Fuente Regulable Bipolar de 0 a +-15V

UNIVERSIDADVERACRUZANA

FacultaddeIngeniería

ELECTRÓNICAANALÓGICA

PROYECTO

FUENTEBIPOLARREGULADAVARIABLEDE0A± 15V600mA

ALUMNOS: JULIO CÉSAR FRANCISCO GARCÍA

ISAÍAS HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ ANDRÉS FIDEL MARTÍNEZ MUÑOZ

PROFESOR: ING. JESÚS JÍMENEZ RIVERA

COATZACOALCOS,VER.,18DEJUNIODE2009

Francisco García Julio César | Hernández Hernández Isaías | Martínez Muñoz Andrés Fidel | 1

Fuente Bipolar Regulable Variable de 0 a ±15 V 600 mA OBJETIVO: Diseñar y armar una fuente bipolar de regulable de 0 a ± 15 V 600 mA, haciendo uso de los reguladores de voltaje LM317T y LM337K. Lista de materiales: 1 transformador de 120/32 VCT 1 A 1 CI LM317T 1 CI LM337K 2 capacitores electrolíticos de 3300 μF 50 V 4 capacitores de tantalio de 1 μF 2 capacitores electrolíticos de 10 μF 25 V 8 diodos 1N4005 4 diodos 1N4001 2 LED rojos 2 resistencias de 240 Ω 2 resistencias de 390 Ω 1 resistencia de 1.5 kΩ 1 resistencia de 1.2 kΩ 2 potenciómetro de 2 kΩ

Material diverso: 1 placa de baquelita de 10x15 cm 220 mL de Cloruro Férrico Cinta de aislar Estaño Cautín Pasta para Soldar 1 protoboard 1 multímetro 1 taladro Broca de 1/32” 2 m de cable duplex no. 10 1 clavija

Para el desarrollo de la práctica se procedió a realizar los cálculos a partir de las especificaciones, en la que el voltaje de salida máximo sea de 15 V, y se tenga una corriente máxima de 600 mA. Los cálculos pertinentes son:

€

RL =VmaxImax

=15V600mA

Para calcular el valor del potenciómetro se utiliza la siguiente fórmula:

€

Vreg =1.2V 1+R2R1

ELECTRÓNICAANÁLOGICAFuenteBipolarReguladaVariablede0a±15V600mA 2

Francisco García Julio César | Hernández Hernández Isaías | Martínez Muñoz Andrés Fidel |

en donde R1 es la resistencia que va en paralelo con el voltaje de referencia, el voltaje de referencia es un voltaje constante que se mantiene entre la terminal de salida y de ajuste del regulador. R2 es el potenciómetro. El cálculo para los potenciómetro va como sigue, se selecciona R1 como 240 Ω para que por la resistencia se tenga una corriente de 5 mA.

€

Vreg =1.2V 1+R2R1

∴R2 =Vreg

1.2V−1

R1

R2 =15V1.2V

−1

240Ω

R2 = 2760Ω

El valor del potenciómetro es de 2760 Ω, pero en la vida real este valor no existe, así que recurrimos al valor comercial más próximo que es de 2 kΩ. Por lo tanto se recurre a modificar R1. Existe otro detalle importante, al realizar las mediciones de los potenciómetros, la medición no era de 2 kΩ, sino que variaban, esto es debido a la tolerancia del equipo. Las mediciones de los potenciómetros eran, para el regulador positivo 1.6 kΩ y para el regulador negativo de 2.36 kΩ. Así que recalcularemos R1 para cada caso. Para el cálculo se realiza de la siguiente forma, se tomará en cuenta los 1.2 V de voltaje de referencia, y nuestro voltaje regulado será de 16.2 V: Regulador positivo:

€

R1 =R2

Vreg

1.2V−1

R1 =1600Ω16.2V1.2V

−1

R1 =128Ω

Regulador negativo:

€

R4 =R3

Vreg

1.2V−1

R4 =2360Ω16.2V1.25V

−1

R4 =197.32Ω



En la figura de arriba se muestra el diagrama del circuito de la fuente bipolar regulada variable de 0 a ± 15 V. El cálculo de los capacitores C1 y C3 se realizó con la siguiente fórmula:

€

C =5Vmax

2π ⋅ f ⋅ RL ⋅ ΔV

en donde

€

Vmax =16V 2f =120HzRL = 25ΩΔV = 2V

€

C =80V 2

2π ⋅120Hz ⋅ 25Ω⋅ 2VC = 3mF = 3000µF

Para los capacitores se escogió el valor de 3300 μF, ya que este es el valor comercial más próximo, los capacitores C2, C4, C6, C7, C8, C9 son valores recomendados por el fabricante del regulador para un mayor desempeño.

Diagrama de la fuente regulada variable



A continuación espectro de onda del osciloscopio del simulador, el Multisim 10, en múltiples etapas del diagrama. La primera figura corresponde a la onda del transformador; la siguiente se encuentra a la salida de los diodos, es un voltaje rectificado pulsante; la tercera es después del capacitor, es un voltaje de rizo; y la última imagen es el voltaje regulado.

Salida de onda del transformador

Salida de onda de los diodos



Para realizar el proyecto, primero se hizo un prototipo, el cual consiste de montar los elementos en el protoboard, según el diagrama, se siguen todas las conexiones de las redes mostradas, y al termino se efectúan mediciones para comparar con las simuladas. Las mediciones que se efectuaron fueron satisfactorias, para la regulación positiva, el voltaje estaba entre 0 y 15 V; para la regulación negativa, el voltaje fue de 0 a -14.8 V.

Salida de onda del capacitor

Salida del regulador



A continuación unas imágenes del prototipo.



Una vez obtenidas las mediciones que se requerían, se procedió a realizar el circuito impreso, para tener el circuito se utilizó un software que hace el diseño del circuito impreso, el PCB Wizard. Los diseños que arrojó son:



La reacción química que se efectúa para la corrosión del cobre es la siguiente:

€

2FeCl3 + 3H2O→ 6HCl + Fe2O3

6HCl + Fe2O3 + 6Cu→ 6CuCl + Fe2O3↓+3H2↑





CONCLUSIÓN

Al realizar la práctica, los cálculos fueron un poco sencillos, tal como se describió arriba, ya que estos son de manera teórica, pero al comprar los elementos, estos valores calculados no están disponibles en el mercado, es decir, no son valores comerciales, esto implica que se adquieran elementos aproximados a los cálculos. Al hacer esto se tiene un recálculo con los valores comerciales para realizar el análisis. Al volver a realizar las mediciones, nos encontramos con la tolerancia de los elementos, que varía de entre 5% arriba o abajo del valor nominal. Esto sugiere volver a calcular para obtener la fuente regulada de 15 V. Esta tolerancia nos puede traer valores muy pequeños por encima o por debajo de los 15 V que se requieren, ya sea en la parte positiva o negativa de la fuente. Otro detalle que se presentó, fue que el regulador tiene un voltaje ajustable de 1.2 a 37 V. La fuente que necesitábamos tenía que cubrir un margen de 0 a 15 V y de 0 a -15 V. Por tal motivo se tuvieron que hacer los cálculos para un voltaje regulado de 16.2 V. De esta manera teníamos que consumir 1.2 V, lo cual realizamos con 2 diodos de silicio, que en teoría consumen 650 mV. Al final, el consumo máximo de corriente es de 500 mA, ya que el transformador con derivación central es de 1 A, esto fue debido a que no se pudo adquirir el transformador de más corriente por cuestiones económicas. Debido a que la demanda máxima de corriente es 500 mA, la carga máxima será de 30 Ω.

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