fuente de voltaje
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Fuente dual y funete fija de 5 voltsTRANSCRIPT
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FUENTE DE VOLTAJE EQUIPO 2:
Gonzalez Hernndez Gerardo Ordaz Gonzalez Joaquin Rivera vila Diego Fermn
Departamento de Ing. Mecatrnica
INSTITUTO TECNOLOGICO DE CELAYA
Resumen: Se desarroll una fuente de
voltaje variable, es decir, una fuente con
valores negativos y positivos
respectivamente, as como tambin se le
incluyo una fuente independiente de 5
volts.
I. INTRODUCCION
A continuacin en el presente documento
se presentara un marco terico haciendo
referencia a los conceptos bsicos para el
armado de la fuente, posteriormente se
hace nfasis en el desarrollo, en este
presentaremos un anlisis matemtico para
el clculo de la resistencia, despus se
incluir la simulacin a computadora de
nuestra fuente, as como, tambin se
presenta la imagen del circuito impreso,
para terminar el desarrollo agregaremos el
armado en fsico de la fuente, as como las
pruebas que se le realizaron en el
laboratorio para comprobar su
funcionamiento, para terminar se
menciona una conclusin general de cada
integrante del equipo sobre el aprendizaje
de este proyecto.
II. MARCO TEORICO
Para el desarrollo de nuestra fuente, se
consideraron algunos de los siguientes
conceptos:
Fuente variable: Se considera una fuente
de alimentacin variable, aquella en la
cual se puede ajustar la tensin que
entrega, y que a la vez mantiene la tensin
independientemente de la carga a la que se
la someta.
Fuente Dual: Una fuente de alimentacin
DUAL es la que suministra dos tensiones
referidas a un punto comn. La corriente
que se suministra dos tensiones de
polaridad invertida, es decir una positiva y
otra negativa.
Circuito integrado 7805: Es un regulador
de tensin positiva de 5 Volts a 1A.
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Circuito integrado LM317: El LM317 es
un regulador de tensin ajustable de tres
terminales, capaz de suministrar en
condiciones normales 1.5 A, en un rango
que va desde 1,2 hasta 37 Voltios.
Circuito Integrado LM337: El LM337 es
un regulador de tres terminales de voltaje
negativo capaz de entregar 100 mA y un
rango de salida de 1.2 a 37 volts. Requiere
solo dos resistores para fijar la tensin de
salida, adems las regulaciones de lnea y
de carga son mejores que la de los
reguladores fijos.
Capacitor: Un capacitor o condensador se
asemeja mucho a una batera, pues al igual
que sta su funcin principal es almacenar
energa elctrica, pero de forma diferente.
Puente de Diodos: Los diodos
rectificadores de puente son rectificadores
que se utilizan para convertir la corriente
alterna (AC) de seales a la de la corriente
directa (DC). Tambin son conocidos
como los rectificadores de puente de onda
completa, ya que son capaces de rectificar
tanto las partes positivas y negativas de la
seal de entrada. El puente de diodos se
hace comnmente de cuatro diodos
rectificadores dispuestos en una estructura
de puente.
Resistencia: Es un elemento que causa
oposicin al paso de la corriente, causando
que en sus terminales aparezca una
diferencia de tensin (un voltaje).
Transformador: 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
induccin electromagntica.
Estos son alguno de los conceptos que nos
ayudaron al desarrollo de esta fuente de
voltaje.
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III. DESARROLLO
El desarrollo de este proyecto de la fuente
regulable se bas en tres etapas, las cuales
se mencionaran a continuacin:
Anlisis Matemtico
Para poder desarrollar nuestra fuente,
primero fue necesario realizar algunos
clculos utilizando la siguiente formula:
= ( 1 + 1
2 ) + 2
Basados en esta frmula, tenemos que
despejar el valor de R1, para ello R2 toma
el valor de nuestro potencimetro que es
de 10K y donde el Vref es igual a 1.25 v y
la Iaj es igual a 100 , considerando estos datos calculamos nuestras R1 para V+ y
para V- respectivamente.
