CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLOGICA DE SANTA CATARINA CURSO TÉCNICO DE ELETRÔNICA ELETRÔNICA BÁSICA FONTE ESTABILIZADA SIMÉTRICA 5,12 E -12V Equipe: João Heracto de Matos Valdo Rickes Paixão
INDICE 1. INTRODUÇÃO 3 pág. 2. DIAGRAMA DE BLOCOS 3 pág. 3. ETAPAS DO PROJETO 4 pág. 4. LISTA DE MATERIAL 5 pág. 5. TABELA DE PREÇOS 6 pág. 6. FONTE LINEAR 7 pág. 7. FUNCIONAMENTO 7 pág. 8. TABELA DE MEDIDAS 9 pág. 9. TABELA FONTE 9 pág. 10. TEMPERATURA DOS COMPONENTES 9 pág. 11. MONTAGEM DA FONTE 10 pág. 12. MONTAGEM NA MATRIZ DE CONTATO 10 pág. 12.1 FORMAS DE ONDA NO OSCILOSCÓPIO 11 pág. 14. MONTAGEM NA PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO 11 pág. 14.1 DESENHO DA PLACA 12 pág. 15. CONCLUSÃO 17 pág. 16. REFERÊNCIAS 17 pág. 17. ANEXOS 18 pág. 2
1. INTRODUÇÃO A fonte simétrica estabilizada apresentada é própria para utilização em bancada devido as suas características e a sua boa capacidade de corrente e de grande utilidade para alimentar projetos que estejam em matriz de contatos e necessite de tensões especiais não encontradas em fontes comerciais. Características: Tensão de entrada: 220VCA Tensão de saída: 12VCC;-12VCC e 5VCC Corrente máxima: 1A 2. DIAGRAMA DE BLOCOS O diagrama de blocos é constituído de um transformador abaixador, retificador, filtro capacitivo, regulador e filtro para proteção contra eventuais pulsos de comutação rápida. Fig. 1 diagrama de blocos 3
3. ETAPAS DO PROJETO Foi escolhido um circuito simples, porém que atendesse as necessidades de uma bancada, para alimentar projetos em testes e equipamentos com baixo consumo. Estudado o projeto e verificada a viabilidade técnica e de fabricação através de simulação (PROTEUS), o qual foi aprovado. Após aprovação iniciou-se a aquisição dos componentes. Em seguida iniciou-se a montagem da fonte na matriz de contato em etapas. A cada etapa eram feitas as medidas. Com a montagem da fonte concluída na matriz de contato foi feita aquisições durante o funcionamento sem carga Desenhada a placa de circuito impresso com auxilio do programa para desenho de placas EAGLE. Feito a transferência do desenho para a placa de circuito impresso e logo após a corrosão da mesma. Realizada a montagem e solda de todos os componentes do circuito na placa. Com a placa pronta foi dado inicio a todos os testes e aquisições finais para iniciar a documentação (relatório final). 4
4. LISTA DE MATERIAL T1-15+15V X 2A Transformador com o primário de acordo com a rede local. CI 1 7812 Circuito integrado regulador positivo de tensão. (12V) CI 2 7805 Circuito integrado regulador positivo de tensão. (5V) CI 3 7912 - Circuito integrado regulador negativo de tensão. (-12) D1 a D4 Diodos de silício 1N4007. R1 Resistor 4,7kΏ x 1/2W. LED 1 Led vermelho comum. C1 e C2 Capacitores eletrolíticos 1000uF x 35V. C3-C4-C5 Capacitores cerâmicos 100nF. C6-C7-C8 Capacitores eletrolíticos 100uF x 16V. S1- Interruptor simples. F1-1A- Fusível. J1, J2, J3 e J4 Bornes isolados. Diversos: placa de circuito impresso, caixa para montagem, cabo de alimentação, suporte para fusível, suporte para LED, fios, solda, radiadores d calor para os integrados, etc. 5
5. TABELA DE PREÇOS Componentes Quantidade Preço (R$) Regulador 7815 1 1,15 Regulador 7912 1 1,15 Regulador 7805 1 1,15 Diodo 1n4007 4 0,05 Led 5 mm 1 0,19 Resistor 1W 1 0,14 Capacitor Eletrolítico 2 1,80 Capacitor Eletrolítico 3 0,15 Capacitor Cerâmico 3 0,12 Chave 1 0,95 Porta Fusível 1 0,90 Fusível 1A 1 0, l8 Borne 4 0,60 Trafo 15 V/2 A 1 18,60 TOTAL 14 31,42 6. FONTE LINEAR Equipamento eletrônico que fornece alimentação continua a partir de uma alimentação alternada. As fontes lineares geram poucos problemas visto que são formadas por circuitos mais simples e seus componentes trabalham em baixa freqüência. Na fig. 02 apresentamos o esquemático da fonte projetada. 6
Fig. 2 desenho da fonte (PROTEUS) 7
