Si usted tiene gusto de los ferrocarriles miniatura, autorama o simplemente de los modelos de coches de motor, una fuente para alimentar motores de pilas o pequeñas bombillas incandescentes puede ser de gran utilidad. La fuente regulada que se describe a continuación proporciona de 0 a 12 V ajustables para alimentación de motores y lámparas de hasta 1A.
Las fuentes de alimentación son siempre de gran utilidad en las bancadas de servicio de aficionados y aficionados de diversos sectores. Proporcionando tensiones en una determinada franja permiten la prueba de pequeños motores, lámparas, relés, solenoides y otros dispositivos sin la necesidad de necesitar disponer de la energía de pilas o baterías, eso sin hablar de la economía que proporcionan ya que en los trabajos de reparación, ajuste o montar el tiempo durante el cual las pilas y las baterías se solicitan es más que suficiente para provocar su completo agotamiento.
La fuente que describimos presenta grandes ventajas para los que trabajan con pequeños motores, lámparas y otros dispositivos que necesitan de 0 a 12V a 1A de corriente. Esta fuente, sin embargo, en vista del tipo de regulación que tiene no puede ser usada en las encimeras de electrónica para alimentar circuitos de sonido tales como radios, amplificadores, etc. porque introduce ruidos en los mismos (figura 1).
Alimentada por la red de 110 o 220V tiene a su salida un instrumento que indica la tensión de salida, y por la capacidad de operación de sus componentes podemos decir que es prácticamente la prueba de cortocircuitos.
Su montaje es extremadamente simple lo que significa que incluso los no practicantes de la electrónica que se. que propusieron su realización no tendrán dificultades para seguir. a todas las instrucciones que daremos.
EL CIRCUITO
Como siempre hacemos, explicamos el principio de funcionamiento de nuestros circuitos para que los montadores puedan entender lo que están haciendo y al mismo tiempo aprender un poco más de electrónica.
Nuestra fuente de alimentación regulada con SCR se puede dividir en 4 etapas para facilitar el análisis de su funcionamiento.
En la figura 2 tenemos el diagrama de bloques de esta fuente por donde comenzamos nuestras explicaciones.
La primera etapa de esta fuente está formada por un transformador que tiene por función reducir la tensión de la red de alimentación que puede ser de 110V o 220 V para la baja tensión que queremos tener en la salida, en nuestro caso de 12V.
Si el reproductor desea puede utilizar un transformador para tensión mayor en caso de que el rango de variación de tensión de su circuito será modificado. El máximo recomendado para este circuito es de 28 V.
En el secundario del transformador obtenemos una corriente alterna, aunque su tensión sea menor.
El paso siguiente mostrado en la figura 3 está formado por 4 diodos rectificadores que deben ser capaces de trabajar con la corriente deseada para la fuente.
En nuestro caso de que se recomienda un transformador de 12V x 1A, se pueden utilizar diodos para 1A sin problemas. Si el lector necesita corrientes mayores, debe utilizar diodos para mayores corrientes.
En la figura 4 se muestra el principio de funcionamiento de este puente rectificador en el que cada uno de los semiciclos es conducido separadamente por dos diodos de modo que en el circuito de carga la corriente circula en un único sentido.
La etapa siguiente es la formada por un regulador que tiene como elemento básico un SCR del tipo C106 que puede operar con corrientes de hasta 4 ampères. Este es, por lo tanto, el límite de la corriente que se puede obtener con este regulador, siempre y cuando se utilice un transformador y diodos apropiados.
El SCR funciona como un conmutador que carga un circuito "depósito" de modo que su tensión sea la que se desee en la salida. El disparo de este SCR se realiza por medio de la tensión obtenida en un divisor que posee un diodo zener como referencia de tensión. el potenciómetro colocado en paralelo con este diodo permite el ajuste de la tensión de salida de cero hasta el valor máximo deseado, determinado justamente por el tipo de zener utilizado (figura 5).
La etapa final está formada por el "depósito" de energía que es un capacitor de gran valor. La estabilidad de funcionamiento de la fuente depende en gran medida del valor de este componente. Para los casos comunes en que pequeños motores, lámparas, etc., se alimentan su valor estará entre 1.000 y 2.200 uF.
Si el reproductor desea utilizar la fuente en la alimentación de circuitos de audio, el valor debe ser mayor aún.
El capacitor funciona como un depósito acumulando y energía de los pulsos suministrados por el SCR y suministrando esta energía de manera continua al circuito de carga. La corriente será tanto más cercana a la ideal en el circuito de carga, cuanto mayor sea el capacitor.
En la salida del circuito se conecta un voltímetro de hierro móvil que es el tipo más barato encontrado en el comercio. Este instrumento no puede ser considerado como de precisión excelente, pero sirve perfectamente para tener una idea de la tensión que se está aplicando al circuito de carga.
Como opción damos la conexión de un LED en la fuente para indicar que está conectada. El resistor tendrá 2,2k x ½ W si la tensión de la fuente es de 12V. Para tensiones mayores, se deben utilizar resistencias proporcionalmente mayores.
MONTAJE
La elección de la caja para el montaje de esta fuente de alimentación está condicionada principalmente al tamaño del transformador.
Elegida la caja, que puede ser metálica de madera o plástico las herramientas necesarias para la realización de la parte electrónica son comunes: hierro de soldadura pequeño, alicate de corte lateral, alicate de punta y destornilladores.
El montaje puede realizarse directamente en puente de terminales en vista del número reducido de componentes.
