Practica De Laboratorio 4

Construccin Fuente de voltaje DC Dual

Ajustable.

Jose Luis Garcia Cristian Gonzalez Nio Julian Alejandro Gil

Escuela De Ingeniera Electromecnica, Universidad Pedaggica Y Tecnolgica De

Colombia, Duitama

Resumen: En esta prctica de

laboratorio se debe construir una fuente

de voltaje DC con diferentes salida de

voltaje: una salida de 5V fija de 1A, Una

salida bipolar variable y una salida

variable de 12V de 2A.

Abstract: In this lab is built a DC voltage

source with different output voltage: 5V

fixed output 1A, A bipolar, variable output

and variable output 12V 2A.

Palabras clave: Transistor: El transistor es un

dispositivo electrnico semiconductor

utilizado para entregar una seal de

salida en respuesta a una seal de

entrada. Cumple funciones de

amplificador, oscilador, conmutador o

rectificador. El trmino transistor es

la contraccin en ingls de transfer

resistor (resistor de transferencia).

Actualmente se encuentran

prcticamente en todos los aparatos

electrnicos de uso diario: radios,

televisores, reproductores de audio y

video, relojes de cuarzo,

computadoras, lmparas

fluorescentes, tomgrafos, telfonos

celulares, entre otros. Figura 1. Smbolo Elctrico Transistor

Cantidad Elemento Referencia

1 Transformador de

115V-12V a 2A

1 Puente rectificador a

2A y 420V

RS205

1 Regulador de voltaje

constante a 5V

7805

1

Regulador de voltaje variable 1,2V hasta

37V

LM317T

1 Regulador de voltaje LM337T

OBJETIVOS: Identificar las etapas de conversin

de voltaje requeridas para cargas dc,

a partir de fuentes alternas.

Desarrollar una placa de circuito

impresa a partir de las herramientas

del programa de Proteus.

1. FUENTE DE VOLTAJE VARIABLE

Construya una fuente de voltaje que

cumpla con las siguientes caractersticas:

1 salida de voltaje fija de 0-16V,

corriente nominal de 2A.

1 Salida de voltaje variable 0-12V,

corriente nominal de 1A.

Indicacin con led de encendido para

fuente.

Indicacin de variacin de voltaje con

barra de leds (numeral 2).

Proteccin contra sobre carga y

cortocircuito (fusible de 2A).

Borneras de conexin marcadas.

Interruptor de encendido.

El puente rectificador puede utilizarlo

integrado o armarlo con diodos.

El transformador y el puente

rectificador que adquiera, debern

ser de 2A.

Use un transformador reductor de

120 a 12 Vrms, 2A.

La fuente debe estar armada en una

caja que contenga porta fusible.

Debe adquirir entre otros

componentes para la obtencin de

tarjetas impresas: 1 cautn, estao,

pomada para soldadura y 2

baquelitas.

Los reguladores debern contar con

disipador del calor y adems deber

comprar un porta integrado de 18

pines para el LM3914.

a) Analice el plano propuesto:

Figura 1. Fuente de voltaje: Salida bipolar variable.

Salida 5V fija. Salida 12V variable de 2A.

Es una fuente regulable, lo que

quiere decir que puede variar su

voltaje de 0 a 12 voltios, un voltaje en

el que funcionan la mayora de

proyectos electrnicos.

Es una fuente bipolar, esto indica que

la fuente proporciona dos voltajes; de

0 a 12 voltios positivos y de 0 a 12

voltios negativos, lo que resulta muy

til en proyectos con amplificadores

operacionales.

El amperaje es de 2A el cual es

proporcionado por los reguladores, al

menos la mitad de los circuitos

electrnicos no necesitaran ms de 1

amperio.

Tabla 1. Componentes electrnicos

variable -1,2V hasta - 37V

1 Transistor 2N3055

2 Condensador

electroltico a 50V

3300 F

1 Condensador

electroltico a 50V

2200 F

4 Condensador

electroltico a 50V

10 F

2 Condensador

cermico

0.1 F

1 Condensador

cermico

0.33 nF

1 Condensador

cermico

0.1 nF

2 Potencimetros 5 K

3

Resistencias 120,240

y 1k

2 LED Verde

7

Porta bananas Borneras de

salida

Varios Terminales 2,3 y 4 pines

1

Circuito integrado comparador con porta

integrado

LM3914

13 LED Blanco

4

Resistencias 1/2W

1,5k, 5,1K,

68K, 22K

2 Baquelita de cobre 10x10 cm

3

Disipadores de calor ms sus aisladores de

mica para los reguladores y el

transistor.

etapa de toda la fuente: salida

variable y salida fija.

b) Proponga un lugar en el circuito

donde ubicara un fusible de 2A

que proteja todos los

componentes.

El fusible de 2 amperios debera ir

justo despus del transformador, ya

que este va a suministrar una

corriente cercana al valor del fusible,

y llegado el caso en que esta

corriente sea mayor el fusible que

hemos puesto mantendr seguros el

resto de componentes.

c) Simule el circuito completo y

compruebe que los niveles de

voltaje son los esperados. Incluya

descripcin y anlisis de cada

Figura 2. Simulacin Fuente completa

Una fuente de voltaje funciona como una

batera, ambos proporcionan

alimentacin a un circuito electrnico,

pero una fuente de voltaje convierte el

voltaje alterno que se suministra en un

toma corriente a un voltaje menor y

continuo, y debido a que se encuentra

conectada a un toma corriente una

fuente de voltaje no se descarga en

comparacin de una batera, pero claro

la fuente debe de estar siempre

conectada.

