Projeto Fonte de Tensão Variável

Transcrição

1 Projeto Fonte de Tensão Variável Aluno: Fábio de Oliveira Ribeiro Turma: 2PE Turno da Noite Professor: Cristiano Amaral

2 INTRODUÇÃO: O primeiro desafio que me deparei foi entender o esquemático do projeto fornecido para a fonte variável. Isso envolveu pesquisa dos componentes e quais as suas funções. Para vencer este desafio fiz bastante uso da internet e do Google para pesquisar datasheets dos componentes que compõe a fonte. O principal site que utilizei foi o por conter uma ampla variedade de documentos de diversos fabricantes de um mesmo componente, alguns mais resumidos outros mais completos, facilitando a comparação e o entendimento do funcionamento dos componentes. O site possui ferramenta de busca e índice alfanumérico para pesquisa e idioma em português. O segundo desafio foi a aquisição dos componentes o que exigiu idas em diversos estabelecimentos até a aquisição de todos os componentes, tendo em vista que nos principais estabelecimentos de componentes na capital não foi possível encontrar todos os componentes em um único estabelecimento, também o atendimento é deficitário e demorado, exigindo paciência e conhecer bem os produtos que se quer comprar. O terceiro desafio foi transferir o layout da fonte para a PCI, para isso mais uma vez pesquisei no Google métodos caseiros que não envolvesse utilização de produto químico e de baixo custo. O método que utilizei foi o de transferir o layout

3 para a PCI utilizando toner de impressora laser e papel tipo fotográfico. O resultado apesar de não ser totalmente satisfatório é bem simples e de baixo custo. Ter superado estes obstáculos foi importante, pois pude aprender a buscar o conhecimento para o desenvolvimento e conclusão da atividade proposta da melhor maneira possível, primando sempre pelo melhor resultado e pelo menor custo de produção sem abrir mão da qualidade nem diminuindo os parâmetros exigidos. A fonte variável foi concluída, se mostrou estável e confiável para ser usada em bancadas de testes e reparos, sendo que eu mesmo já a utilizei para verificar o funcionamento de controles remotos que estavam com defeitos inclusive recuperando um deles. Na minha formação profissional ter montado esta fonte abriu minha mente para as possibilidades que a eletrônica pode alcançar. Pude aprender que com esforço, dedicação, pesquisa, com erros e acertos, é possível desenvolver projetos, que é a área em que pretendo atuar, também fazer reparos e consertos observando e interpretando esquemáticos ou circuitos já impressos e montados. Depois de ter montado a fonte senti mais confiança na minha capacidade e mais motivado a concluir o curso com o melhor aproveitamento possível. Vi também que a eletrônica poderá abrir portas para atuar em outras atividades correlacionadas e também a possibilidade de ter uma remuneração melhor e mais adequada que é um dos principais objetivos de todo profissional.

4 DESENHO DO ESQUEMÁTICO E LAYOU PCI: Para desenhar o esquemático utilizei vários softwares próprios para este fim, o primeiro que utilizei foi o ExpressPCB, que utilizei sem maiores problemas, depois montei o mesmo esquemático no Proteus 7 Professional, o que demandou bastante tempo e muitas dificuldades, primeiro pela barreira do idioma, segundo pela complexidade do programa em si, aliado a fato de não ter conseguido um tutorial de fácil compreensão para utilizar. O terceiro software que utilizei foi CircuitMaker que obtive melhores resultados mas não consegui gerar uma PCI com este programa.

5 O quarto programa que testei foi o Eagle 5.que consegui usar com maior facilidade. Mostrou ser um programa simples de fácil obteção, pode ser obtido no site neste site além do programa vc pode acessar o fórum e baixar uma variedade de bibliotecas de componentes feitos por outros utilizadores ou fabricantes. Também consegui uma apostila completa para o Eagle Vs 4x que foi bastante útil para o aprendizado. O programa permite edição e criação de componentes a partir de outros com package semelhante ou ainda criar um componente do zero. O programa realiza processo de checagem de conexão elétrica (ERC) e possui uma ferramenta DRC(Design Rule Check) que define regras de espaçamento para roteamento automático evitando assim surpresas na hora da confecção da placa. Podem-se definir diversos parâmetros de espaçamento inclusive confeccionar placas com layout de dois lados. Esquemático feito com Eagle 5.

