Las cargas de corriente continua de potencia (hasta 3 ampères) con tensiones de alimentación en el rango de 6 a 18 volts se pueden controlar con este circuito. Entre las aplicaciones sugeridas tenemos el control de brillo de lámparas incandescentes, control de temperatura de elementos de calentamiento, control de velocidad de motores eléctricos y muchas otras. El circuito todavía incluye una llave de reversión de polaridad que puede usarse, por ejemplo, para invertir el sentido de rotación de un motor de corriente continua.
El control de cargas de corriente continua por medio de un potenciómetro o reóstato electrónico tiene grandes ventajas cuando analizamos su rendimiento y también versatilidad. El control que presentamos en este artículo puede variar la potencia aplicada a una carga de corriente continua en un rango de 0 a 100% y puede operar con una banda muy grande de tensiones. De hecho, las tensiones de alimentación pueden quedar entre 6 y 18 volts y las corrientes entre 50 mA y 3 ampères.
El circuito es bastante simple y posee una llave de reversión de polaridad donde se puede invertir el sentido de rotación de motores o aún utilizar el circuito para alimentar circuito de modo selectivo con el uso de diodos sensores de polaridad en las cargas.
Podemos intercalar este circuito entre fuentes de alimentación o baterías que alimentan cargas de corriente continua y las propias cargas.
Las características principales del circuito son:
* Rango de tensión de entrada: 6 a 18 volts
* Rango de tensión de salida: 0 a 18 volts o el máximo de la entrada
* Corriente de carga: 50 mA a 3 ampères
* Número de transistores usados: 2
COMO FUNCIONA
Lo que tenemos es una configuración básica de reóstato en la que se utilizan dos transistores en acoplamiento directo (Darlington) siendo uno de baja potencia y otro de alta potencia que debe montarse en un buen radiador de calor.
La tensión de salida del transistor de potencia se determina por la corriente de base del primer transistor, la cual es dada por la posición del cursor de un potenciómetro.
Los dos transistores comienzan a conducir cuando la tensión en la base del primer alcanza aproximadamente 1,2 volts, valor este que es dado con aproximación por la resistencia R3 que representa el mínimo del control. Finalmente, esta resistencia debe ser cambiada para obtener el mínimo real de tensión de salida para compensar las tolerancias de los componentes usados.
A medida que la tensión en la base del transistor tiende a aumentar, por el desplazamiento del cursor del potenciómetro, aumenta la conducción de los transistores y con ello la potencia aplicada a la carga que se conecta al circuito de emisor del segundo transistor (2N3055).
La linealidad del circuito es bastante buena y una protección contra variaciones de tensión (inercia) es dada por el capacitor C2. Para una respuesta muy rápida, este capacitor se puede reducir a valores de hasta 100 nF.
En la entrada tenemos un LED indicador común resistor en serie que depende de la tensión aplicada. La tabla siguiente da los valores sugeridos para resistores de 1/8 W con 5% a 20% de tolerancia:
Tensión de entrada Resistor R1
6 V 560 ohms
9 V 1 k ohms
12 V 1,2 k ohms
15 V 1,5 k ohms
18 V 2,2 k ohms
El capacitor C1 proporciona un filtrado adicional para la tensión de entrada.
MONTAJE
En la figura 1 tenemos el diagrama completo de nuestro potenciómetro electrónico.
El montaje del circuito en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 2.
El transistor Q2 debe montarse en un buen radiador de calor, principalmente si la carga controlada requiere corriente por encima de 1 A. El potenciómetro P1 puede ser lineal rotativo e incluso incluir la llave que enciende y apaga la alimentación.
El LED es rojo común y los capacitores electrolíticos deben tener tensiones de trabajo al menos un 50% mayor que la tensión de entrada prevista para el proyecto.
Sugerimos la instalación del aparato en caja con el radiador del lado externo para facilitar la dispersión del calor generado.
PRUEBA Y USO
Simplemente conecte la entrada del circuito a la salida de la fuente de alimentación y en la salida la carga que debe controlarse. No conecte aparatos electrónicos que sean sensibles a variaciones de tensión como amplificadores, radios y otros que deben tener su potencia controlada de otra forma. Este control sirve básicamente para cargas resistivas como lámparas y elementos de calentamiento o cargas inductivas como solenoides, electroimanes y motores.
Para probar utilice una lámpara incandescente de 12 V (de linterna de coche, por ejemplo) y alimente el circuito con 12 V en la entrada.
Actuando sobre el potenciómetro de control deberemos observar el cambio de brillo de la lámpara. Si se utiliza un motor para la prueba, se debe observar la variación de su velocidad y fuerza.
Comprobado el funcionamiento del aparato es sólo hacer su instalación definitiva con la carga que debe ser controlada. Utilice el cable grueso si la carga requiere corriente mayor que 1 amperio.
**Semiconductores:
Q1 - BC548 o equivalente - transistores NPN de uso general
Q2 - 2N3055 - transistores NPN de potencia
LED - LED rojo común
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 - ver texto
R2, R3 - 470 ohms
R4 - 47 ohms
P1 - 10 k ohms - potenciómetro
Capacitores:
C1 - 100 uF / 25 V - electrolítico
C2 - 10 uF / 25 V - electrolítico
Varios:
S1 - Llave de 2 polos x 2 posiciones
Placa de circuito impreso, radiador de calor para el transistor de potencia, botón para el potenciómetro, caja para montaje, soporte para el LED, hilos, soldadura, etc.
