proyecto fuente de voltaje
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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE
TEMA: Diseo y Construccin de una fuente de voltaje variable
INTEGRANTES: William Chicaiza
Nelson De La Cruz
Erazo Yaritza
Naranjo Mauricio
NIVEL: Tercero Electrnica A
FECHA: 15/11/2013
OBJETIVOS:
GENERAL
Disear y Construir una fuente de voltaje variable con los conocimientos
adquiridos en el trascurso del segundo parcial para la utilizacin en las
diversas prcticas a realizar en los laboratorios en las cuales se emplee la
misma.
ESPECFICOS
Emplear los conocimientos adquiridos de la signatura.
Conocer el funcionamiento de cada uno de los elementos aplicados.
Aprovechar los Software de simulacin y diseo para una construccin
adecuada.
MATERIALES:
Una baquelita
Acido frrico
Alambre UTP
Estao
Cautn
Multmetro
Porta Fusible
1 Fusible
Transformador de 110 a 12[V]
de 1 A
7 Plugs
4 Interruptores
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2
Cable gemelo
1 Enchufe (dos entradas)
7 conectores bananas
2 conectores bananas
Papel fotogrfico
Marcador Indeleble
3 diodos Leds
3 capacitores de 2200uF
1 capacitor de 10uF
8 resistencias de 1k
2 puentes de Diodos
1 Diodo Zener 3.5 [V]
1 Resistencia de 680
1 Resistencia de 330
1 Regulador LM317T
1 Regulador 7812
1 Regulador 7912
MARCO TERICO:
Diodo El diodo es el ms simple de los
dispositivos semiconductores, pero con
un papel fundamental para los sistemas
electrnicos ya que cuentan con
caractersticas que lo asemejan con un
interruptor sencillo lo encontramos en
una gran gama de usos y aplicaciones
desde las simples hasta las ms
complejas.
Las caractersticas de un diodo ideal son
las mismas que las de un interruptor que
solo permite la conduccin de corriente
en una sola direccin.
En general un diodo se encuentra en el
estado encendido si la corriente
establecida por las fuentes aplicadas es
tal que su direccin concuerda con la
flecha en el smbolo del diodo, y VD >
0.7V para el de silicio y VD> 0.3V para el
de germanio.
Diodo Zener El diodo Zener es un diodo de cromo1
que se ha construido para que funcione
en las zonas de rupturas, recibe ese
nombre por su inventor, el Dr. Clarence
Melvin Zener. El diodo Zener es la parte
esencial de los reguladores de tensin
casi constantes con independencia de
que se presenten grandes variaciones de
Figura 1: Representacin del diodo.
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la tensin de red, de la resistencia de
carga y temperatura.
Son mal llamados a veces diodos de
avalancha, pues presentan
comportamientos similares a estos, pero
los mecanismos involucrados son
diferentes.
Caractersticas:
Si a un diodo Zener se le aplica una
corriente elctrica del nodo al ctodo
(polarizacin directa) toma las
caractersticas de un diodo rectificador
bsico, pero si se le suministra corriente
elctrica de ctodo a nodo (polarizacin
inversa), el diodo solo dejara pasar una
tensin constante.
En conclusin: el diodo Zener debe ser
polarizado al revs para que adopte su
caracterstica de regulador de tensin.
Su smbolo es como el de un diodo
normal pero tiene dos terminales a los
lados. Este diodo se comporta como un
diodo convencional en condiciones de
alta corriente porque cuando recibe
demasiada corriente se quema.
Puente rectificador o puente
de Diodos El puente rectificador es un circuito
electrnico usado en la conversin de
corriente alterna en corriente continua.
Tambin es conocido como circuito o
puente de Graetz, en referencia a su
creador, el fsico alemn Leo Graetz
(1856-1941).
Consiste en cuatro diodos comunes, que
convierten una seal con partes positivas
y negativas en una seal nicamente
positiva. Un simple diodo permitira
quedarse con la parte positiva, pero el
puente permite aprovechar tambin la
parte negativa. El puente, junto con un
condensador y un diodo zener, permite
convertir la corriente alterna en continua.
