Número 5 · Noviembre 1995
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NECESITAS UNA
FUENTE DE
ALIMENTACIÓN |
| Si te gusta la electrónica y estás aprendiendo con Amiga.InFo,
necesitas una pequeña fuente de alimentación para no andar siempre
cambiando pilas gastadas, etc... |
| Por Xavi Montero |
Fig. 1: Esquema de la fuente de 6 salidas. +5, -5, +12, -12 y +15 y -15. El transformador es simétrico de 18+18 volts. |
En este corto artículo te proponemos la elaboración de una fuente que te servirá para TODOS los artículos de Hardware, no sólo para el de este mes.
En electrónica se usan dos familias de circuitos: los analógicos y los digitales. Los analógicos toman valores positivos y negativos, y la alimentación suele ser de +15 y -15 volts. Los digitales sólo toman dos valores (si se trata de digital binario, y suele ser así en el mundo de los ordenadores), valores que son el "0" y el "1" a los que se hace corresponder 0 volts y +5 volts respectivamente. Para futuros artículos relacionados con el port serie, la alimentación será de +12 y -12 volts, puesto que el estándar del por serie RS-232 normaliza un valor lógico desde -25 hasta -3 volts, y el otro, desde +3 hasta +25 volts, pero en general se usa -12 para uno y +12 para el otro.
| Fig. 3: El puente de diodos rectifica la corriente pasando las oscilaciones negativas a tramos positivos. El plástico que contiene cuatro diodos en su interior está etiquetado con dos símbolos "~" indicando la entrada de corriente alterna y "+" y "-" indicando las salidas rectificadas. |
El Circuito
Te planteamos el circuito de la figura 1. El transformador debe tener 5 ó 6 patas (depenidendo de si sólo acepta 220v, o también los antiguos 125v). En la salida tenemos 3 patas donde la central es masa y los laterales oscilan en contrafase: cuando la de la izquierda tiene +18, la de la derecha tiene -18 y, como es alterna y va oscilando, la que tenía +18 pasa progresivamente hasta -18, mientras la contraria va aumentando hasta +18. El ciclo completo se realiza 50 veces por segundo, por eso decimos que la corriente de la red eléctrica es de 50 Hertz. En la figura 2 se representa un diagrama del transformador. La corriente del transformador debe sobrepasar lo que creamos que vayamos a usar. Para la fuente funcionando 'a tope', el transformador debería entregar 6 Amperios (1 Amperio por salida). Pero los transformadores (llamados trafos, para simplificar) son muy caros, actualmente unas 1000 pesetas por Amperio, y no está la economía como para malgastar. Nosotros hemos usado un trafo de 1 solo Amperio para todas las salidas y nos ha servido para la mayoría de aplicaciones, puesto que es muy raro usar todas a la vez y a plena potencia. En caso de poner un trafo de menos de 6 Amperios, como es nuestro caso, los LED's a plena luz indican funcionamiento correcto, mientras que LED's algo más oscuros indican sobrecarga en el transformador. Si cortocircuitamos momentáneamente una salida, veremos que el LED incluso llega a apagarse.
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| Fig. 2: El transformador puede aceptar 220 volts sólo, o bien tener una entrada doble de 125 y 220 volts. La salida es a través de tres patas, la que está situada en el centro será masa, las extremas serán 18 volts cada una oscilando en contrafase (cuando una está positiva, la otra está negativa). |
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Fig. 4: a) Señal que entra al rectificador (puente de diodos). b) Señal rectificada. c) Señal filtrada por los condensadores. |
El puente de diodos está identificado con dos símbolos "~" que indican corriente alterna, y los símbolos "+" y "-", que son las salidas. La función del puente es "rectificar" la corriente, y esto quiere decir que la parte negativa pasa a positiva (figuras 3, 4a y 4b).
