lâmpada) 7.2 Ohms chamamos de RB, e o resistor conectado a tensão positiva chamamos de RA, a tensão de saída onde eles se encontram chamaremos To, e a tensão que chega no RA de TI.
A formula então é:
To = (RB / (RB+RA)) x TI.
To = (7.2 / (7.2+3)) x 4.6
To = (7.2 /10.2) x 4.6
To = 0.7058 x 4.6
To = 3.24V
Sendo que independente do valor da tensão de entrada no standby ser 3.3V ou 5V, teremos "3.3V" disponível no divisor, não há necessidade portanto de mantermos o R6 do primeiro esquema, no circuito.
Para sinalizar que o aparelho está setado para 3.3V ou 5V inseri no circuito um led que só acenderá com a chave posicionada em 5V, e foi por isso que adicionamos D2 no circuito, para impedir que quando a chave estivesse na posição 3.3V o led ficasse aceso também.
Outra mudança significativa em relação a versão anteriormente proposta, foi a redução de 7 chaves para apenas 4.
STBY 5V / 3.3V agora sem a necessidade do segundo resistor de saída vira uma chave comum de 2 posições e 3 contatos.
A / P DIM ON/OFF é uma chave de duas posições e 2 contatos. ( liga e desliga ).
As outras duas foram substituídas por chaves de 3 posições e 4 contatos, sendo que quando na posição central o contato fica desconectado, virando para um lado comuta terra, e virando para o outro comuta a tensão positiva do standby.
O @Hélio informou que o aparelho pode ser utilizado com chaves de duas posições e três contatos, para ficar ciente de como utilizar desta forma, visite o link abaixo caso não tenha vindo de lá, e leia a mensagem dele.
Na imagem abaixo vemos a versão em que foi incorporado um volt/amperímetro ao circuito usando também uma chave de 3 posições e 4 contatos para selecionar a tensão a ser medida, Standby, 12V, 24V.
Visto que a maioria desses volt/amperímetros atuais precisa de alimentação externa para funcionar adequadamente vais precisar ou de uma fonte externa ou adicionar uma bateria capaz de alimentá-lo, se optar por bateria dá até pra fazer um sistema de carregamento para ela usando o standby, 12v ou 24v. Se alguém optar por algo assim e quiser compartilhar conosco a solução será legal, se precisarem de ajuda com isso estamos aí também, mas é algo que a princípio não pus no papel, por isso estou deixando apenas a ideia.
Olhando pro projeto é fácil perceber que toda e qualquer carga consumida por qualquer uma das três lâmpadas é medida pelo amperímetro, o valor vai subindo de acordo com a quantidade de lâmpadas ligadas, mais uma vez, com o tempo de uso, conhecendo as placas com as quais estás trabalhando ficará fácil determinar se as fontes estão fornecendo a corrente que comumente deveriam entregar.
Esta abaixo é a versão 1.2
Abaixo vou deixar as próximas duas imagens que serão explicadas uma outra hora, só pra matar a curiosidade de quem por ventura esteja curioso pra ver o que vem por aí...
Lembrando que além desta abaixo que tinha objetivo de gastar uns R$: 120,00, e acho que não consegui, vou ainda produzir pelo menos mais uma versão, talvez duas, que seriam uma das duas a minha escolha caso fosse trabalhar com tvs diariamente.
Alguém vai montar esta abaixo? Não sei, tem que ter eletrônica na veia pra montar essa traquitana, mas foi um exercício interessante para a minha cachola,
e claro partes das ideias abaixo podem vir a fazer parte de qualquer testador que optares por montar.
Novo - Atualizado em: 19/05/18.
Então pessoal, estamos quase chegando ao fim da saga do testador de fontes de TV, esta abaixo é a versão 2.0 que conta com alguns recursos a mais e como devem ter notado utiliza apenas 1 lâmpada de 2 filamentos para os testes.
O que essa versão trás de novidades?
Ela detecta se a tensão de standby é 3.3v ou 5v, e o circuito no lado esquerdo da imagem serve para selecionar através de um único push button qual das tensões em teste aparecerá no voltímetro, e as entradas de 12v e 24v agora alimentam o mesmo filamento da lâmpada dividindo a carga entre si.
