INVERSOR DE VOLTAJE DC/AC Y CARGADOR DE BATERIA (parte1) <<< 1 2 >>>
El iner!"r de iner!"r de voltaje es un sistema que convierte la tensión de corriente continua (en este caso los 12 voltios de una batería), en un voltaje simétrico de corriente alterna, que puede ser de 22#V o 22#V o 12#V, 12#V, dependiendo del país o del uso que se le piense dar a este circuito. La frecuencia del inversor se calibra de acuerdo a la frecuencia requerida por el aparato o electrodoméstico que vallamos a alimentar o de la frecuencia usada comnmente en la !ona o país. El inversor se utili!a en in"nidad de aplicaciones, que van desde peque#as$%S peque#as $%S para para computadores, computadores, $asta aplicaciones industriales de alta potencia. %tra &ran aplicación de los inversores, es la de convertir la corriente continua &enerada por los pane&e! !"&are! (que !"&are! (que es almacenada en baterías), en corriente alterna, para lue&o ser utili!ada en el $o&ar o la industria r'ra&, r'ra&, reempla!ando el servicio de la red pblica. 'ambién a partir del almacenamiento de ener&ía en de bancos de baterías de voltios, se usa en recreación, aplicaciones n*uticas + alimentación de sistemas de comunicaciones. nivel casero se usa para la alimentación de televisores, reproductores de video + electrodomésticos en automóviles. Este inversor consta de un oscilador que controla unos tran!i!t"re! tran!i!t"re!,, los cuales -!it*ean - !it*ean la corriente proveniente de la batería, &enerando una onda cuadrada. Esta onda cuadrada alimenta un tran!+"r,a-"r tran!+"r,a-"r que que eleva el voltaje (en este caso 12/ voltios), + suavi!a la forma de la onda, para que pare!ca m*s una onda senoidal. La forma de onda de salida un inversor ideal debería ser senoidal, pero esto no es tan sencillo, se requieren bastantes componentes electrónicos para tratar de lo&rar que una onda cuadrada simule satisfactoriamente satisfactoriamente a una onda senoidal. En este tutorial presentamos un inversor sencillo de 1.#, 1.#, de onda cuadrada, con una respuesta bastante buena. 'iene un relevo, que cambia su estado0 de car&ador de batería, a inversor + viceversa. e pueden adicionar condensadores + bobinas para suavi!ar la onda, aunque lo mejor es $acer otros dise#os. Este pro+ecto de fabricación casera est* dise#ado con "nes educativos. Los inversores m*s modernos utili!an un tipo de transistores m*s avan!ados, llamados 0ET (transistores 0ET (transistores de efecto de campo), que manejan cantidades de corriente mu+ superiores a los transistores comunes. E& ... (Te,p"ri (Te,p"ria-"r) a-"r)
El ... es un circuito inte&rado usado para &enerar oscilaciones + retardos de tiempo de precisión. En este caso lo usaremos para $acer un oscilador astable (ip "p), que entre&a en la pata una onda cuadrada. La frecuencia de trabajo se re&ula mediante dos resistencias e3ternas + un condensador. En este caso usamos una resistencia de 4 que va de la pata (56cc) a la pata 7, que descar&a el condensador e3terno del tempori!ador, + un reóstato de 1//4 que va conectado entre la pata de descar&a (7) + la pata (8) o entrada del comparador interno del..., que se utili!a para poner la salida a nivel bajo. El ... entre&a a la salida una corriente de $asta 2// miliamperios que e3cita el circuito inte&rado CD3#14B%.
El circuito inte&rado CD3#14B es un 9ip: 9op doble tipo:;, C5OS.
cuando la pata 1 est* en ( #) o estado bajo, la pata 2 est* en (1) o estado alto + viceversa.
Los circuitos inte&rados ... + CD3#14, son alimentados mediante un re&ulador L578#.. Este re&ulador pertenece a la familia de los re&uladores de tensión positiva de tres terminales. Los re&uladores de esta serie tienen en la pata 1, de i!quierda a derec$a, la entrada de voltaje ( Vi). La pata corresponde a la salida de voltaje (Vo), + la pata del centro o pata 2, corresponde a el tierra o masa comn. ?ara su correcta identi"cación $a+ que tener en cuenta que las dos primeras letras impresas en la super"cie del componente, corresponden las iniciales del fabricante. Los dos nmeros si&uientes, en este caso 7, determinan la polaridad de la tensión que maneja, para este caso es positivo + los ltimos dos dí&itos, son el voltaje que entre&a a la salida, que son = voltios.
@etomando el recorrido de la se#al, las se#ales cuadradas que entre&a elCD3#14 en sus patas 1 + 2, son recibidas por dos transistores 2N49#3. En este caso vemos su reempla!o en la foto&rafía. Los transistores de polaridad N%N tienen su base es positiva. Esto quiere decir que al recibir la se#al, sólo conducen al momento del semiciclo positivo o estado alto (1). El emisor de estos transistores est* conectado a tierra por lo que al momento de conducir, el colector se polari!a ne&ativamente, e3citando la base de los transistores TI%12.: que son%N% que sólo conducen al recibir el semiciclo ne&ativo o estado bajo (#).
Los transistores TI%12. son de silicio Epita3ial con una polaridad %N%. on transistores de potencia de con"&uración Dar∈t"n, montados en encapsulado de pl*stico tipo A622#. u uso m*s frecuente es en alimentaciones lineales + aplicaciones de conmutación.
Los TI%12., son los encar&ados de activar los transistores de salida. En este caso $emos utili!ado TI%4#.. de polaridad N%N. La corriente positiva que va del emisor al colector de los TI%12., e3cita la base de los TI%4#.=, $aciendo oscilar los e3tremos del devanado primario del transformador, +a que est*n conectados a los colectores de los transistores de salida + los emisores est*n a tierra.
la corriente DC se convierte en corriente AC, para que el transformador pueda elevarla + entre&ar el voltaje deseado en su devanado secundario.
;ebido a que los aparatos electrónicos trabajan a una determinada frecuencia, adem*s de los est*ndares de frecuencia predeterminados de acuerdo a cada país, es necesario calibrar la frecuencia del inversor, de acuerdo a sus necesidades o requerimientos. El reóstato de 1//4, "ja la frecuencia del ===. ?ara el caso de
?ara calibrar la frecuencia es necesario poseer un +re'en=,etr". En la foto&rafía se pueden observar dos terminales de cobre, uno al frente del primer transistor de potencia + el otro al frente del tercer transistor. En esos terminales que es donde se conecta el transformador, podemos colocar las puntas del frecuencímetro, al momento de &raduar la frecuencia. Lo primero es colocar el reóstato en la mitad, encendemos el inversor, medimos + con la a+uda de un destornillador, vamos &irando el reóstato, $asta lle&ar a la frecuencia deseada. 'ambién podemos colocar las puntas de +re'en=,etr" a la salida < del inversor. Esto es mu+ importante, +a que $a+ aparatos que no trabajan bien si la frecuencia no est* en su punto. ?or ejemplo los televisores al recibir una frecuencia diferente a la especi"cada por su fabricante, comien!an a parpadear o a presentar unas ra+as molestas sobre la ima&en.
La construcción del tran!+"r,a-"r para este inversor, se reali!a usando un ncleo de .2 centímetros, por cm.
En la foto podemos apreciar tres terminales de cobre> El primero recibe el polo positivo de la batería o en caso de usar el inversor como $%S, conectamos un cable del pin 1 del relevo (re&a?) a este 'erminal. El se&undo terminal esta conectado al LED con su respectiva resistencia limitadora =8/ o$mios. Este terminal va al positivo de la batería, encendiendo el LE; que indica que el inversor est* encendido. La resistencia limitadora del LE; puede variar entre 7/ o$mios + 14. El tercer terminal es tierra o masa comn. En el se conecta el polo ne&ativo de la batería.
INVERSOR DE VOLTAJE DC/AC Y CARGADOR DE BATERIA (parte2)
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La @ater=a e&tria
La @ater=a o acumulador eléctrico es un dispositivo que convierte la ener&ía química en ener&ía eléctrica, para lue&o ser usada como fuente de ener&ía, $asta descar&arse casi en su totalidad. El ciclo de car&a + descar&a de la batería puede repetirse un nmero determinado de veces. Las baterías son una fuente de ener&ía comn para muc$as aplicaciones en el $o&ar la industria. ?ara nuestro inversor aconsejamos una batería de 12 voltios con un mínimo de 7 amperios. El tiempo de trabajo del iner!"r, depende, tanto del consumo de ener&ía del aparato que estamos alimentando con el inversor, como de la cantidad de corriente que entre&ue la batería. ?or esta ra!ón entre m*s amperios ten&a la batería, ma+or ser* el tiempo de duración de la car&a.
NOTA I5%ORTANTE n batería debe recar&arse con el 1/F de la corriente que entre&a, es decir> En el caso de una batería de 1/ amperios, debe se recar&ada con 1 amperio. Entre m*s lenta es la car&a, la vida til de la batería ser* mas lar&a. Este inversor tiene un transformador de amperios, por lo tanto lo ideal seria usar una batería de / amperios a la $ora de usarlo como car&ador + así $acer la recar&a en 12 $oras. i usa baterías m*s peque#as, la car&a ser m*s r*pida, acortando la vida de la batería. i percibe que la batería se calienta, es porque la car&a es mu+ r*pida + puede ser peli&roso, +a que se puede e3plotar la batería. Gas adelante e3plicaremos como $acer un car&ador optimo, de acuerdo a la batería + circuitos de alimentación ininterrumpida para uso comercial.