Los condensadores C1...C4 almacenan energía para mantener el suministro de corriente en los momentos en que la red eléctrica pasa por cero (fig. 4c). Se dice que los condensadores filtran porque eliminan las bruscas pendientes. De todas maneras, como se aprecia en 4c, la corriente rectificada y "filtrada" está todavía un poco rizada. Los integrados de tres patas 7805, 7812, 7815 y 7905, 7912 y 7915 son los "reguladores" que reciben a la entrada una corriente "rizada" y mantienen a la salida una tensión fija, regulada. Los 78XX son para tensiones positivas, donde XX son los volts, así 7812 quiere decir +12 volts. Los 79XX son para tensiones negativas, así 7915 es el regulador de -15 volts. Existe una diversidad de valores que aquí no usamos, como por ejemplo los 7806, 7809, 7824 (y muchos más) y los correspondientes 79XX negativos. Los integrados de la familia 78XX y 79XX están protegidos contra exceso de corriente (1 Amperio máximo y además son cortocircuitables), y contra temperaturas, es decir, si se calientan mucho, se deconectan ellos mismos. No es inteligencia artificial, es sólo un sensor de temperatura conectado a un circuito que alimenta o no al regulador. Ver figura 5 para las conexiones.
Para las tensiones de +5 y -5, las resistencias R1 y R4 que encienden los leds valen, según la ley de Ohm: 5volts / 0.01Amp. = 500 Ohms, pero, como no hay en el mercado resistencias de ese valor, las cogeremos de 470 Ohms., si queremos que los LED's se enciendan con unos 10mA, aproximadamente. Para +12 y -12, R2 y R5 valen 12/0.01 = 1200 Ohms (1K aprox.) y para 15 y -15 volts, R3 y R6 valen 15/0.01 = 1500 Ohms (1K5). En la figura 6 tenemos un LED y sus conexiones.
Si uno no quiere todas las tensiones, sino sólo unas pocas, bastará con suprimir la rama no deseada eliminando el integrado regulador y los componentes que vienen después.
Acabados Finales
Recomendamos una caja pequeña o mediana y conectores tipo banana de 4 milímetros hembra (fig. 7).
Algoritmo de puesta en marcha:
Fig. 5: Conexiones de las patas de los integrados reguladores. |
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Fig. 8: Condensador electrolítico. Polaridad: pata negativa marcada con signos "-" en el plástico. Además la pata "+" es más larga y la pata "-" es menos larga. |
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Repasar TODAS las conexiones antes de enchufar. Un condensador puesto al reves PUEDE EXPLOTAR. Ver figura 8.
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Enchufar y poner el interruptor en "ON".
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Supervisar RÁPIDAMENTE el estado de los LED's. Mientras haya algún LED que esté apagado o brille poquito, hacer lo siguiente:
{DESCONECTAR MUY RAPIDAMENTE. Mientras haya fallos en el circuito, lo mejor es que no esté enchufado.
Repasar BIEN todas las conexiones y corregir los fallos.
Conectar una vez corregidos los fallos (es decir, si te parece que está todo correcto, y si no, sigue repasando pues, si no se encendía algún led, es que algo fallaba. Encuentra el fallo y corrígelo antes de conectar).}
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Sólo puedes haber llegado a este punto si todos los LED's se encienden correctamente. Enhorabuena, lo has conseguido. Puedes dejar la fuente en marcha las horas que quieras, debe aguantar sin problemas el uso continuado (incluso durante días, meses, años sin desconectar). Es normal que se caliente UN POCO, no que se ponga a hervir. Aunque a más rendimiento (más circuitos "colgados" de la fuente) el calor desprendido será mayor.
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Fig. 7: Fuente con una caja equipada con hembrillas de 4mm de diámetro para conectores tipo banana. |
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Puedes añadir unos "radiadores" a los chips si crees que se calientan demasiado. Los radiadores son piezas metálicas que ayudan a que el calor se transmita al aire y, por tanto, no se acumule en el chip.
Puede servirte una simple placa metálica o comprarlo hecho con formas estudiadas para radiar el máximo de calor hacia afuera (Fig9).
Fig. 6: Led. Diagrama teórico, y situación de sus terminales positivo y negativo. |
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| Fig. 9: Regulador sin radiador, con un radiador simple (chapa plana) y con un radiador elaborado para maximizar la superficie de contacto con el aire (y por tanto para disipar más calor). |
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