circuitos ELECTRNICOS i

circuitos ELECTRNICOS i7 de diciembre de 2011

INTRODUCCINEste trabajo fue realizado por los alumnos de la facultad de ingeniera electrnica y elctrica que surdi como un problema ya que de manera cotidiana notamos la importancia de obtener corriente continua y tambin como es difcil obtenerla dicha corriente porque es muy necesario alimentar nuestros circuitos en el laboratorio o fuera de el por esta razn pensando este dilema construimos este una fuente de alimentacin de doble entradaEsta fuente realizada esta echa de diferentes etapas como el rectificador de onda completa este es muy til comoprimera etapa para despus filtrarla despus la etapa de regulador en esta se encarga en reducir el rizado ya que despus del filtrado sigue habiendo rizado aunque muy poco este se encarga de corregir este error y para aumentar el voltaje se necesito un potencimetro para graduar el voltaje hasta un mximo de 28 voltiosQueremos concluir agradeciendo al profesor de laboratorio de circuitos electrnicos IING. LUIS PARETTO QUISPE por darnos la oportunidad de realizar este tipo de trabajo, que nos permiti aumentar nuestro conocimiento en este mbito para as ser mejores ingenieros en el futuro y servir mejor a nuestro pas.

Alumnos de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y ELECTRICAEXPERIENTO FINAL CIRCUITOS ELECTRONICOS ITEMA:Diseo y construccin de una fuente de corriente continua con doble salida ajustables. OBJETIVOS : Aplicacin de los diferentes circuitos electrnicos estudiados hasta la fecha. Analizar todas las partes del circuito y analizarlo su correcto funcionamiento. Conocer el manejo y funcionamiento de los materiales utilizados en la construccin de la misma.Diagrama de la fuente de alimentacin:

DIAGRAMA DE BLOQUES DE UNA FUENTE DE ALIMENTACINBsicamente, una fuente de tensin consta de 4 partes: El transformador Circuito rectificador puente Circuito de filtro Regulador

LISTA DE COMPONENTES: Trasformador de 24V-1A 1 puente rectificador de diodos 2 condensador electroltico 4.7mF - 35V 4diodos LED (2 rojos,2 verdes) 8 diodo 1N4004 1 transistor BC548A 1 transistor 2N3905 1 resistencia de 1 - 5W 8 resistencia de 3K ,100, 1 Kde 0.5W 2 potencimetros de 2K 4 condensador cermico de 10uF 1 protoboard 1/2m. de Cable UTP

CONOCIENDO NUESTROS MATERIALES 1.transformadorEl transformador es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna que tiene a su entrada en otro voltaje de diferente amplitud, que entrega a su salida. Se compone de un ncleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor, este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominan:Bobina primaria o "primario", aquella que recibe el voltaje de entrada.Bobina secundaria o "secundario", aquella que entrega el voltaje transformado.La razn de transformacin del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del nmero de vueltas que tenga cada uno. Un transformador puede ser "elevador o reductor" de tensin dependiendo del nmero de espiras de cada bobinado.2.potencimetroEs una resistencia variable, cuyo valor resistivo puede ser modificado manualmente mediante una perilla. 3.condensadorEn condensador es un dispositivo formado por dos placas metlicas separadas por un aislante llamado dielctrico. El condensador o capacitor almacena energa en la forma de un campo elctrico (es evidente cuando el capacitor funciona con corriente directa) y se llama capacitancia o capacidad a la cantidad de cargas elctricas que es capaz de almacenar.4.puente de diodosUn puente de diodos es un arreglo de los mismos, el cual est formado regularmente por 4 diodos, conectados de forma especfica, y tienen como funcin transformar la corriente alterna a corriente contnua.

5.transistor bipolarEl transistor bipolar es el ms comn de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio.Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la direccin del flujo de la corriente en cada caso, El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el grfico de transistor.El transistor bipolar es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el entregar por otra (emisor) , una cantidad mayor a sta, en un factor que se llama amplificacin, este factor se llama (beta) y es un dato propio de cada transistor.6.circuito integrado lm317LM317 es un regulador de tensin positivo regulable capaz de proveer una corriente de hasta 1,5A y tensiones desde 1,2V a 37V. Es extremadamente simple de manejar, ya que solo requiere dos resistores externos para fijar la tensin de salida. Adems, su capacidad de regulacin, tanto en vacio, como en carga, es mejor en comparacin con otros reguladores de tensin de salida fija. Como ventaja adicional, este componente provee proteccin por sobrecarga. El circuito integrado incluye un limitador de corriente y una proteccin adicional por sobrecalentamiento. Toda la circuitera de proteccin es totalmente funcional incluso cuando el terminal de ajuste se encuentra desconectado.Generalmente, no se requiere el uso de capacitores, sin embargo, cuando el integrado se encuentra alejado mas de 15cm del capacitor de la fuente, se recomienda el uso de un capacitor en la entrada. Adems, se puede agregar un capacitor opcional en la salida para eliminar pulsos espurios. Este integrado permite implementar fuentes de alimentacin de muy bajo riple, casi imposibles de concebir con regulador monoltico de tensin fija.Adems de su implementacin en fuentes de alimentacin, este componente puede ser usado en un amplio espectro de aplicaciones. Debido a que lo nico que ve el integrado es la diferencia de potencial entre la entrada y la salida, puede ser usado para regular tensiones de cientos de volts, siempre y cuando no se exceda la mxima diferencia de potencias entrada-salida (por ejemplo, evitando cortocircuitos a la salida).

7.protoboardEs una placa de uso genrico reutilizable o semi permanente, usado para construir prototipos de circuitos electrnicos con o sin soldadura. Normalmente se utilizan para la realizacin de pruebas experimentales. Adems de los protoboard plsticos, libres de soldadura, tambin existen en el mercado otros modelos de placas de prueba.FUNDAMENTO TEORICO El transformador:Permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente alterna de forma tal que su producto permanezca constante (ya que la potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin prdidas, tiene que ser igual a la que se obtiene a la salida) manteniendo la frecuencia (60 Hz).Estn basados en el principio de induccin electromagntica y estn constituidos, en su forma ms simple, por dos bobinas devanadas sobre un ncleo cerrado de hierro dulce. Estas bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios..Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, las variaciones de intensidad y sentido de la corriente alterna crearn un campo magntico variable dependiendo de la frecuencia de la corriente. Este campo magntico variable originar, por induccin, la aparicin de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario.La relacin entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al nmero de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) .

Rectificador en puente:El rectificador ms usado es el llamado rectificador en puente y es que el usaremos en nuestra fuente, su esquema es el siguiente:

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 tensin de entrada Vi haciendo que la salida vuelva a ser positiva.El resultado es el siguiente:

Observamos en la figura que an no se ha conseguido una tensin de salida estable, es por ello que ser necesario un filtro.Filtro con condensador a la entrada:Este es el filtro ms comn y por ello ms conocido. Basta con aadir un condensador en paralelo con la carga (RL), de esta forma:Para hacer ms abreviada la explicacin sustituimos el diodo puente por un diodo comn ya que se comportaran de la misma manera. Cuando el diodo conduce el condensador se carga a la tensin de pico Vmax. Una vez rebasado el pico positivo el diodo se abre. Por qu? debido a que el condensador tiene una tensin Vmax entre sus extremos y la tensin en el secundario del transformador es un poco menor que Vmax el ctodo del diodo esta a mas tensin que el nodo. Con el diodo ahora abierto el condensador se descarga a travs de la carga, lo cual hace que disminuya su voltaje, pero en el momento que el voltaje sea menor que el del secundario del transformador, el diodo vuelve a conducir y consecuentemente a cargar al condensador. Nos podemos dar cuenta que el proceso es repetitivo. La tensin Vo quedar de la siguiente forma:

La tensin en la carga es ahora casi una tensin ideal. Solo nos queda un pequeo rizado (conocido tambin como voltaje de rizado) originado por la carga y descarga del condensador. Para reducir este rizado podemos optar por construir un rectificador en puente: el condensador se cargara el doble de veces en el mismo intervalo teniendo as menos tiempo para descargarse, en consecuencia el rizado es menor y la tensin de salida es ms cercana a Vmax. Otra forma de reducir el rizado es poner un condensador mayor, pero siempre tenemos que tener cuidado en no pasarnos ya que un condensador demasiado grande origina problemas de conduccin de corriente por el diodo y, por lo tanto, en el secundario del transformador (la corriente que conduce el diodo es la misma que conduce el transformador)Circuito de proteccin contra cortocircuitoEvita que los dispositivos y los componentes electrnicos de la fuente se deterioren por efecto de cortocircuito o excesivo consumo de corriente en los terminales de salida de la fuente.

Consta de un transistor un LED una resistencia para proteger el LED y un diodo rojo para proteger los demscomponentes del circuito.Al producirse un cortocircuito o sobrecarga en los terminales de salida de la fuenteEl regulador:Mantiene constante el voltaje de salida de la fuente contra variaciones de consumo de corriente de la carga o equipo conectado en los terminales de salida de la fuenteUn regulador o estabilizador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de proporcionar una tensin de salida de la tensin exacta que queramos. En este caso usamos el LM317T es unreguladorde tensin positivocon slo 3 terminales y con un rango de tensiones desalidadesde los 1.25 hasta 37 voltios.CaractersticasPara su empleo solo requiere dos resistencias exteriores para conseguir el valor de salida. De hecho la lnea de carga y regulacin es mejor que en los reguladores fijos. Adems de las mejores caractersticas respecto a los reguladores fijos, dispone de proteccin por limitacin de corriente y exceso de temperatura, siendo funcional la proteccin por sobrecarga incluso si el terminal de regulacin est desconectado. Normalmente no necesita condensadores mientras est a menos de 15 centmetros de los filtros de alimentacin. Dado que es un regulador flotante y solo ve la entrada a la salida del voltaje diferencial, se puede utilizar para regular altas tensiones mientras no se supere el diferencial de entrada/salida.La tensin entre la patilla ajuste y salida es siempre de 1,25 voltios (tensin establecida internamente por el regulador)La siguiente formula permite calcular la tensin de salida para un par de valores R1 y R2 dados.

El acoplamiento de un condensador a la salidaEste es el esquema de una fuente de alimentacin regulada con uno de estos reguladores:

Regulador de voltaje variableEs bsicamente compuesto por un resistor variable de tipo lnea (potencimetro lineal) su propsito es ajustar el voltaje de salida de la fuente al voltaje de la carga o equipo conectado a los terminales de salida de la fuente.

CUADRO DE VOLTAJES:

Voltajes de secundariosVS1VS2

24.30v.c.a24.25v.c.a

Voltajes de condensadoresVC1 VC2

30.86v.c.c30.95v.c.c

VQ1 VQ2

30.27v.c.c29.67v.c.c

Voltajes de transistores

Voltajes de salidaVoltaje de SalidaMximoMnimo

VO1 28.3v.c.c 1.343v.c.c

VO2-28.3v.c.c-1.322v.c.c

Trabajo ya culminado

Problemas y soluciones: El primer problema fue que los LED se quemaban esto se debi a que en nuestro esquema inicial la resistencia de proteccin del LED era de 500ohmios esta resistencia era demasiada baja es por eso que no demoramosexcesivamente probando cual era la resistencia adecuada hasta que descubros que dicha resistencia era un valor aproximada de 3kiloohmios. La fuente no nos daba el valor deseado esto se debi a que no estaba bien conectado en el Protoboard al corregir esto se acabo este problema.

Conclusiones: Un buen elemento regulador es el circuito integrado LM317 por todas las ventajas que ofrece. Los elementos base que permiten iniciar el diseo y construccin de una fuente de voltaje son el transformador (disminuye enormemente el voltaje de entrada) y el rectificador Puente (rectifica el voltaje en alterna y lo convierte en contnua. Tambin el voltaje de salida debera de ser de 30v, pero solo fue de 27.92v Ante cualquier problema es recomendable revisar la conexin de los dispositivos y si se mantiene el problema pedir ayuda al profesor. Ante el desconocimiento de algunos los dispositivos electrnicos usados en la elaboracin de la fuente debemos informarnos del funcionamiento bsico de cada componente de la fuente. Cuando esta energizado el circuito, el LED verde se prende automticamente. Al hacer corto circuito, en las terminales de salida, el diodo LED rojo se encender para avisarnos de sobrecarga.

Bibliografa: Jorge r. Garca Villareal, fuentes de alimentacin reguladas y variables (lima, 1991) R. Dorf,Richard C. Dorf,James A. Svoboda, CIRCUITOS ELECTRICOS Http://Www.Unicrom.Com/Tut_LM317.Asp Http://Www.Datasheetcatalog.Net Http://Www.Unicrom.Com/Tut_Transformador.Asp Http://Www.Fceia.Unr.Edu.Ar/Enica3/Rectif.Pdf http://sound.westhost.com/project44.htm2