Satélite (mapa do_site).gif (8452 bytes)

6 to 12 to 6
por Steve Delanty em www.gsdi.org:8088/Tech/6-12v/6-12-6.html
Tradução por Renato Romano - romano@graficasatelite.com.br

Quem tem um carro antigo originalmente equipado com sistemas elétrico de 6 volts e dínamo sabe o quanto  sofre com falta de peças de reposição de boa qualidade: Luzes fracas, partida lenta, ignição com falhas, baixa durabilidade das escovas do gerador, etc..

A solução é conhecida...  Converter o carro para 12 volts  (ou gastar um bom dinheiro com peças 6 volts importadas...). Normalmente é muito fácil "passar" o carro para 12 volts: Coloque um bom alternador e regulador de voltagem (até de um desmanche...), troque a bateria, todas as lâmpadas, o motor do limpador de pára-brisa (se não for o original a vácuo) e a bobina de ignição. O motor de partida original (6 volts) funciona bem em 12 volts - apenas o "automático" precisa ser trocado.

O problema é: O que fazer com o rádio e medidor do nível de combustível originais, que trabalham com 6 volts? O ideal é manter estes equipamentos originais operando em 6 volts, por economia, apesar de o resto do carro usar 12 volts. Então, como fazer isso ?

Parte 1: Resistores

O método mais fácil de reduzir voltagens é usando um resistor. Os resistores diminui a voltagem transformando parte dela em calor proporcionalmente ao seu valor nominal (em Ohms) multiplicado pela corrente que o percorre. A fórmula (Lei de Ohm) é a seguinte: U = R x I, onde U é a diferença de voltagem (em Volts) que foi reduzida, R é o valor nominal do resistor (em Ohms) e I é a corrente que atravessa o resisitor (em Ampéres). Por exemplo:

Suponhamos que você tenha um rádio que ligado em uma bateria de 6 volts consuma 3 ampéres e você precisa ligá-lo num carro com sistema de 12 volts nominais.  Os sistemas automotivos de 12 volts na realidade trabalham um pouco acima disso, em geral ao redor de 13,8 volts com o motor funcionando, assim como os carros copm sistema de 6 volts na realidade trabalham por volta de 6,8 volts. Então, nós temos 13,8 volts e precisamos fornecer 6,8 volts a um equipamento que consome 3 ampéres. A queda de tensão deverá ser de 13,8v - 6,8v = 7,0v, então, precisamos reduzir a voltagem em 7 volts num resistor sob corrente de 3 ampéres. A Lei de Ohm nos diz que U = R x I,  ou escrevendo a formúla de outra maneira: R = U / I. Colocando os números, teremos R = 7/3 e finalmente R= 2,33 ohms.  2.33 ohms é o valor matemático do nosso resisitor, mas o mais próximo à venda no mercado é 2,50 ohms, o que ns dará uma voltagem de 6,3 volts. Fácil não? Mas nem tudo acaba por aqui. Precisamos nos preocupar também com o calor que esse resisitor irá gerar (a sua potência).

A redução de voltagem que ocorre dentro do resistor faz este aquecer-se (a voltagem é transformada em calor), então precisamos ter certeza que ele suportará essa potência sem pegar fogo... Isso é o que o cálculo de potência faz. Em nosso exemplo, nós reduzimos a voltagem em 7 volts sob 3 ampéres. Outra fórmula da Lei de Ohm nos diz que P = I x U, onde P é a potência (em watts), I é corrente (em ampéres) e U é a diferença de voltagem (em volts). Por essa fórmula, nosso resistor converterá 21 watts de potência em calor. Isso que dizer que ele deve ter uma capacidade de potência "absolutamente mínima"  de 21 watts. A potência nominal do resistor deve ser pelo menso 50% maior que isso, para que haja uma margem de segurança e ele não "frite" com qualquer sobrecarga. Em nosso exemplo, podemos usar um resitor de 2,5 ohms x 40 watts para o trabalho. Veja que 21 watts é um bocado de calor! É o equivalente ao calor gerado por uma lâmpada incandescente de 25 watts. Tenha certeza de que o lugar onde você fixar o resistor não oferece perigo de incêndio ou danos. Segurança sempre em primeiro lugar!