7. FUNCIONAMENTO O transformador recebe da rede 220 Volts no primário e abaixa no secundário para 2 x 15 Volts, estas tensões são retificadas pelos quatro diodos (D1 a D2). A retificação já é feita de modo a obtermos tensões simétricas em relação à saída central do transformador que passa a ser o ponto de 0 Volts do circuito. Um LED indicador entre os extremos da fonte onde temos 30 Volts serve para monitorar o funcionamento. A filtragem da tensão retificada é realizada por dois capacitores eletrolíticos de 1000uF. A regulagem da fonte é feita por circuitos integrados comuns. O LM 7812 e o 7805 são os reguladores positivos enquanto o 7912 é o regulador negativo, com um dissipador de calor apropriado, os LM78xx podem fornecer até mais que 1A de corrente. Ele também possui proteção contra sobre-temperatura e curto-circuito. Na saída dos reguladores temos três capacitores de filtragem e três de desacoplamento. Os capacitores menores servem para desviar eventuais pulsos de comutação rápidos (ruídos) que não seriam absorvidos pelos eletrolíticos em vista de sua indutância residual. Na entrada da fonte, há um fusível de 1A para proteção contra eventuais curto circuito. Devemos salientar que foi acrescido no diagrama original o circuito para fornecer 5 V de tensão regulada. 8
8. TABELA DE MEDIDAS Tensão Trafo (primário) 220V Trafo (secundário) 15+15V Diodos 15,4V Reguladores 21V 9. TABELA FONTE Saídas Sem Carga 75% de Carga 100% de Carga V1 5,08V 5,02V 5,0V V2 12,6V 12,4V 12,43V V3-12,26V -12,57V -12,05V 10. TEMPERATURA DOS COMPONENTES Componentes Frio Quente 75% de Carga 100% de Carga Regulador 23 C 29 C 52 C 57 C Dissipador 24 C 30 C 70 C 96 C Trafo (Núcleo) 25 C 28 C 31 C 35 C Trafo (Bobina) 24 C 26 C 32 C 35 C Diodo 24 C 25 C 28 C 35 C Capacitor 23 C 30 C 40 C 45 C 11. MONTAGEM DA FONTE A montagem da fonte constitui-se de duas etapas, sendo a primeira etapa na matriz de contato e após na placa de circuito impresso. 9
12. MONTAGEM NA MATRIZ DE CONTATO Nesta montagem, o procedimento foi por etapas, primeiro foi montado o trafo com os diodos e feita às medições e verificada a forma de onda; colocado os capacitores de filtro e feito medições; colocado os reguladores e verificado as tensões de saída, para finalizar foi colocado capacitores para filtragem e de desacoplamento, feita as medições e verificadas as formas de ondas. Na matriz de contato foram feitas às primeiras aquisições para melhor observar as formas de onda e também para ter maior noção de como se comportava o circuito 12.1 FORMAS DE ONDA NO OSCILOSCOPIO: Fig.3 Tensão de entrada 10
Fig.4 tensão de saída Fig.5 Riplle 11
14. MONTAGEM NA PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO Foi feito o desenho da placa (EAGLE) e esquemático, depois de passado o desenho para placa, feita a corrosão, a furação para efetuar a soldagem dos componentes e iniciadas a soldagem dos mesmos. Com os componentes soldados foi inserido o transformador no circuito, feito os ensaios previstos (tensões, formas de ondas e temperatura dos componentes quando aplicadas cargas conforme a tabela 10) e constatado o perfeito funcionamento. Para finalizar foi colocada a fonte no gabinete, observando o afastamento da placa de circuito impresso (inserindo material isolante entre a placa e o gabinete) para evitar curto circuito. 14.1 DESENHO DA PLACA Fig. 6 Desenho da Placa 12
Fig.7 Tensões do Secundário do Trafo 13
Fig.8 Vcc 01 e Vcc 02 Fig. 9 Riplle da saída +12Vcc 14
Fig. 10 Riplle da Saída -12Vcc Fig. 11 Medidas na Fonte com meia carga na saída 12Vcc 15
Fig. 12 Medidas na Fonte com meia carga na saída -12Vcc 16
15. CONCLUSÃO Durante todo o processo de montagem do projeto não houve nenhum tipo de problema que pudesse trazer dificuldades ou interromper o cronograma pré-estabelecido. Os componentes foram facilmente adquiridos no mercado. Os resultados obtidos ficaram dentro do esperado, visto que por se tratar de projeto simples e de fácil levantamento dos parâmetros analisado. Nos ensaios da fonte com carga foi analisado o comportamento dos componentes, registrando suas temperaturas à medida que era alterado o valor destas cargas. Como a maior preocupação estava relacionada ao comportamento dos reguladores, foi constatado que a temperatura máxima atingida nos reguladores (57 C) e nos dissipadores (96 C) com 100% de carga no intervalo de tempo de 10 minutos, ficou distante do ponto de atuação da proteção de sobre temperatura que é de 125 C. As tensões reguladas permaneceram inalteradas. Nos demais componentes as temperaturas não apresentaram variações significativas permanecendo próximas às levantadas durante o ensaio da fonte sem carga. Pode-se afirmar que após a realização dos ensaios com e sem carga que este equipamento esta aprovado para ser utilizado de acordo com suas especificações técnicas. 16. REFERÊNCIAS SABER ELETRÔNICA N 227/91 NEWTON C. BRAGA 17
ANEXOS 18