Projeto Fonte de Tensão Variável

Projeto
Fonte de Tensão Variável
Aluno: Fábio de Oliveira Ribeiro
Turma: 112PE – Turno da Noite
Professor: Cristiano Amaral
INTRODUÇÃO:
O primeiro desafio que me deparei foi entender o esquemático do projeto
fornecido para a fonte variável. Isso envolveu pesquisa dos componentes e quais as
suas funções. Para vencer este desafio fiz bastante uso da internet e do Google
para pesquisar datasheets dos componentes que compõe a fonte.
O principal site que utilizei foi o http://www.datasheetcatalog.com/ por
conter uma ampla variedade de documentos de diversos fabricantes de um mesmo
componente, alguns mais resumidos outros mais completos, facilitando a
comparação e o entendimento do funcionamento dos componentes. O site possui
ferramenta de busca e índice alfanumérico para pesquisa e idioma em português.
O segundo desafio foi a aquisição dos componentes o que exigiu idas em
diversos estabelecimentos até a aquisição de todos os componentes, tendo em vista
que nos principais estabelecimentos de componentes na capital não foi possível
encontrar todos os componentes em um único estabelecimento, também o
atendimento é deficitário e demorado, exigindo paciência e conhecer bem os
produtos que se quer comprar.
O terceiro desafio foi transferir o layout da fonte para a PCI, para isso
mais uma vez pesquisei no Google métodos caseiros que não envolvesse utilização
de produto químico e de baixo custo. O método que utilizei foi o de transferir o layout
para a PCI utilizando toner de impressora laser e papel tipo fotográfico. O resultado
apesar de não ser totalmente satisfatório é bem simples e de baixo custo.
Ter superado estes obstáculos foi importante, pois pude aprender a
buscar o conhecimento para o desenvolvimento e conclusão da atividade proposta
da melhor maneira possível, primando sempre pelo melhor resultado e pelo menor
custo de produção sem abrir mão da qualidade nem diminuindo os parâmetros
exigidos. A fonte variável foi concluída, se mostrou estável e confiável para ser
usada em bancadas de testes e reparos, sendo que eu mesmo já a utilizei para
verificar o funcionamento de controles remotos que estavam com defeitos inclusive
recuperando um deles.
Na minha formação profissional ter montado esta fonte abriu minha mente
para as possibilidades que a eletrônica pode alcançar. Pude aprender que com
esforço, dedicação, pesquisa, com erros e acertos, é possível desenvolver projetos,
que é a área em que pretendo atuar, também fazer reparos e consertos observando
e interpretando esquemáticos ou circuitos já impressos e montados. Depois de ter
montado a fonte senti mais confiança na minha capacidade e mais motivado a
concluir o curso com o melhor aproveitamento possível. Vi também que a eletrônica
poderá abrir portas para atuar em outras atividades correlacionadas e também a
possibilidade de ter uma remuneração melhor e mais adequada que é um dos
principais objetivos de todo profissional.
DESENHO DO ESQUEMÁTICO E LAYOU PCI:
Para desenhar o esquemático utilizei vários softwares próprios para este
fim, o primeiro que utilizei foi o ExpressPCB, que utilizei sem maiores problemas,
depois montei o mesmo esquemático no Proteus 7 Professional, o que demandou
bastante tempo e muitas dificuldades, primeiro pela barreira do idioma, segundo pela
complexidade do programa em si, aliado a fato de não ter conseguido um tutorial de
fácil compreensão para utilizar.
O terceiro software que utilizei foi CircuitMaker que obtive melhores
resultados mas não consegui gerar uma PCI com este programa.
O quarto programa que testei foi o Eagle 5.11que consegui usar com
maior facilidade. Mostrou ser um programa simples de fácil obteção, pode ser obtido
no site http://www.cadsoftusa.com/ , neste site além do programa vc pode acessar o
fórum e baixar uma variedade de bibliotecas de componentes feitos por outros
utilizadores ou fabricantes.
Também consegui uma apostila completa para o Eagle Vs 4x que foi
bastante útil para o aprendizado. O programa permite edição e criação de
componentes a partir de outros com package semelhante ou ainda criar um
componente do zero. O programa realiza processo de checagem de conexão
elétrica (ERC) e possui uma ferramenta DRC(Design Rule Check) que define regras
de espaçamento para roteamento automático evitando assim surpresas na hora da
confecção da placa. Podem-se definir diversos parâmetros de espaçamento
inclusive confeccionar placas com layout de dois lados.
