Objetivo:

Gerar um sinal PWM com 1Khz ±12V  proveniente de um microcontrolador ESP32  e um leitor de CP(Control Pilot) através dos CAD (Conversores Analógicos digitais) do microcontrolador. Considere que usaremos o ESP32 ou equivalente.

Observe o diagrama abaixo onde pode ser observado o uso do Amplificador Operacional LM358, alimentado por uma fonte simétrica através  dos pinos 8(+12V) e pino 4(-12V). A referência na entrada inversora é fixada em torno de 1,6V no pino 2, através do divisor de tensão produzido pelos resistores R32 e R33. Esse valor de referência é importante pois a entrada será um PWM proveniente de um  ESP32, que tem o sinal (a a 3V3 ) aplicado ao pino3 do  LM358 através de um resistor R38 de 4K7.  Isso acasiona uma saída no pino 1 do LM358 que é  o sinal de entrada, PWM  de 1khz com nível ±12V  Volts, adequado ao padrão de carros elétricos.  Destaca-se  que a faixa definida pelo pardão é na faixa de ±9V a ±12V  Volts. O resultado observado foi umsinal de ±11V  Volts, que está dentro da faixa do  padrão IEC 61851.

Observe no diagrama  acima um diodo TVS na saída do pino CP, sua função é proteção, ele atua como um para-raio. O TVS  1.5KE16A THT, possui as seguintes caracteristicas técnica  16V, com tensão de ruputura de 18 volts, 1500 Watts,  rampa de subida(10/1000uS).

Destaca-se que a entrada para o conversor analogico digital tem uma faixa de (0 a 3V3), então deve-se adequar duas coisas o nível do sinal de ±12V  para (0 a 3V3) bem como dar um shift no sinal de modo a torná-lo positivo.  O shift é realizado pelo R37 (5k6) conectado ao 3V3. A adequação do  nível do sinal é relizado pelo divisor resistivo  entre os reistores R35 e R36.

Agora temos um sinal sempres positivo e  na faixa que o ESP32 pode ler. Embora ainda tenha um sinal pwm. Mostraremos como pode ser lido esse sinal via software c++.

🧠 ⚡  Introdução

O sinal Control Pilot (CP) é o principal canal de comunicação entre o carregador (EVSE) e o veículo elétrico, definido pelas normas:

• IEC 61851
• SAE J1772

Ele permite:

✔ detectar presença do veículo
✔ indicar estado de conexão
✔ informar corrente máxima de carga
✔ garantir segurança do sistema

⚡ 🔌 Características do sinal CP

O EVSE gera:  onda PWM de 1 kHz em ±12V

• Frequência: 1 kHz
• Amplitude: +12V a -12V
• PWM define corrente máxima

📊 ⚡ Estados do CP (fundamental)

👉 Esses níveis são definidos pela carga resistiva do veículo

🧠 ⚡ PWM e corrente de carga

O duty cycle define a corrente:

🔧 ⚡  Gerador de CP (implementação prática)

🔹 Etapas

🔹 Desafio principal

Converter:

0–3.3V → ±12V

🧠 ⚡ Como o LM358 está sendo usado

👉 No caso, o LM358 não está sendo usado como amplificador linear comum, mas como:

⚡ 🔧 Ideia do circuito

🔹 Entrada

• PWM do ESP32  no pino 3 (entrada não inversora) e referência para comutação 1,6V pino 2 (entrada inversora):

🔹 Alimentação do LM358

🔥 ⚡ O que isso permite

Com alimentação simétrica:

👉 o LM358 consegue gerar uma saída no pino 1 de  ±12V  Volts na saída.

(na prática um pouco menos, tipo ±10~11V)

🧠 ⚡ Funcionamento do circuito

🔹 Comparação

O LM358 compara o sinal PWM  no pino 3  com o valor de referência no pino 2(1,6V).

🔹 Resultado

👉 Ou seja:   PWM → onda quadrada bipolar

⚡ 📊 Resultado final

Entrada:  0 → 3V3

👉 exatamente o CP necessita para estar adequado ao padrão IEC 61851

🧠 ⚡ Por que isso funciona bem

🔹 O LM358 está saturando

Ele não opera linearmente aqui, modo saturação (quase comparador).

👉 então vira um “switch analógico”

⚠️ ⚡ Limitações importantes

🔹 1. Não é rail-to-rail

LM358:

• não chega exatamente a ±12V
• típico:  ±10V a ±11V

🔹 2. Slew rate limitado

• ~0.3 V/µs
• pode distorcer bordas do PWM

👉 mas para 1 kHz → OK ✔

🔹 3. Corrente limitada

👉 saída não pode dirigir carga pesada, resistor R34 faz um buffer para o LM358.

🔧 ⚡  Papel dos resistores (muito importante)

No  circuito:

👉 os resistores:

• limitam corrente
• definem referência
• estabilizam comutação

🔥 ⚡ Por que essa solução é elegante

Comparado com transistor:

🧠 Insight importante

👉 Você transforma o LM358 em:   um level shifter bipolar com ganho saturado

⚡ 📡  Aplicação no CP

Isso atende exatamente:

• ±12V ✔
• 1 kHz ✔
• PWM ✔

👉 padrão IEC 61851

✍️ 🔧 Sugestão de melhoria

🔷 Uso do LM358 como conversor de nível bipolar

Diferente de soluções baseadas em transistores, o LM358 pode ser alimentado com tensões simétricas (+12V / -12V) e operar como um comparador saturado, convertendo diretamente um PWM de 0–3.3V em um sinal bipolar.

Essa abordagem simplifica o circuito, reduz componentes e melhora a simetria do sinal.

🎯 Conclusão técnica

✔ O circuito funcional
✔ O LM358 funciona como conversor PWM → ±12V
✔ Ideal para CP de EVSE
✔ Simples e elegante

📡 ⚡  Leitor do sinal CP

Agora a parte mais importante :

🔹 O que o EVSE precisa ler

O veículo aplica: resistores e diodo

👉 Isso altera:   nível DC do CP

🔧 Estrutura do leitor

⚡ 🔍 Circuito de leitura (melhorado)

🔹 Etapas

1. Proteção

• resistor série
• diodos de clamp

2. Divisor de tensão

3. Retificação / offset   Shift do sinal

👉 Converter sinal bipolar para positivo

4. Leitura ADC

• ESP32
• análise do nível

🧠 ⚡  O que realmente está sendo medido

👉 O EVSE NÃO lê PWM diretamente

👉 Ele mede:   nível médio + forma do sinal

📊 ⚡  Detecção dos estados

⚠️ ⚡ Papel do diodo no veículo

👉 O EV conecta:

Isso faz:

✔ assimetria no sinal
✔ permite detectar estados com precisão

🔥 Insight importante

👉 O sistema CP é:

👉 Funciona apenas com:

• resistores
• PWM
• níveis de tensão

⚡ 📊 Forma de onda real

🔹 Sem veículo

🔹 Com veículo

🧠 ⚡ Integração completa (EVSE)

⚠️ ⚡ Erros comuns (e melhoria do artigo)

❌ Erros comuns

• gerar apenas 0–12V (sem negativo)
• não ler corretamente o offset
• não proteger entrada ADC
• ignorar o diodo do veículo

🎯 Conclusão

✔ O sinal CP é simples, porém extremamente engenhoso
✔ Combina PWM + níveis DC + segurança
✔ Pode ser implementado com poucos componentes
✔ É a base de qualquer EVSE funcional