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Fonte
de Alimentação AC/DC
Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br
Descrição
Essa é uma fonte de alimentação
bastante especial, própria para: laboratórios científicos (física,
química, biologia etc.), experimentações em salas de aula e para
exposições em Feiras de Ciências.
Ela
fornece tensões alternadas fixas (6VAC e 12 VAC) e continuas na
faixa de 0 a 12VCC, sob corrente de intensidade até 2A. Além disso,
apresenta proteção contra eventuais curtos-circuitos quando
manuseada por pessoas inexperientes (ou curiosas).
Circuito
Conforme pode-se observar no diagrama
de blocos da ilustração a seguir, essa fonte apresenta:
a)
Bloco ou etapa do transformador, que reduz a tensão da rede
(110/220VAC) para (6 + 6) VAC, com secundários para 2A. O
transformador apresenta "center-tape" (derivação central)
no secundário; desses três terminais recolhemos diretamente as tensões
alternadas de 6 e 12 volts.
Usaremos
dessas tensões para a alimentação de lâmpadas de colimadores da
óptica, amperímetros térmicos, pequemos motores de indução,
experiências com correntes induzidas e muitos outros experimentos
onde a alternância, de freqüência 60Hz, for necessária.
b)
O segundo bloco efetua a retificação da corrente. Usamos, para tal
finalidade, uma ponte retificadora com 4 diodos de silício, tais
corno 1N4004, 1N4007, BY127 etc. Essas pontes podem ser adquiridas
nas casas do ramo, como um componente único, dotado de 4 terminais.
c)
O bloco da filtragem, incumbe-se de minimizar as flutuações na tensão
contínua obtida, constando de um capacitor eletrolítico de grande
capacitância (adotamos um de 2000 m
F x 25 V).
d)
O bloco seguinte ocupa-se da regulagem eletrônica da tensão de
saída, mantendo-a no nível desejado. Constitui-se de um transistor
de potência (2N3055), um diodo zener para referência de tensão (12
V x 400 mW) e um potenciômetro de carvão (1k ou 2k2), no qual se
efetua o ajuste da tensão de saída. Um voltímetro de ferro móvel
(mais barato) ou um de bobina móvel é ligado aos terminais de saída
da fonte, para a leitura do valor atual da tensão.
e)
O bloco de proteção contra curtos-circuitos emprega um
transistor PNP de uso geral (BC558) e dois diodos (BAX17 ou BAX18).
Quando a ddp na saída cai a zero (devido a um indesejável
curto-circuito), essa etapa é acionada reduzindo drasticamente a
corrente que circula pelo transistor de potência, evitando assim
danos à ponte retificadora, no transformador e demais componentes
sujeitos a sobrecargas.
Esquema
geral
Na ilustração a seguir temos
o circuito esquemático da fonte em questão.
Na
Sala de Eletrônica de nossa Feira de Ciências teremos oportunidade
de comentar sobre os diagramas de blocos, símbolos de componentes e
circuitos em geral.
Lista
de componentes
CH - Chave interruptora
acoplada ao potenciômetro;
F - porta-fusível e fusível para 1A;
T - transformador com primário para 110V e 220V; secundário para
(6 + 6)V, 2A;
D1, D2, D3, D4 - diodos de silício, 1N4007 ou equivalentes;
LED - LED vermelho;
R1 - resistor; 470 W x 1/8 W;
R2 - resistor; 1200 W x 1/8 W;
R3 - resistor; 1500 W x 1/8 W;
R4, R5 - resistores; 100 W
x 1/8 W;
C1 - capacitor eletrolítico; 2000 m
F x 25 V;
C2 - capacitor eletrolítico; 4,7 m
F x 16 V;
Z - zener para 12 V x 400 mW;
P - potenciômetro com chave; 1k ou 2k2;
TR1 - transistor de potência; 2N3055, com dissipador;
TR2 - transistor PNP; BC558 ou equivalente;
D5, D6 - diodos; BAX17 ou BAX18;
V - voltímetro para 12 ou 15 VCC;
A - amperímetro para 2A;
B1, B2 - bornes; vermelho (+) e preto (-);
Diversos
- cabo de alimentação, placa de alumínio para dissipador,
conectores "Sindall", ponte de terminais, caixa para alojar
a fonte, parafusos, solda etc.
Montagem
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Na parte
frontal da caixa utilizada para alojar a fonte (ilustração
ao lado) instalam-se : o voltímetro, os bornes de saída
(AC/DC), o potenciômetro (que incorpora a chave interruptora
CH) e o LED indicador de "em funcionamento". |
A
etapa reguladora contém o transistor de potência 2N3055 montado e
aparafusado sobre uma placa de alumínio (ilustração explodida a seguir) de
(10 x 5) cm e espessura 1,5 ou 2mm. Cantoneiras de alumínio permitem
fixar essa placa (que age como dissipador de calor) na caixa. Uma
estratégica ponte de terminais com dois pontos isolados e um terra,
fixada no mesmo parafuso que fixa o transistor na placa, permite
colocar o transistor e os dois diodos da etapa de proteção a
curtos.
Transformador,
diodos retificadores, capacitor eletrolítico etc., podem ser
montados utilizando-se de conectores 'Sindall' ou ponte de terminais.
Cuidados
1) Observe bem a polaridade dos diodos de
retificação, dos diodos de proteção, do diodo zener e dos
capacitores eletrolíticos.
2)
Tome cuidado na ligação do potenciômetro; se houver inversão, a
fonte fornecerá tensão total logo que é ligada, o que não é
correto. Inverta os fios dos extremos.
3)
Use bornes de cores diferentes para a saída retificada e controlada;
vermelho (+) e preto (-) são as cores tradicionais.
Nota
final
Se você dispõe de amperímetro de fundo
de escala 2A, instale-o também na parte frontal da caixa (painel).
Com isso terá total controle para ajustar tensões e correntes. Sua
instalação elétrica é fácil, basta intercala-lo entre o coletor
do 2N3055 e o borne negativo de saída.
Uma
fonte de alimentação encontra uso em uma enormidade de situações.
Durante nossas sugestões nos referiremos a ela corno fonte de
tensão ajustável.
Na
Sala
15 - Eletrônica há várias outras sugestões para
fontes de alimentação.
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