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Universidad Mariano Gálvez Electrónica Analógica

Proyecto 2: Regulador de Voltaje

Alfonso Enrique Jordan Contreras 494-04-4581 Alan Guillermo Valenzuela Amezquita 0900-07-684 Mainor Estuardo Zamora 0900-09-7288 Nueva Guatemala de la Asunción 23 de Abril del 2015

Introducción

En el presente trabajo describiremos como se elaboró una fuente de voltaje variable, el objetivo principal de una fuente de voltaje es el de mantener un nivel de tensión constante. Todo circuito requiere para su funcionamiento de una fuente eléctrica de energía, puesto que la corriente y voltaje que proporciona la línea comercial (120 Voltios) no es la adecuada para el correcto funcionamiento de la mayoría de estos circuitos, las fuente de voltaje se diseñaron con la intención de hacer funcionar los aparatos eléctricos de una manera correcta. La fuente de Voltaje es un dispositivo creado a base de semiconductores que integran un circuito, funciona con tensiones y corrientes directas lo más continuas posibles, así pues, la fuente de alimentación de voltaje convierte la energía de la línea comercial en energía directa a los valore requeridos.

Índice Justificación: ........................................................................................... 4 Objetivos ................................................................................................ 5 ¿Qué es un Regulador de Voltaje? .............................................................. 6 Descripción de los Materiales..................................................................... 6 Explicación general de la fuente................................................................. 9 Funcionamiento General de Los Dispositivos Individuales en la Fuente ......... 10 Elaboración ........................................................................................... 13 Conclusiones ......................................................................................... 18 Bibliografía ........................................................................................... 19

Justificación:

Sabemos que existen dos tipos de corrientes la alterna y la continua. La primera es la que tenemos en los enchufes y sabemos que tiene un voltaje alto, mientras que la continua la encontramos generalmente en las pilas y su voltaje no suele superar algunas decenas de voltios. La diferencia básica entre ambos tipos de corrientes está en la polaridad, es decir por donde salen los electrones y por donde vuelven, lo que conocemos como el positivo y el negativo de las pilas o baterías. En la corriente alterna esta polaridad cambia varias veces por segundo, 50 en Europa (por los 50Hz) y 60 en América (allí son 60Hz), esto hace que se puedan utilizar algunos dispositivos que en corriente continua no son factibles como los transformadores. Gracias a estos dispositivos, se puede pasar de muy alto voltaje en corriente alterna (varios miles de voltios) a un voltaje más reducido para consumir en los hogares (120v en Guatemala). Gracias a ello esta corriente es la que tenemos en casa, ya que es mejor para transportarla a muy alta tensión que a baja por temas de pérdidas de energía, además su transformación de alto voltaje a uno más bajo no lleva casi perdidas de energía gracias a los transformadores, por lo que hace ya tiempo que se adoptó en los hogares como el estándar. Los dispositivos electrónicos necesitan de la corriente continua para funcionar correctamente, es más no solo deben ser voltajes muy pequeños y de polaridad fija, sino que estos deben ser estables. Si un dispositivo se alimenta por ejemplo a 5V la estabilidad de este valor será fundamental para el buen funcionamiento del mismo. Una fuente de alimentación que de menos potencia de la que necesita el sistema hará que su valor baje alguna décima de voltio por ejemplo de 5V a 4,7V, ello provocará un mal funcionamiento del sistema, cuelgues e incluso si esas variaciones son por encima, por ejemplo 6V la destrucción del mismo. Por ello gracias a que se pueden subir a altos voltajes fácilmente para su transporte (se gasta menos energía transportando a alto voltaje que a bajo), la corriente alterna es la mejor para llevar a los hogares, sin embargo los dispositivos electrónicos necesitan corriente continua para funcionar. Esta es la función que realizan las fuentes de alimentación, reducen el voltaje de la alterna para posteriormente estabilizarlo a una polaridad fija y a un valor determinado en corriente continua.

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Objetivos

 Diseñar una fuente de voltaje variable con el fin de transformar la energía eléctrica comercial en energía utilizable para diversos aparatos electrónicos.  Determinar el funcionamiento y aplicación de los elementos físicos utilizados para el desarrollo de la fuente de voltaje.

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¿Qué es un Regulador de Voltaje?

Un regulador de tensión o regulador de voltaje es un dispositivo electrónico diseñado para mantener un nivel de tensión constante. Los reguladores electrónicos de tensión se encuentran en dispositivos como las fuentes de alimentación de las computadoras, donde estabilizan las tensiones de Corriente Continua usadas por el procesador y otros elementos. En los alternadores de los automóviles y en las plantas generadoras, los reguladores de tensión controlan la salida de la planta. En un sistema de distribución de energía eléctrica, los reguladores de tensión pueden instalarse en una subestación o junto con las líneas de distribución de forma que todos los consumidores reciban una tensión constante independientemente de qué tanta potencia exista en la línea.

Descripción de los Materiales

Resistores: 1 Resistor de 270Ω 1 Resistor de 2.2K Ω Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre

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Capacitores 2 Capacitores de 0.1 Micro Faradios 1 Capacitor de 10 Micro Faradios 1 Capacitor de 2200 Micro Faradios Un condensador eléctrico o capacitor es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total.

Diodos 6 diodos rectificadores de silicio Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. Un diodo semiconductor moderno está hecho de cristal semiconductor como el silicio con impurezas en él para crear una región que contenga portadores de carga negativa.

