La elevadísima resistencia de entrada de los amplificadores operacionales con FET de la serie TL0 de Texas Instruments permite la realización de proyectos interesantes como éste: una fuente de alimentación que no usa potenciômetros u otros dispositivos para el control de la tensión y si en cambio el toque de sus dedos en sensores. Se usan dos sensores, uno para elevar y el otro para bajar la tensión exactamente hasta el nivel que usted desee en la salida.
Sin potenciómetros de control en la salida, esta fuente mantiene su tensión en función de la carga de un capacitor. Como la corriente que el amplificador operacional con FET exige, para tomar esta tensión de referencia, es extremadamente baja, pues, su resistencia de entrada es de 1012 Ω, el capacitor se mantiene por horas con la misma tensión que es fijada por el toque de sus dedos.
Se trata de una fuente evidentemente experimental, pues, para alimentar circuitos en que se exige gran estabilidad de tensión, el sistema no sirve.
Usando un transformador de 12V x 1A podemos obtener tensiones de salida de poco más de 12V, pero nada impide seguir usando un transformador de 15V y hasta incluso de 20V para obtener una tensión mayor de salida en el límite.
El integrado CA3140 puede usarse, también, en esta versión, pues, se trata de un amplificador operacional con FET en la entrada (figura 1).
El circuito
La idea básica es simple: un operacional controlando la tensión de salida vía dos transistores, uno de los cuales es de potencia.
En este caso, sin embargo, como el amplificar operacional tiene una elevadísima resistencia de entrada, podemos usar para la referencia, no un diodo zener como se hace normalmente, sino un capacitor cargado con la tensión que se desea en la salida.
La elevadísima resistencia de entrada del operacional impide que la carga del capacitor disminuyera alterando así en períodos cortos la tensión de salida.
Lo que ocurre normalmente es la perdida de esta carga por fugas o por la propia resistencia del aire, pero eso lleva mucho tiempo para ocasionar preocupación. La preocupación mayor es la elección del C2 que debe ser obligatoriamente de poliéster (de buena calidad), con valores entre 22u y 5,6 µF.
En el prototipo usamos un capacitor de 5,6 µF que mantiene la carga por largos intervalos de tiempo, sin alteración sensible de la tensión de salida.
Para cargar y descargar el capacitor con la tensión de referencia (deseada en la salida) usamos el proceso del toque. Tenemos entonces dos sensores conectados a resistores de 1M5, lo que permite una excursión de mínimo a máximo y viceversa, del orden de 10 segundos.
Tocando en X1, la corriente carga al capacitor, elevando así la tensión de referencia. Tocando en X2 ocurre Ia descarga.
El interruptor S2 de presión es optativo, pudiendo ser usado para descargar el capacitor C2 cuando desconectamos la fuente, garantizando asi que, cuando la misma es conectada de nuevo la tensión parta de cero en la salida.
El transistor Q1 es un sensor de tensión que realimenta el integrado, proveyendo así la polarización para la salida.
Entre los puntos A y B, que corresponden a la salida, podemos conectar tres tipos de indicadores.
El más simple consiste en un indicador de hierro móvil, de costo bajo, con escala de 0-15 o más, conforme al tipo de transformador usado. Recordamos, sin embargo, que este tipo de indicador no es muy preciso, pero posee bajo costo en relación a los demás.
Otra posibilidad consiste en conectar un multímetro en la escala de tensiones DC para monitorizar la salida de tensión, pero en este caso quedará ocupado imposibilitando otro tipo de aplicación simultánea.
Finalmente, tenemos la posibilidad de conectar un VU-metro de 200 µA o incluso de 1 mA, con una escala previamente preparada para medir la tensión de salida.
Se debe usar un trimpot de ajuste, como muestra la figura 2.
Hacer el ajuste del trimpot resulta fácil. En la salida de la fuente conecte, también, el multímetro en la escala DC-volts que permite leer la tensión máxima.
Ajuste la fuente para la tensión máxima, y, al mismo tiempo, el trimpot para que el VU vaya hasta el fin de la escala. Vea a cuánto corresponde esta indicación en el propio multímetro, anotando el valor en el VU.
Después basta dividir en partes iguales la escala, anotando los valores correspondientes.
Montaje
El diagrama completo de la fuente con control por toque aparece en la figura 3.
Podemos realizar la parte básica del proyecto en una placa de circuito impreso, como muestra la figura 4.
Para el circuito integrado podemos usar un zócalo y para el Q2 se debe emplear un buen disipador de calor.,
C1 debe tener una tensión de operación, por lo menos 100% mayor que la tensión del transformador usado. Sugerimos 2.200 µF 25V para transformadores de 12V y 2.200 µF x 35V para un transformador de 15V.
Los sensores pueden ser fijados en el propio panel de la fuente, habiendo diversas posibilidades para esto.
Sugerimos la configuración mostrada en la figura 5, consistente en 4 tornillos de bronce, que proporcionan buen contacto al toque.
Otra posibilidad consiste en el uso de un panel de circuito impreso, conforme al diseño.
En el diagrama no incluimos un LED para monitorización, pero puede emplearse, recordando que debe ser conectado inmediatamente después del D1 en serie con un resistor de 1k5.
El resistor R4 debe ser de alambre con por lo menos 1 watt de disipación y C3 puede tener una tensión de trabajo de 25V.
Los resistores son todos de 1/8 ó 1/4W, excepto R4, como ya explicamos.
Prueba y uso
Para la prueba el procedimiento es simple. Conecte la alimentación, accionando S1.
Conecte un multímetro o voltímetro en la salida, si no lo tuviera ya incorporado.
Toque inicialmente en el sensor X1. La tensión de salida debe subir lentamente hasta alcanzar el máximo. Tocando en X2 la tensión debe caer. El ascenso o descenso debe parar inmediatamente cuando dejamos de tocar los sensores.
Si la tensión cae después que dejamos de tocar los sensores, es señal que el capacitor C2 presenta fugas y debe ser sustituido.
Para usar la fuente tenga en cuenta la polaridad de salida y principalmente los limites de corriente.
No conecte cargas que consuman más que lo previsto.
Para usar la fuente tenga en cuenta la polaridad de salida y principalmente los limites de corriente.
Cuando conecte aparatos electrónicos en la salida, proceda siempre del siguiente modo: ajuste antes la tensión para después accionar el aparato alimentado y nunca lo contrario.
CI-1 TL071, TL081 o CA3140 amplificador operacional con FET (Texas o equivalente)
D1, D2 - 1N4002, 1N4003 o 1N4004 - diodos de silicio
Q1 - BC548 o equivalente - transistor NPN de uso general
Q2 - TIP81 o equivalente - transistor NPN de potencia
T1 - transformador de 12 + 12V ó 15 + 15V X 1A - primario de acuerdo con la red local
F1 - 1A - fusible
S1 - Interruptor simple
S2 - Interruptor de presión
J1, J2 - bornes rojo y negro (aislados)
M1 - ver texto (voltímetro)
C1 -2.200 µF x 25 ó 35V- capacitor electrolítico
C2 - 2,2 a 5,6 µF - capacitor de poliéster (ver texto)
C3 - 100 µF X 25V capacitor electrolítíco
X1, X2 - sensores (ver texto)
R1, R2 - 1M5 X 1/8W resistor (marrón, verde, verde)
RB - 4k7 x 1/8W - resistor ( amarillo, violeta, rojo)
R4- 0,47Ω x 1W - resistor de alambre
Varios: caja para montaje, cable de alimentación, placa de circuito impreso, alambres, soporte para fusible, disipador de calor para Q2, soldadura, etc.
(Publicado originalmente en 1987)
