1. Universidad Autónoma del Estado de México
Centro Universitario UAEM Zumpango
Ingeniería en Computación
Segundo Periodo
Turno Vespertino
METROLOGÍA.
Ing. René Domínguez Escalona
Proyecto final: Fuente regulada de voltaje
Marco Antonio Hernández Martínez
Luis Enrique Leonel Bautista
Erick Ricardo Maya Santiago
Francisco Eduardo Trejo Cruz
31- Mayo - 2012
2. ¿Cómo se construye una fuente regulada de voltaje?
Dentro del proceso para la creación de una fuente regulada de voltaje, es
necesario tomar en cuenta los pasos que se enumeran de forma breve a
continuación:
1. Diseñar la fuente en base a nuestras necesidades.
2. Adquirir o reciclar los componentes que en base al diseño de la fuente
serán necesarios para el trabajo.
3. Realizar pruebas de funcionamiento en protoboard para prever cualquier
anomalía en el diseño definitivo.
4. Luego de revisar el circuito, se dispone a diseñar y quemar con ácido la
pista definitiva, en la cual se colocarán todos los elementos y se soldarán
posteriormente.
5. Luego de hacer unas pruebas al circuito definitivo, cuidando mucho cada
detalle, se procede a colocar el circuito en un gabinete para que cada
elemento se encuentre protegido, y el circuito en si sea más durable,
tomando en cuenta que cada pieza de control de la fuente este colocada de
una forma lógica y adecuada para el usuario.
6. Revisar en cada rango de funcionamiento a la fuente, vigilando que no se
caliente ningún elemento, y aislando aquellos que se consideren más
delicados.
¿Cuál es el funcionamiento de una fuente regulada de voltaje?
Es un dispositivo que se encarga de convertir las tensiones alternas de la
red de un suministro, en una o varias tensiones, que proporciona energía eléctrica
a cada uno de los componentes de un sistema.
En contexto, es importante mencionar que nuestra fuente transforma la
onda de corriente alterna a una más allegada a la corriente directa, es decir,
convierte la corriente alterna en corriente directa.
Objetivo
Comprender los principios básicos de una fuente.
Armar una fuente regulada de voltaje
Por medio de los aparatos de medición del laboratorio, multímetro y
osciloscopio, medirá y observará las formas de onda de una fuente de
alimentación, para así entender el concepto de rectificación.
3. Antecedentes teóricos
Fuente regulada de voltaje
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:
1. Transformador de entrada
2. Rectificador a diodos
3. Filtro para el rizado
4. Regulador (o estabilizador) lineal.
A continuación se esquematiza el proceso que lleva a cabo una fuente
regulada, donde cabe destacar que la función expresada nos indica el voltaje
durante cada fase.
Transformador
El transformador entrega en su secundario una señal con una amplitud
menor a la señal de entrada y ésta deberá tener un valor que esté de acorde a la
tensión(voltaje)final, de corriente continua, que se desea obtener. Por ejemplo: Si se
desea obtener una tensión final en corriente directa de 12Voltios, el secundario del
transformador deberá tener una tensión en corriente alterna no menor a los 9
voltios, quedando este valor muy ajustado (recordar que el valor pico el del
secundario es: Vp = 1.41 x Vrms = 1.41 x 9 = 12.69 Voltios).
Rectificador
El rectificador convierte la señal anterior en una onda de corriente continua
pulsante, y en el caso del diagrama, se utiliza un rectificador de 1/2 onda(elimina
la parte negativa de la onda.)
Capacitor/condensador
Es uno de los componentes más comunes de los circuitos electrónicos,
puesto que no proporcionan una trayectoria de conducción para los electrones, se
4. emplean para bloquear una corriente continua; sin embargo una corriente alterna
puede fluir a través del circuito.
Filtro
El filtro, formado por uno o más condensadores (capacitores), alisa o aplana
la onda anterior eliminando el componente de corriente alterna (c.a.) que entregó
el rectificador. Los capacitores se cargan al valor máximo de tensión entregada
por el rectificador y se descargan lentamente cuando la señal pulsante del
desaparecer.
Regulador
El regulador recibe la señal proveniente del filtro y entrega una tensión
constante sin importar las variaciones en la carga o del voltaje de alimentación.
(3.)
Introducción
Una fuente regulada de voltaje se puede definir como el aparato electrónico
que modifica la electricidad, ya que convierte la corriente alterna en una tensión
continua, que es independiente de las variaciones en la línea de alimentación y en
la carga.
A través de la historia nos damos cuenta que los aparatos electrónicos en
un principio requerían de altos niveles de voltaje para que lograran realizar sus
funciones adecuadamente, con el paso del tiempo se han empezado a fabricar
aparatos más sofisticados, pero también más delicados, esto creó la necesidad de
regular el voltaje con la ayuda de fuentes de alimentación. En la actualidad se
conocen dos tipos de fuentes de alimentación:
Fuente conmutada
Fuente regulada
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.
Para el proyecto presente, se trabajará con una fuente regulada, que
básicamente cuenta con las siguientes características:
5. Equivalen a una resistencia con valor de ajuste automático.
Basan su funcionamiento en la caída de tensión.
Desarrollo
1. Con la asesoría por parte del profesor conectamos los
componentes de nuestra fuente en la protoboard, tomando en
cuenta la descripción que nos marca el diagrama de la práctica.
Tal diagrama se muestra en la siguiente figura.
Luego entonces, se muestra la gráfica resultante al medir desde la
salida de nuestro transformador.
2. Posteriormente con la ayuda de multímetro y osciloscopio, fuimos
probando nuestra fuente en cada una de sus fases, sabiendo de
antemano que resultado tiene que arrojarnos en cada caso. En
primer instancia, se sabe que de entrada la corriente alterna oscila
entre los 120 – 125 v. que a su paso por el transformador, nos
disminuye la corriente a 26 v. aprox. Nuestro valor obtenido no es
tan preciso, puesto que esto depende también del número de
6. vueltas que tenga el transformador en cada embobinado. La
imagen descriptiva de la medición se muestra a continuación.
3. Ahora se tiene que comprobar el funcionamiento del rectificador que está
representado con un puente de diodos; donde usamos un puente ya
armado, mientras que en algunos casos puede ser construido con un
conjunto de cuatro diodos, tal y como lo muestra el diagrama, con la ayuda
nuestro osciloscopio podemos ver que nuestro rectificador recorta la onda
negativa, tal expresión se puede observar enseguida.
Por otra parte en el multímetro, se puede observar que se eleva el
voltaje un poco. Sin embargo es sólo el inicio de nuestra fuente regulada de
voltaje.
7. 4. Ahora es el turno de comprobar el filtro, donde su principal función consiste
en almacenar cierta energía e ir liberando poco a poco la misma, lo cual
produce cierta nivelación en la onda, esto se logra gracias al uso de
capacitores electrolíticos, donde la forma correcta de conectarse se basa
guiándose en una franja que nos indica la polaridad del condensador.
Es necesario tomar en cuenta que se tiene que llevar un control en el
modo de conectar las puntas del osciloscopio para evitar algún accidente
como quemar algún componente de la fuente.
5. Siguiendo con las pruebas, el regulador es la parte
final de la fuente, donde se puede decir que es el
encargado de llevar la onda a un grado más fino, esto es
que hace que nos arroje en sí la corriente directa. Es
importante agregar que no siempre es exacta, por
cuestiones de los materiales empleados en la práctica,
pero si son cercanos los v alores obtenidos.
8. 6. Después de realizadas las pruebas, es momento de comenzar a
trabajar el circuito. Antes que nada es primordial tener el circuito
impreso en una hoja de papel acetato, nos apoyamos con el
software pcb wizard.
7. Es necesario antes que nada limpiar perfectamente nuestra placa
virgen para circuitos impresos. Se puede bien usar alcohol etílico
y un buen trapo que no deje residuos.
9. 8. Luego tenemos que colocar el acetato sobre la placa, además es
necesario colocar una plancha para que con la ayuda de su calor,
se graben las pistas en nuestra placa.
9. Al termino de 5 minutos, nos tenemos que asegurar de que el
trabajo se haya realizado con éxito, si bien es así, se procede a
colocar la placa en un recipiente con cloruro férrico.
10. Como observación, se puede acelerar el proceso si se mueve
discretamente el recipiente mientras el ácido surge efecto.
10. Al fin de diez minutos, es tiempo considerable para que nuestra placa esté
lista y se hayan quedado marcadas nuestras pistas para el circuito. Así que
lavamos perfectamente nuestra placa con un poco de agua.
11. 11. Una vez limpia, se hacen los orificios para colocar los componentes, es
necesario usar taladro, broca de 1/32 y gafas protectoras.
12. Una vez terminada, está lista para poder ensamblar nuestros componentes
con la ayuda de la técnica de soldadura.
12. 13. Finalmente se ah ensamblado nuestra fuente, y es así como se realiza una
fuente regulada de voltaje, donde la salida de voltaje nos marca 5.9v aprox.
Conclusiones
Es fundamental comprender la función de cada componente de un circuito,
con la finalidad de tener un mayor panorama acerca del uso de las fuentes
reguladas de voltaje. Con respecto a los tipos de onda, fue un gran aprendizaje el
conocer cómo trabaja cada componente de la fuente para lograr un resultado
fluido pero no tan preciso por el hecho de la forma en que están hechos los
materiales. Este proyecto nos ayudó a eliminar ciertas lagunas en cuanto
conocimiento se refiere, nos permitió tener otra perspectiva acerca del manejo de
componentes electrónicos y mejorar las técnicas para el ensamblaje de
componentes.
