[OT] Ampér Hora - Baterias

[Paulo Coutinho]

Olá pessoal,

Estou com uma dúvida de um projeto com motores que postaram no grupo.

Na realidade minha dúvida é o quanto uma bateria dura e como é o funcionamento da medida "Ah".

Estive lendo este artigo que me deu uma claridade:

http://www.electronica-pt.com/content/view/284/

Porém algumas coisas não entendi ou não tenho certeza se pela lógica seria o que penso ser. Aqui estão todas as minha dúvidas quanto ao fato do que pode ou não fazer com uma bateria. Vamos lá:

1 - Uma bateria de 12V 7Ah me fornece numa tensão de 12V, uma carga elétrica de 7Ah antes dela descarregar "completamente", ou seja, ir pra uma tensão abaixo da tensão nominal, seja ela qual for, mas vamos dizer que seja o "descarregar" da bateria. É isso? Então se eu tenho 1 bateria de 12V eu consigo alimentar um motor de 7A por 1 hora (eu sei que não é preciso, mas essa seria a lógica)?

2 - Seguindo o exemplo acima, com a mesma bateria selada, de 12V e 7Ah, se eu alimentar com ela um motor ou um circuito que consuma a metade do que a bateria fornece, ou seja 3.5A, isso quer dizer que consigo manter o motor ou o circuito operando por 2 horas, pois só consome a metade?

3 - Agora vamos à prática. Eu estou comprando as peças pra montar um desses pra minha filha:

http://www.instructables.com/id/Rideable-Segway-Clone-Low-Cost-and-Easy-Build/?ALLSTEPS

Seguindo o exemplo do cara, se eu estou usando as duas baterias em série pra fazer 24V, porém fornecendo os mesmos 7Ah e ligando num driver para alimentar os dois motores com 12A, é certo dizer que:

     3.1 - 12A * 12V = 144W de potência máxima que o driver pode fornecer?

     3.2 - Com essas duas baterias o veículo não tem autonomia nem de uma hora, certo?

4 - Um motor que consome 12A ligado a uma bateria de 7Ah, estraga a bateria ou reduz a potência do motor?

5 - Um circuito que consome 12A ligado a uma bateria de 7Ah, estraga a bateria ou estraga o circuito?

6 - Como você faz pra controlar que seu circuito vai desligar, caso a sua bateria atinja um nível muito baixo que não dará o suporte necessário pra alimentar o circuito? Existe alguma precaução quanto a este problema? Ou algum risco?

Minhas dúvidas são basicamente devidas ao fato de uma bateria conseguir fornecer uma corrente e meu projeto consumir uma corrente maior ou menor e quais as consequências da bateria diminuir pela metade o que ela pode fornecer.

A mesma coisa quando usamos uma bateria pra alimentar o driver que alimenta o motor, o que acontece se diminuir a tensão da bateria e sua carga em Ah? Queima o circuito do driver?

Abraços galera.

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Atenciosamente,
Paulo Coutinho.
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[Hamlet Pessoa Farias Junior]

Fala Paulo!

Estou construindo pra mim um skate que usa um sistema similar:

https://www.youtube.com/watch?v=lf-qkxBWNgA

O lance do Ah funciona mais ou menos assim.

Lendo as especificações so segway qye vc quer construir, são dois motores de 280W de 24V.

Considerando apenas as potências dos dois motores (e desconsiderando o resto)...temos:

Potência total: 560W

Tensão do conjunto de baterias: 24V

Capacidade das baterias: 7Ah

Ah = Potência X Tempo que você quer rodar em horas / Tensão da bateria em volts

7Ah = 560 x Tempo/24

Tempo = 0,3 horas

Mas lembre-se, esse é o tempo que as baterias vão durar com os motores em PLENO funcionamento. Se vc andar, e depois parar....andar em velocidade reduzida e tal....aí não está usando toda a potência....aí vai demorar um pouco mais pra descarregar as baterias.

Acho que é isso.

Se eu tiver falando besteira, me corrige aí, galera!

Abraços e boa construção!

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[Paulo Coutinho]

Tem como me ajudarem com as outras perguntas?

O que vocês me explicaram responde a:

#6:

Existem circuitos que cortam caso atinja um nível configurado e tal.

@Hamlet:

Sua explicação foi muito útil, isso me ajudar bastante.

A questão agora é o que perguntei sobre o fato de estragar um circuito ou um motor e usar uma bateria que fornece menos do que o motor precisa para ter um bom desempenho.

