Los aparatos electrónicos de diversos tipos, motores de corriente continua, lámparas pequeñas y muchos otros dispositivos, necesitan ser alimentados con tensiones continuas en el rango de 1,5 V a 12 V, normalmente obtenidas de pilas o baterías. Para los que no quieren gastar dinero con pilas, existe la alternativa de hacer la alimentación de esos dispositivos a partir de la energía de la red, usando para ello una fuente de alimentación. Describimos ese tipo de montaje, muy importante para todos los lectores incluyendo los que estudian, pues se trata de proyecto básico de los cursos técnicos.
Para alimentar aparatos de baja tensión continua a partir de la red de energía de 110 o 220 V alternados, es necesario emplear un circuito especial que está formado básicamente por un transformador, un rectificador, un filtro y un sistema de regulación.
Este circuito, de gran utilidad en la bancada de todo practicante de electrónica, es llamado "fuente de alimentación".
La fuente que describimos proporciona tensiones de 0 a 12 volts, lo que corresponde hasta 8 pilas grandes. Con él podemos alimentar radios, amplificadores pequeños, circuitos experimentales diversos, motores para pilas, lámparas de linternas y coche, pequeños grabadores, etc.
Su montaje es bastante simple, pudiendo ser perfectamente el primer aparato importante en la bancada del lector que pretende ser un adepto de la electrónica.
COMO FUNCIONA
En la entrada del circuito tenemos un transformador que reduce la tensión de la red de energía de 110 (127) o 220 V para 15 volts, valor que sirve de punto de partida para el circuito que viene a continuación.
El transformador también tiene una finalidad adicional importante: además de la reducción de la tensión él aísla la red de energía de alta tensión del aparato alimentado, dando así más seguridad en el uso, pues no habrá peligros de choques.
Se sigue el sistema rectificador, que está formado por dos diodos (D1 y D2). Estos diodos tienen por función modificar la tensión del transformador, que es alternada, pasando a continua, ya que los dispositivos electrónicos que deben ser alimentados, exigen corriente continua (los aparatos electrónicos conectados a la red de energía poseen su propia fuente interna para esta finalidad).
El capacitor C1, de gran valor, hace el filtrado de la corriente. Cuanto mayor sea el valor de ese condensador, más eficiente será el filtrado.
Tenemos finalmente el circuito de regulación y control. Este circuito se basa en un transistor de potencia, un potenciómetro y un diodo zener.
El diodo zener proporciona la referencia de tensión, o la limitación del valor mayor de la salida que la fuente alcanza. Usamos un diodo zener de 13 V, pues ocurre una caída de tensión del orden de 0,6 V en los empalmes de los transistores que necesitan ser compensados.
Esto significa que la tensión máxima de salida será del orden de 11,8 V.
Podemos obtener un poco más si el diodo usado es de 13,6 V.
El zener se conecta al potenciómetro P1, que sirve de ajuste externo para la tensión que deseamos tener en la salida. Ajustando P1 determinamos la tensión de referencia en las bases de los transistores y, por lo tanto, la tensión que deben aplicar a la salida del circuito.
Q1 es el elemento que controla la corriente principal, a partir de la referencia dada por P1 y Z1. Este transistor, que "soporta" toda la carga del aparato alimentado, debe montarse en un buen radiador de calor, ya que tiende a calentar cuando está en funcionamiento.
Completa el proyecto un voltímetro de hierro móvil o equivalente (que es de menor costo) cuya finalidad es indicar cuántos volts están "saliendo" de la fuente, además de un fusible de protección adicional que es F2.
MONTAJE
Comenzamos por dar el circuito completo de la fuente en la figura 1.
Figura 1 - Diagrama completo de la fuente.
En la figura 2 tenemos el montaje tomando como base una placa de circuito que será elaborada por el propio lector. Como no se trata de montaje crítico existe hasta la posibilidad de utilizar un puente de terminales.
La placa de circuito impreso, con los demás componentes, puede fijarse dentro de una caja (preferiblemente de plástico o de madera) para mayor facilidad de uso y mejor apariencia.
