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• Juan Francisco Cevallos

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ELECTRÓNICA GENERAL PROYECTO FINAL TEMA: ELABORACIÓN DE UNA FUENTE REGULABLE Cevallos Miño Juan Francisco 1. OBJETIVOS: • • • •

Aprender el funcionamiento de una fuente. Elaborar una fuente variable de un rango de 0V a 12V y de 0V a -12V. Elaborar una fuente fija de 5V. Analizar cada uno de los componentes que intervienen en una fuente.

2. INTRODUCCIÓN. Fuentes de alimentación Funcionamiento y Componentes de una fuente de alimentación: La función de una fuente de alimentación es convertir la tensión alterna en una tensión continua y lo más estable posible, para ello se usan los siguientes componentes (Fig. 1): 1.- Transformador de entrada; 2.- Rectificador a diodos; 3.- Filtro para el rizado; 4.- Regulador (o estabilizador) lineal. Este último no es imprescindible.

Figura 1 Componentes de una fuente 1.- Transformador de Entrada El transformador entrega en su secundario una señal con una amplitud menor a la señal de entrada La señal que se entrega en el secundario del transformador deberá tener un valor acorde a la tensión (voltaje) final, de corriente continua, que se desea obtener. (Electronica Facil, 2015) Un transformador consta de dos arrollamientos sobre un mismo núcleo de hierro, ambos arrollamientos, 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. El esquema de un transformador simplificado (Fig. 2) es el siguiente:

cuando la tensión de su ánodo es mayor que la de su cátodo (Fig. 3). Es como un interruptor que se abre y se cierra según la tensión de sus terminales:

Figura 2 Esquema de un Transformador La corriente que circula por el arrollamiento primario (el cual está conectado a la red) genera una circulación de corriente magnética por el núcleo del transformador. Esta corriente magnética será más fuerte cuantas más espiras (vueltas) tenga el arroyamiento primario. Si acercas un imán a un transformador en funcionamiento notarás que el imán vibra, esto es debido a que la corriente magnética del núcleo es alterna, igual que la corriente por los arrollamientos del transformador. (Gallardo, 2010) La tensión de salida depende de la tensión de entrada y del número de espiras de primario y secundario. Como fórmula general se dice que: V1 = V2 * (N1/N2) Donde N1 y N2 son el número de espiras del primario y el del secundario respectivamente. 2.-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

Figura 3 Conducción de un Diodo

Rectificador en puente El rectificador más usado es el llamado rectificador en puente (Fig. 4), su esquema es el siguiente:

Figura 4 Esquema de un Puente de diodos Cuando Vi es positiva los diodos D2 y D3 conducen, siendo la salida Vo igual que la entrada Vi Cuando Vi es negativa los diodos D1 y D4 conducen, de tal forma que se invierte la tensión de entrada Vi haciendo que la salida vuelva a ser positiva. El resultado es el siguiente (Fig. 5):

Figura 7 Esquema de un Filtro Si quieres ajustar el valor del condensador al menor posible esta fórmula te dará el valor del condensador para que el rizado sea de un 10% de Vo (regla del 10%): Figura 5 Resultado de un Puente de Diodos 3.- Filtro (los capacitores) - El filtro, formado por uno o más condensadores (capacitores), alisa o aplana la onda anterior eliminando el componente de corriente alterna (AC) que entregó el rectificador. Los capacitores se cargan al valor máximo de voltaje entregado por el rectificador y se descargan lentamente cuando la señal pulsante del desaparecer (Fig. 6).

C = (5 * I) / (f * Vmax)

4.- El regulador 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. En esta sección nos centraremos en los reguladores integrados de tres terminales que son los más sencillos y baratos que hay, en la mayoría de los casos son la mejor opción. Este es el esquema (Fig. 8) de una fuente de alimentación regulada con uno de estos reguladores:

Figura 8 Esquema de una fuente de Alimentación

Figura 6 Señal de salida de un filtro

Filtro con condensador a la entrada: Este es el filtro más común y seguro que lo conocerás, basta con añadir un condensador en paralelo con la carga (RL) (Fig. 7), de esta forma:

Una fuente simétrica es aquella que suministra una tensión de + XX voltios y otra de - XX voltios respecto a masa (Fig. 9). Para ello hay que usar un transformador con doble secundario, más conocido como "transformador de toma media" o "transformador con doble devanado".

Figura 9 Esquema de una Fuente Simétrica 3. MATERIALES: • • • • • • •      

Transformador Hilo de cobre #23 y #29 Placa electrónica Pinzas Puente diodos 3A Condensadores, 2 de 220uf, 3 de 2200uf y 2 de 0.9uf. Resistencia de 660 ohm. 2 Reguladores LM 317. 1 Regulador de voltaje LM7805 1 voltímetro analógico 0-30 v 2 Potenciómetros. 2 diodos 1N4772A 1 placa Perforada.

4. Por ultimo colocar el circuito en una pequeña caja de madera para una mejor presentación y

una medición más fácil. (Fig. 13).

Figura 10 Circuito en Proteus 2. Una vez simulado en el Proteus, diseñar nuestro

4. PROCEDIMIENTO: 1. Arme un circuito de fuente simétrica (Fig. 9), ya que este nos servirá para realizar la fuente variable de 0 a 12V y de 0 a -12V. Para esto hemos diseñado el circuito en Proteus para poder simular circuito en una 5. CALCULOS � ��� = ��. �� protoboard (Fig. 11) para poder comprobar el correcto funcionamiento del mismo antes de ser soldado los

5.1 Figura 13 Caja de la fuente de voltaje

primeramente (Fig. 10).

Figura 12 Circuito en la Placa Perforada

Relación de

enrollados

del transformador. Con los diferentes cálculos realizados nos dieron valores de los diferentes componentes que debemos emplear en nuestro circuito para obtener V1 = V de entrada = 120V nuestra fuente. Pero dichos V2 = V de salida = 12V valores son los exactos, pero en lo teórico, lo cual para lo práctico usaremos componentes con valores aproximados como serán para 5.2 Calculo del capacitor el capacitor 2200uf y para la resistencia 5000ohm.

� ∗ � ��� 6. CONCLUSIONES I

6 0 H z El

Vmax = 12V

transformador es

muy

importante debido a que ningún dispositivo funciona

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110 voltios eficaces ya que

quemaría sus elementos

consta de 5.3 Calculo de la resistencia R2 transformador, capacitores,

= 3 0 0 m A

f =

diodos o puente de diodos, resistencias y reguladores, los cuales cumplen una función específica dentro de la fuente.

�� = �������  Mientras mayor sea la capacidad del condensador 5.4 Calculo del voltaje de salida este almacenaría mayor voltaje y elevamos la salida variable

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7. RECOMENDACIONES

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8 . B I B L I O G R A F I A

Ele ctr oni ca Fa cil . (1 0 de M ay o de 20 15 ). O b t e n i d o d e h t t p : / / w w w . e

l e c t r o n i c a f a c i l . n e t / t u t o r i a l e s / F u e n t e s a l i m

e n t a c i o n . p h p Galla r d o , R . ( 2 0 1 0 ) . A n a l i s i s P r a

c t i c o d e C i r c u i t o s E l e c t r i c o s : C o r r i e

n t e A l t e r n a y C o n t i n u a . . C E P , S L .