Relatorio fonte – FINAL

Introdução
A fonte de tensão contínua é um dispositivo eletrônico que fornece um valor
determinado de tensão a carga na qual for ligada. Uma fonte de tensão é constituída
basicamente de quatro partes: a parte transformadora, o retificador, o filtro capacitivo e
o regulador de tensão.
A parte abaixadora de tensão é constituída, basicamente, por um transformador que tem
como função, neste caso, reduzir a tensão alternada (CA) que chegará à parte
retificadora. Essa transformação é de acordo com a relação de espiras entre a parte
primária e secundária.
Figura 1: Transformador
Ao sair do transformador, a tensão segue para a parte retificadora do circuito. O
retificador é constituído por quatro diodos em uma configuração que se assemelha a
Ponte de Wheatstone. Atualmente, a indústria eletroeletrônica produz um único
componente que contém a mesma configuração de quatro diodos em ponte,
simplificando assim a construção de circuitos e reduzindo a quantidade de componentes
a serem utilizados. Ao passar pela ponte de diodo, a tensão é retificada em onda
completa.
Figura 2: Ponte Retificadora
A tensão retificada segue para o filtro capacitivo que elimina variações bruscas na
carga, produzindo uma tensão contínua (CC). Apesar da utilização desse filtro, o sinal
de tensão ainda apresenta algumas pequenas ondulações/ruídos (ripple). Para obtenção
de um sinal mais contínuo, emprega-se outro filtro capacitivo.
A parte reguladora de tensão é formada basicamente por um circuito integrado (CI) e o
circuito que o acompanha. Os CIs reguladores contem os circuitos de fonte de
referência, o amplificador comparador, o dispositivo de controle e a proteção contra
sobrecarga, tudo dentro de um único encapsulamento. Apesar da diferença física, os CIs
reguladores de tensão apresentam o mesmo funcionamento dos circuitos reguladores
discretos. As unidades de CI podem oferecer regulação para uma tensão positiva fixa,
tensão negativa fixa ou tensão ajustável.
Figura 3: CI LM317, regulador de tensão ajustável.
As fontes de tensão estão presentes em todos os equipamentos eletrônicos, por exemplo,
em televisores, computadores, circuitos carregadores de bateria e outros, e seu uso é
indispensável no cenário atual.
Objetivos
Projetar uma fonte de tensão regulável CC de 1,5V~12V em uma placa de circuito
impresso.
Essa fonte deve conseguir estabilizar 12V~100mA na saída quando for exigido.
Materiais Utilizados
1 Transformador 110/220Vac - 9v+9v 1A
1 Ponte de diodos retificadores 1,2A
1 Fusível 1A
2 Resistores 1k2Ω - 1W
1 LED 10mm Azul 1,5V 20mA
1 Capacitor 4400 µF- 50V
1 Capacitor 1 µF - 50
1 Capacitor cerâmico 0.1 µF - 35V
1 Potenciômetro rotativo 10kΩ
1 Circuito integrado LM317T 1,5A - 1,2V~37V
1 Placa de circuito
Perclorato de Ferro
1 Caixa de madeira
2 Bornes para circuito impresso
POCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Testou-se o projeto criado, no software multisim (como mostra a figura abaixo) e
constatou-se que ele funcionava de maneira correta.
Para verificar o funcionamento do circuito de forma prática, testou-se no protoboard
antes do o procedimento final (montagem na placa de circuito impresso).
Como era esperado, a fonte funcionou perfeitamente no protoboard. Assim, iniciou-se a
montagem na placa de circuito impresso.
Primeiramente marcamos a trilha do circuito (trilha feita de cobre, por onde passa a
corrente elétrica) com uma caneta adequada e com o ácido Perclorato de Ferro
corroemos a parte que não nos interessava.
Utilizou-se um furador de placa para furar nos locais desejados e em seguida colocou-se
cada componente em seu respectivo lugar. Após isso, cada componente foi soldado.
Por fim, fixou-se a placa juntamente com o transformador dentro de uma caixa de
madeira e realizaram-se todos os testes.
Projeto:
-Funcionamento básico: o valor da tensão que é aplicada no primário do transformador
é abaixado de acordo com a relação de espiras do mesmo. Posteriormente ele é
retificado ao passar pela ponte. Este sinal retificado apresenta muitas oscilações, por
isso utiliza-se um filtro para que esse sinal seja purificado. Por último emprega-se um
Circuito Integrado (CI) para proporcionar a variação da tensão de saída.
Transformador:
Componente utilizado para abaixar a tensão de entrada de 127/220VAC para 18VAC.
Logo a tensão máxima no secundário será de 18*√2 = 25,46VAC. A corrente gerada
pelo transformador utilizado é de no máximo 1A. Com um osciloscópio foi possível
visualizar a forma da saída de onda no secundário do transformador.
Observa-se que o valor máximo da tensão é de 15,6V; aproximadamente metade do
valor máximo da saída, pois medimos em relação ao terra.
