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Circuitos tiles. 05. Fuente de laboratorio 0-30V 4A

Una herramienta imprescindible en el laboratorio o taller de electrnicaes una fuente de alimentacin que nos proporcione distintos voltajes conla cual podemos hacer muchos trabajos. La otra opcin es utilizar pilas

y/o bateras, opcin que puede valer ocasionalmente para salir del paso,pero muy engorrosa y cara! a largo plazo.

"uentes hay de muchas clases, con m#s o menos prestaciones. $stafuente que propongo no es de las m#s evolucionadas, pero tampoco esde las m#s b#sicas. %igamos que est# a medio camino.

1. Prestaciones&

Tensinde salida regulable, en un margen de ' a (' voltios

Cortocircuitable& )o se rompe por cortocircuitar la salida

"uncin de limitacin de intensidad& )o slo podemos ajustar qu*voltaje de salida queremos, tambi*n podemos poner un lmite a laintensidad que circular#. $sto es muy +til para determinadoseperimentos en donde no se puede permitir que la intensidad supere

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cierto valor. La limitacin de intensidad tambi*n nos permite ejercer laprudencia a la hora de alimentar alg+n dispositivo que no sabemos cmova a reaccionar en caso de que haya alguna avera por ejemplo, untransistor cruzado!. -i sabemos que un equipo funcionandonormalmente consume '. amperios, pues regulamos a '. amperios.

)adar y guardar la ropa...

Intensidad mximade 0 1mperios... o un poco m#s.

Dos instrumentospara monitorizar la salida 2oltios y 1mperios!

Una de las cualidades de los circuitos que traigo a esta seccin de micanal es que son circuitos comprobados. 3nternet est# lleno decircuitos que van de mano en mano y nadie parece molestarse encomprobarlos. $specialmente en el captulo 4"uentes de 1limentacin4sobretodo en las m#s avanzadas. 5ues bien& $sta fuente la he estado

utilizando durante ( a6os, por lo que creo que est# bastante probada...

2. Diagrama de bloques

$l diagrama de la imagen contiene las cuatro partes funcionales&

7 $ntrada, con los componentes de entrada de corriente7 8ircuito& La parte mas importante, la fuente en s.7 -istema refrigerador de 9:7 -alida, incluyendo los dos instrumentos

3. Esquema circuito

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$squema definitivo. "U$);$ %$ L11;=>3= '7('2 01

-i alg+n detalle del esquema que hay sobre este p#rrafo no coincide con algo dicho elvdeo, se debe tomar este esquema como v#lido y definitivo. 1lgunos detalles quever*is que 7a veces7 no coinciden son&

7 3ntensidad m#ima& $n el vdeo digo en numerosas ocasiones que es de (. amperiosdebido a un error en intensidad en el polmetro amarillo!. La intensidad real m#imaes de poco m#s de 0 amperios. 8asi un amperio m#s que lo dicho en algunas partesdel vdeo.

7 La resistencia >?& $n el vdeo hablo de un montaje en paralelo de dos resistencias. Lodefinitivo es una sola resistencia de ',?? ohmios.

1clarado esto, seguimos&

1 la izquierda, la entrada de corriente, que puede ser a ??' :? voltios.8ontiene los elementos tpicos& "usible : amp!, interruptor y lamparita de nen.%espu*s, dos transformadores. $l principal arriba! con un secundario de ?0 voltios yun mnimo de 0 amperios. @ otro peque6o transformador con secundario de A voltios ymucha menos potencia, vale uno de tan solo ' m1. $ste segundo transformador seusa para crear una tensin de referencia con la cual la fuente puede estabilizar latensin.

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3nmediatamente despu*s, el cl#sico puente de diodos rectificadores y un condensadorde filtro para eliminar el rizado.

1rriba, en el centro, 9:, 9? y 9( se encargan de regular la tensin y la intensidad. 9:es un transistor de potencia y va montado en un disipador para evacuar el calor que segenera sobretodo si se le pide mucha corriente a la fuente.

90 y el potencimetro 5: que polariza su base se encargan de regular la intensidadm#ima que puede circular hacia la carga. 9 y su potencimetro 5? por su partesirven para regular la tensin de salida.

$l potencimetro ajustable >0 sirve para fijar la tensin m#ima de salida de la fuente(' voltios!. -e ajusta al terminar de montar la fuente y no suele ser necesario tocarlom#s.

>? es muy importante& %etermina la intensidad m#ima que puede entregar la fuente.8uanto m#s bajo sea su valor, m#s corriente entrega la fuente. 5ara obtener ?amperios >? debe ser de '.0 ohmios. -i bajamos su valor a ',?? ohmios la intensidadsubir# al doble, unos 0 amperios.

-in embargo, no podemos disminuir el valor de >? para obtener m#s intensidad en lafuente, de forma 4gratuita4. $sa mayor intensidad pasa factura y necesitamos haceralgunos cambios para que la fuente no se rompa.

