Ensamble un Inversor de Voltaje DC/AC y Cargador de Batería Automático

Inversor de 150W con el famoso integrado 555 configurado para que emule como UPS.







La batería eléctrica

La batería o acumulador eléctrico es un dispositivo que convierte la energía química en energía eléctrica, para luego ser usada como fuente de energía, hasta descargarse casi en su totalidad. El ciclo de carga y descarga de la batería puede repetirse un número determinado de veces. Las baterías son una fuente de energía común para muchas aplicaciones en el hogar la industria.
Para nuestro inversor aconsejamos una batería de 12 voltios con un mínimo de 7 amperios. El tiempo de trabajo del inversor, depende, tanto del consumo de energía del aparato que estamos alimentando con el inversor, como de la cantidad de corriente que entregue la batería. Por esta razón entre más amperios tenga la batería, mayor será el tiempo de duración de la carga.

¡NOTA IMPORTANTE!! Un batería debe recargarse con el 10% de la corriente que entrega, es decir: En el caso de una batería de 10 amperios, debe se recargada con 1 amperio. Entre más lenta es la carga, la vida útil de la batería será mas larga. Este inversor tiene un transformador de 8 amperios, por lo tanto lo ideal seria usar una batería de 80 amperios a la hora de usarlo como cargador y así hacer la recarga en 12 horas. Si usa baterías más pequeñas, la carga ser más rápida, acortando la vida de la batería. Si percibe que la batería se calienta, es porque la carga es muy rápida y puede ser peligroso, ya que se puede explotar la batería.
Mas adelante explicaremos como hacer un cargador optimo, de acuerdo a la batería y circuitos de alimentación ininterrumpida para uso comercial.

El inversor tiene un LED intermitente que indica cuando la batería está trabajando. Cuando usamos el inversor como Sistema de Alimentación Ininterrumpido (UPS), el LED intermitente sólo ilumina cuando ha sido cortado el suministro de la red pública. Al momento de ser reestablecido el suministro, el LED se apaga, y el transformador  junto con los diodos 1N5407 comienzan a cargar la batería.
La resistencia limitadora del LED intermitente puede ser desde 200 ohmios, hasta 560 ohmios. Este LED es alimentado por el regulador 7805, que sólo entrega 5 voltios y la resistencia limita los 2 voltios sobrantes.

Un Sistema de Alimentación Ininterrumpido (UPS), es básicamente un inversor y cargador de batería automatizado, con  algunas protecciones adicionales. En este caso hemos querido enseñar el principio de la UPS, aprovechando este circuito de mediana complejidad.
Cuando el inversor está trabajando y deseamos cargar la batería, es necesario desconectar el circuito e invertir el sentido de la corriente en el transformador, para que este cargue la batería. Es necesario implementar un relevo (relay) de 8 pines, que se encarga de desconectar el inversor de la batería y conectar la alimentación de la red publica al transformador. En el archivo PDF viene un diagrama muy intuitivo, con el que podrá conectar el relevo correctamente.

El interruptor (switch) de encendido es un interruptor doble que conecta el paso de corriente del polo positivo de la batería, hacia el inversor, y por otro lado conecta la corriente proveniente de la clavija de alimentación de la red pública, al relevo. Este interruptor es indispensable, ya que de no colocarlo, tendría que desconectar, tanto la batería, como el enchufe, cada vez que quiera apagar la UPS.
Si sólo desea es usar el inversor en su automóvil, en el archivo PDF también encontrará un diagrama de conexión directa.

Al momento que el inversor entra a trabajar, se genera un pico de corriente alto, que luego se estabiliza. Además el esfuerzo que hace este circuito con una carga presente es bastante alto. Por esta razón y por protección del circuito, es muy importante implementar un fusible que va, entre la salida positiva de la batería y el inversor. El fusible debe ser de 10 amperios.