El papel de los cuatro diodos comunes
es hacer que la electricidad vaya en un
solo sentido, mientras que el resto de
componentes tienen como funcin
estabilizar la seal. Usualmente se suele
aadir una etapa amplificadora con un
transistor BJT para solventar las
limitaciones que estos componentes
tienen en la prctica en cuanto a
intensidad.
Figura 2: Representacin del diodo Zener
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4
Diodo Led El LED (Light-Emitting Diode: Diodo
Emisor de Luz), es un dispositivo
semiconductor que emite luz incoherente
de espectro reducido cuando se polariza
de forma directa la unin PN en la cual
circula por l una corriente elctrica.
Este fenmeno es una forma de
electroluminiscencia, el LED es un tipo
especial de diodo que trabaja como un
diodo comn, pero que al ser atravesado
por la corriente elctrica, emite luz. Este
dispositivo semiconductor est
comnmente encapsulado en una
cubierta de plstico de mayor resistencia
que las de vidrio que usualmente se
emplean en las lmparas
incandescentes. Aunque el plstico
puede estar coloreado, es slo por
razones estticas, ya que ello no influye
en el color de la luz emitida. Usualmente
un LED es una fuente de luz compuesta
con diferentes partes, razn por la cual el
patrn de intensidad de la luz emitida
puede ser bastante complejo.
Transformador Se denomina transformador a un
dispositivo elctrico que permite
aumentar o disminuir la tensin en un
circuito elctrico de corriente alterna,
manteniendo la potencia. La potencia
que ingresa al equipo, en el caso de un
transformador ideal (esto es, sin
prdidas), es igual a la que se obtiene a
la salida. Las mquinas reales presentan
un pequeo porcentaje de prdidas,
dependiendo de su diseo y tamao,
entre otros factores.
El transformador es un dispositivo que
convierte la energa elctrica alterna de
un cierto nivel de tensin, en energa
alterna de otro nivel de tensin,
basndose en el fenmeno de la
Figura 3: Puente rectificador
Figura 4: Representacin del Diodo LED.
Figura 5: Smbolo del diodo LED.
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induccin electromagntica. Est
constituido por dos o ms bobinas de
material conductor, devanadas sobre un
ncleo cerrado de material
ferromagntico, pero aisladas entre s
elctricamente. La nica conexin entre
las bobinas la constituye el flujo
magntico comn que se establece en el
ncleo. El ncleo, generalmente, es
fabricado bien sea de hierro o de lminas
apiladas de acero elctrico, aleacin
apropiada para optimizar el flujo
magntico. Las bobinas o devanados se
denominan primarios y secundarios
segn correspondan a la entrada o salida
del sistema en cuestin,
respectivamente. Tambin existen
transformadores con ms devanados; en
este caso, puede existir un devanado
"terciario", de menor tensin que el
secundario.
Funcionamiento:
Este elemento elctrico se basa en el
fenmeno de la induccin
electromagntica, ya que si aplicamos
una fuerza electromotriz alterna en el
devanado primario, debido a la variacin
de la intensidad y sentido de la corriente
alterna, se produce la induccin de un
flujo magntico variable en el ncleo de
hierro.
Este flujo originar por induccin
electromagntica, la aparicin de una
fuerza electromotriz en el devanado
secundario. La tensin en el devanado
secundario depender directamente del
nmero de espiras que tengan los
devanados y de la tensin del devanado
primario.
Placa de Baquelita Descripcin:
Es una fabricado laminado a base de
papel kraft impregnado con resina
fenlica. Por sus caractersticas
elctricas y mecnicas es muy utilizado
en la industria.
Material termoplstico de tipo fenlico.
Tiene buena resistencia al calor hasta los
110 C con buena estabilidad
dimensional y resistente a la fluencia.
Adems tiene buena resistencia
Figura 6: El Trasformador.
Figura 7: Estructura interna del trasformador.
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elctrica. La baja absorcin de humedad
y excelentes propiedades elctricas hace
que este material sea una buena opcin
para propsitos de aislamiento.