Para poder testar as duas tensões 12v e 24v, em um mesmo filamento a estrategia adotada foi usar dois reguladores de tensão LM350 um para cada linha, que precisam ser regulados precisamente para a mesma tensão, no esquema estão reguladas para 10.70V mas o que vai de fato determinar a tensão na prática é a queda mínima que vai ocorrer sobre o LM350 da linha de 12V, a ideia é usar a tensão máxima possível na linha de 12V e igualar esta tensão na saída do LM350 da linha de 24V, a sugestão é usar em RV1 e RV2 trimpots de 25 voltas, para conseguir que as saídas fiquem idênticas.
Estando as duas saídas com a mesma tensão elas irão dividir a carga entre si.
Foram adicionados 2 leds de cores diferentes, um na saída de cada LM350 para indicar quais das tensões estão presentes.
A detecção da tensão de standby foi feita utilizando dois OP AMPs, e o conjunto zener D7 + R13.
Os dois mosfets Q1 e Q2 substituíram as chaves que comutavam entre as tensões de standby. SW1 está no circuito apenas para que se possa verificar o correto comutamento das possíveis tensões de standby.
Os dois OP AMPs estão configurados como comparadores de tensão, e suas entradas estão invertidas, notem que o LM324 é alimentado com fonte externa ou bateria de 6 a 12V.
D7 + R13 formam a nossa tensão de referência para comparação, que passa por C3 apenas para garantir uma saída de 3.6V constante, precisamos que esta tensão de referência seja maior do que a menor tensão de standby e menor do que a máxima, dessa forma os comparadores sempre estarão com suas saídas invertidas e por consequência apenas 1 dos mosfets estará ativado por vez, então use qualquer zener maior que 3.3V e menor que 5V.
A tensão de referência, já que precisa de saída constante independente da tensão presente no standby, e tem que ter tensão maior que a tensão de mínima de entrada foi gerada a partir de alimentação externa (bateria ou fonte).
U3A recebe a tensão de referencia na sua entrada não inversora, e a tensão de entrada na entrada inversora, U3B recebe em suas entradas justamente o contrário. Como isso funciona?
Se a tensão presente na entrada não inversora(+) for maior, do que a tensão presente na entrada inversora(-), a saída será positiva e terá a tensão positiva utilizada na alimentação do OP AMP.
Se a tensão na entrada inversora(-) for maior, do que a tensão na entrada não inversora(+), a saída será aterrada.
Então da maneira como conectamos nossos OP AMPs um deles sempre estará ligado enquanto o outro estiver desligado permitindo que apenas um dos mosfets, Q1 ou Q2, conduzam corrente para a lâmpada e para a saída A/P DIM.
Os resistores R9 e R10 ambos de 5W foram adicionados para acrescentar algum consumo extra, desta forma garantimos um consumo de aproximados 415ma na tensão de standby, e 1.75A a serem divididos entre as fontes de 12V e 24V quando as duas estiverem presentes. Na falta de uma delas, (podemos ocasionar isto desligando as chaves que precedem os LM350), a que estiver presente consumira aproximados 1.75A.
Os diodos D1 e D2 servem para unir as saídas de 10.2V provenientes das fontes de 12V e 24V, e previnem que caso apenas uma das duas esteja presente o led da outra fique aceso.
O restante desta parte a direita do circuito, vocês já conhecem das explicações anteriores.
Vamos ao circuito de seleção da tensão que aparece no voltímetro do aparelho.
O que eu queria quando comecei a desenhar esse circuito era adicionar valor ao projeto, e que ao ligar o aparelho a primeira tensão a aparecer no voltímetro fosse a tensão que aparece primeiro nas placas fonte, standby, sendo que poderia com o clique de um push button comutar entre as 3 possibilidades de tensões em teste.
A primeira ideia foi usar um contador de décadas e limitá-lo para que contasse apenas até 3, daí pesquisando sobre isso encontrei o datasheet do CD4027 que dentre outras coisas pode ser usado para criar um contador de décadas ele é um Dual J-KMaster-Slave Flip-Flop. Quem tiver dúvidas e quiser conhecer a fundo o funcionamento deste tipo de circuito sugiro que dê uma olhada nos vídeos do Gregori do all eletronics no youtube.