Ainda não consegui entender em relação aos efeitos que podem causar as situações dos itens que listei.

[Roberto Amaral]

Boa noite Paulo. Acredito que uma forma fácil de atender o requisito 6 seria monitorar a tensão media dãs baterias. Estipulando uma tensão minima se trabalho. Não vejo nenhum risco elétrico para o circuito caso a tensão caia. Só vai para de funcionar ou apresentar mau funcionamento. O que acontece se o sistema parar com uma pessoa utilizando? Esse é o risco. rs

[Roberto Amaral]

Outra coisa. Uma bateria de 7Ah pode fornecer mais de 7 em uso.Só vai descarregar mais rápido.

--

[Rafael Aguiar]

4 - Um motor que consome 12A ligado a uma bateria de 7Ah, estraga a bateria ou reduz a potência do motor?

Pelo que eu sei, não estraga nada. A bateria vai te dar a corrente que você precisa, ou seja, os 12A. 

5 - Um circuito que consome 12A ligado a uma bateria de 7Ah, estraga a bateria ou estraga o circuito?

idem.

[Paulo Coutinho]

Falae @Rafael e @Roberto,

Acabei de ver num aplicativo pra android de eletrônica exatamente isso que eu estava perguntando, uma bateria de 12A, fornece a metade se eu consumir o dobro da corrente, bem parecido com o princípio da água explicado.

A dúvida então foi sanada. A bateria ela fornece aquela corrente de 12A mesmo sendo de 7A, a questão é que a medida da bateria é 7Ah, então se agente reduz a corrente consumida, ela vai durar mais e se agente usa mais do que ela fornece em 1 hora, então ela vai durar proporcionalmente menos.

Acho que era isso então, não tenho mais dúvidas.

O que confundiu a minha cabeça também, foi o fato do arduino queimar ao se consumir mais do que os 40 ou 50 mAh que suas portas fornecem. Qual seria a explicação pra este caso? Não sei se é o mesmo caso, mas tenho uma fonte de 12V e 40A que uso pra testes internos antes de suar na bateria do carro, se meu circuito consumisse 50A da FONTE, ela queimaria ou daria algo errado?

[Joarley Rorigues]

Paulo,

O arduino queima caso houver um consumo excessivo em suas portas caso algum componente precise de uma corrente maior que o que ela pode suprir, neste caso é devido as limitações do CI Atmega328p que possui estas características. Por isso que motores são ligados numa fonte extra, externa ao arduino, pois geralmente usam 12V que o arduino não tem e a corrente para funcionar é maior!

Abrá!!!

Att,

Joarley Rodrigues

Fotógrafo e Guia de Turismo

27 3019-7046 / 99766-0966

www.joarleyrodrigues.com.br

[Paulo Coutinho]

Isso é uma limitação do CI, neste caso. No meu caso, na fonte chaveada, preciso ver se tem proteção contra overhead ou algo do tipo?

[Vicente Orru]

1- Sim, bateria de 12V 7Ah, alimenta 1 motor de 12V-7A por uma hora.

2- Sim, bateria de 12V 7Ah, alimenta 1 motor de 12V-3.5A por 2 horas.
3.1: 12A * 12V = 144W de potência minima que o driver deve fornecer para uma unidade deste motor, de tal forma que vc obtém o máximo rendimento deste motor. Se este driver poder alimentar 2 motores (12V-12A)entao deve fornecer 2x144W = 288W para os dois motores.

3.2 Os motores do exemplo eh de 24V, razão pela qual as baterias foram ligadas em serie, considerando que seu motor e de 12V 12Ah, e que vc tem dois motores, vc precisa de um driver que forneca 144W+144W, ou um driver para cada motor com capacidade de 144W, Caso vc use 1 driver para os dois motores, vc precisa de uma bateria de 12V-24Ah, antes de pensar em associar as baterias em paralelo para fazer 12V-14Ah, considere que para baterias não eh recomendado associar em paralelo, vc acaba tendo um gerador e um receptor. Concluindo vc tem 2 motores de 12V-12A, então obtenha 2 drivers com capacidade minima de 12Vx12A=144W e alimente cada um com uma bateria que vc mencionou de 12V-7Ah, então vc tem uma autonomia de (7/12)*60 minutos=35 minutos, passado este tempo as baterias devem apresentar tensões abaixo da tensão nominal (12V), caindo em funcao do tempo, assim os motores perdem rendimento, ate parar. Driver e motores nao devem queimar.

