FONTE VARIÁVEL PARA BANCADA

Esta fonte para uso na bancada do hobista ou estudante de eletrônica/mecatrônica permite variar a tensão na faixa de 1,5 VDC até 25 VDC, com correntes de até 3 A. Um excelente montagem para aqueles que desejam um equipamento confiável, robusto e a um custo muito inferior à maioria dos equipamentos  comerciais encontrados no mercado.

No artigo "Dicas para a bancada do iniciante" fiz uma abordagem a respeito dos equipamentos úteis/necessários na bancada de um estudante ou hobista na área de eletrônica/mecatrônica (artigo também publicado na revista Mecatrônica Fácil, edição nº9 de Março/Abril de 2003). Neste artigo frisei que os equipamentos, acessórios e ferramentas deveriam ser adquiridos de acordo com as exigências e posses de cada um. Pensando nisso, resolvi “dar uma forcinha”, criando alguns equipamentos made in-home, mas que suprissem as necessidades da maioria.

A fonte que será apresentada aqui, tem as seguintes características:

Tensão DC regulada entre 1,5 V e 25 V; Corrente de trabalho de até 3 A; Entrada de 110/220V selecionada por chave; Proteção contra curto-circuito no CI regulador; Proteção contra sobrecarga de corrente no CI regulador; Uso de um transformador de tensão comum (não será necessário mandar enrolar um transformador

específico); Montagem extremamente simples (apenas uma placa e alguns componentes); Uso de galvanômetros opcionais para leitura voltagem e corrente; Ajustes de tensão “grosso” e “fino”.

Como você mesmo pode notar, trata-se de uma fonte com boas características, assemelhando-se muito às “profissionais” encontradas no mercado.

O CIRCUITO

Na figura abaixo você observa o esquema elétrico da fonte. Na primeira parte temos o transformador T1. A função deste “trafo” é diminuir a tensão da rede 110V/220V para uma tensão ideal de trabalho (em média 30 V AC). Caso você possua um transformador de 24 V, sem derivação central, com uma corrente igual a 3 ampères, poderá utilizá-lo. Um transformador de 15 V x 15 V também poderia substituir o original de 12 V + 12 V, desde que com uma corrente de 3 A, mas este apresentaria uma tensão no secundário maior que o limite de entrada do regulador. Neste caso, um resistor teria de ser usado para provocar uma queda de tensão equivalente. Usando a lei de Ohm é possível chegar ao valor "ideal" para este resistor. Porém, acredito que o melhor é ficar dentro do recomendado já que isto foi testado! ;-)

A retificação é feita pela ponte de diodos D1 a D4, composta por diodos 1N5408 que suportam correntes de até 3 A. Como a retificação é feita em ponte, a derivação central do transformador não será utilizada. Pontes comerciais com correntes de até 3 ampères e tensões de até 100 V também podem ser empregadas neste projeto. Os diodos retificadores da série 1N4001 à 1N4007 não servem para esta aplicação, pois sua corrente de trabalho é de apenas “1” ampère.

O capacitor eletrolítico C1 de 4700 µF atua como filtro inicial. Este capacitor pode ser substituído por dois eletrolíticos de 2200 µF ligados em paralelo caso você tenha dificuldade em encontrar o sugerido no meu projeto original. Para ambas as situações a tensão de trabalho deve ser de 50 V ou mais. O capacitor C2 de 100 nF é do tipo poliéster com uma tensão de trabalho de pelo menos 100 V. Este capacitor atua como "filtro fino" e não deve ser omitido.

Todo o trabalho de regulagem da tensão e proteção (curto e sobre-carga) é feita por CI1, um LM350. Trata-se de um regulador variável para tensões de 1,5 V a 30 V sob correntes de até três ampères.

O resistor R2 e os potenciômetros P1 e P2 ajustam a tensão de referência para C1. P1 é o ajuste “grosso” da fonte e Pajuste “fino”. Os capacitores C4 e C5 atuam como filtros contra qualquer tipo de transiente que possa ter “passado” pelo estágio inicial (primeiro filtro - C1, C2). Os galvanômetros M1 e M2 podem ser do tipo bobina móvel. O uso dos

mesmos garante maior facilidade no uso e também um acabamento mais próximo do “profissional”, porém estes galvanômetros são opcionais e podem ser omitidos do projeto. Neste caso, toda a calibração antes do uso deve ser feita com o auxílio de um multímetro, conforme descrito na figura abaixo.

MONTAGEM

Para montar a fonte, você poderá utilizar o lay-out fornecido na figura abaixo. Todos os componentes foram alocados na placa, exceto os potenciômetros e o LM350, que tem invólucro TO-3 (metálico). No mercado, também é possível encontrar o LM350 no invólucro TO-220. Ambos podem ser empregados, e abaixo você encontra a pinagem dos mesmos .

Dependendo do tipo do transformador obtido por você, uma das duas opções demonstradas na figura abaixo poderá ser seguida para a ligação da chave 110/220V. Alguns transformadores possuem apenas três fios em seu primário, geralmente nas cores verde, amarelo e vermelho para 0 V, 110 VCA e 220 VCA respectivamente (isso não é um padrão!). Para ligar a chave 110 V/220 V neste tipo de transformador, siga o esquema da "A". Outros transformadores possuem dois primários independentes para 110 VCA com quatro fios. Para ligar a chave 110V/220V nesse tipo de transformador, siga o esquema da "B".