Para V+ se realiz el siguiente clculo:
1 = ()(2)
()(2)
Sustituyendo valores
1 = (1.25)(10000)
17 (100 )(10000) 1.25
Obtenemos
R1= 847.45
Para V- se realiz lo siguiente:
1 = (1.25)(10000)
17 (100 )(10000) 1.25
Obtenemos:
R1= 649.35
Una vez obtenidos los valores de las
resistencias, ahora se procedi a calcular el
valor del capacitor como se puede
observar a continuacin:
Para obtener este dato se pueden utilizar
las siguientes dos frmulas:
=2.4Vcc
RIC
=2.4Icc
C
Donde se considera lo siguiente:
=
2
= 1000
Sustituyendo los valores
1000 =(2.4)()
12
2
Despejando Icc tenemos:
Icc =1000(
12
2)
2.4= .
Estos fueron los datos obtenidos para
nuestra fuente de voltaje, los cuales nos
ayudaron a considerar ciertas situaciones a
la hora del diseo y armado de la misma.
Diseo de la Fuente
Para disear nuestra fuente de voltaje
utilizamos el programa llamado Proteus,
primeramente utilizamos la interfaz ISIS, en
esta se realiz el diseo de la fuente
completamente, y tambin se simulo para
confirmar que el diseo era el correcto.
Los elementos utilizados para la simulacin y
para el armado en fsico fueron los siguientes:
o Transformador o Puente de Diodos o 2 diodos In4007 o 2 capacitores de 1000 F o 2 capacitores de 10 F o 3 capacitores de 1F o 1 capacitor de 120 F
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o 2 potencimetros de 10 K o 2 resistencias de 120 o Circuito LM7805 o Circuito LM317 o Circuito LM337
Basados en estos elementos se realiz el
armado del circuito en el programa Proteus y
este quedo implementado como se puede
observar en la figura 1.
Figura 1. Esquema del circuito Fuente de Voltaje
Se realizaron las respectivas mediciones de voltaje y se obtuvieron los valores de la figura 2
medidos en AC.
Figura 2. Voltajes medidos en la entrada del circuito
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Los voltajes medidos para la fuente
variable se muestran en la figura 3.
Figura 3. Voltajes fuente variable
El voltaje medido en la fuente
independiente se muestra en la figura 4.
Figura 4. Voltaje fuente independiente
As fue como se realiz la simulacin de
nuestra fuente variable, una vez realizado
nuestro circuito esquemtico se exporto a
la otra interfaz del programa Proteus, es
decir, se exporto a la interfaz ARES, en
esta seccin se realiz el diseo del
circuito impreso, para su diseo se realiz
manualmente agregando elemento por
elemento utilizado en la simulacin, en
esta etapa se llev algo de tiempo, puesto
que no se deben de cruzar las lneas de
conexin y no deben de formar ngulos de
90 grados, tomando las respectivas
consideraciones mencionadas nuestro
circuito en ARES quedo como se muestra
en la figura 5.
Figura 5. Esquemtico del Circuito Impreso
Una vez obtenido el esquemtico de la
figura 5, se convirti con ayuda del
programa a PDF, y de esta manera quedo
listo para imprimir como se observa en la
figura 6.
Figura 6. Circuito Impreso
Otra ventaja que nos present el manejo
del programa Proteus fue que nos
proporciona una vista en 3D de nuestro
circuito, lo cual nos permite observar el
acomodo del mismo, en este caso la vista
de nuestra fuente en 3D es la que se ve en
la figura 7.
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Figura 7. Vista en 3D de la fuente
En si esto fue todo lo realizado a travs del manejo
del PROTEUS, esta etapa de simulacin es muy
importante pues es la que nos desarrolla el circuito
impreso para nuestro armado en Fsico.
Armado del Circuito
Para la implementacin de este circuito lo
primero que se realizo fue imprimir el
esquemtico que nos gener el programa
Proteus, una vez impreso este se plancho
en una placa fenlica, para despus
sumergirlo en Cloruro Frrico, el cual
elimina el cobre innecesario y nos deja
solo el circuito, para lo que se batallo fue
para las perforaciones de la placa, en este
paso asistimos a un taller en el cual
pagamos para que nos hicieran los
agujeros de 1/16 y 1/32 de nuestra placa
fenlica donde iran colocados cada uno de
los componentes.
Una vez realizado cada uno de los pasos
anteriores se procedi a soldar
componente por componente en la tabla,
para ello se deba tener mucho cuidado
para que los puntos de soldadura no se
juntaran con otra lnea o con otro punto del
mismo circuito, al soldar completamente
todos los elementos nos qued como se
puede ver en la figura 8.
