Projeto Fonte de Tensão Variável

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Projeto

Fonte de Tensão Variável

Aluno: Fábio de Oliveira Ribeiro Turma: 112PE – Turno da Noite Professor: Cristiano Amaral

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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 http://www.datasheetcatalog.com/ 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

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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.

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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.

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O quarto programa que testei foi o Eagle 5.11que consegui usar com maior facilidade. Mostrou ser um programa simples de fácil obteção, pode ser obtido no site http://www.cadsoftusa.com/ , 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.

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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

http://professorcristiano.com/ensino-militar/. 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:

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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:

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Medindo layou para recortar a PCI

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Recortando a PCI

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Aquecendo com ferro elétrico

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Corrigindo falhas com lupa e caneta de tinta permanente

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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

13x11x7cm Acomodação dos circuitos e transformador 1

Placa pci cobreada 5x5cm

Acomodação dos componentes e soldagens

dos mesmos formando o circuito da fonte 1

Transformador Ve=110/220V 1a

Vs=15+15V center tape

Transformar tensão de entrada CA 110/220

em tensão de saída CA 30Vpp ou 15+15Vp 1

Tomada CA para painel Conectar a tensão externa na fonte 1

Chave liga/desliga Chave para ligar e desligar a fonte sem

necessidade de retira o cabo de alimentação 1

Porta fusível Acomodar fusível de proteção 1

Fusível de 3a Proteção para sobrecarga da fonte 1

Chave HH Comutar a tensão de entrada quando 127V ou

220V 1

Diodos retificadores 1N4007

Retificar o sinal de entrada CA do

transformador para sinal de saída cc para o circuito

6

Capacitores eletrolíticos 2200uf 35V

Polarizado

Filtrar o sinal retificado dos diodos

estabilizando e compensando as variações de tensão do circuito

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Capacitores eletrolítico 47uf 35V polarizado

Compensar pequenas variações de tensão

dos CI’s reguladores de tensão 2

Regulador de tensão 7805

Estabilizador de tensão com limitação interna de corrente e compensação de temperatura. Fornece tensão de saída igual a +5V

1

Estabilizador de tensão com limitação interna de corrente e compensação de temperatura. Fornece tensão de saída igual a -5V

1

Estabilizador de tensão com limitação interna de corrente e compensação de temperatura. Fornece tensão de saída igual a -12V

1

Transistor TIP41

Transistor de alta potência NPN. Usado neste projeto excitador de corrente para controle da saída da tensão variável

1

Transistor 2N3055

Dissipador de potência, utilizado no projeto como potenciômetro “eletrônico” para regular a tensão e a corrente da saída de tensão

variável

1

Potenciômetro 220kΩ Regular a saída de tensão variável 0 a 15V 1

Knob Elemento de acabamento para potenciômetro 1

Resistores 1kΩ 1w Resistores de tensão para diminuir a tensão e

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Led’s vermelho

Diodo emissor de luz na cor vermelha para indicar status das tensões positivas em funcionamento

3

Led’s verdes

Diodo emissor de luz na cor verde para indicar status das tensões negativas em

funcionamento

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 1

Dissipador de calor Dissipar calor do 2N3055 1

Pasta térmica Propiciar a transferência térmica do

componente e ajudar na isolação do mesmo 1

Isoladores para parafuso 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 10

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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:

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RELATÓRIO FOTOGRÁFICO DA MONTAGEM DOS COMPONENTES

Figura 1 - Identificando Componentes

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Figura 3 - Soldando componentes menores

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Figura 5 - Todos os componente soldados

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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 +12V = +11,86V Saída de Tensão -12V = -11,89V

Saída de Tensão Variável 0-15V = 0 – 13,9V

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 1A, poderá alimentar motores de até 15V 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 eletro-eletrônicos.

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: http://professorcristiano.com/ http://www.sabereletronica.com.br/ http://www.feiradeciencias.com.br/ www.google.com.br