Proyecto electrónica Introducción
Desde el inicio de nuestro nuestro estudio de la carrera siempre siempre hemos observado y utilizado las fuente fuentess de voltaj voltajes es variab variables les para para el desarr desarroll ollo o de divers diversas as prácti prácticas cas y experi experimen mentos tos,, resaltando la suma importancia que tiene esta herramienta en los distintos laboratorios que se han cursado hasta el momento, es por esto, que no es factible llevar a cabo un prototipo de una fuente voltaje variable que se pueda diseñar con pocos dispositivos y mantener un bajo costo en la realización del mismo, ya que en la actualidad los precios de una fuente de voltaje variable profesional son bastantes elevados, por otra parte se busca que con este prototipo se le pueda brindar al usuario una manera cómoda de poder realizar y practicar los distintos experimentos de laboratorio fuera del mismo, para así poder fortalecer y ejercitar los conocimientos prácticos de la electrónica. En este proyecto la pieza principal del diseño es el LM317 el cual es un regulador de voltaje variable positivo de tres terminales, durante este proyecto se aprenderá a utilizar, y se conocerán su características básicas, así como el funcionamiento básico del circuito y la forma en cómo este útil dispositivo se maneja.
Fuente regulada, variable de 1.2 a 33VDC Esta fuente utiliza el circuito integrado LM350K (encapsulado metálico TO-3) el cual permite variar la tensión de salida entre 1.2 y 33V con corrientes hasta 3 Amper. La única precaución que se debe tomar, es montar IC1 en un buen disipador térmico debidamente aislado.
Componentes: T1 - Transformador con primario adecuado para la red eléctrica (110 o 220V) y secundario de 24V (o 12+12) 3A. IC1 - Circuito Integrado LM350K (ECG970) D1 - Puente rectificador KBU4B o similar. Pueden usarse también 4 d iodos rectificadores para 4A y tensiones de 100V o más. D2 y D3 - Diodos 1N4002 ~ 1N4007 o similar. C1 - Condensador electrolítico (filtro) 4700uF 50V C2 - Condensador electrolítico (filtro) 22uF 50V C3 - Condensador electrolítico (filtro) 100uF 50V C4 - Condensador 0.1uF 50V R1 - Resistencia de 270 ohms 1W R2 - Potenciómetro 10Kohms lineal (no logarítmico)
El LM317
Principalmente este es un circuito integrado de tres terminales, que permite regular y variar un voltaje positivo, gracias a su función de ajuste, este dispositivo es capaz de generar un voltaje que va desde 1.2 V a 33 V con exceso de corriente máximo de 1.5 A. ellos son muy fáciles de utilizar y gracias a que estos están encapsulados en paquetes de transistores estándar, permite que su manejo y manipulación sea más sencillo, a la hora de montarlos montarlos en el protoboard. protoboard. Asimismo Asimismo el LM317 tiene protecciones protecciones internas en contra contra de sobrecargas sobrecargas de voltaje voltaje y sobrecargas sobrecargas térmicas, térmicas, todas estas funciones de protección protección siguen
funcionando incluso si se desconecta el terminal de ajuste, lo que permite decir que este es un dispos dispositi itivo vo bastan bastante te fuert fuertee y durader duradero. o. Además Además de poseer poseer una amplia amplia varied variedad ad de aplicaciones y una gran capacidad de regular el volteje de entrada. Circuito regulador de voltaje variable y su funcionamiento:
Este circuito regulador de voltaje variable, consta de un arreglo de capacitores, diodos y resistenci resistencias, as, el cual es capaz de regular regular voltajes voltajes de 1.2 V a 33 V, y solo requieren requieren dos resistencias externas y variar una para establecer el voltaje de salida. En operación el LM317 genera un voltaje constante de 1.25 V llamado voltaje de referencia (VREF), entre los terminales de ajuste y salida del circuito, es decir el V REF es el voltaje que se encuentra en la resistencia 1 (R1) y debido a que este voltaje es constante este genera una corriente también constante llamada I1, que fluye por dicha resistencia hasta la resistencia 2 (R2), generar un voltaje en la salida también se genera otra constante la cual es la I ADJ, que es emitida por el terminal de ajuste del LM317, esta corriente posee valor máximo de 100 µA y un valor típico de 50 µA un valor bastante bajo de manera que al realizar el análisis matemático adecuado se obtiene que:
Igualando
Despejando
Como
Se obtiene que:
Como IADJ ≈ 0 y R1 << R2, entonces se puede reescribir la ecuación como:
Función de los capacitores
Es evidente que en todo circuito circuito regulador regulador es necesario necesario anexar unos condensadores condensadores con el fin de mejorar la respuesta del circuito, con respecto a la salida del mismo, es preciso utilizar un capacitor que vaya del terminal de ajuste a tierra, este condensador puede ser de solo 1 µF, si este es de tantalio solido o de 22 µF si es un condensador electrolítico para que de esta forma disminuya el rizado existente a la hora de aumentar o disminuir el voltaje de
salida, , igualmente es necesario colocar otro condensador electrolítico de 10 µF a la salida del circuito que permita mejorar la estabilidad de la señal de salida del circuito, en general estos condensadores también ayudan a elimina el ruido generado por la variación en la salida del dispositivo. Función de los diodos:
A pesar de que los condensadores previamente mencionados mejoran la salida y el funcio funcionam namien iento to del circui circuito to en general general,, estos estos mismos mismos condens condensador adores es tambié también n pueden pueden causar mucho daño al circuito integrado LM317, ya que estos condensadores generan bajas corrientes inversas de descarga que afectan gravemente al circuito integrado, por esta razón es obligatorio utilizar diodos de protección. El primero de estos diodos se ubica entre el terminal de salida y el terminal de entrada del LM317 con el fin de proteger al circuito integrado en contra de C3 y C4, ya que estos se pueden descargar fácilmente en la salida del dispositivo cuando la entrada del mismo se encuentre corte. El segundo diodo es colocado en paralelo a la resistencia R1 o entre el pin de salida y el pin de ajuste del dispositivo, para que de esta manera pueda proteger al circuito integrado en contra de C2, el cual se puede descargar aun cuando se encuentre la salida o la entrada en corto, es por esto la importancia de estos diodos para proteger la integridad del circuito en sí.
Conclusiones
Al finalizar este proyecto se ha logrado comprender lo importante y necesario que es un regulador de voltaje variable para los distintos experimentos a realizar dentro o fuera del laboratorio, así mismo es importante mencionar la factibilidad y funcionalidad que se tiene al diseñar y construir el regulador en sí, ya que es posible realizarlo con un poco inversión moneta monetaria ria,, debido debido a lo económico económico y
lo sencillo sencillo de conseg conseguir uir las distinta distintass piezas piezas que
componen al circuito. Por otra parte es preciso recalcar que durante la realización de este proyecto también se logro aprender de forma práctica la importancia y el efecto de los
condensadores en el circuito y la necesaria utilización de los diodos que protegen al circuito integrado en contra de estos mismos capacitores. De igual manera también es primordial expresar la importancia que tiene la serie LM317 de reguladores variables de tres terminales, que sin ellos la dificultad del proyecto en si aumentaría sustancialmente, debido a las ventajas que obtiene con la utilización de LM317 como la capacidad de manejar grande voltajes de entrada, en dispositivo tan pequeño.