Inicialmente do jeito que tinha montado ele realmente contava até 3, e voltava a zero no final, o problema disso é que na posição 0 ele obviamente não mostrava nada no voltímetro, e já pra testar o standby que é a fonte padrão tinha que apertar o botão uma vez, clicando novamente ele ia para a linha de 12v, e clicando novamente ele ia pra linha de 24v, quando chegava neste ponto clicava novamente e voltava a zero, e eu queria é que ele funcionasse de modo cíclico, alternando apenas entre as 3 tensões disponíveis.
O que precisávamos fazer então ficou claro, o que queríamos de fato é que contasse de 0 até 2, e queríamos que o 0 fosse a primeira saída.
Pra limitar a contagem até 2 o que fizemos foi adicionar uma porta AND ligada nas duas saídas, desta forma quando ele conta 3, que seriam as duas saídas com nível alto, a porta AND fica com estado alto na sua saída, e faz o reset da contagem nos pinos 4 e 12 do CI, e ele volta para 0.
Para tornar 0 + 0 uma saída de nível alto, utilizamos uma porta NOR, desta forma quando as duas entradas da porta estão em nível baixo, ela fica com nível alto na saída, fazendo com que o standby apareça no voltímetro assim que conectados os fios a placa fonte e ligamos a alimentação a fonte/bateria externa 12v do aparelho, se for usar com bateria adicione uma chave liga e desliga.
Para que pudéssemos comutar entre as 3 tensões a serem medidas no voltímetro tínhamos estas três saídas lógicas, maravilha, colocas ali 3 mosfets um para cada linha e ta tudo resolvido... Não foi bem assim hueuhaehueaUHeahu
Inicialmente tentei usar mosfets tipo N, para comutar as linhas até o voltímetro, e evidente que não funcionou pois eu precisava de uma tensão positiva maior do que a tensão no source, as três saídas quando ativas tem 5V, então a tensão de 5V passava com uma pequena queda e as outra ficavam abaixo de 5V pois com 5v no gate o mosfet não acionava corretamente.
Daí o que fiz foi colocar os mosfets tipo P, que precisam de uma tensão menor no gate do que a tensão no source, mas a tensão de acionamento que eu tinha era de 5V que é menor do que 12v e 24v mas não é menor que 5V e é maior do que 3.3V...
A saída que encontrei foi esta aí, coloquei mosfets tipo N, que quando acionados com 5V em seus gastes pelas saídas do 4027, leva terra para o gate do mosfet tipo P, que agora com tensão 0V no seu gate, pode comutar qualquer uma das tensões que colocarmos nos seus sources, de 3.3V a 24V.
Coloquei o circuito para funcionar e novo erro, qualquer que fosse a saída ativa a tensão no voltímetro era "5 virgula qualquer coisa"... Depois de analisar melhor coloquei os diodos após cada mosfet tipo P para impedir que o acionamento de um mosfet permitisse condução do diodo interno dos outros dois mosfets. Agora eu tinha a certeza que tudo estava certo e que ia funcionar como eu queria. Bah...
Que tristeza, fiz essa naba toda pra medir as tensões no voltímetro e por causa da queda de tensão dos malditos diodos a tensão não fica correta... uhhuahuauhaehuaHUUHuahE
Alguns destes volt/amperímetros tem regulagem e poderiam ser calibrados, mas normalmente quando alteramos o ajuste de tensão a medição de corrente também é afetada, daria trabalho, não gostei...
Solução, adicionamos uma fonte de tensão negativa na referência de terra do voltímetro com valor idêntico da queda do diodo + diferença ocasionada pelo resistor de descarregamento do circuito R9, desta forma compensamos a queda do diodo, e finalmente podemos medir com precisão as tensões das linhas. Dependendo do diodo escolhido, a queda de tensão muda, então é necessário medir a queda sobre o diodo que vai utilizar pra determinar o valor de tensão da fonte negativa que vais precisar usar, no projeto ficou com -0.5V.
Poderíamos ter usado 3 relês substituindo os 3 mosfets e os 3 diodos, mas o trauma gerado por muitos anos consertando no-breaks não me permitiria optar por um relê a não ser que fosse a única opção. aeuhAEUHaehu
Notem que no circuito a parte de alimentação do 4027 não aparece, mas ele é alimentado também pela fonte/bateria externa de 12V.