El inversor tiene un LED intermitente que indica cuando la batería est* trabajando.
n istema de limentación Hninterrumpido ($%S), es b*sicamente un inversor + car&ador de batería automati!ado, con al&unas protecciones adicionales. En este caso $emos querido ense#ar el principio de la ?, aprovec$ando este circuito de mediana complejidad.
El interruptor (!it*) de encendido es un interruptor doble que conecta el paso de corriente del polo positivo de la batería, $acia el inversor, + por otro lado conecta la corriente proveniente de la clavija de alimentación de la red pblica, al relevo. Este interruptor es indispensable, +a que de no colocarlo, tendría que desconectar, tanto la batería, como el enc$ufe, cada ve! que quiera apa&ar la ?. i sólo desea es usar el inversor en su automóvil, en el arc$ivo ?;A también encontrar* un dia&rama de cone3ión directa.
l momento que el inversor entra a trabajar, se &enera un pico de corriente alto, que lue&o se estabili!a. dem*s el esfuer!o que $ace este circuito con una car&a presente es bastante alto. ?or esta ra!ón + por protección del circuito, es mu+ importante implementar un +'!i@&e que va, entre la salida positiva de la batería + el inversor. El fusible debe ser de 1/ amperios.
El ensamble de la tarjeta del inversor es relativamente sencillo. i va a $acer el circuito impreso con el método de %&an*a-", recuerde invertir el dibujo en modo espejo. Iosotros entre&amos el dibujo del circuito impreso al derec$o para su impresión en acetato, esto pensando en $acer el impreso con el método de Seri;ra+=a. tilice como &uía la m*scara de componentes al momento de ensamblar la tarjeta.
%bserve la clavija de entrada de alimentación + la toma de salida. i lo desea puede colocar una toma doble de sobreponer, en ve! de la clavija $embra que usamos para la salida de voltaje. Esto depende de la aplicación que piense darle a su inversor.
Los dos diodos 1N.3#7, separan los semiciclos ne&ativos entre&*ndolos a la batería en su polo ne&ativo, cuando el circuito est* en modo de car&ador. Estos dos diodos trabajan con el transformador. 'ambién prote&en el circuito del inversor de voltajes invertidos. @evise mu+ bien la posición de cada componente antes de encender el aparato.
quí tenemos nuestro inversor con car&ador autom*tico o istema de limentación Hninterrumpido terminado. ?uede aumentar la potencia de este circuito, aumentando la cantidad de transistores o usando transistores de m*s potencia. unque recomendamos $acer este inversor tal cual como se muestra en este artículo, puede e3perimentar bajo su responsabilidad, cambiando los transistores de salida por transistores 0ET. ;ebe cambiar las resistencias de 1 o$mio que van a la base de los transistores, por resistencias de 1// o$mios que ir*n a la pata ( Gate) de los 0ET + refor!ar las pistas de colector. 'ambién deber* $acer el transformador de m*s potencia, aumentando su tama#o + el calibre del alambre.
Este pro+ecto tiene como objetivo primordial, mostrar el funcionamiento b*sico de un inversor + como conectarlo para que funcione como ?, sin ser realmente una ?. n istema de limentación Hninterrumpido (?), esta formado por un inversor, una etapa de protecciones a corto + sobrecar&as, que &aranti!an la vida del aparato que est* siendo alimentado por este + un sistema de automati!ación. ?or esta ra!ón el inversor que aquí presentamos puede ser usado sólo con "nes educativos + no con "nes comerciales, a menos que usted le a&re&ue las protecciones + circuitos de re&ulación necesarios para que cumpla con las normas técnicas, que &aranti!an que este aparato realmente va a prote&er los electrodomésticos, que se conecten en el. Esperamos sea de &ran utilidad + les deje al&n conocimiento practico. Vi-e" -e pr'e@a -e& iner!"r DC/ AC "n ar;a-"r a't",ti"
NOTA> Es importante recordar que para poder calibrar este circuito es indispensable el frecuencímetro o un multímetro que mida frecuencia. ?ara $acer una comprobación de los componentes en caso de que no funcione el circuito + +a $a+amos descartado un mal ensamble + $a+amos $ec$o todo lo que dice nuestra sección de Re",en-ai"ne!, e deben $acer las si&uientes mediciones> e mide a la salida de los pines 1 + 2 del CD3#14 + debe $aber los #. ;e no ser así se debe calibrar el reóstato $asta que den los #. i se encuentra todo bien a la salida del CD3#14, mida la frecuencia en los emisores de los transistores 2N49#3. i no mide la frecuencia es porque los transistores est*n averiados o son falsi"cados. i todo est* bien al medir el los 2N49#3, entonces se mide en los colectores de los Tip12. + así sucesivamente $asta lle&ar a los transistores de salida. i en los transistores de salida est*n los 8/ J! + el inversor no entre&a el voltaje a la salida
del transformador, entonces ese transformador est* mal construido o no tiene buen alambre en el devanado de 12/ voltios.