LM317T 1 LM317T, El LM317 es un regulador de tensión ajustable de tres terminales, capaz de suministrar en condiciones normales 1.5 A, en un rango que va desde 1,2 hasta 37 Voltios. Es uno de los primeros reguladores ajustables de la historia; el primero que salió fue el LM117, y más tarde el LM137 el cual tenía una salida negativa; después le siguió el LM317 siendo notablemente popular.

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Potenciómetro 1 potenciómetro de 5Kv Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie. Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reostatos, que pueden disipar más potencia. Voltímetro digital Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Display Un Display es un dispositivo de salida para presentar información de forma visual, en este caso utilizamos el display para corroborar el voltaje que transmite la fuente de voltaje. Transformador reductor con tap Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores. Luces Led 1 Led Un Led es un componente opto electrónico pasivo y, más concretamente, un diodo que emite luz.

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Fusible En electricidad, se denomina fusible a un dispositivo, constituido por un soporte adecuado, un filamento o lámina de un metal o aleación de bajo punto de fusión que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se funda, por Efecto Joule, cuando la intensidad de corriente supere, por un cortocircuito o un exceso de carga

Explicación general de la fuente

Todo circuito requiere para su funcionamiento de una fuente eléctrica de energía, puesto que la corriente y voltaje que proporciona la línea comercial no es la adecuada para que su funcionamiento sea el correcto. Un dispositivo a base de semiconductores que integran un circuito, funciona con tensiones y corrientes directas lo mas continuas posibles, así pues, la fuente de alimentación convierte la energía de la línea comercial en energía directa a los valore requeridos. La fuente de alimentación regulada para su correcto funcionamiento se constituye a base de 4 etapas de funcionamiento que en el siguiente diagrama a bloques se muestra.

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Funcionamiento General de Los Dispositivos Individuales en la Fuente

1. Transformador: El voltaje de la línea doméstica se reduce de 127 V a aproximadamente 12 Volts ó 2 V.

2. Rectificador o Diodo: Se transforma el voltaje de corriente alterna en voltaje de corriente directa, esto lo hace dejando pasar solo los valores positivos de la onda (se genera corriente continua), por medio de elementos electrónicos llamados diodos

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3. Filtro: esta le da calidad a la corriente continua y suaviza el voltaje, por medio de elementos electrónicos llamados capacitores

4. Regulador o LM317: el voltaje ya suavizado se le da la forma lineal que utilizan los dispositivos. Se usa un circuito integrado especial. Esta fase es la que entrega la energía necesaria, en caso de querer regular de manera analógica se usan elementos llamados potenciómetros.

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5. Potenciómetro El potenciómetro se encarga de regular la energía que sale del ML317, el voltaje puede variar entre 2v y 14v.

Todos estos, tienen como se puede observar, efectúan funciones específicas en su respectiva zona de la transformación de la corriente, ya que esencialmente esas son las partes que componen una fuente de alimentación lineal básicamente.

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Elaboración  Se realizó el diseño del circuito en el programa Live Wire.  Se utilizó una impresora láser para imprimir el circuito, el dibujo se imprimió de forma invertida en papel propalcote.  Se cortó la Placa de Cobre del tamaño de la hoja impresa del circuito.

 Se colocó el papel sobre la placa de cobre y se plancho durante un par de minutos hasta que el Toner se aderio al cobre.  Se sumergió la placa con la hoja de transferencia en agua durante 5 minutos y posteriormente se retiró el exceso de papel.

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 Con cloruro férrico mezclado en agua caliente se sumergio la placa hasta que el cloruro férrico retire el cobre que no están cubiertos por el Tóner lavamos la tarjeta con tiner y retiramos la tinta.  Separamos las pistas colisionadas y las separamos con un bisturí. Este fue el resultado:

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Se realizaron pruebas en un protoboard antes de soldar los todos los componentes a la placa de cobre.  Se colocó un fusible entre la espiga de y el transformador para evitar que el circuito se quemara en caso de una sobre carga de corriente.  La corriente sale de la espiga eléctrica hacia el transformador que convierte el voltaje comercial 120v a 24v.  El potenciómetro se conectó a la salida del LM317 ya que este recibe directamente la energía del LM317 para poder graduada posteriormente.  En el Display se puede ver el voltaje que se regulemos con el potenciómetro.

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 Soldamos todos los componentes a nuestra placa de cobre.  Introducimos la placa de cobre en un recipiente de plastico para resguardarla.

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 Los conectores tipo banana salen del LM317 al igual que el Display ya que el LM317 entrega la energía que mostrara el display y que posteriormente se regulara con el Potenciómetro.  Cuando se conecta un voltímetro a los conectores tipo banana, el voltímetro debe registrar aproximadamente el mismo voltaje que se muestra en el display.

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Conclusiones

 La fuente de alimentación es un componente barato y que muchas veces pasamos por alto al momento de hablar de una computadora.

 El caso de la fuente de alimentación cobra especial importancia debido a que es la que suministrará el voltaje eléctrico a los dispositivos electrónicos.

 En resumen, una fuente de tensión regulada se compone básicamente de las siguientes de cuatro etapas fundamentales para su correcto funcionamiento: Transformación de poder, rectificación, Filtrado y Regulación De Voltaje.

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Bibliografía

http://www.electronicafacil.net/circuitos/Fuente‐alimentacion‐12‐voltios‐4‐ Amperios.html

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

Libro sobre Fuentes de Alimentación de Fulgencio Et Al. Montilla Meoro

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