Esquemático feito com Eagle 5.11
Lay-out de PCI obtido a partir do esquemático
Esta placa ficou muito grande e com os componentes muito espaçados,
também a montagem final ficou com um excesso de fios por conta dos terminais dos
led’s. Apesar de tê-la montado acabei descartando-a, pois não caberia na caixa
junto com o transformador. A placa definitiva foi obtida tendo como base o layout
fornecido
pelo
Professor
Cristiano
disponibilizado
no
seu
site
http://professorcristiano.com/ensino-militar/. Após feito o download da placa no
formato PCB, utilizei o ExpressPCB para compactar um pouco os componentes para
que pudesse acomodar a PCI junto com o Transformador dentro da caixa metálica:
Placa reduzida feita no ExpressPCB
TRANSFERÊNCIA DO LAYOUT PARA PCI E CORROSÃO:
Para transferência do layout para a PCI utilizei um método encontrado
mediante pesquisa no Google que consistia em imprimir o layout em papel
fotográfico tipo Glossy com impressora laser e depois utilizando ferro elétrico,
aquecer a placa e colocar sobre ela a impressão já recortada no tamanho certo.
Colocar sobre o papel o ferro em temperatura elevada por alguns
minutos, logo após mergulhar a placa junto com o desenho em água quente e
detergente por alguns minutos. Logo após debaixo de água fria retirar o papel
fotográfico. O método funciona ficando o toner grudado no cobre da placa. Porém na
retirada do papel costuma sair também um pouco do toner, necessitando assim de
completar o processo com caneta de tinta permanente e cobrir ou corrigir os locais
falhos utilizando uma lupa, para só depois de esta correção levar a placa para
corrosão do percloreto de ferro. Tem também algumas variações deste método
utilizando papeis para transparência e adesivos, mas eu utilizei o Glossy fotográfico
conforme fotos:
Medindo layou para recortar a PCI
Medindo a PCI para recortar
Recortando a PCI
Preparando para transferir o Layout
Aquecendo com ferro elétrico
Resultado depois de retirado o papel fotográfico
Corrigindo falhas com lupa e caneta de tinta permanente
Placa pronta para o processo de corrosão
MONTANDO OS COMPONENTES NA PCI
Após a corrosão fiz uma verificação com o multímetro para verificar se
todas as trilhas estavam conduzindo para inicia a montagem e soldagem dos
componentes.
Os componentes que foram utilizados neste projeto foram:
Componentes
Caixa metálica
13x11x7cm
Aplicação
Acomodação dos circuitos e transformador
Placa pci cobreada
Acomodação dos componentes e soldagens
5x5cm
dos mesmos formando o circuito da fonte
Transformador
Ve=110/220V 1a
Vs=15+15V center tape
Tomada CA para painel
Chave liga/desliga
Transformar tensão de entrada CA 110/220
em tensão de saída CA 30Vpp ou 15+15Vp
Conectar a tensão externa na fonte
Chave para ligar e desligar a fonte sem
necessidade de retira o cabo de alimentação
Quant.
1
1
1
1
1
Porta fusível
Acomodar fusível de proteção
1
Fusível de 3a
Proteção para sobrecarga da fonte
1
Chave HH
Diodos retificadores
1N4007
Comutar a tensão de entrada quando 127V ou
220V
1
Retificar o sinal de entrada CA do
transformador para sinal de saída cc para o
6
circuito
Capacitores eletrolíticos
Filtrar o sinal retificado dos diodos
2200uf 35V
estabilizando e compensando as variações de
Polarizado
tensão do circuito
3
Capacitores eletrolítico
Compensar pequenas variações de tensão
47uf 35V polarizado
dos CI’s reguladores de tensão
Regulador de tensão
7805
Regulador de tensão
7812
Regulador de tensão
7905
Regulador de tensão
7912
Regulador de tensão
7815
2
Estabilizador de tensão com limitação interna
de corrente e compensação de temperatura.
1
Fornece tensão de saída igual a +5V
Estabilizador de tensão com limitação interna
de corrente e compensação de temperatura.
1
Fornece tensão de saída igual a +12V
Estabilizador de tensão com limitação interna
de corrente e compensação de temperatura.
1
Fornece tensão de saída igual a -5V
Estabilizador de tensão com limitação interna
de corrente e compensação de temperatura.
1
Fornece tensão de saída igual a -12V
Estabilizador de tensão com limitação interna
de corrente e compensação de temperatura.