Esta fuente de voltaje cuenta con 4

etapas:

1. Etapa del Transformador: El

transformador permite disminuir el

voltaje que se obtiene de un

tomacorriente, en este caso el

transformador lleva el voltaje de 115V

a 12 V con una frecuencia de 60 Hz.

Cabe resaltar que el transformador

usado tiene derivacin central (Tap

central).

2. Etapa del Rectificado: se encarga

de convertir el voltaje alterno en

directo por medio de diodos,

especficamente por medio de un

puente de diodos o rectificador de

onda completa. En la entrada del

puente tenemos un voltaje alterno

mientras que en su salida se tendr

un voltaje directo con polo positivo y

otro negativo.

3. Etapa de Filtrado: El filtro, formado

por uno o ms condensadores

(capacitores), alisa o aplana la onda

eliminando el componente de

corriente alterna que entreg el

rectificador.

Los capacitores se cargan al valor

mximo de voltaje entregado por el

rectificador y se descargan

lentamente cuando la seal pulsante

desaparece.

4. Etapa de Regulacin: El regulador

de voltaje permite estabilizar el

voltaje reduciendo el rizado y

proporciona un voltaje continuo a la

salida de un valor determinado.

Salida 5V Fija:

Figura 3. Salida 5V fija

Para esta salida (Figura 3) se utiliz un

regulador 7805, el cual proporciona un

voltaje positivo y constante de 5 voltios.

Salida 12V variable de 2A:

Figura 4. Salida variable 12V

Para esta salida (Figura 4) se us un

regulador LM317T junto con un

transistor 2N3055. El LM317T es un

regulador de tensin ajustable de tres

terminales capaz de suministrar ms

de 1,5 A en un rango de entre 1,2

hasta 37 Voltios. El transistor se usa

para obtener una corriente mayor a la

salida, en este caso obtener una

corriente de 2 amperios.

Para la salida variable negativa

(Figura 5) se utiliz un regulador

LM337T que es un regulador de tres

terminales de voltaje negativo capaz

de entregar 100 mA y un rango de

salida de 1.2 a 37 volts.

Figura 5. Salida variable negativa 12V

d) Elimine la fuente alterna VSIN y

agregue conectores para entrada y

salida del circuito.

Figura 8. PCB en 3D

Figura 6.

En la figura 6 se puede apreciar que

la fuente y el transformador fueron

reemplazados por conectores ya que

estos no poseen un diseo en ARES

para poder realizar la PCB. Adems,

los led y los potencimetros fueron

reemplazados por conectores de 2 y

3 pines respectivamente, ya que

estos componentes presentaban el

mismo problema del transformador.

e) A partir de las herramientas para la

creacin de circuitos impresos con

Proteus, obtenga la tarjeta o PCB

(layout) de su fuente. Realice el

procedimiento de impresin en

una baquelita y arme la fuente.

Figura 7. PCB Proteus

En un principio, se us el modelo de PCB

presentado en las figuras 7 y 8 pero

tuvieron que ser reemplazados ya que

este modelo presentaba dos

inconsistencias en las conexiones y lo

ms preocupante era el tamao de los

caminos, ya que estos eran muy

delgados lo que seguramente traera

ms inconvenientes.

Por las razones ya mencionadas se tuvo

que cambiar el modelo de PCB por el

mostrado a continuacin:

Figura 9. PCB Final

Figura 10. PCB 3D Final

Proceso de construccin Fuente:

Luego de obtener el diseo de la PCB en

Proteus se imprime en papel

termotransferible y en una impresora

lser ya que esto har ms fcil pasar el

diseo a la baquelita. Para llevar a cabo

el proceso de transferencia se debe

poner la baquelita con l con el diseo en

medio de 2 placas de acero (Figura 11)

que luego sern llevadas a un horno

durante 15 min aproximadamente (Figura

12).

Figura 11.

Figura 12.

En la figura 13 se puede apreciar el

estado de la baquelita despus de

haberla sacado del horno.

Figura 13.

Como se puede apreciar en la anterior

figura el diseo anteriormente impreso se

ha plasmado en su totalidad sobre la

baquelita.

A continuacin esta placa se introducir

en persulfato de sodio el cual funcionara

como agente oxidante eliminando el

cobre que no necesitamos de la

superficie de la baquelita (Figura 14).

Figura 14.

Figura 15.

En la figura 15 se puede observar el

estado de la baquelita luego de haber

durado aproximadamente 1 hora en la

solucin de persulfato de sodio y agua.

A continuacin se procede a realizar los

agujeros para los componentes; para ello

se usaron brocas de 1/32 y 1/64.

El siguiente paso consiste en soldar los

componentes a la placa segn el plano

propuesto (Figura 16 y Figura 17).

Figura 16.

Figura 17.

Los pasos a seguir de aqu en adelante

son montar la placa en una caja para

fuentes de voltaje agregando

componentes adicionales como el

transformador y el circuito indicador de

voltaje variable entre otros.