Tendo dito isso acho que basicamente tudo que havia para saber sobre o projeto desta versão ficou explicado, se alguém tiver encontrado um erro, outra solução, tiver uma sugestão, ou uma dúvida fique a vontade pra usar os comentários.
Abaixo deixo a solução que encontrei para não adicionar mais dois CIs no circuito apenas para usar uma porta lógica de cada, são os equivalentes de U5 e U6.
o de cima atua como uma porta AND e o de baixo como uma porta NOR. Podem haver soluções melhores, mas eu tinha dois OP AMPs sobrando no LM324 e resolvi usá-los.
Podes então, removendo a seleção de tensão em teste com push button do projeto caso não queiras, usar 1 LM258/358 apenas para o circuito de detecção de tensão do standby.
Encontrei um erro no projeto, a solução é fácil mas... Vou compartilhar com vocês mesmo assim heahueahuaehu
Presumindo que iria usar um quad op amp LM324 sendo que dois foram usados no circuito de detecção do standby e os outros 2 nas portas AND e NOR, percebam que no primeiro circuito alimentei o CI com 12V que era uma tensão ideal para chavear os mosfets tipo N que comutam entre as possíveis tensões de standby, e nos circuitos abaixo eu queria que as saídas das portas fossem 5V, então alimentei com 5V, mas como trata-se de apenas 1 CI a alimentação ou é uma, ou outra, hueahuAEUHeahueAHU a solução é então usar dois LM258/358 ao invés de 1 LM324.
Sobre as portas abaixo o funcionamento é simples:
Para a primeira imagem que é de um equivalente de porta AND queríamos que a saída do U2:D fosse nível alto apenas quando as duas entradas da porta estivessem em nível alto, se tivermos nível alto no gate mas não tivermos nível alto no drain Q5 não conduz, e vice e versa, então quando tivermos nível alto em ambos, o source de Q5 que estava aterrado pelo resistor R15 fica agora positivo, e entrega tensão positiva na entrada não inversora(+) do OP AMP, quando esta tensão positiva surge no source de Q5, ela também ativa o gate de Q6, que passa a conduzir terra para a entrada inversora(+) do U2:D, desta forma a saída vai para nível lógico alto.
Vou deixar a explicação da segunda porta na parte de baixo da imagem para facilitar a leitura e observação do circuito.
Para a porta NOR escolhemos mosfets tipo P ao invés dos tipo N usados na porta AND.
Sendo que os mosfets tipo P precisam de uma tensão menor no gate para permitir a condução da tensão de seu source para seu drain, Q3 e Q4 estão normalmente acionados quando recebem em seus gates estado lógico baixo, desta forma Q4 leva 5v para a entrada não inversora(+) do U3:A, e Q3 leva terra para a entrada inversora(-) do U3:A, fazendo com que sua saída fique em estado alto.
Se Q4 recebe em seu gate um estado lógico alto ele deixa de conduzir, e o terra chega na entrada não inversora do U3:A através de R9, sendo assim visto que já temos terra na entrada inversora(-) a saída vai para nível baixo.
Se Q3 recebe nível alto em seu gate ele deixa de conduzir, sendo assim R8 passa a levar 5V para a entrada inversora(-) do U3:A, e desta forma, sendo que temos terra na entrada não inversora(+) do U3:A, sua saída vai para nível lógico baixo.
Se Q3 e Q4 recebem em seus gates simultaneamente nível lógico alto, Q4 deixa de conduzir e R9 leva terra para a entrada não inversora(-) do U3:A, e Q3 deixa de conduzir e desta forma R8 leva 5V para a entrada inversora do U3:A, fazendo com que sua saída vá para nível lógico baixo.
Pode até parecer fácil olhando pro esquema, mas me tomou alguns neurônios e algumas horas pra chegar nessa configuração aí uhaehuaeuhaeuhea
Como quero fazer um pacotão com todos os projetos vou postergar a postagem dos arquivos, para quando apresentar a versão 2.3.0 que seria a minha escolha de montagem para um testador como esse.
Então em breve teremos ainda mais uma atualização aqui, que trará além desta última sugestão de montagem de um testador os agradecimentos, o link para download do pacotão de projetos estará disponível no tópico principal no link abaixo.
Façam bom proveito, e não se esqueçam de deixar fotos lá no Tópico Principal caso realizem a montagem.
Abraços.
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