Ponte retificadora:
Componente cuja função é transformar o sinal alternado proveniente do transformador
em um sinal contínuo que alimentará o circuito. Utilizou-se um Circuito Integrado (CI)
que possui os quatro diodos internamente formando a ponte. Esse componente possui
uma especificação indicando que a corrente máxima que ele suporta é de 1,2A.
Com auxilio do osciloscópio visualizou-se a forma do sinal no retificador.
O valor desse sinal de tensão é calculado por:
Vcc = 2 VpL/π = 2*25,46/π= 16,21V
Percebe-se que o valor do período diminui pela metade pela metade, consequentemente
o valor da frequência dobra. Cálculo:
f = 60 * 2 = 120Hz
T = 1/120 =8,33ms
Proteção
Com objetivo de proteger o circuito contra curtos circuitos empregou-se no projeto um
fusível de 1A. Escolheu-se esse valor de corrente, pois é o valor equivalente a corrente
máxima suportada pelo transformador, além do mais é um valor abaixo da corrente
máxima da ponte retificadora (1,2A) e do LM317 (1,5 A), evitando-se a queima desses
componentes.
Filtro:
Para atenuar essas ondulações utilizamos um filtro capacitivo, cujo valor é definido da
seguinte forma: definimos um valor baixo de ondulação, escolheu-se 1,8 V; e aplica-se
na formula:
c = I/f*Vondulaçao ; onde I é a corrente máxima do circuito.
c = 1/120*1,8 = 4629,63uF
O valor padrão de capacitor mais próximo e que foi utilizado foi 4700uF.
Logo na teoria o valor da tensão cc que alimenta o circuito é Vméd:
Vmáx= 25,45V
Vmín = 23,56V
Vméd =[25,45 + 23,56] / 2 = 24,51V
Circuito sinalizador:
Esse resistor e o LED compõe a parte do circuito capaz de sinalizar se ele está
energizado, pois quando o circuito recebe alimentação o LED acende.
Cálculo do resistor que limita a corrente e tensão no LED:
Valor padrão de tensão no LED = 1,5V
Valor padrão de corrente no LED = 20mA
Rled = [25,45 -1,5]/20mA = 1197,5Ω ; valor padrão mais próximo 1,2KΩ
Regulador de tensão
Para executar a função de regular a tensão na saída do circuito utilizou-se o CI
LM317T. Este componente trabalha com no máximo 1,5A e a faixa de tensão que pode
ser variada na saída é de 1,2V à 37V. Essa faixa de tensão é definida pelos valores do
resistor de realimentação e do potenciômetro. Na teoria definimos o valor do
potenciômetro sendo 10KΩ, desejando-se que na saída seja de no máximo 12V; assim o
valor do resistor é calculado por:
Onde: R2 – potenciômetro;
IADJ – corrente de ajuste, cujo valor típico encontrado no data sheet é de 50uA;
Logo temos:
12 = 1,25* (1 + 10000/R1) + 50*10-6*10000
[12-0,5] /1,25 = 1 + 10000/R1
10000/ [9,2 -1] =R1
R1 = 1219,51Ω; valor padrão mais próximo 1,2KΩ.
Entretanto na prática a tensão circuito funciona variando a tensão numa faixa de
aproximadamente 2V a 14V.
Considerações finais
A partir da execução desse projeto foi possível observar as diferenças entre a teoria e a
prática, já que existe uma margem de erro em cada componente, variando os resultados
finais. Fato que ocorreu com a faixa de tensão regulável, prestou-se a fonte para que
essa faixa fosse de 1,5V á 12V, entanto na prática o circuito possui uma saída variando
aproximadamente de 2 á 14V.
Com a confecção deste trabalho adquiriu-se vários conhecimentos, pois houve a
necessidade de realizar pesquisas, como: o modo de corrosão da placa e a construção
das trilhas na mesma, o uso da solda e o uso do CI regulador de tensão. Entretanto,
foram cometidos erros como para furar a placa, pois não possuíamos o furador e
realizamos os furos com uma furadeira e uma broca de tamanho inadequado, o que
dificultou a soldagem, sendo necessário construir uma nova placa.
Portanto aprendeu-se muito no desenvolvimento desse projeto, tanto sobre a construção
prática de circuitos eletrônicos quanto sobre a matéria teórica de eletrônica analógica.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
CAMPUS ITABIRA
MATHEUS I. M. DA SILVA D’ AVILA - 22185
LUCAS BICIATI ALVIM – 21043
ÍCARO BISPO MOURA E ROCHA – 21263
IGOR DA SILVA BRETAS - 21968
RELATÓRIO DA CONSTRUÇÃO DA FONTE DE TENSÃO CC ELETRÔNICA ANALÓGICA
Itabira
2012
Fonte de Alimentação CC
2V ~ 14V - Imáx = 900mA
MIIL