El ensamble de la tarjeta del inversor es relativamente sencillo. Si va a hacer el circuito impreso con el método de Planchado, recuerde invertir el dibujo en modo espejo. Nosotros entregamos el dibujo del circuito impreso al derecho para su impresión en acetato, esto pensando en hacer el impreso con el método de Serigrafía.
Utilice como guía la máscara de componentes al momento de ensamblar la tarjeta. Consiga un buen disipador de aluminio y aislé muy bien  los transistores con aislantes de mica y pasa muros. Si no desea aislar los transistores, coloque dos disipadores independientes, uno para disipar los dos transistores de la derecha y otro para de la izquierda y cerciórese que no se toquen, de lo contrario puede ser fatal. Revise la tarjeta a contraluz, que no tenga cortos entre las pistas y siga al pie de la letra nuestra sección de Recomendaciones.

Observe la clavija de entrada de alimentación y la toma de salida. Si lo desea puede colocar una toma doble de sobreponer, en vez de la clavija hembra que usamos para la salida de voltaje. Esto depende de la aplicación que piense darle a su inversor.

Los dos diodos 1N5407, separan los semiciclos negativos entregándolos a la batería en su polo negativo, cuando el circuito está en modo de cargador. Estos dos diodos trabajan con el transformador. También protegen el circuito del inversor de voltajes invertidos. Revise muy bien la posición de cada componente antes de encender el aparato.

Aquí tenemos nuestro inversor con cargador automático o Sistema de Alimentación Ininterrumpido terminado. Puede aumentar la potencia de este circuito, aumentando la cantidad de transistores o usando transistores de más potencia. Aunque recomendamos hacer este inversor tal cual como se muestra en este artículo, puede experimentar bajo su responsabilidad, cambiando los transistores de salida por transistores FET. Debe  cambiar las resistencias de 1 ohmio que van a la base de los transistores, por resistencias de 100 ohmios que irán a la pata (Gate) de los FET y reforzar las pistas de colector. También deberá hacer el transformador de más potencia, aumentando su tamaño y el calibre del alambre.

Este proyecto tiene como objetivo primordial, mostrar el funcionamiento básico de un inversor y como conectarlo para que funcione como UPS, sin ser realmente una UPS. Un Sistema de Alimentación Ininterrumpido (UPS), esta formado por un inversor, una etapa de protecciones a corto y sobrecargas, que garantizan la vida del aparato que está siendo alimentado por este y un sistema de automatización.
Por esta razón el inversor que aquí presentamos puede ser usado sólo con fines educativos y no con fines comerciales, a menos que usted le agregue las protecciones y circuitos de regulación necesarios para que cumpla con las normas técnicas, que garantizan que este aparato realmente va a proteger los electrodomésticos, que se conecten en el.
Esperamos sea de gran utilidad y les deje algún conocimiento practico.

Video de prueba del inversor DC/ AC con cargador automático

NOTA: Es importante recordar que para poder calibrar este circuito es indispensable el frecuencímetro o un multímetro que mida frecuencia. Para hacer una comprobación de los componentes en caso de que no funcione el circuito y ya hayamos descartado un mal ensamble y hallamos hecho todo lo que dice nuestra sección de Recomendaciones, Se deben hacer las siguientes mediciones:
Se mide a la salida de los pines 1 y 2 del CD4013 y debe haber los 60Hz. De no ser así se debe calibrar el reóstato hasta que den los 60Hz.
Si se encuentra todo bien a  la salida del CD4013, mida la frecuencia en los emisores de los transistores 2N3904. Si no mide la frecuencia es porque los transistores están averiados o son falsificados.
Si todo está bien al medir el los 2N3904, entonces se mide en los colectores de los Tip125 y así sucesivamente hasta llegar a los transistores de salida.
Si en los transistores de salida están los 60 Hz y el inversor no entrega el voltaje a la salida del transformador, entonces ese transformador está mal construido o no tiene buen alambre en el devanado de 120 voltios.


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