Informe de Fuente Variable

Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur 1Informe de Fuente Regulada y Variable 30V/ 1.5A

Medidas Eléctricas Página 1

INDICECAPITULO I .............................................................................................................................. 2

INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 2

CAPITULO II ............................................................................................................................. 3

MARCO TEÓRICO .................................................................................................................... 3

2.1. FUENTE CONVENCIONAL: ........................................................................................

3 a) Transformador de Entrada: ..................................................................................

3 b) Rectificador a Diodos: ..........................................................................................

4 c) Filtro: ........................................................................................................................

4 d) Regulador Lineal:..................................................................................................

4

2.2. Fuentes Conmutadas: .............................................................................................. 5

2.3. Fuentes Reguladas: .................................................................................................. 5

CAPITULO III ............................................................................................................................ 6

APLICACIÓN ............................................................................................................................ 6

COSTOS Y PRESUPUESTO …………………………………………………………………………………………………….9ANEXOS………………………………………………………………………………………………………………………………10Conclusiones……………………………………………………………………………………………………………………….14Bibliografía...........................................................................................................................................................14

Circuitos Eléctricos y Electrónicos Página 2


CAPITULO I

INTRODUCCIÓN

En el presente informe se detallará de manera específica todo acerca de cómo diseñar una fuente Regulada y Variable de 30 voltios con una intensidad de 1.5 amperios, con el fin de poder tener una herramienta que nos permite obtener una gran diversidad de voltajes en el intervalo de 0V a 30V, esto con el objetivo de poder usarla para la experimentación y diseño de otros circuitos electrónicos.

Podemos definir fuente de alimentación como aparato electrónico modificador de la electricidad que convierte la tensión alterna en una tensión continua.Remontándonos un poco en la historia describiremos que en la industria no se contaba con equipos eléctricos, luego se empezaron a introducir dispositivos eléctricos no muy sofisticados por lo que no eran muy sensibles a sobretensiones, luego llegaron los equipo más modernos que necesitaban de bajos voltajes y por lo tanto eran muy sensibles a sobretensiones, cambios bruscos o ruido en las tensiones de alimentación por lo que se ha iniciado la construcción de fuentes de alimentación que proporcionaran el voltaje suficiente de estos dispositivos y que garanticen la estabilidad de la tensión que ingresa al equipo.

Hoy en día los equipos electrónicos, en su mayoría, funcionan con corriente continua, así, el dispositivo que convierte la corriente alterna a corriente continua, en los niveles requeridos por el circuito electrónico alimentar, se llama fuente de alimentación.

En resumen la función de una fuente de alimentación es convertir la tensión alterna en una tensión continua.

La Fuente Conmutada La Fuente Regulada

Cada una con sus características, sus ventajas y desventajas. Se utiliza una de ellas de acuerdo al uso final que van a tener, es decir, según los requerimientos de estabilidad y rendimiento que tenga la carga a alimentar.



CAPITULO II

MARCO TEÓRICO

2.1. FUENTE CONVENCIONAL:

Este es su diagrama en bloques: para explicar el funcionamiento de una fuente convencional.

La descripción de cada uno de ellos se da a continuación:

a) Transformador de Entrada:

Modifica los niveles de tensión alterna a los requeridos por el circuito a alimentar. El trasformador de entrada reduce la tensión de red (generalmente 220 o 120 V) a otra tensión más adecuada para ser tratada. Solo es capaz de trabajar con corrientes alternas, esto quiere decir que la tensión de entrada será alterna y la de salida también.

Consta de dos arroyamientos sobre un mismo núcleo de hierro, ambos arroyamientos, primario y secundario, son completamente independientes y la energía eléctrica se transmite del primario al secundario en forma de energía magnética a través del núcleo.



b) Rectificador a Diodos:

El rectificador es el que se encarga de convertir la tensión alterna que sale del transformador en tensión continua. Para ello se utilizan diodos. Un diodo conduce cuando la tensión de su ánodo es mayor que la de su cátodo. Es como un interruptor que se abre y se cierra según la tensión de sus terminales:

c) Filtro:

La tensión en la carga que se obtiene de un rectificador es en forma de pulsos. En un ciclo de salida completo, la tensión en la carga aumenta de cero a un valor de pico, para caer después de nuevo a cero. Esta no es la clase de tensión continua que precisan la mayor parte de circuitos electrónicos. Lo que se necesita es una tensión constante, similar a la que produce una batería. Para obtener este tipo de tensión rectificada en la carga es necesario emplear un filtro.

