Rede doméstica de corrente contínua
Quantas fontes você tem em casa? Fontes destas de colocar na tomada e plugar em algum pequeno aparelho elétrico como um telefone sem fio, por exemplo. E então, quantas você tem? Eu tenho 8, quer conferir?
Minha lista:
. Carregadores de celular (2)
. Telefone sem fio
. Modem DSL
. Scanner
. Impressora
. PS2
. Carregador de pilhas
Estes são os que estão na ativa. Além destes há pelo menos mais seis, de diversas procedências. Os que estão na ativa são facilmente identificáveis: basta seguir o fio. Os que estão guardados numa caixa são outra história. A maioria deles não tem a etiqueta do fabricante do aparelho original, e sim uma etiqueta genérica do fabricante da própria fonte. Desta forma, eu não faço a menor idédia de onde cada um deles veio.
A maioria das fontes possui, na etiqueta, uma identificação da entrada e saida de corrente. A maioria aceita 110/127 volts de corrente alternada e devolve qualquer coisa entre 3 e 12 volts de corrente contínua. Os aparelhos, por seu lado, raramente indicam a voltagem necessária para serem operados, ou seja, minhas fontes antigas ficarão provavelmente guardadas para sempre, esperando um uso que nunca virá.
Quase todas as fontes entregam sua corrente em um conector de seção redonda, com uma luva interna e um tubo externo. A luva interna, na maioria das vezes leva a carga negativa. Mas nem sempre. Um dos meus chefes já queimou uma câmera digital de R$2500, ao utilizar uma fonte com voltagem ou pinagem errada. Este tipo de coisas é relativamente comum. Tenho certeza que você tem conhecimento de alguma história similar.
Cada uma destas fontes possui internamente um transformador, quatro diodos e alguns capacitores e resistências. As mais sofisticadas possuem também um regulador de voltagem. Apesar disto, são muito baratas, daí esta ambundância toda. Elas são muito baratas porque os materiais e a energia necessários para produzí-las também o são. Estes, por sua vez são baratos porque o petróleo também o é. Atualmente, a humanidade pode se dar ao luxo de desperdiçar.
Entretanto, há sinais de que isto não será assim para sempre. Em vinte anos ou menos nós começaremos a enfrentar um certa escassez de nossa principal matéria prima e fonte de energia. Teremos que aprender a economizar e reutilizar, em vez de simplesmente jogar fora e comprar um novo.
Além de desperdício de materiais, estas fontes também desperdiçam energia. Vou explicar: sempre que uma forma de energia é convertida em outra, há alguma perda. Quando a gasolina sai do tanque. é queimada transformando-se em energia térmica e depois em energia cinética a perda é de mais de 70%, ou seja, menos de 30 % da energia originalmente presente na gasolina se torna movimento nas rodas do carro. A eficiência de um motor à combustão é baixíssima.
Com as fontes não é muito diferente. Existem no mercado fontes de corrente com eficiência de 95%, mas são caras. As fontes caseiras tem, tipicamente uma eficiência de 40 a 50 % em plena carga. Em outras palavras elas jogam fora mais da metade da energia que consomem, apenas uma pequena porção é efetivamente utilizada pelo aparelho plugado nelas.
A idéa apresentada a seguir viabiliza a eliminação quase completa destas pequenas fontes, substituindo-as por cabos simples, baratos e padronizados, facilmente reutilizáveis de forma segura.
Primeiro ponto: a eletricidade chega em sua casa na forma de corrente alternada e continua sendo necessário convertêla para corrente contínua. A idéia aqui é fazer isto em um equipamento central, utilizando uma fonte grande, capaz de alta eficiência, acima de 90 %.
Segundo ponto: esta fonte central entrega corrente em várias voltagens: minha sugestão inicial: 0V, +3V, +9V e +15V.
Terceiro ponto: quatro voltagens implicam em quatro fios, correndo em paralelo por toda a casa. Para não causar confusão, cada fio precisa de uma cor: 0V - preto, +3V - azul, +9V - laranja, +15V - violeta. A cor do fio fica mais quente conforme o aumento da voltagem. Desta forma fica fácil lembrar.
Quarto ponto: quatro fios implicam em uma tomada de quatro pinos. Para evitar que o plugue macho do cabo seja conectado erroneamente, um pino precisa ser diferenciado. Este seria o primeiro pino, que seria chato e correspondente a 0 volt. Os outros pinos são redondos.
Quinto ponto: é comum que em um único local, precisemos de mais de uma fonte. Assim cada ponto de tomada precisa ter no mínimo 3 plugues fêmea, de forma a acomodar pelo menos três aparelhos.
Sexto ponto: A maioria dos aparelhos utiliza entre 4.5 e 6 volts. Esta faixa não está representada na fiação. O que fazer? Simples: utiliza-se os pinos +3V e +9V que dão uma diferença de 6 volts ou utiliza-se os pinos 9V e 15V que também dão a mesma diferença. Para obter 12 volts, utilize os pinos 3V e 15V. Lembre-se: a voltagem é relativa e você pode fingir que o zero está em qualquer ponto, desde que o aparelho alimentado desta forma não se conecte com nenhum outro aparelho alimentado de outra forma, ou seja, usando outra faixa de voltagem. A maioria dos aparelhos domésticos funciona desta forma.
Sétimo ponto: Se o aparelho precisa internamente de uma voltagem mais precisa, digamos 5,2 volts, ele precisará aceitar 6 V e utilizar diodos ou reguladores de voltagem internos para fazer a correção. Diodos de silício reduzem, tipicamente 0,7 V e diodos de germânio, reduzem 0,2 V.
Oitavo ponto: os cabos possuirão, obviamente plugues nas duas pontas. A ponta que se pluga à parede sempre possui os 4 pinos porém dois deles serão de plástico e os outros dois condutivos, de forma que ao próprio cabo selecione a voltagem. Estes plugues possuirão cores para distinguí-los:
3V: azul;
6V: verde (pinos 3 e 9) ou amarelo (pinos 9 e 15);
9V: laranja;
12V: vermlho; e
15V: violeta.
Note que há uma correspondência entre cores de pluges e cores dos fios internos. Isto serve apenas para dar consistência ao sistema como um todo.
Nono ponto: Enquanto as tomadas de parede são uma novidade, os aparelhos propriamente ditos continuariam a utilizar os conectores de seção redonda como hoje em dia, com duas pequenas alterações:
primeira: o pino central do conector sempre receberá a carga negativa;
segunda: à medida que a voltagem requerida almenta, o diâmetro do pino ou da luva mudam, evitando que se utilize um cabo errado que causaria a queima do aparelho.
Décimo ponto: no aparelho, em volta do plugue fêmea, um anel de pástico colorido, na cor correspondente à voltagem facilita a vida do usuário no momento de selecionar ou mesmo comprar um novo cabo.
Ônzimo ponto: as dimensões do pino central e luva do plugue fêmea dos aparelhos seriam os seguintes:
3V: pino central 1,0 mm, luva 3 mm
6V: pino central 0,7 mm, luva 3 mm
9V: pino central 1,0 mm, luva 4 mm
12V: pino central 0,7 mm, luva 4 mm
15V: pino central 1,0 mm, luva 5 mm
Com este esquema, um cabo especificado para uma voltagem X não caberia em um pluge que espera uma voltagem menor, ou porque a luva seria mais estreita ou porque o pino central seria mais gordo.