En la figura 9 podemos observar el circuito
implementado ya en fsico, es decir, el
circuito ya listo para su uso.
Figura 8. Circuito soldado
Figura 9. Circuito implementado en Fsico
Una vez implementado el circuito se
someti a algunas pruebas para su
aceptacin con ayuda del osciloscopio.
En la figura 10 se observa el circuito listo
para medir con el osciloscopio, la primera
medicin nos indica el voltaje de entrada
dado por el transformador, este se puede
observar en la figura 11.
Figura 10. Circuito para medir en osciloscopio
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Figura 11. Voltaje del Transformador
El valor que se muestra en la figura 11 es
de 18.4 v aproximadamente, este voltaje
puede variar un poco, considerando que
nuestro transformador era de 12 VRMS al
multiplicar por raz de 2 nos da un voltaje
de 16.97 v, por lo que esta aproximado y
se considera como adecuado.
Posteriormente se midieron los voltajes en
las terminales positivas y negativa de
nuestra fuente variable, cuyas mediciones
mostradas en el osciloscopio se muestra en
la figura 12 y en la figura 13.
Figura 12. Voltaje Positivo
En la figura 12 observamos un voltaje de
7.58v, el voltaje positivo puede ir de 1.25v
hasta 17 o 18 volts segn se manipule el
potencimetro.
Figura 13. Voltaje negativo
El voltaje negativo medido es de 7.69
volts, este voltaje igualmente puede variar
de manera negativa de 1.25 a 17 o 18 v
respectivamente.
Recordar que tambin se mido el rizo de
nuestra fuente y se obtuvo un rizo de 0.2.
Finalmente se midi el voltaje en la fuente
independiente y se obtuvo el resultado de
la figura 14 que es de 5.01v.
Figura 14. Voltaje fuente independiente
Esas fueron las mediciones realizadas con
ayuda del osciloscopio, pero tambin se
presentan las mediciones realizadas con el
multmetro las cuales se muestran a
continuacin en la figura 15.
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Figura 15. Mediciones con Multmetro
Finalmente con estas mediciones se
confirm que nuestra fuente funcionaba
adecuadamente y podra ser utilizada en
cualquier momento, de esta manera se
termin el proyecto y se recibi la
aprobacin de la fuente.
IV. CONCLUSIONES
Diego Fermn Rivera vila
Con este proyecto vimos la importancia de
manejar adecuadamente dispositivos
electrnicos como son los capacitores,
resulta muy prctica una fuente de este
tipo ya que dispone de distintos voltajes.
Vimos que hay muchas maneras de
acomodar los circuitos en el software que
utilizamos para el armado de manera
impresa eligiendo la que mejor nos
convenga, resulta ms prctico y ms
confiable elaborar circuitos impresos.
Joaquin Ordaz Gonzalez
En este proyecto aprendimos a utilizar
circuitos impresos, es decir, nos basamos
en el programa Proteus para implementa
una fuente de voltaje variable en un
circuito y despus pasarlo a una tabla
fenlica para su implementacin, es muy
til el uso de circuito impresos puesto que
se ven ms presentables, en el programa se
pueden acomodar de distintas maneras los
componentes siempre y cuando se
respeten ciertas reglas, con este proyecto
comprendimos el funcionamiento de un
regulador LM317, LM337 y LM7805,
todos estos son la base de todo, pero
tambin se deben de tener los capacitores
adecuados para reducir el rizo y que la
corriente no incremente, el aprendizaje de
este proyecto fue completo y garantiza la
utilizacin de esta fuente ms adelante.
Gerardo Gonzalez Hernndez
En este proyecto final aprendimos a
disear circuitos impresos mediante el
software proteus, resultan ser ms eficaces
y quedan con ms esttica que solo hacerlo
en protoboart. La variacin de voltaje del
que disponemos con nuestra fuente nos es
til para alimentar aparatos sencillos que
requieran cierto voltaje o simplemente
utilizarla para probar nuestros circuitos, el
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aprender el manejo adecuado de los
reguladores de voltaje negativo, positivo o
fijo fue fundamental para el desarrollo de
esta fuente, as como, tambin usar los
capacitores adecuados.