Regulador de Voltaje LM317T Una fuente de voltaje variable con el
LM317T es una fuente de voltaje ideal
para personas que necesitan una salida
de voltaje variable (1.5 V a 15.0 Voltios)
con capacidad de entrega de corriente
continua de hasta de 1.5 Amperios.
Si se utiliza el LM317 solo se obtienen
500 mA a la salida, suficiente para
muchas aplicaciones, pero en este caso
utilizamos el LM317T porque puede
entregar ms corriente.
Este dispositivo tiene proteccin contra
sobre corrientes que evita el integrado se
queme accidentalmente debido a un
corto circuito.
El voltaje de salida depende de la
posicin que tenga la patilla variable del
potencimetro de 5 K (kilohmios),
patilla que se conecta a la patilla de
AJUSTE del integrado. (COM).
El transformador debe de tener un
secundario con un voltaje lo
suficientemente alto como para que la
entrada al regulador IN se mantenga 3
voltios por encima de su salida OUT a
plena carga, esto debido a requisitos de
diseo del circuito integrado.
En este caso se espera obtener, a la
salida, un mximo de 15.0 voltios lo que
significa que a la entrada del integrado
debe de haber por lo menos 18.0 Voltios.
Se puede poner un diodo entre los
terminales de salida y entrada para
proteger al regulador de posibles
voltajes en sentido opuesto.
Un capacitor electroltico de 100uF se
coloca a la salida para mejorar la
respuesta transitoria, y un capacitor de
0.1uF se recomienda colocar en la
entrada del regulador si ste no se
encuentra cerca del capacitor electroltico
de 4,700uF.
Regulador de Voltaje 7812 LM78XX
Figura 8: Placa de Baquelita.
Figura 9: Regulador de voltaje LM317T.
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7
La serie LM78XX de tres reguladores de
terminal est disponible con varias
tensiones de salida fijos que los hace
tiles en una amplia gama de
aplicaciones. Uno de ellos es local en la
regulacin de la tarjeta, eliminando los
problemas de distribucin asociados con
la regulacin de un solo punto. Los
voltajes disponibles permiten que estos
reguladores para ser utilizados en
sistemas de lgica, instrumentacin, alta
fidelidad, y otros equipos electrnicos de
estado slido.
La serie LM78XX est disponible en una
lata de aluminio A - 3 - paquete de edad
que permitir que la corriente de carga
1.0A sobre si se proporciona disipacin
de calor adecuada. Limitacin de
corriente es incluido para limitar la
corriente a un valor seguro de pico de
salida. Se proporciona un rea de
proteccin segura para el transistor de
salida para limitar el poder interno de
disipacin. Si la disipacin de potencia
interna se vuelve demasiado alta para la
disipacin de calor proporcionado, el
circuito de apagado trmico se hace
cargo de la prevencin de la IC de
sobrecalentamiento.
Caractersticas:
Corriente en exceso de salida 1A
Proteccin trmica interna
No requiere componentes externos
Transistor de proteccin de zona
segura de salida
Lmite de corriente de corto circuito
interno
Disponible en aluminio AL - 3
paquete
Regulador de Voltaje 7912 LM79XX
Figura 11: Regulador de voltaje 7812.
Figura 10: Regulador de voltaje 7812.
Figura 12: Regulador de voltaje 7912.
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La serie UTC LM79XX de los
reguladores negativos de tres terminales
estn disponibles en A-220 del paquete y
con varios tensin de salida fija, que los
hace tiles en una amplia gama de
aplicaciones. Cada tipo emplea a limitar,
la proteccin de zonas de parada y
seguro Corriente trmica interna, por lo
que es esencialmente indestructible.
CARACTERSTICAS
Salida hasta corriente 1
-5V,-6V, 8V-,-12V,-15V,-18V,
voltaje de salida-24V disponible
Proteccin contra sobrecarga
trmica
Proteccin del cortocircuito
Filtros Un filtro de fuente de alimentacin
idealmente elimina los filtros de un
voltaje de salida de un rectificador de
media onda o de onda completa y
reduce el voltaje de los Diodos en un
nivel constante los filtros se implementan
con capacitores la salida pulso de 120H.
Figura 13: Circuito regulador de voltaje con 7912.
