Reporte

Indice
1.
Introducción.
2. Elaboración de la tableta de
armado.
3. Generalidades de la fuente de
alimentación.
4. Diagrama y funcionamiento de la fuente
de poder regulada (0 a 12 volts, 3 amperes)

1. Introducción.

En este reporte técnico se procederá a
explicar como es el diseño,
armado y funcionamiento de una fuente de
poder regulada de 0 a 12 volts a 3 amperes, antes de iniciar
la descripción del diseño,
elaboración y funcionamiento procedamos a aclarar algunos
conceptos básicos de ello.
Resulta sencillo armar una fuente de alimentación fija. El
juego de
palabras regulada, fija y ajustable, responde a tres conceptos
bien diferenciados en la práctica, ya que la parte de
regulada, se refiere a la operación interna que se encarga
de realizar las auto correcciones necesarias para que a la salida
entregue la tensión establecida como tal, el
término de fija, responde al hecho que representa en
sí misma que la tensión de salida no varía
en ± lo previsto en las especificaciones del fabricante
que puede ser alrededor de 0,05V y por último el
término de ajustable evidencia que el usuario puede
ajustar la tensión de salida al nivel que en cada momento
necesite.
En muchas ocasiones necesitamos una fuente de alimentación
que nos proporcione más de 1A y esto puede convertirse en
un problema que aumenta, si además queremos, por seguridad, que
esa cortocircuitable. Bien, el primer paso es de relativa
sencillez y lo abordaremos sobre la marcha.
Cuando necesitamos disponer de una fuente de alimentación
con ciertas características, es buena práctica
tomarse un tiempo meditando
las necesidades que queremos abarcar, es decir, hemos de
considerar los márgenes de tensión entre los que
podemos vernos obligados a utilizar, entre los cuales es muy
conveniente disponer siempre de una tensión mínima
de 0 Volts hasta lo que se requería para alimentar ciertos
dispositivos (en este caso la fuente a describir llegara hasta 12
volts, puesto que los rangos de tensión son muy usadas) o
bien lo que nos permita la economía.
Ahora bien resulta fácilmente adquirir un kit de armado de
la fuente y proceder al montaje como fines prácticos, pero
para fines educativos es mucho mejor iniciar la
elaboración de las tabletas de armado, esto con el fin de
comprender como se lleva a cabo el funcionamiento y
conexión de la fuente.
Así pues este trabajo iniciémonos explicando como
es la elaboración del circuito impreso en una tableta
fenolica acorde al las necesidades que se requieren para las
tensiones e intensidades que nos proporcionaran la
fuente.

2. Elaboración de
la tableta de armado.

El primer punto a considerar es tener presente el
diseño de la o las tabletas, debemos tener en cuenta que
la fuente que describiremos corresponde a una cuyo rectificador
estará compuesto con cuatro diodos, lo que
debemos tomar en cuenta para la elaboración del circuito
impreso y que más adelante explicaremos el funcionamiento,
este punto en particular se tratara únicamente de
cómo elaborar cualquier circuito impreso en la tableta
fenolica.
Debemos considerar que el método a
señalar no es el único pero sí uno de los
más sencillos; este método se
le conoce como "de forma directa"
Material Necesario:

• Tableta fenolica de una cara
• Pistas de rapit circuit o plumón de tinta
  indeleble.
• Cloruro férrico (100 gr. Para una tableta
  aprox. 20 x 20)
• Lija de agua del
  doble cero
• Alcohol, tinner o aguaras
• Brocas de 1/32 y 1/16 de pulgada.

Método directo de elaboración.

• Primero pulir la tableta (quitar rugosidades, grasa y
  oxido).
• Lavar con agua y
  jabón (quitar la grasa).
• Secar perfectamente.
• Pegar la pista o dibujarlas (aprimirlas fuertemente
  para que no se despeguen).
• Hacer la solución del cloruro, (100 gr.
  Requieren de aproximadamente 200 mililitros de agua para ser
  diluios).
• Se introduce la tableta en la solución, y se
  va moviendo constantemente hasta que desaparezca el cobre que no
  fue protegido.
• Se seca la tableta y se enjuaga perfectamente (que no
  quede solución de cloruro ferrico)
• Con algodón o estopa impregnada de alcohol,
  tinner o agua ras se limpia la tableta para borrar o desprender
  las pistas.
• Se procede a perforar lo círculos donde se van
  a introducir los elementos.

Notas:

• La solución del cloruro debe ser realizado
  en recipientes de vidrio,
  plástico o barro, nunca en
  metal.
• No exponerse a los gases
  emanados de la solución
• Si la solución ya no se va a utilizar , no
  la tire por el drenaje, (es corrosivo) y puede dañar
  la tubería, se recomiendo solo que se deseché
  donde solo haya tierra
  para no dañar la ecología.