En el panel de la caja quedará expuesto el medidor de tensión, el control de la tensión de salida que es el potenciómetro en el cual la unidad puede ser encendida y apagada, el LED indicador y los bornes de conexión al circuito externo que deben tener la indicación de polaridad.
El fusible preferentemente debe quedar en un lugar accesible para facilitar su cambio en caso de necesidad. En la figura 6 se da nuestra sugerencia de caja para esta fuente.
El diagrama completo de la fuente de alimentación se muestra en la figura 7.
Observe al lector que se utilizó un transformador con secundario simple de la utilización de 4 diodos en la rectificación. Si el lector dispone de un transformador con secundario con toma central podrá hacer la rectificación con sólo dos diodos como se muestra en la figura 8.
El montaje en puente de terminales se muestra en la figura 9, siendo los siguientes los principales cuidados a ser tomados con su realización:
a) El transformador debe tener un enrollamiento primario de acuerdo con la tensión de la red de su ciudad, es decir, 110 o .220V y secundario de 12V x 1A o 12 + 12V - 1A (transformador con toma central) tensión hasta 28V según la salida deseada por el lector en la salida. El enrollamiento secundario es identificado por sus hilos esmaltados más gruesos.
b) Los diodos pueden ser del tipo 1N4002 o equivalentes para las corrientes de 1A si la versión es la original. Para mayores corrientes, los diodos proporcionalmente mayores deben ser usados. También se pueden utilizar los puentes rectificadores. En la conexión de estos componentes se debe observar cuidadosamente su posición.
c) En la soldadura del SCR además de observar cuidadosamente su polaridad el lector deberá usar un disipador de calor si la corriente con que operar normalmente es superior a 1A. Esto quiere decir que en la versión original el uso del disipador no es obligatorio. Evite el exceso de calor en este componente.
d) El diodo zener utilizado es para 12V si la tensión máxima deseada en la salida es de este orden. Para tensiones mayores, se deben utilizar diodos de mayor tensión. Para cualquier caso diodos de 400 mW pueden ser empleados debiendo ser observada con cuidado su posición y evitando el exceso de calor en su soldadura.
e) El diodo utilizado como D5 en la conducción del SCR puede ser de cualquier tipo como, por ejemplo, el 1N4001 o sus equivalentes de mayor tensión. Observe sólo la polaridad de este componente al hacer su conexión.
f) El potenciómetro es del tipo lineal de 10k con llave. El interruptor sirve para encender y apagar la unidad, siendo también optativo su uso conjunto con el potenciómetro. En la conexión de este componente observe sólo la posición de los hilos ya que si hay inversión la tensión aumentará cuando lo giramos a la izquierda y no derecha.
9) El capacitor de filtro debe tener una tensión de aislamiento mayor que la tensión máxima de salida de la fuente. En nuestro caso se puede utilizar un capacitor de 16V pero si la tensión deseada por el lector es mayor, proporcionalmente mayor debe ser la tensión de este componente. Observe su polaridad a la hora de la conexión.
h) El resistor único utilizado en este montaje es de 1/4 o ½ W no precisando ser observada polaridad a la hora de la conexión.
i) El capacitor de 1 uF puede ser electrolítico a 16V o según la tensión de salida, en cuyo caso deberá observarse su polaridad (el polo positivo irá al cursor del potenciómetro), o bien de poliéster metalizado, en cuyo caso la polaridad no necesitará ser observada.
El voltímetro recomendado es de hierro móvil de 0-15V o entonces con tensión de fondo de escala de acuerdo con lo deseado.
Este instrumento es de bajo costo pero no presenta una precisión muy grande. Es claro que si el lector desea podrá utilizar en su lugar un voltímetro de bobina móvil que podrá ser obtenida desde un miliamperímetro de 0-1 mA el cual para un fondo de escala de 15V deberá ser asociado a un resistor de aproximadamente 15 k ¼ W para obtener un voltímetro.
Para el caso de los voltímetros de hierro móvil estos no tienen polaridad para ser conectados lo que ya no ocurre con los voltímetros de bobina móvil. Cuidado con el manejo de estos instrumentos que son muy delicados.
PRUEBA
Completado el montaje y conferidas todas las conexiones es muy simple probar la fuente.
Sólo tienes que conectarla a la red de alimentación y comprobar que con el potenciómetro se puede barrer toda la banda de tensiones deseada. Si hay oscilación excesiva del puntero en las bajas tensiones este hecho puede ser corregido con la alteración del valor del capacitor de 1uF.
Si el lector dispone de un multímetro es conveniente comprobar la marcación del voltímetro verificando el error de indicación no. es excesivo o si hay necesidad de hacer nueva escala para el mismo.
SCR - C106, MCR106, IR106 o TIC106 diodo controlado de silicio a 50 V.
D1, D2, D3. D4 -1N4002, 1N4004 o BY127 diodos rectificadores
D5 - IN4001 o igual a D1
D2 - diodo zener para 12V (ver texto)
T1- Transformador con primario la red local y secundaria de 12V x 1A (ver texto)
R1 - 4,7k ohms x ¼ W - resistor
R2 - 10 k - potenciómetro con llave
C1 - 1uF x (16 V - capacitor (ver texto)
C2 - I 000 a 2 200, uF x 16 V - capacitor electrolítico
V - voltímetro de hierro móvil de 0-15 V
F1 - fusible de 1A
Varios: caja, bornes aislados, puente de terminales, alambres, soldadura, knob para el pote, etc.