1
Fornece tensão de saída igual a +15V
Transistor de alta potência NPN. Usado neste
Transistor TIP41
projeto excitador de corrente para controle da
1
saída da tensão variável
Dissipador de potência, utilizado no projeto
Transistor 2N3055
como potenciômetro “eletrônico” para regular a
tensão e a corrente da saída de tensão
1
variável
Potenciômetro 220kΩ
Regular a saída de tensão variável 0 a 15V
1
Knob
Elemento de acabamento para potenciômetro
1
Resistores 1kΩ 1w
Resistores de tensão para diminuir a tensão e
a corrente para acendimento dos led’s
5
Diodo emissor de luz na cor vermelha para
Led’s vermelho
indicar status das tensões positivas em
3
funcionamento
Diodo emissor de luz na cor verde para indicar
Led’s verdes
status das tensões negativas em
2
funcionamento
Suporte para led’s 5mm
Acomodar e fixar os led’s na caixa
5
Bornes vermelhos
Borne para saídas de tensões positivas
3
Bornes pretos
Borne para saída gnd
3
Bornes amarelos
Borne para saídas de tensões negativas
2
Isolar o componente do dissipador de calor
1
Dissipar calor do 2N3055
1
Isolador de mica para
2N3055
Dissipador de calor
Pasta térmica
Isoladores para parafuso
Parafuso, porca e arruela
para fixação do 2N3055
Propiciar a transferência térmica do
componente e ajudar na isolação do mesmo
Isolar os parafusos de fixação do 2N3055 do
dissipador de calor
Fixar o componente no dissipador de calor
Abraçadeira plástica
Organizar os cabos de conexão dentro da
pequena
caixa
Cabo de força
Cabo de alimentação CA
1
2
2
10
1
Para a solda dos componentes, utilizei um ferro de solda de 30W com
ponta fina e solda fina.
Primeiro passo foi furar a placa para encaixa dos terminais dos
componentes e de cabos, para isso usei mini-furadeira e broca fina. O segundo
passo foi identificar os componentes na parte não cobreada da placa reduzindo
assim a possibilidade de erro de montagem. O terceiro passo foi distribuir os
componentes nos seus locais observando a polarização dos componentes como
base no diagrama do circuito.
Iniciei a soldagem fixando primeiro os componentes menores como
resistores e diodos, cabinhos e depois os maiores. Após a soldagem fiz um pequeno
teste para verificar o funcionamento do circuito.
Para preparar a caixa foi necessário brocas de diversos tamanhos para
realizar diversos furos de diâmetros diferentes, os rasgos foram feitos utilizando
furadeira e o acabamento com lima bastarda, e quadrada para acabamentos
menores. A fixação do dissipador de calor foi externa por não caber dentro da caixa,
foi necessário fazer a isolação do mesmo com isoladores para parafuso. Fiz um
gabarito para furar a frente da caixa para encaixar os suportes para led’s, bornes e
potenciômetro. Após a fixação dos mesmos procedi a uma verificação com o
multímetro para verificar se os bornes estavam devidamente isolados da caixa.
O transformado utilizado foi um com o primário de 4 fios; para ligar a
sequência transformador – chave HH – chave Liga/Desliga – Fusível e tomada CA,
utilizei o seguinte esquema:
RELATÓRIO FOTOGRÁFICO DA MONTAGEM DOS COMPONENTES
Figura 1 - Identificando Componentes
Figura 2 - Testando as Trilhas
Figura 3 - Soldando componentes menores
Figura 4 - Soldando e identificando cabinhos
Figura 5 - Todos os componente soldados
Figura 6 - Fonte pronta para teste
RESULTADOS
Após testes os resultados obtidos com o multímetro foram os seguintes:
Saída de Tensão +5V = +4,86V
Saída de Tensão -5v = -4,89V
Saída de Tensão +12V = +11,86V
Saída de Tensão -12V = -11,89V
Saída de Tensão Variável 0-15V = 0 – 13,9V
APLICAÇÕES:
Esta fonte é adequada a uma ampla variedade de aplicações, é
fundamental em bancada de reparos e para aprendizado, serve para proteção de
circuitos de testes contra eventuais danos por um erro de montagem, serve para
alimentar circuitos com corrente de até 1A, poderá alimentar motores de até 15V e
ser utilizada para teste de reparos de equipamentos defeituosos.
Por se tratar de uma fonte ajustável ou variável é indispensável em
laboratórios de eletrônica, pois permite o desenvolvimento de roteiros e projetos de
experimentos específicos, eletrodinâmica e aplicações de componentes eletroeletrônicos.
Pode ser usada para auxiliar na instrumentação de laboratório, eliminando
a utilização de pilhas ou baterias e seus resíduos e possibilitando o ajuste da tensão
necessária.
Bibliografia:
http://professorcristiano.com/
http://www.sabereletronica.com.br/
http://www.feiradeciencias.com.br/
www.google.com.br