Componentes de la fuente de
alimentación.

• Cable de línea con clavija
• Interruptor un polo dos tiros
• Fusible 250 v. 2A tipo americano
• Porta fusible AMP F1
• Transformador 12 volts 3A
• Potenciómetro de alambre 2 K ohms
• Diodos rectificadores 3 A (D1 – D4) IN 5401
  ó IN 501
• Condensador electrolítico 4700 mF 16
  v
• Condensador electrolítico 100 mF 25
  v
• Diodo emisor de luz LED 3
  v
• Resistencia 220 ohms ½ W (rojo, rojo, café)
• Resistencia 330 ohms ½ W (naranja, naranja,
  café).
• Circuito integrado LM 317 K
• Disipador de aluminio
• Cable (100R, 50N)
• Caimanes rojo y negro
• Plug
• Soldadura (1.25 m)

Componentes De Armado.

• Tornillos con tuercas (8G, 7CH)
• Pijas No. 2 (4)
• Gomas (8)
• Perillas de tornillos
• Gabinete acrílico

3. Generalidades de la
fuente de alimentación.

Todo circuito requiere para su funcionamiento de una
fuente eléctrica de energía, puesto que la
corriente y voltaje que proporciona la línea comercial no
es la adecuada para que su funcionamiento sea el correcto.
Un dispositivo a base de semiconductores
que integran un circuito, funciona con tensiones y corrientes
directas lo mas continuas posibles, así pues, la fuente de
alimentación convierte la energía de la
línea comercial en energía directa a los valore
requeridos.
La fuente de alimentación regulada para su correcto
funcionamiento se constituye a base de 4 etapas de funcionamiento
que en el siguiente diagrama a
bloques se muestra.

4. Diagrama y
funcionamiento de la fuente de poder regulada
(0 a 12 volts, 3 amperes)

Antes de comprender el funcionamiento de la fuente de
poder comensemos analizando el diagrama de la mismas que a
continuación se presenta.

Como puede notarse, esta fuente de poder regulada
posee las cuatro etapas que debe tener como mínimo para su
correcto funcionamiento, así pues, cada uno de los puntos
que se pueden examinar en el diagrama iniciemos la descripción del funcionamiento del
circuito.

Primera etapa: transformador de poder.
Como puede notarse la primera etapa de la fuente corresponde al
transformador de poder.
Existen un sin fin de tipos de transformador de poder, entre
ellos tenemos:

• Transformador elevador: nos eleva la
  corriente
• Transformador de baja potencia

El transformador es un dispositivo que permite obtener
voltajes mayores o menores que los producidos por una fuente de
energía
eléctrica de corriente alterna
(C.A).
Un transformador se compone de dos enrollamiento o embobinados
eléctricamente aislados entre sí, devanados sobre
el mismo núcleo de hierro o de
aire.
Una corriente alterna
que circula por uno de los devanados genera en el núcleo
un campo
magnético alterno, del cual la mayor parte atraviesa
al otro devanado e induce en él una fuerza
electro- motriz también alterna.
La potencia
eléctrica es transferida así de un devanado a otro,
por medio del flujo magnético a través del
núcleo.
El devanado al cual se le suministra potencia se llama
primario, y el que cede potencia se llama secundario.
En cualquier transformador, no todas las líneas de flujo
están enteramente en el hierro, porque
algunas de ellas vuelven a través del aire. La parte de
flujo que atraviesa al primario y al secundario es la Llamada
flujo mutuo,. la parte que sólo atraviesa al primario es
el flujo ligado al primario y la que atraviesa sólo al
secundario, se le llama flujo liga- do al secundario.
En este caso, la potencia eléctrica obtenida (potencia de
salida) en el transformador sera menor a la potencia de entrada o
suministrada al mismo, debido a las inevitables pérdidas
por calentamiento en el primario y secundario, mismas que se
denominan perdidas del cobre, a
demás, puesto que como se muestra en el
diagrama el primario es mayor al secundario, la tensión de
salida será menor a la de entrada, puesto que los
requerimientos necesitados nos dan que la medición de salida entre estos puntos
será de 12 v c.a. (ver cuadro y diagrama de puntos de
medición).

Segunda etapa: rectificación.
La segunda etapa de nuestra fuente de alimentación es la
que queda constituida por la rectificación, en este punto,
la señal inducida al secundario, será nuevamente
inducida pero ahora a una señal directa.
Nuestra fuente que es nuestro tema de estudio, en este caso posee
una rectificación a base de 4 diodos, por lo
que su rectificación será de onda completa y esta
conectado en "tipo puente".
El funcionamiento de este rectificado es el siguiente:
Vemos que cuando la tensión V es positiva quedan
polarizados en directa los diodos y D2 circulando la corriente
desde D1 pasando por la resistencia de
carga y cerrándose por D2, en el próximo semiciclo
se cortan los diodos D1 y D2 pero se ponen en directa los diodos
D3 y D4 estableciéndose una corriente que sale de D3 pasa
por la resistencia y se
cierra a través de D4 circulando por la resistencia la
corriente en una sola dirección.
Esto provocara que los semiciclos de la corriente alterna se
induzcan para formar una onda muy similar a la de la figura de
abajo, lo que provoca que nuestra C.A de entrada quede mas
parecida a la de C.D.

Ahora bien, la corriente proporcionada no es la
requerida para alimentar un dispositivo electrico, puesto que aun
es pulsante. Ahora bien para ello existe la tercera etapa de la
fuente la cual nos alizara mas las crestas.

Tercera Etapa: Filtro
Esta etapa, tiene como función,
"suavizar" o "alizar" o "reducir" a un mínimo la componete
de rizo y elevar el valor promedio
de tensión directa.
El que a continuación describiremos es el ocupado por la
fuente causa de nuestro estudio, y es a base precisamente de
elementos pasivos como es el capcitor.
Nuestra fuente tiene un capacitor de 4700 mF a 16 V, el cual
tendra dicha funcion.
Este tipo de red de filtro, es el mas
ocupado por ser el mas sencillo y economico, como nuestra fuente
posee pequeñas variaciones de carga y puede tolerarse algo
de sumbido, es ideal para el funcionamieto de
filtraje.

El funcinamiento es el siguiente:
Por cada ciclo de la señal rectificada, el capacitor, se
carga al valor pico,
cuando la amplitud del voltaje rectificado comienza a disminuir,
el capacito empieza a descargarse.
Su eficiencia
depende de la constante de tiempo, puesto
que un carga de bajo valor pide mas corriente haciendo que el
capacitor se descarge mas rapidamente y el filtraje sea
menor.
El capacitor es utilizado como filtraje, puesto que tiene de su
lado la característica de carga de 5 tiempos
permitiendonos que sea eficiente para esta etapa de la
fuente.

Cuarta Etapa: Regulador De Voltaje.
En muchas ocasiones necesitamos una fuente de alimentación
que nos proporcione más de 1A y esto puede convertirse en
un problema que aumenta, si además queremos, por seguridad, que
esa cortocircuitable.
La solución es dopar (añadir) un transistor de
potencia o los que sean necesarios para que nos proporcione la
corriente deseada.
La siguiente figura nos muestra la características
físicas del transistor a
ocupar, es un LM 317 K.

La función de
este transistor de potencia consiste en asumir el hecho de
soportar la alta corriente que necesitamos, veamos cómo se
realiza esto. Si aplicamos convenientemente la tensión de
salida del regulador por ej. de 12V 1A a la base del transistor
de potencia, está claro que éste nos
proporcionará más corriente a su salida y
estará regulada por otra parte debido a que el regulador
es cortocircuitable en cierta medida, tenemos la solución
deseada.
No obstante, la efectividad que nos proporciona el regulador para
la función de cortocircuito, no la podemos dar por buena a
la hora de aplicarlo al transistor de potencia, ya que es un
circuito añadido y puede que no responda con la rapidez
suficiente y para evitar estos inconvenientes, intervendremos en
este apartado con un circuito añadido.
El circuito es sencillo debido a la utilización de
reguladores de tensión los cuales proporcionan al montaje
alta fiabilidad, robustez y características casi
inmejorables..
El ajuste de la tensión de salida se realiza mediante la
actuación sobre un potenciómetro (P1) y una
resistencia (R1) para mantener el valor mínimo. Con el fin
de mejorar la respuesta a los posibles transitorios, evitar auto
oscilaciones y mejorar el filtrado, se utilizan unos condensadores
electrolíticos de baja capacidad a la entrada y salida del
reguladro
La tensión suministrada por el secundario del
transformador T1, se rectifica mediante el puente rectificador
PR, y posteriormente se filtra mediante el condensadores
electrolíticos C1 el cual se cargarán a la
tensión de pico

Mediante el potenciómetros P1 y se puede ajustar
independientemente la salida del regulador al valor deseado, en
el margen de 0 a 12V. El condensador C2 mejoran la respuesta de
los reguladores frente a los transitorios de conmutación a
la salida.

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