tutorial fonte proteus
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TUTORIAL FONTE LINEAR
AgradecimentosAgradecemos a oportunidade de aprendizagem prtica: Programa de Educao Tutorial (PET) do MEC/SESu pelo suporte para o desenvolvimento deste tutorial. Francisco Jos Gomes, tutor do PET da Engenharia Eltrica da Universidade Federal de Juiz de Fora. Ricardo Carvalho, tcnico responsvel pelo Laboratrio de Eletrnica (LABEL) da UFJF.
Participantes do projetoArthur L. E. dos Reis [email protected] Joo Tito A. Vianna [email protected] Leonardo M. F. de Melo [email protected] Lucas R. Conceio [email protected] Ricardo V. dos Santos [email protected]
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Como fazer uma fonte linear de tenso regulada?Neste tutorial, iremos demonstrar passo a passo a montagem de um circuito eltrico de uma fonte de tenso constante. Trabalharemos os seguintes dados de entrada e sada: Fonte de alimentao 127 V corrente alternada 60 Hz; Sada de 5V corrente direta. Caso a tenso fornecida pela rede seja de 220 V, no necessrio alterar nada no circuito, apenas utilizar fios diferentes na prpria configurao do transformador. Obteremos uma sada de 5V pois esta til para a utilizao em circuitos lgicos onde o binrio alto representado em 5V e o baixo a terra (0V). Caso seja de interesse ter sada dependendo de outros valores, podem-se seguir os procedimentos deste tutorial, trocando apenas as especificaes dos componentes. A seguir, esto listados os materiais utilizados no processo (Veja na Figura 1): 1 Transformador 12V / 500mA; 1 Cabo de fora 2 x 0,75 mm; 1 Capacitor eletroltico 1000F / 25V; 4 Diodos; 2 LEDs (vermelho e verde); 1 Resistor 1k; 1 Interruptor; 1 Plug de sada; 1 Porta-fusveis; 1 Fusvel 1A; 1 Regulador de tenso 7805.
Figura 1 Alguns dos materiais necessrios para a construo da fonte regulada.
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Introduo Terica
Figura 2 Diagrama de blocos de uma fonte de alimentao cc e suas etapas.
Os componentes bsicos de uma fonte linear esto ilustrados acima e so: Transformador de tenso Retificador Filtro Regulador Acompanhe pela figura 2. Uma fonte de alimentao de 110V AC alimenta o circuito. Atravs da relao de espiras, o transformador de tenso reduz a amplitude de tenso para 12V AC e, portanto, usando este transformador, s poderemos criar fontes de at 12V. Entretanto considerando-se as perdas nos outros processos, como a retificao ou a filtragem, esse valor ainda pode cair um pouco. Abaixo, temos um retificador de onda completa, que converte o sinal AC para DC (corrente direta). Um modelo usado para o retificador chama-se ponte de diodo:
Figura 3 - Circuito retificador de onda completa com ponte.
Pelo modelo acima, temos que no ciclo positivo da fonte, a corrente passa pelos diodos D2 e D3. No ciclo negativo da fonte, a corrente passa pelos diodos D4 e D1. Em ambos os ciclos, a tenso sobre a resistncia continua sempre positiva (de baixo para cima, na topologia do circuito).
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Aps a retificao, necessitamos diminuir esta variao de tenso, de 0V a 12V, utilizando para isso um filtro. Nesse caso, escolhemos um filtro capacitivo. Basicamente um capacitor conectado em paralelo sada do retificador e que atravs de suas operaes de carga e descarga, diminui a variao do sinal. Por fim ns temos o regulador de tenso. Este se apresenta na forma de um componente j pronto para esta finalidade, que mantm o mais constante possvel a tenso no valor desejado. Por exemplo, neste tutorial iremos usar o 7805 para produzir uma sada de 5V. Para produzir uma sada de 9V, por exemplo, existe o 7809. Para 12V, 7812. Entre outros.
O CIRCUITOAbaixo, est representado o esquema do circuito, com algumas observaes para serem levadas em conta na hora da montagem:
Figura 4 - Esquema do circuito para montagem.
1. Vs representa a tenso de entrada, fornecida pela rede. Deve-se observar a ligao correta no transformador, pois neste h a possibilidade para a entrada de 127 ou 220 V. 2. No deixar contatos abertos antes do transformador, pois apresenta perigo de choque! 3. Deve-se observar muito bem a posio correta dos diodos, como est explicado na introduo terica em relao a ponte de diodos. 4. Observar tambm a posio correta dos LEDs. Utilizamos LEDs de cor diferente, pois um indica a passagem de corrente desde a fonte (ligao na tomada) e o outro a passagem de corrente pelo regulador de tenso. 5. Dependendo do propsito do projeto, utiliza-se o regulador de tenso definido. Como a sada do transformador de 12 V, a tenso mxima de sada do regulador 12 V. Utilizamos o regulador 7805, que fixa a sada em 5V.