En la parte frontal de la caja quedan los controles, en el caso del potenciómetro de ajuste, el interruptor general S1, los bornes J1 y J2, además del voltímetro.
En el caso de que el lector quiera, puede utilizar un multímetro de bajo costo (hoy bastante accesible, siendo encontrado hasta en mercados) como voltímetro, embutiéndolo en la caja, conectado en la escala propia de tensiones (DC Volts).
En la parte posterior de la caja se puede fijar el radiador de calor con Q1, para facilitar la disipación del calor generado. En la figura 3 tenemos una sugerencia para esta caja.
En el montaje tenga cuidado con las posiciones de los componentes polarizados como los diodos, LED, capacitores electrolíticos, diodo zener y los transistores.
En realidad, el diodo zener puede ser hasta de 15 V caso en que la fuente alcance un poco más de 13 V, si así el lector desea, o si no hay en el comercio de su localidad el diodo original.
Los bornes J1 y J2 deben ser de diferentes colores para identificar la polaridad de salida de la fuente: rojo = positivo y negro = negativo.
La conexión del devanado primario del transformador depende de la tensión de la red.
Terminando el montaje, será necesario verificar el funcionamiento antes de usar la fuente.
PRUEBA Y USO
Compruebe el montaje y, si todo está en orden, coloque los fusibles en los soportes.
Conecte la fuente. Inicialmente, ajustando P1 el lector debe observar que la aguja del voltímetro indicará las tensiones que deberán estar presentes en su salida.
Los voltímetros de hierro móvil no son muy precisos, de modo que si el lector tiene un multímetro, debe comparar las indicaciones ligándolo en la salida y, basándose en sus indicaciones, hacer eventuales correcciones de la escala.
Para comprobar la corriente de salida, conecte una resistencia de 15 ohms x 20 W a la salida de la fuente. El resistor debe calentar bien con la fuente en la tensión máxima de salida y no debe haber una caída muy grande en la indicación del voltímetro.
Si tiene una lámpara de linterna o una luz de cortesía de 12 V, enciéndala en la salida y compruebe que la tensión de salida llegue a los 12 V cuando la lámpara alcance el máximo brillo.
Comprobado el funcionamiento, puede usar la fuente recordando apenas que:
• No se deben alimentar aparatos que exijan cadenas de más de 1 ampère.
• Nunca conecte la salida de la fuente con el aparato conectado. Siempre proceda en el siguiente orden: ajuste antes la tensión para el valor deseado, y sólo después encienda el aparato que debe ser alimentado retocando entonces la tensión, para alcanzar el valor correcto.
• En caso de sobrecarga F2 se quema. Esto se constata porque el voltímetro pasa a indicar cero en cualquier posición del potenciómetro P1. Si hay quema constante es porque el aparato alimentado requiere corriente mayor de lo que la fuente puede suministrar.
• Observe siempre la polaridad de los cables de alimentación de los aparatos que están conectados a la fuente.
Semiconductores:
Q1 - 2N3055 - transistores NPN de potencia
Q2 - BC547 o BC548 - transistores NPN de uso general
Z1 - Diodo zener de 13 a 15 V x 1 W
LED1 - LED rojo común
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 - 1 k ohms - marrón, negro, rojo
R2 - 1,5 k ohms - marrón, verde, rojo
P1 - 4,7 k ohms - potenciómetro
Capacitores:
C1 - 2 200 uF / 25 V - electrolítico
C2 - 100 nF - cerámico o poliéster
C3 - 100 uF / 25 V - electrolítico
C4 - 10 nF - cerámico o poliéster
Varios:
V - voltímetro de hierro móvil de 12 o 15 V o multímetro común - véase el texto
F1 - fusible de 500 mA
F2 - 2 A - fusible
S1 - Interruptor simple
T1 - Transformador con primario según la red de alimentación y secundaria de 15 + 15 V x 1 A
Placa de circuito impreso o puente de terminales, caja para montaje, cable de alimentación, soporte para fusibles, botón para el potenciómetro, soporte para el LED radiador de calor para el transistor de potencia, bornes aislados negro y rojo, tornillos, tuercas, hilos , soldadura, etc.