6 Lay-out de PCI obtido a partir do esquemático Esta placa ficou muito grande e com os componentes muito espaçados, também a montagem final ficou com um excesso de fios por conta dos terminais dos led s. Apesar de tê-la montado acabei descartando-a, pois não caberia na caixa junto com o transformador. A placa definitiva foi obtida tendo como base o layout fornecido pelo Professor Cristiano disponibilizado no seu site Após feito o download da placa no formato PCB, utilizei o ExpressPCB para compactar um pouco os componentes para que pudesse acomodar a PCI junto com o Transformador dentro da caixa metálica:

7 Placa reduzida feita no ExpressPCB TRANSFERÊNCIA DO LAYOUT PARA PCI E CORROSÃO: Para transferência do layout para a PCI utilizei um método encontrado mediante pesquisa no Google que consistia em imprimir o layout em papel fotográfico tipo Glossy com impressora laser e depois utilizando ferro elétrico, aquecer a placa e colocar sobre ela a impressão já recortada no tamanho certo. Colocar sobre o papel o ferro em temperatura elevada por alguns minutos, logo após mergulhar a placa junto com o desenho em água quente e detergente por alguns minutos. Logo após debaixo de água fria retirar o papel fotográfico. O método funciona ficando o toner grudado no cobre da placa. Porém na retirada do papel costuma sair também um pouco do toner, necessitando assim de completar o processo com caneta de tinta permanente e cobrir ou corrigir os locais falhos utilizando uma lupa, para só depois de esta correção levar a placa para corrosão do percloreto de ferro. Tem também algumas variações deste método utilizando papeis para transparência e adesivos, mas eu utilizei o Glossy fotográfico conforme fotos:

8 Medindo layou para recortar a PCI Medindo a PCI para recortar

9 Recortando a PCI Preparando para transferir o Layout

10 Aquecendo com ferro elétrico Resultado depois de retirado o papel fotográfico

11 Corrigindo falhas com lupa e caneta de tinta permanente Placa pronta para o processo de corrosão

12 MONTANDO OS COMPONENTES NA PCI Após a corrosão fiz uma verificação com o multímetro para verificar se todas as trilhas estavam conduzindo para inicia a montagem e soldagem dos componentes. Os componentes que foram utilizados neste projeto foram: Componentes Aplicação Quant. Caixa metálica 3xx7cm Acomodação dos circuitos e transformador Placa pci cobreada 5x5cm Transformador Ve=0/220V a Vs=5+5V center tape Acomodação dos componentes e soldagens dos mesmos formando o circuito da fonte Transformar tensão de entrada CA 0/220 em tensão de saída CA 30Vpp ou 5+5Vp Tomada CA para painel Conectar a tensão externa na fonte Chave liga/desliga Chave para ligar e desligar a fonte sem necessidade de retira o cabo de alimentação Porta fusível Acomodar fusível de proteção Fusível de 3a Proteção para sobrecarga da fonte Chave HH Diodos retificadores N4007 Capacitores eletrolíticos 2200uf 35V Polarizado Comutar a tensão de entrada quando 27V ou 220V Retificar o sinal de entrada CA do transformador para sinal de saída cc para o circuito Filtrar o sinal retificado dos diodos estabilizando e compensando as variações de tensão do circuito 6 3

13 Capacitores eletrolítico 47uf 35V polarizado Regulador de tensão 7805 Regulador de tensão 782 Regulador de tensão 7905 Regulador de tensão 792 Regulador de tensão 785 Transistor TIP4 Transistor 2N3055 Compensar pequenas variações de tensão dos CI s reguladores de tensão Estabilizador de tensão com limitação interna de corrente e compensação de temperatura. Fornece tensão de saída igual a +5V Estabilizador de tensão com limitação interna de corrente e compensação de temperatura. Fornece tensão de saída igual a +2V Estabilizador de tensão com limitação interna de corrente e compensação de temperatura. Fornece tensão de saída igual a -5V Estabilizador de tensão com limitação interna de corrente e compensação de temperatura. Fornece tensão de saída igual a -2V Estabilizador de tensão com limitação interna de corrente e compensação de temperatura. Fornece tensão de saída igual a +5V Transistor de alta potência NPN. Usado neste projeto excitador de corrente para controle da saída da tensão variável Dissipador de potência, utilizado no projeto como potenciômetro eletrônico para regular a tensão e a corrente da saída de tensão variável 2 Potenciômetro 220kΩ Regular a saída de tensão variável 0 a 5V Knob Elemento de acabamento para potenciômetro Resistores kω w Resistores de tensão para diminuir a tensão e a corrente para acendimento dos led s 5