Figura 5 - Circuito em funcionamento na Protoboard
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COMO ESTRUTURAR O CIRCUITO EM UMA PLACAO primeiro passo para comear a construo do circuito ter o conhecimento de um programa que simule um circuito eltrico com seus componentes. Em nosso caso, utilizamos um programa chamado PROTEUS, desenvolvido pela empresa inglesa Labcenter Electronics. Abaixo, observe o esquema do circuito eltrico montado a partir dos testes feitos no tem anterior. Voc pode otimizar seu projeto utilizando topologias diferentes. Esse apenas um exemplo que servir como base.
Figura 6 - Esquema do circuito desenvolvido no simulador Proteus.
O prximo passo aps a estruturao do circuito no programa a impresso. Aconselhamos a utilizao de impressora a laser e papel fotogrfico. Deve-se imprimir este circuito observando cuidadosamente o tamanho dos componentes que sero utilizados, por exemplo, os dois crculos representam os locais onde devero ser furados na placa para encaixar o transformador. Utilizando serrote e esmeril, modele um pedao de placa de acordo com o tamanho do circuito impresso.
Figura 7 - Cortando a placa com serrote ( esquerda) e ajustando as bordas com esmeril ( direita)
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Limpe bem a superfcie de cobre de impurezas, oxidao e gorduras, como por exemplo, marcas de digitais, utilizando uma esponja de ao. Enrole o papel com a face impressa em contato com a superfcie de cobre, de maneira bem firme.
Figura 8 - Utilizao de ferro para fixao dos trilhos na placa.
Pressione um ferro de passar bem quente sobre a placa por uns 2 minutos, tomando cuidado para no estragar a superfcie apoiada e tambm no necessrio esfregar a placa, apenas manter pressionada.
Figura 9 - Colagem do circuito impresso na placa.
Mantenha a placa imersa em um recipiente contendo gua durante aproximadamente 20 minutos, e depois v desmanchando o papel, deixando apenas os trilhos de tinta do circuito colados na placa.
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Figura 10 - Descolagem do papel impresso.
Seque a placa e mergulhe-a em uma soluo corrosiva para remover o excedente de cobre. Utilizamos Percloreto de Ferro, que pode ser comprado em uma farmcia e no txico (utilizado em hospitais para estancar ferimentos), apesar de manchar objetos que entrem em contato com a substncia. Observe a superfcie de cobre para que a mesma no se encoste ao fundo do recipiente. O tempo de durao desse procedimento de aproximadamente 40 minutos, ou o tempo suficiente para que os trilhos do circuito fiquem evidentes na placa. Depois de secar a placa, atrite uma esponja de ao de modo a retirar a tinta dos trilhos e outros resduos que restarem na superfcie do cobre. Aconselhamos tambm o uso de verniz para proteo e brilho do componente desenvolvido.
Figura 11 - Acabamento da placa.
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O prximo passo furar a placa nos locais indicados para insero dos componentes. Utilize as brocas corretas e os equipamentos de proteo individual (EPIs).
Figura 12 - Furando a placa e soldando os componentes.
Solde com ateno os componentes do circuito na posio correta e fios nos locais em que ir conectar o cabo de fora, o interruptor e o plug de sada. A partir de ento, a criatividade quem manda. Para a nossa fonte, compramos uma caixinha de madeira do tamanho ideal para a placa. Lembre-se de deixar espao para as sadas. Observe nas fotos abaixo o final da nossa montagem.
Figura 13 - Fase final da montagem da fonte.
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Consideraes finaisPor fim, gostaramos de reafirmar que este tutorial ensina a execuo de apenas um projeto, entretanto com um pouco de pesquisa pode-se realizar muitos projetos semelhantes de fontes de tenso constantes, de acordo com a aplicao desejada. Outra observao cabvel, e o leitor deve ter notado, que o tutorial tem seu foco na execuo de um projeto de fonte. A parte de clculo e equacionamento no foi abordada. Os alunos do PET tm trabalhado em um software educativo que mostra a importncia de cada parte da fonte, alm de ensinar os passos para projeto e clculo de uma fonte. O leitor interessado pode entrar em contato atravs do e-mail [email protected], ou procurar-nos diretamente na sala do PET-Eltrica UFJF. Mais informaes no site www.peteletricaufjf.wordpress.com.
Figura 14 - Fonte pronta para uso.
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