Um dos maiores problemas que temos ao usar resisitores para reduzir voltagens é determinar quanta corrente o equipamento irá consumir. A maneira mais prática de determinarmos o valor da corrente é ligarmos o equipamento à uma bateria de 6 volts e colocarmos em série um amperímetro. A leitura do instrumento mostrará o consumo de corrente naquela situação. 

Infelizmente, é comum que equipamentos não consumam uma quantidade fixa de corrente. O consumo de um rádio aumenta conforme aumentamos o volume, assim como o medidor de nível de combustível consome muitas vezes mais corrente quando o tanque está cheio (e a agulha bastante defletida) do que quando o tanque está vazio.  Voltando ao nosso exemplo (rádio 6 v. em um carro 12v.) ao invés de termos um consumo constante de 3 ampéres, é certo que encontraremos um consumo que varia com o volume e tonalidade do rádio, variando entre 2 e 4 ampéres.

Bem, se a corrente varia entre 2 e 4 ampéres, e o resistor tem seu valor constante em 2,5 ohms, a voltagem entregue ao rádio oscilará entre 3,8 to 8,8 volts!  Esta não é uma coisa boa... O que nós precisamos é de um resistor que varie seu valor constantemente e instantâneamente com as mudanças de consumo, de forma a manter constante a voltagem entregue ao equiopamento...

Parte 2:  Reguladores de Voltagem

Há vários circuitos inmtegrados reguladores de voltagem que tem utilidade em automóveis. Um dos mais simples de usar é o 7806, um regulador de voltagem com saída de 6 volts e corrente máxima de 1 ampére. Podemos também usar a variante 78T06, que suporta até 3 ampéres, embora em nossos Chevrolets os dois maiores usos serão para o marcador de gasolina (menos de 1 ampére) e o rádio (mais de 3 ampéres).

Foto de um 7806

Símbolo esquemático de um 7806

Esse regulador é  resistente, prático, baratop e dotado de proteção interna contra sobrecarga e fornece uma saída de 6 volts com correntes de até 1 ampére.  Ele é ótimo [para alimentar equipamentos de baixo consumo, como o medidor de nível de combustível. Se você tem outros circuitos que precisem ser alimenatdos com 6 volts e consumam até 0,75 ampére poderá fazer vários circuitos reguladores, um para cada equipamento consumidor. Por outro lado, se você precisar alimentar equipamentos que exijam mais de 0,75 amp., você poderá usar um transístor de potência (veremos isso logo abaixo). É aconselhável colocar pequenos capacitores de tântalo em paralelo com a entrada e a saída do regulador, para protegê-lo de algum possível reuído elétrico e estabilizar a saída sob certas cirscunstâncias. O valor desses capacitores não é crítico, podendo variar entre 0.1uF e 10uF (micro-Farads) com tensão mínima de 25volts. Um valor fácil de encontrar é 1uF, 35v.

Foto de um capacitor de tântalo
Símbolo esquemático de um capacitor
de tântalo

Então, o esquema elétrico completo do nosso regulador fica assim:

O 7806 aquece um pouco qunado opera. Assim, é conveniente usá-lo com um dissipador de calor, que pode ser tanto uma simples placa de alumínicom com uns 7 cm de lado como um dissipador como o da foto abaixo, encontrado no comércio de peças eletrônicas. Aconselho também a usar pasta térmica entre o 7806 e o dissipador. é algo muito barato e maximiza a transferência de calor para o dissipador.