Figura 14: Funcin del Filtro.
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Clculos y Diagramas.
Diagrama de la fuente de voltaje.
-
10
o Fuente de voltaje de . [].
Diodo Zener: 3.5 []
() = (122 1.4)[]
() = . []
= (1
) ()
= (1
(120)(1000)(2200 106)) (15.6)[]
= . []
= ( 1
2 ) ()
= ( 1
(2)(120)(1000)(2200 106)) (15.6)[]
= . []
0 =
=
-
11
=3.5
1000= 3.5[]
= 500 []
=
=500 103
3.5
= 142.86 []
= ( + ) +
= (680)((142.86 + 3.5)) + 3.5
= 103.02 []
= ( + ) +
= (680)((1 + 3.5)) + 3.5
= 6.56[]
o Fuente de voltaje de . [] [].
2 = 440[]
() = (122 1.4)[]
-
12
() = . []
= (1
) ()
= (1
(120)(1000)(2200 106)) (15.6)[]
= . []
= ( 1
2 ) ()
= ( 1
(2)(120)(1000)(2200 106)) (15.6)[]
= . []
= (1
) ( )
= (440
1.2) (15 1.2) = 5 []
= (1 +
2) ()
= (1 +5000
440) (1.2) = 14.84 [] 15 []
o Fuente de voltaje variable de [] [].
-
13
() = (122 1.4)[]
() = . []
= (1
) ()
= (1
(120)(1000)(2200 106)) (15.6)[]
= . []
= ( 1
2 ) ()
= ( 1
(2)(120)(1000)(2200 106)) (15.6)[]
= . []
= + []
2 = 12 []
PLACAS:
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CONCLUSIONES:
o El diseo de los circuitos de la fuente de voltaje, se los elaboro con los
conocimientos obtenidos en Electrnica, con cada una de las
especificaciones establecidas por el tutor.
o Las placas para la fuente se las realizo empleando software de simulacin
el cual realiza la generacin de pistas, lo cual ayudo mucho al momento
de la construccin de la fuente de voltaje.
o Se comprob el funcionamiento de cada uno de los elementos empleados,
demostrando de esta manera que cada uno de ellos cumple una accin
especfica importante en el circuito diseado.
o El voltaje de salida en el la fuente variable, vara dependiendo de la
resistencia de carga que se conecte entre la salida y el tierra de dicho
regulador.
RECOMENDACIONES:
o Tener conocimientos previos de cada uno de los elementos aplicados en el
diseo y construccin de la fuente de voltaje.
o Realizar el diseo del circuito en un protoboar antes de llevarlo a la placa,
ya que de esta manera se podr corregir algn error que impida el correcto
funcionamiento del mismo.
o Revisar detenidamente las pistas generadas en la baquelita para no tener
un funcionamiento inadecuado del circuito diseado.
o Tener cuidado con el cido ferroso utilizado para la generacin de pistas en
la placa de baquelita.
o Al momento de soldar los elementos respectivos en la placa de baquelita,
no tener mucho tiempo en contacto con el cautn ya que el calor que
produce esta herramienta puede llegar a efectuar daos en dichos
elementos, ocasionando de esta manera una alteracin en el
funcionamiento de los mismos.
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BIBLIOGRAFIA:
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2013, Disponible en:
http://roble.pntic.mec.es/jlop0164/archivos/transformador.pdf
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http://www.monografias.com/trabajos-pdf/diodos-aplicaciones/diodos-
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http://fisica.udea.edu.co/~labgicm/Curso%20de%20Electronica/2009__diod
o_Zener.pdf
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http://www.gte.us.es/~leopoldo/Store/tsp_13.pdf
http://www.gte.us.es/~leopoldo/Store/tsp_12.pdf
http://www.unicrom.com/cir_fuenteconlm317T.asp
http://www.ehowenespanol.com/utilizar-ic-7812-como_190644/
o SERVICE., 2005, Dispositivos Electrnicos ,Placa de Baquelita , 14 de
Noviembre del 2013, Disponible en:
http://www.metal-service.net/pdf/BAQUELITA.pdf
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ANEXOS: