Como projetar uma fonte de alimentação de laboratório em casa

24 июнь 2024 г. Roberto Magalhães

TOs requisitos de tensão para diferentes circuitos variam muito, assim como os circuitos baseados em microcontroladores requerem 5 V, o controlador do motor ou o circuito do driver do relé requerem 12 V e outros circuitos digitais requerem 3,3 V.

Se um circuito não receber sua tensão e corrente nominais, ele não funcionará corretamente. Portanto, muitas vezes faz sentido usar uma fonte de alimentação variável.

Neste circuito, projetaremos uma fonte de alimentação de laboratório para fornecer requisitos de tensão e corrente para testar vários circuitos e dispositivos.

Aqui estão os fundamentos do laboratório:

1. Deve fornecer uma saída regulada
2. Deve fornecer a corrente necessária ao circuito em teste
3. Sua tensão de saída deve ser ajustável à tensão necessária
4. Deve ter um display digital para tensão e corrente

Várias fontes de alimentação de laboratório estão disponíveis para atender a todos os requisitos acima, mas normalmente são bastante caras.

Outros problemas incluem:

GRANDE em tamanho
Volumoso e pesado
Não portátil
Ocupa muito espaço

Infelizmente, a maioria dos entusiastas da eletrônica, professores ou estudantes não podem pagar essas fontes de alimentação em suas casas ou laboratórios. Mas temos uma solução.

Vamos construir uma fonte de alimentação de laboratório compacta e portátil com todos os recursos essenciais.

Especificações

1. Tensão de saída regulada com chips reguladores de tensão LM317 e LM7805
2. Tensão de saída ajustável: 1,25 a 23 V
3. Corrente máxima de saída 2 A
4. Tensão de saída linear e precisa
5. Display digital para tensão e corrente
6. Alimentação dupla (1) alimentação variável: 1,2 – 23 V (2) alimentação fixa: 5 V
7. Design compacto e leve
8. Portátil e ocupa pouco espaço
9. Custo total em torno de 425 / – Rs

Esta fonte de alimentação usa o popular regulador de tensão IC LM317. Possui um circuito simples e fácil de construir. Ele também possui um medidor VA digital que exibe a tensão e a corrente de saída. Vamos começar.

Diagrama de circuito

Diagrama de circuito da fonte de alimentação do laboratório usando IC LM317 e LM7805.

Conforme mostrado no diagrama acima, o circuito usa chips reguladores de tensão LM317 e LM7805, bem como alguns componentes adicionais, como ponte retificadora, capacitores, resistores e potenciômetro.

Conexões de circuito

O primário do transformador T1 é conectado a 230 V de entrada CA
Seu secundário se conecta aos terminais de entrada CA da ponte retificadora
A saída da ponte retificadora é fornecida como entrada para ambos os ICs LM317 e LM7805
Um potenciômetro de 5 K se conecta à entrada de ajuste do IC LM317
A saída de 5 V do LM7805 se conecta ao soquete de saída e à alimentação VCC do medidor VA digital
A saída variável do LM317 também se conecta ao soquete de saída e fornece uma entrada de sinal do medidor VA digital

Operação do circuito

T1 é um transformador 12-0-12 @ 2A, que reduz a entrada de 230 V CA para 24 V CA, fornecendo-a como entrada para a ponte retificadora D1
A ponte retificadora fornece uma saída retificada que é filtrada para a CC pulsante através dos capacitores C1 e C2 4. Esta saída é fornecida como uma entrada para ambos os CIs reguladores de tensão.
O LM7805 gera 5 V regulados de saída, que é usado como tensão de alimentação para o medidor VA digital
A saída de 5 V também é retirada do conector externo para que possa ser usada no circuito externo
O LM317 gera uma tensão de saída variável de 1,2 a 23 V conforme o potenciômetro varia

A equação para tensão de saída do LM317 é:

Vout = 1,25 (1 + R2/R1)

Aqui… R2 = potenciômetro de 5 K e R1 = 220 ohm
Então, quando R2 = 0

Vout = 1,25 (1 + 0) = 1,25 V

E quando R2 = 5000

Vout = 1,25 (1 + 5000/220) = 30 V*

*Nota: a saída máxima será de 23 – 24 V porque a entrada CA é de 24 V

Esta saída é fornecida como entrada de sinal (fio amarelo) para o medidor VA digital. A tensão de saída variável é exibida no medidor. Além disso, a tensão de saída variável está conectada ao conector externo.

Montagem e alojamento do circuito
O circuito completo e um transformador estão alojados em uma caixa de MDF especialmente projetada conforme mostrado abaixo.

Protótipo do circuito completo e transformador projetado em caixa de MDF.

A caixa aberta de MDF com os diferentes componentes.

O display digital, o potenciômetro e o conector de saída são fixados no painel frontal conforme mostrado na imagem abaixo. Há também um botão liga / desliga na parte superior.