Nossa lista de peças ficou assim:

  1 C.I. regulador de voltagem 7806
  2 Capacitores de tântalo (não obrigatoriamente) de 1uF 35v
  1 Dissipador de calor para o 7806
  Pasta térmica

A limitação do nosso circuito acima é sua corrente máxima em regime constante - 0,75 ampéres. É o bastante para alimentar um único instrumento de painel (como o medidor de nível de combustível), mas não o suficiente para o rádio ou outro acessório de maior consumo.  A saída é usarmos um transistor de potência para amplificarmos a corrente de saída e, para compensar uma certa perda de voltagem dentro de transistor, usarmos o regulador 7808 (8 volts, de aparência idêntica à do 7806). Com este método, podemos alimentar equipamentos que consumam até 10 ampéres, usando um bom radiador de calor no transistor. Vários modelos de transistors serviriam para nosso propósito (NPN de potência). Recomendo o transistor de código 2N5881, visto na foto abaixo:

Foto de um transistor 2N5881

visto de cima                      visto de baixo
Símbolo esquemático de um transistor 2N5881

C – coletor  /  B – Base  /  E - Emissor

O corpo metálico do transistor 2N5881 é internamente ligado ao terminal “C” (coletor), que por sua vez (em nosso circuito) está ligado ao positivo da bateria do carro. Então, é muito importante que o invólucro metálico do transistor esteja (bem) isolado da lataria do veículo!  Para garantir esse isolamento, vale a pena gastar mais dois ou três reais e usar um conjunto de isolador (uma lâmina plástica) e soquete para o transistor, como os vistos abaixo:

Outras mudanças em relação ao nosso circuito inicial é a adição de um resistor de 470 ohms / 0,25 watt entre a saída e o terra do veículo (para establizar a saída do transistor) e um diodo modelo 1N4002 entre a saída do regulador e a base do transisitor. O resultado é que o transisitor trabalhará de modo mais estável e a saída será de 6,8 volts.

Foto e símbolo esquemático de um resistor de baixa potência (1/4 watt)

Símbolo esquemático e foto de um diodo

Diagrama esquemático do nosso novo regulador de voltagem para até 10 ampéres.

 

A lista de componentes para este circuito mais aprimorado fica assim:

1 C.I. regulador de voltagem 7808
1 Transistor 2N5881
1 Diodo 1N4002
1 resisitor de 470 ohms / 1/4 watt
2 capacitores de tântalo de 1 uF / 35 volts
1 Dissipador de calor (grande) para o 2N5881
1 Isolador para o 2N5881
1 Soquete para o 2N5881
Pasta Térmica

Utilizando este circuito na pick-up da minha namorada, mediu-se uma voltagem de 6,8 volts sem carga e 6,1 volts com carga total (10 ampéres). Na foto abaixo é mostrado como ficou o protótipo, e o tamanho do dissipador de calor usado (as medidas estão em polegadas). Com esse tamanho de dissipador, é possível manter uma carga constante de 6 ampéres, com breves picos de 10 ampéres. É mais do que suficiente para um rádio e um medidor de gasolina.

Na foto abaixo é mostrado o mesmo circuito, desta vez pela parte da trás:

Isto é tudo a cerca de reguladores de voltagem para utilizarmos acessórios originais de 6 volts em carros 12 volts. O segredo desses reguladores é mante-los  “frios”. Tenha a certeza de usar um bom dissipador de calor e usar pasta térmica para garantir que o calor gerado pelos components passé rápido para o dissipador de calor. Fixe o circuito pelo radiador de calor à lataria do carro (mas certifique-se de ter isolado o transistor em relação ao dissipador!) em local que garanta uma boa circulação de ar.

Não coloque o circuito numa caixa fechada, pois ele irá super-aquecer, assim como encostado em partes de plástico, borracha ou outros materiais sensíveis ao calor. Lembre-se que o corpo do transistor e os terminais expostos estão eletricamente ligados ao positivo da bateria e não devem encostar na lataria do veículo. É uma boa idéai colocar um fusível (experimente um de 12 ampéres) em série entre a bateria e a entrada do regulador, caso algo “de ruim” aconteça...

Boa diversão!

Paulo Serra (paulomserra@yahoo.com) de Portugal, enviou a seguinte dica:

   "Um dos 'truques' que me disseram para fazer, era ligar duas baterias de 6v em série sendo que a ultima está ligada à massa.. a principal continua ligada ao carro da mesma maneira. Para o rádio liga-se o positivo da primeira e o negativo da última. Quem fez isto garante que funciona..."

 

Voltar