Para ambos os casos, as cores dos fios podem variar de acordo com o fabricante. Consulte a caixa, manual ou instruções no próprio transformador. Na hipótese delas não existirem, consulte na loja sobre o transformador que está comprando. Assim, você evitará “surpresas” ao ligar seu transformador.

Tenha cuidado ao soldar os componentes polarizados como diodos e capacitores eletrolíticos. O regulador LM350 necessita de um bom radiador de calor, juntamente com suas buchas de isolação para os parafusos de fixação e "mica" para o corpo. O uso de pasta térmica na união do regulador ao radiador de calor é recomendável, e o conjunto deve ser montado preferencialmente do lado externo do gabinete para favorecer a troca de calor com o ambiente.

Os fios usados para ligar os potenciômetros, o regulador e os bornes de saída não devem ser finos demais, pois a corrente de três ampères é forte o bastante para aquecer fios finos e queimá-los.

Na abaixo você tem uma sugestão para o desenho do gabinete. Ele poderá ser metálico ou de plástico. Se optar por gabinetes metálicos, deverá lembrar-se de manter tudo muito bem isolado, para evitar curto-circuitos e outros problemas. Para gabinete de plástico essa dificuldade não existe, além do mesmo ser mais simples de se trabalhar (cortes e furações necessárias).

Use “knobs” de tamanhos ou cores diferentes para os potenciômetros de ajuste “grosso” e “fino”. Isso poderá ajudar na operação e melhora o acabamento final da fonte. Faça uma verificação minuciosa em tudo. Certifique-se que todas as ligações foram feitas e que tudo está correto. Tenha paciência neste momento. Isso poderá lhe poupar muita dor de cabeça.

TESTE E USO

Para testar a fonte, posicione a chave 110V/220V para a tensão de sua rede local. Coloque os potenciômetros na posição central. Faça um jumper onde deveria estar o galvanômetro para medir a corrente (Amperímetro), conecte um multímetro na saída da fonte e ligue a mesma. Gire o potenciômetro de ajuste “grosso” e observe se ao girar para a direita a tensão aumenta e para esquerda a tensão diminui. Se estiver ao contrário, desligue a fonte e inverta os fios no potenciômetro. Esta inversão não deve ser feita na placa, mas no potenciômetro conforme indicado na figura abaixo. Faça a mesma verificação no potenciômetro de ajuste “fino”. Se algo parecer errado, proceda da mesma maneira, como já explicado.

Com tudo acertado nos potenciômetros você já pode instalar o galvanômetro para atuar como Voltímetro. Lembre-se que raramente estes são fornecidos "prontos". No máximo o fundo de escala estará de acordo com o desejado, mas a grande maioria precisará receber resistores de shunt, protetores e outros para operar coerentemente. Não vou entrar nestes detalhes aqui. Use a "Lei de Ohm" e você chegará ao que precisa. Você também poderá usar um "Voltímetro Digital" feito com um microcontrolador qualquer ou ainda usar um multímetro simples, devidamente desmontado e inserido na caixa da fonte. Para o amperímetro o mesmo pode ser feito com um multímetro ou ainda, galvanômetro ou "amperímetro digital". A escolha é livre!!!

Apenas lembre-se de manter o jumper no lugar do amperímetro, caso você não vá utilizar um instrumento no lugar. Sem isso, a fonte não terá qualquer tensão na sua saída! Ah, e o fio utilizado como jumper tem que suportar uma corrente igual a máxima fornecida pela fonte, 3A.

DICAS PARA ACABAMENTO

No meu protótipo ao invés de usar um galvanômetro para medir a tensão de saída, usei um outro projeto meu: o "Voltímetro PIC". Abaixo você pode ver algumas imagens do protótipo, além de um vídeo comprovandofuncionamento do mesmo (com o Voltímetro PIC operando em conjunto). O acabamento final ficou bem razoável com o uso de uma caixa plástica PB-209 preta, da fabricante Patola. Eu usei esta fonte durante um bom tempo até me desfazer dela. Atualmente a mesma está em operação na casa de um amigo.

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Vídeo demonstrando o funcionamento da fonte

Caso você interesse em montar uma fonte nos mesmos moldes do meu prot, em downloads você encontrará umoutque eu preparei para fazer as furações nos painéis dianteiro e traseiro da minha caixa.

CONCLUSÃO

Como você mesmo percebeu, é possível montar em casa nossos próprios equipamentos de bancada com qualidade razoável para exercer atividades de hobby e estudos dirigidos. Boa montagem e até a próxima!

DOWNLOADS:

- Circuito elétrico da fonte - Desenho do Lay-out para confecção do circuito impresso da fonte (lado inferior invertido)- Desenho do Lay-out com a furação para   os painéis da caixa - Lista de materiais

Este projeto foi publicado, com minha autorização, na Revista Mecatrônica Fácil nº 20 de Janeiro/Fevereiro de 2005, com o nome "Fonte para bancada FMF-2"

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