$stos cambios son tres&

1. $l transformador principal, que puede ser de dos amperios para una versin defuente de dos amperios con >? B ',0 ohmios! ahora deber# ser mayor as como suprecio! para poder suministrar esos 0 amperios con >? B ',?? ohmios!.

2. 5ara una versin de fuente de ? amperios es suficiente con la accin del disipadorde 9:. 5ara cuatro amperios hay que forzar aire para que el disipador se enfre. $sa

tarea la har# un ventilador de C'cm C'cm ??'v! activado por un termostato fijadoen el disipador de 9:. 8uando la temperatura supere los :''D8 el termostato se activay pondr# en marcha el ventilador

3. $l transistor 9? 0, que sirve para determinar la tensinm#ima de salida. 5rocedimiento& 8onectamos la fuente, accionamos 5:potencimetro de tensin! a m#imo. 1hora regulamos >0 hasta obtener una lecturade (' voltios.

. Componentes

La lista de componentes&

: ;upper de tama6o apropiado 5atas de goma para la base del tupper: ;ransformador ??'2/?02 en 01: ;ransformador ??'2/A2, con 'm1 es suficiente

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: 8lavija de red tipo empotrable: 5ortafusibles tipo empotrable con fusible de :1: 8ircuito impreso de : A cm0 -eparadores de nylon tubitos para soporte del circuito impreso!: %isipador para transistores con encapsulado ;=(: 2entilador ??'2 C' C' cm

0 ;ornillos de nylon de ('0 mm:? tuercas de nylon E0: ;ermostato para :''D8: 1mpermetro de 01: 2oltmetro para ('2? ?. >esistencia !itri"icada ',?? =hm, :'H>(. >esistencia :I, :/0H>0. 5otencimetro ajustable (I>. >esistencia C? ohm, :/0H>F. 77>. 77>C. >esistencia :'I, :/?H>A. >esistencia :I, :/?H>:'. >esistencia 0 =hm, :/?H>::. >esistencia :'I, :/?H

5:. 5otencimetro Lineal 0.I I!5?. 5otencimetro Lineal ??' =hm

8): a 8)A& A conectores, ( son de ( vas, F ser#n de dos vas.

@ adem#s&

;ornillos, arandelas y tuercas.8able, para hacer las coneiones.

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#. In"ormacin extra sobre los componentes

1qu comentar* los componentes que tengan algo especial que ver.

$ Trans"ormador 22%&'2& en (

$s el componente mas caro del proyecto por su importante tama6o. )o podemos usaruna fuente conmutada para obtener los ?02 ya en continua cosa que sopes*! puesestas fuentes dejan de entregar corriente a la m#s mnima que se produce uncortocircuito.

Una fuente de laboratorio debe entregar corriente en toda condicin, incluso encortocircuito.

$ Trans"ormador 22%&')& de unos #% m( en el secundario.

$ste peque6o transformador puede ser del tipo para circuito impreso, m#s cmodoque el formato a*reo con cables!. -irve para producir la tensin de referencia. )otiene que entregar apenas potencia, por lo que es suficiente con que el secundarioentregue ' m1.

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$ Disipador para transistores con encapsulado T*3

Jecho en aluminio, permitir# a 9: disipar el calor generado cuando se le pida muchaintensidad a la fuente. @a lleva los agujeros para fijar el transistor as como los

terminales del mismo. ;ambi*n fijaremos aqu el termostato.

$ &entilador 22%& +% x +% cm

5ara refrigerar el disipador anterior. $s de C' C' cm y funciona a ??'2 tambi*nhabr# versin en :?2 seg+n pas!. 3mportante ser# comprobar en qu* direccin saleel aire. )o funciona todo el tiempo sera una opcin sencilla, pero ruidosa! sinoactivado por un termostato fijado en el disipador anterior. %ejad espacio suficiente paraubicarlo en el tupper y no cometer el error de que choque con otra cosa.

-e ver# en el vdeo que el ventilador se monta alineado con el disipador y separadounos tres centmetros. La funcin de este ventilador es doble& 5or un lado evacua elcalor del interior del tupper, por otro, ese aire lo hace incidir sobre el disipador de 9:enfri#ndolo a niveles seguros si el termostato detecta unas condiciones severas defuncionamiento.

$ Tornillos de n,lon de 3%x mm , tuercas de -

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$n ocasiones interesa unir dos cosas pero manteniendo un distinto potencial el*ctrico.$n otras ocasiones lo que interesa aislar es diferencia de temperatura como estecaso!.

La tornilleria de nylon cumple muy bien este cometido de aislamiento el*ctrico yt*rmico.

-e vende en tiendas de electrnica y ferreteras industriales.

Jar#n falta cuatro tornillos y :? tuercas, ( tuercas para cada tornillo!. Kracias a estetornillo aislante, el disipador de 9: no comunicar# su calor al tupper, cosa que s haraun tornillo met#lico convencional, lo que con el tiempo hara deformarse al tupper.

$ Termostato para 1%%C

Euy usados en cafeteras, vaporetas y dispositivos que deben detectar temperaturas deunos A'7:''D8 ebullicin del agua!, este termostato nos viene de maravilla paramantener a 9: dentro de unos m#rgenes de temperatura seguros.

-e puede reciclar de un viejo electrodom*stico o si no, en una tienda de repuestos. )olo suelen tener en tiendas de electrnica.

$ste termostato lleva una l#mina de un material llamado 4bimetal4 que, cuando sealcanza la temperatura para la cual est#n hechos, se curva, y al hacerlo se activa o sedesactiva! el contacto el*ctrico. -i la temperatura cae por debajo de su valor nominal7pasados unos segundos7 el termostato se desactiva. 8on estos ciclos de conein7desconein el disipador de 9: se mantiene a temperaturas razonables.

$ste termostato no act+a o act+a muy de vez en cuando! si la intensidad que se est#pidiendo a la fuente es menor de (1.

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$ &olt/metro , (mper/metro

5ara monitorizar el funcionamiento de la fuente y el dispositivo que conectemos a ella.-e podran haber usado displays digitales, de hecho, son un poco m#s baratos, peroquera mantener la sencillez en esta fuente.

@ estos instrumentos analgicos son muy precisos y fiables con el paso del tiempo.

)o es necesario calibrarlos ni hacer ning+n circuito especial. -implemente se conectanen la salida de la fuente y muestran fielmente las distintas magnitudes. $l voltmetrose conectar# en paralelo, mientras que el ampermetro ir# en serie, por ejemplo, en elpolo positivo. Jay que respetar la polaridad. -i nos equivocamos, la aguja intentar#marcar 4al rev*s4, se desplazar# hacia la izquierda topando con el principio de laescala, aunque este error no los romper#.

$n el vdeo veremos un truco para poder utilizar un amperimetro de ?1 para medir 01.-e trata de conectar en paralelo con el ampermetro una resistencia conocida como4shunt4! de un valor muy preciso, y modificar la escala impresa del instrumento con

tipp7e y rotulador.

$ Conectores o cla!i0as de conexin

$stos conectores o clavijas de conein permiten conectar r#pidamente dispositivos dedos o m#s vas. Usaremos nueve. $n la foto, tres clavijas de dos vas. $n el circuitoimpreso he rotulado para qu* es cada una. %e izda a derecha& salida, ampermetro yvoltmetro.

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;ambi*n he rotulado la polaridad de cada clavija de conein.

. -onta0e

Lo mejor es ver el vdeo, aqu pondr* un 4guin4 de montaje&

7 ;ener todos los materiales a mano.

7 Jacer los agujeros en el tupper o caja! para poner todos dispositivos&

;apa inferior& 5atitas de goma ;ransformador

8ircuito impreso

%elante& 3nterruptor general 5iloto nen 2oltmetro 1mpermetro 5otencimetros de tensin e intensidad

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8ircuito terminado, con los A conectores numerados de 8): a 8)A

-obre estas lneas, una foto con el circuito terminado. Jay nueve conectoresnumerados de 8): a 8)A. -e detallan a continuacin&

8):& 1l secundario ?02! del transformador principal. )o hay polaridad8)?& 1l primario del transformador principal. 8on este conector llevaremos esos ??'2al peque6o transformador ;? que est# en el circuito impreso. ;ambi*n desde esteconector llevaremos ??'2 al conector 8)( que dar# servicio al conjunto termostato7ventilador que est#n conectados en serie.8)(& 2er 8)?8)0& 1 emisor, base y colector de 9:.8)& 1l potencimetro de tensin 5:!8)F& 1l potencimetro de intensidad 5?!8)& 1l voltmetro

8)C& 1l ampermetro8)A& -alida de la fuente.

7 >ecomiendo desmontar las cosas que pusimos en el tupper y hacer una prueba de lafuente. 8orregir cualquier error o problema

7 2olver a montar las cosas en el tupper

7 3r conectando las cosas entre s.

7 ;apar la fuente. @a est# terminada.

+. Prueba , uso

8on esta fuente te olvidar#s de problemas y averas. $s cortocircuitable. 5ero no alestilo de las conmutadas, que 8=>;1) la corriente. $sta fuente aguanta entregando lacorriente que hayas fijado con el potenciometro limitador de intensidad, sin romperse.

1lgunos usos tpicos&

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eparacin& )o necesitas pilas ni bateras para hacer funcionar los equipos. 5uedesmonitorizar el consumo del equipo con el ampermetro de la fuente. La funcin delimitacin de intensidad te permite evitar que circule una corriente ecesiva si algoanda mal.

Diseo de circuitos& 5uedes obtener las tensiones de alimentacin desde esta fuente.

Prueba de dispositi!os4 en general& Eotores, l#mparas, componenteselectrnicos,...

Cargador de bater/as& 5uedes cargar bateras de muy distintos voltajes simplementeseleccionando la tensin correcta. La funcin de limitacin de intensidad viene muybien aqu, pues nosotros y no la propia batera! seremos quienes decidimos a qu*intensidad se carga la batera