4-não estraga a bateria, não reduz a potencia do motor, diminui  autonomia, na sequencia cai o redimento do motor.

5-não estraga a bateria, não queima o circuito, apenas sai do ponto de trabalho para o qual  foi projetado, quando a tensão da bateria começar a cair.

6-Como visto bateria baixa, não estraga o motor, não queima o driver, mas ainda assim queremos controlar esta situacao. Considerando que vc tem um arduino, vc tem uma caixa de ferramentas incrível:

1. considere o terminal do resistro R1 ligado no pólo positivo da bateria(+12V), o outro terminal ligado ao terminal do resistor R2 com outro terminal indo para o GND do arduino e pólo negativo da bateria. Ligue a união dos dois resistores para uma da entradas analógicas. Os resistores formam um divisor de tensão.
   
2. Suponha R1= 33K e R2=10K então a tensão na união dos dois resistores e dada por: V=(R2/(R1+R2))*12 volts, este valor diminui quando a tensão da bateria cai. A porta analógica esta convertendo este valor e um valor digital, e vc pode computar este valor, comparar com um valor de referencia e atuar em uma saída do arduino para indicar através de um led. Pesquise sobre o valor digital, aqui no forum tem bem explicado.
   
3. Vc pode estabelecer uma outra referencia que quando computada atua em uma saída que desliga o driver através de rele.
4. Com arduino vc pode criar tudo, mas deve respeitar que qualquer pino ajustado para saída pode fornecer no máximo 40uA, e qualquer pino ajustado como entrada não deve receber uma tensão superior ao Vcc do Arduino. Estes parâmetros são de projeto, esta no seu dominio, nenhuma fonte vai proteger o arduino, caso não seja respeitado.  
       

 

[Paulo Coutinho]

Olá Vicente, poxa, valeu mesmo cara, me ajudou e muito.

Só me confundi em uma coisa que você falou, em relação ao driver, pois estou me baseando no projeto do instructables lá.

O drive que o cara sugere é:

https://www.dimensionengineering.com/products/sabertooth2x12rc

http://www.robotshop.com/en/sabertooth-dual-regenerative-motor-driver.html

http://www.robotshop.com/media/files/pdf/user-guide-sabertooth-2-12.pdf

Ele alimenta 2 motores com até 25A e recebe uma tensão entre 6V e 24V (30V max). Só não achei a tensão de saída do driver, será que é a mesma da entrada?

Com este driver ai e 2 motores de 24V 250W (250/24 = 10.41A), eu preciso então de duas baterias de 12V em série de 12Ah pra ter uma hora de rendimento(estipulado). É isso?

[Cleber]

Paulo,

Tem mais um detalhe que você deve prestar atenção: a vida útil das baterias diminui MUITO se nao tomar certos cuidados. Toda bateria chumbo-acida odeia duas coisas: corrente alta e descarga profunda.

-Evite consumir uma corrente maior que 20% da nominal por longos períodos. Isso causa aquecimento que danifica a bateria. No caso dessas baterias de 7Ah, por exemplo, evite passar de 14A em uso continuo.

-Esses 7Ah (que significa uma capacidade de fornecer 7A durante uma hora, ou 14A durante meia hora, ou 3,5A durante 2h...) é a capacidade total da bateria. Se consumir 7Ah, sua bateria vai ficar totalmente descarregada. Quanto maior for a descarga da sua bateria, mais rápido ela vai se deteriorar - e em alguns casos isso pode ser bem rápido... 

Veja a pagina 20 desse pdf http://www.enersystem.com/pmanuales/EVR.pdf

Embora isso seja o manual de uma bateria especifica, essa curva é bem semelhante para tidas as chumbo-acidas.

[Luzemário]

Paulo,

Na prática você NUCA vai ter o mesmo desempenho da forma que você está imaginando. Uma bateria de 12Vx7A pode manter um circuito de 12Vx1A por 7 horas, mas ela não vai conseguir manter um circuito de 12Vx14A por meia hora.

Quanto mais você retira corrente em volume da bateria, maior a tendência dela aumentar a resistência interna. Assim, se você alimentar um circuito que consome exatamente 7Ah, é muito provável que você não consiga nem mesmo uma hora. Isso se você estiver usando baterias de ótima qualidade.

Recomendo fortemente que você leia sobre baterias no site de quem entende do assunto:

http://batteryuniversity.com/learn/