El tipo más común de filtro es el del condensador a la entrada, en la mayoría de los casos perfectamente válido. Sin embargo en algunos casos puede no ser suficiente y tendremos que echar mano de algunos componentes adicionales.

d) Regulador Lineal:

Un regulador o estabilizador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de proporcionar una tensión de salida de la tensión exacta que queramos.

Este es el esquema de una fuente de alimentación regulada con uno de estos reguladores:



2.2. Fuentes Conmutadas:

Las fuentes conmutadas fueron desarrolladas inicialmente para aplicaciones militares y aeroespaciales en los años 60, por ser inaceptable el peso y volumen de las lineales, se han desarrollado desde entonces diversas topologías y circuitos de control, algunas de ellas son de uso común en fuentes conmutadas para aplicaciones industriales y comerciales. Las fuentes conmutadas son convertidores cc-cc, por lo que la red debe ser previamente rectificada y filtrada con una amplitud de rizado aceptable.

2.3. Fuentes Reguladas:

Una fuente de tensión regulada utiliza normalmente un circuito automático de control que detecta, prácticamente de un modo instantáneo, las variaciones de la tensión de salida y las corrige automáticamente.



CAPITULO III

APLICACIÓN

Finalmente procederemos a construir una fuente Regulada y Variable de 30 voltios con una intensidad de 1.5 amperios, con el fin de aplicar todo lo estudiado anteriormente.

La Fuente de Alimentación consta de las siguientes etapas:

1. Un Transformador de entrada, el cual se tiene que confeccionar o por su defecto mandarlo a diseñar a un técnico en electrónica, este transformador debe transmitir30 VAC con 1.5 A de intensidad de corriente. Este se encarga de reducir la tensiónde la red eléctrica que tengamos en nuestro hogar.

2. Un circuito rectificador, formado por diodos que son de 2 A de intensidad eléctrica los cuales serán descritos más adelante en el diagrama de conexión, estos se encargan de convertir la corriente alterna en corriente pulsante.

3. Diseño del filtrado, constituido por un condensador electrolítico de 220uF decapacidad, que se encarga de darle más pureza a la tensión rectificada.

4. Se diseñará un circuito de protección, el cual evita que los componentes electrónicos de la fuente se deterioren por alguna posible sobrecarga. Si esto sucede un Diodo luminoso (LED) se encenderá indicando el exceso de corriente.

5. Un Regulador de voltaje variable, cuya salida está controlada por una resistenciade 220 Ω y el potenciómetro conectado a sus terminales.

6. Los Diodos de 2 A proporcionaran protección y mayor estabilidad a un circuito integrado LM317. Este CI es el componente más importante de esta fuente y es el que soporta toda la corriente de salida, por lo tanto deberá adicionarse a él un disipador de aluminio, con el fin de evitar un sobrecalentamiento excesivo.

El diagrama de Red que empleará este Circuito Electrónico es el siguiente:



Por otro lado el total de materiales que deberá utilizarse para su confección es la siguiente:

Materiales:

Circuito Integrado CI= LM317T. Transistor Q1= BC548. 4 Diodos (D1, D4, D7 y D8) = Diodos de 2 A. Diodo Luminoso (D5) = Diodo LED. Diodo 6 = 1N4148. Capacitador C1 = 2200 uF / 35V. Capacitador C2 = 10 uF / 50V. Capacitador C3 = 100 nF. Resistencia R1 = 1 KΩ. Resistencia R2 = 1.8 KΩ. Resistencia R3 = 0.47 Ω / 2W (Potencia) Resistencia R4 =220 Ω. Potenciómetro P1 = 5K Transformador de 30V de 1.5 A. Un Multímetro para poder realizar las medidas respectivas de la intensidad de

corriente o voltajes en nuestro circuito electrónico. Dos cables mellizos de 1m con el fin de utilizarlos para la toma de corriente

eléctrica y para la salida del nuevo voltaje que como se indica se regula de 0 a 30V. Si se desea para un mejor diseño se lo ensamblará en una caja

metálica. Seguidamente la Forma de Conexión será la siguiente:


Finalmente necesitaremos de cautín, estaño y grasa para soldar los componentes a la placa impresa, por otro lado nos guiaremos a la hora de diseñarlo ya que en a cara de la placa impresa observaremos el símbolo y número de todos los componentes, de tal manera que este diagrama será de mucha utilidad para colocar correctamente los elementos que componen a esta fuente regulada.

Realizando todos estos pasos, observaremos que el circuito integrado queda diseñado de la siguiente manera:



COSTOS Y PRESUPUESTO

NOMBRE COSTO CANTIDAD TOTAL

Capacitor Electrolítico 100nF 1 2 2Capacitor Electrolítico 10µF - 35V 0.25 2 0.5Resistencia 1/4 W - 120 Ohms 0.05 2 0.1Diodo 1N4148 0.2 1 0.2Diodos (2A) 0.5 4 2Diodo LED 1 1 1Baquelita 2,6x2,7 1 1 1Capacitor Electrolítico 2200µF - 35V 1.2 2 2.4Bloque de tres terminales 0.5 3 1.5Potenciómetro 5K Ohms 0.6 2 1.2Regulador de Voltaje LM317 ( 1A) 1 1 1Transformador 15 - 0 - 15 18 1 18Porta fusible 1 1 1Fusible (250V - 1A) 0.2 1 0.2Multímetro Vertical (0 - 30 Vcc) 2 1 2Switch (15 A - 250V) 1.2 1 1.2Terminales Tipo Banana 0.7 4 2.8Switch (2 x 6) 0.5 1 0.5Terminal Hembra 0.8 1 0.8Cable Macho 2 1 2Caja Metal 8 1 8Transistor BC548 1.5 1 1.5Resistencias 1.8K, 1K, 220 0.6 1 0.6

Total 51.5



ANEXOS

Esquema inicial en el Protoboard



Armado final de la fuente de alimentación regulable

Simulacion en el programa PROTEUS:



Luego compilamos en el ares para obtener un circuito impreso:

Finalmente simulamos el posible esquema en 3D que se obtendría del circuitoConstruyendo un puente de diodos



Teniendo el circuito integrado del puente de diodos



CONCLUCIONES:

Tenemos como conclusiones que en general la fuente de alimentación de cualquier circuito electrónico, está destinada a adecuar las características y parámetros de la energía disponible para la alimentación del mismo. Puesto que casi todos los circuitos electrónicos trabajan con corriente directa, es necesario realizar la conversión de la corriente alterna que se transmite en el país. Para convertir la tensión alterna en continua se utilizan los circuitos rectificadores. Sin embargo, la tensión continua disponible a la salida del filtro del rectificador puede que no sea lo suficientemente buena, debido al rizado, para una aplicación particular o que varíe su magnitud ante determinados tipos de perturbaciones que puedan afectar al sistema como por ejemplo variaciones de la carga, de la temperatura o de la red hasta un 10%. En estos casos se precisan circuitos de estabilización o de regulación para conseguir que la tensión continua a utilizar sea lo más constante posible. De aquí, el concepto de fuente regulada de alimentación.

BIBLIOGRAFÍA

DISEÑO ELECTRONICO C. J. , Savant Roden- Prentice Hall Cuarta Edición, 2006

PRÁCTICAS DE ELECTRÓNICA, Marcombo P. Zbar

INSTRUMENTACION ELECTRONICA MODERNA Y TECNICAS DE MEDICION, Albert. D. Helfrick & William D. Cooper. Prentice Hall.

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_alimentación

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http://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_alimentaci%C3%B3n

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