Proyecto #3 Fuente simétrica variable de tensión de corriente directa

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El circuito mostrado en la Figura 1 es el correspondiente al de una fuente variable (1.2-18 volts) y fija (12-9-5 volts respectivamente).

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Figura 4. Circuito completo de la fuente

Su funcionamiento agrandes rasgos es la reducción de tensión de entrada con el uso de un transformador reductor, aplicando a sus terminales del bobinado primario una tensión de 127V @60Hz, provocando una inducción en el secundario de más menos 30 V ca. Una vez teniendo la reducción de tensión colocamos un puente de diodos que, como se sabe, rectifican la señal de alterna para tener semi-ciclos ya sean positivos o negativos, la señal de salida se mandará a la terminal positiva del capacitor 1 (electrolítico) que retirará el voltaje de rizo que se genere, y a su vez se hará pasar a un 7812 el cual regulará la tensión de entrada, para al final pasar a un capacitor cerámico en la salida. Estos pasos serían apara la fuente simétrica fija. El uso de un 78xx donde xx es 12, indica la tensión a la que regularemos, para la positva, de manera análoga tenemos con el 7912 o 79 xx, para el semi-ciclo negativo de la fuente.

Debido a que requerimos de tres salidas fijas, es necesario cambiar los reguladores 78xx y 79xx por 05 para la de 5 volts y 09 para 9v, estos valores se pueden ver en la Figura 2.

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Figura 5. Bornera de la fuente

En la Figura 2 es posible ver los bornes de conexión que tienen tensión constante de 12 v, 9v y 5v en sus terminales.

Ahora como pudimos ver en la Figura 1 nuestra fuente consta con una fuente variable que va de los 1.2v hasta 18v de CD. En la Figura 3 es posible ver las perillas que le colocamos para regular la tensión de salida en dichos bornes para banana.

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Figura 6. Borneras de tensión variable

Después de saber que nuestro circuito si funcionaba en las simulaciones pasamos a comprar el material necesario para montarlo en la placa protoboard, este paso también lo realizamos en el salón de clases con la profesora, pero no llegamos a los resultados requeridos. Pero después al armarlos con más demora, sin prisas y analizando el comportamiento del circuito pudimos hacer bien en protoboard las fijas y la variable. Como se muestra en la Figura 4.

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Figura 7. Circuito funcionando en protoboard 1

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Figura 8. Circuito funcionando en protoboard 2

En las figuras 7 y 8 es posible ver que el circuito está funcionando correctamente, pero en la protoboard. Esto nos dio buena pauta para seguir ahora en la construcción de la tablilla impresa con el circuito, debido a la rapidez y las condiciones en las que hicimos este paso no tenemos las fotos correspondientes.

Pero en la Figura 9 es posible ver cómo quedó después de soldarla y colocarla en la caja que mencionamos anteriormente.

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Figura 9. Placa impresa con los elementos ya soldados en ella.

Una vez que ya hicimos el trabajo de montar, atornillar la caja al circuito, hacer las perforaciones de la caja para los bornes de conexión, el display, el fusible, el switch de on/off, el dúplex del transformador y las perillas. Sellamos la caja con dos tornillos bien ajustados para que no se abriera. Por últimos hicimos pruebas con el voltímetro que lleva en su cabecera para ver que todo esté listo para la entrega final del proyecto. Ver Figura 10. Fin del proyecto.

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Figura 10. FUENTE TERMIANDA, FUNCIONANDO

CÁLCULOS

Primero se hallarán valores para la parte positiva de la fuente variable, lo cual se aplicará de igual forma para la negativa pues es un esquema simétrico.

Primer se calcula el valor del capacitor situado a la entrada del reglador. Las ecuaciones a utilizar son las siguientes:

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Ecuación 1

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Ecuación 2

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Ecuación 3

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Ecuación 4

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Ecuación 5

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Ecuación 6

Donde

RL es la resistencia de carga mínima para que no haya caída en la fuente.

VCD es la tensión de a la salida de la fuente.

I es la corriente a la cual opera la fuente.

P es la potencia con la resistencia mínima.

VRMS es la tensión eficaz.

VRPP es la tensión de rizo pico a pico.

VP es la tensión pico.

C es el valor del capacitor colocado antes de la etapa de regulación.

f es la frecuencia de tensión de la fuente.

La fuente por construir es una que idealmente opera de 1.25 a 30 V a 2 A con una frecuencia de 120 Hz. Los valores obtenidos aplicando las ecuaciones anteriores se presentan en la Tabla 1, además de considerar que a la tensión de salida se le suman 2.5 V asegurando el valor requerido después de la etapa de regulación.

Valor calculado

RL

15 Ω

P

60 W

VRMS

24.13 V

VRPP

3.25 V

VP