14 Led s vermelho Led s verdes Diodo emissor de luz na cor vermelha para indicar status das tensões positivas em funcionamento Diodo emissor de luz na cor verde para indicar status das tensões negativas em funcionamento 3 2 Suporte para led s 5mm Acomodar e fixar os led s na caixa 5 Bornes vermelhos Borne para saídas de tensões positivas 3 Bornes pretos Borne para saída gnd 3 Bornes amarelos Borne para saídas de tensões negativas 2 Isolador de mica para 2N3055 Isolar o componente do dissipador de calor Dissipador de calor Dissipar calor do 2N3055 Pasta térmica Isoladores para parafuso Propiciar a transferência térmica do componente e ajudar na isolação do mesmo Isolar os parafusos de fixação do 2N3055 do dissipador de calor 2 Parafuso, porca e arruela para fixação do 2N3055 Fixar o componente no dissipador de calor 2 Abraçadeira plástica pequena Organizar os cabos de conexão dentro da caixa 0 Cabo de força Cabo de alimentação CA

15 Para a solda dos componentes, utilizei um ferro de solda de 30W com ponta fina e solda fina. Primeiro passo foi furar a placa para encaixa dos terminais dos componentes e de cabos, para isso usei mini-furadeira e broca fina. O segundo passo foi identificar os componentes na parte não cobreada da placa reduzindo assim a possibilidade de erro de montagem. O terceiro passo foi distribuir os componentes nos seus locais observando a polarização dos componentes como base no diagrama do circuito. Iniciei a soldagem fixando primeiro os componentes menores como resistores e diodos, cabinhos e depois os maiores. Após a soldagem fiz um pequeno teste para verificar o funcionamento do circuito. Para preparar a caixa foi necessário brocas de diversos tamanhos para realizar diversos furos de diâmetros diferentes, os rasgos foram feitos utilizando furadeira e o acabamento com lima bastarda, e quadrada para acabamentos menores. A fixação do dissipador de calor foi externa por não caber dentro da caixa, foi necessário fazer a isolação do mesmo com isoladores para parafuso. Fiz um gabarito para furar a frente da caixa para encaixar os suportes para led s, bornes e potenciômetro. Após a fixação dos mesmos procedi a uma verificação com o multímetro para verificar se os bornes estavam devidamente isolados da caixa. O transformado utilizado foi um com o primário de 4 fios; para ligar a sequência transformador chave HH chave Liga/Desliga Fusível e tomada CA, utilizei o seguinte esquema:

16 RELATÓRIO FOTOGRÁFICO DA MONTAGEM DOS COMPONENTES Figura - Identificando Componentes Figura 2 - Testando as Trilhas

17 Figura 3 - Soldando componentes menores Figura 4 - Soldando e identificando cabinhos

18 Figura 5 - Todos os componente soldados Figura 6 - Fonte pronta para teste

19 RESULTADOS Após testes os resultados obtidos com o multímetro foram os seguintes: Saída de Tensão +5V = +4,86V Saída de Tensão -5v = -4,89V Saída de Tensão +2V = +,86V Saída de Tensão -2V = -,89V Saída de Tensão Variável 0-5V = 0 3,9V APLICAÇÕES: Esta fonte é adequada a uma ampla variedade de aplicações, é fundamental em bancada de reparos e para aprendizado, serve para proteção de circuitos de testes contra eventuais danos por um erro de montagem, serve para alimentar circuitos com corrente de até A, poderá alimentar motores de até 5V e ser utilizada para teste de reparos de equipamentos defeituosos. Por se tratar de uma fonte ajustável ou variável é indispensável em laboratórios de eletrônica, pois permite o desenvolvimento de roteiros e projetos de experimentos específicos, eletrodinâmica e aplicações de componentes eletroeletrônicos. Pode ser usada para auxiliar na instrumentação de laboratório, eliminando a utilização de pilhas ou baterias e seus resíduos e possibilitando o ajuste da tensão necessária. Bibliografia: