RELATÓRIO FINAL DESENVOLVIMENTO, MONTAGEM E EXECUÇÃO DE UMA FONTE

RELATÓRIO FINAL DESENVOLVIMENTO, MONTAGEM E EXECUÇÃO DE UMA FONTE

Edson Batista; Flavia Cristina, Jaime Silva, Rodrigo dos Santos, Sônia Cristina

Faculdade de Engenharia Elétrica, ETEP, São José dos Campos, Brasil

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Resumo: O Estudo dirigido (ED) tem por finalidade tornar o aluno competente para realizar múltiplas ações, pelas quais evidencia sua capacidade de resolver um problema. Neste sentido, há o empenho em contribuir para o desenvolvimento adequado dos estudantes, incentivando a capacidade criativa e empreendedora através de uma experiência interdisciplinar. O Objetivo deste ED é a montagem em uma placa de uma fonte de tensão. Sendo que a mesma terá 3 saídas, uma de tensão positiva variável de 0V a +12V, uma com tensão positiva fixa de +5V e uma de tensão negativa variável de 0V à -12V.

Abstract: The Study Addressed (SA) aims to make the student competent to carry out multiple actions, for which shows her ability to solve a problem. In this sense there is the commitment to contribute to the proper development of students, encouraging creative ability and entrepreneurial experience through an interdisciplinary approach. The goal of this study is to assemble a circuit board for a voltage source. This will have 3 voltage sources outputs, one output will have a variation from 0V to +12V, other will have a fixed positive output of +5V and the other will have a variation from 0V to -12V.

Palavras Chave: fonte, projeto, transformador, LM317, LM337, LM7805

introdução

Este projeto se baseia na criação de uma fonte ajustável onde ocorre a transformação de um sinal de tensão alternada para tensão contínua. Nos três terminais de saída, retificadas por um retificador de onda completa, teremos os valores variando de 0V a 12V, 0V à -12V e uma saída fixa de 5V.

DESENVOLVIMENTO

DIAGRAMA EM BLOCOS

O Digrama em blocos abaixo mostra a lógica de montagem do projeto em falto nível:

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Figura 1 – Diagrama em blocos do projeto

Abaixo segue uma descrição de cada um dos elementos deste diagrama:

1. Transformador: Reduz a tensão da rede (110/220VAC) para (12 + 12) VAC, com secundários para 1A. Ele também cumpre a função de isolador galvânico.

1. Circuito Retificador: O segundo bloco efetua a retificação da tensão, ou seja, transforma a tensão vinda do transformador, em tensão contínua. Para cada uma saídas desejadas (0 a 12V, 5V e 0V à -12V) foi-se usado um retificador de onda completa com center tape (positivo e negativo). Assim como mostram as figuras de exemplo abaixo:

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Figura 2 – Retificador de Onda Completa com Center Tape Positivo

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Figura 3 – Retificador de Onda Completa com Center Tape Negativo

1. Filtragem: O bloco da filtragem incumbe-se de minimizar as flutuações na tensão contínua obtida, ou seja, diminuindo a chama variação de ripple. Para este fim foi utilizado capacitores de grande capacitância, sendo assim adotamos um de 1000nF/A, logo para 2A foi adotado capacitor de 2200nF (Valor comercial para 35V)

1. Regulagem: O bloco seguinte ocupa-se da regulagem eletrônica da tensão de saída, mantendo-a no nível desejado. Para cada uma das saídas desejadas, foi-se utilizado um regulador distinto.  Para a saída de 0V à 12V, utilizou-se um circuito regulador formado por um transistor Tip 31 (NPN, Ic máx 3A), um diodo zener, um resistor limitador de corrente (Rs) em série com o diodo zener com o diodo zener e um potenciômetro. O transistor foi polarizado na configuração Base-comum, de forma a fornecer o ganho de corrente necessário para o projeto da fonte. O calculo do resistor Rs será detalhado no anexo.  Para a saída de -12V à 0V, utilizou-se o mesmo circuito descrito acima, com exceção do transistor que foi substituído pelo Tip32 (PNP / Ic máx 3A), de forma a fornecer a tensão negativa solicitada. E para a saída fixa de 5V, foi adotado o regulador  LM7805, cuja tensão de saída é 5V.

1. Indicação de funcionamento de cada saída: Um led foi ligado a cada saída de forma a indicar para o usuário que a saída esta ativa. Um resistor limitador de corrente foi ligado em série com cada led e o calculo dos mesmos (R1, R2, R3) será descrito em anexo.

Cálculo dos resistores de ajuste

Pelo datasheet do LM317, temos que a tensão de saída é calculado pela fórmula

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Sendo que a aplicação típica deste regulador, segue abaixo:

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Figura 4 – Exemplo de aplicação de regulador LM317

Onde R1: 1,33 kΩ; VOUT: 12V; VREF:1,25V; IADJ: 50µA

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        Para o resistor de 1,33kΩ, foi-se utilizado os resistores de valor comercial 1kΩ e um de 330Ω. Para o resistor calculado anteriormente foi-se utilizado um potenciômetro de valor comercial de 10kΩ, que dará um valor dentro do requisito de tolerância máxima proposto (± 10%).

        Pelo datasheet do LM337, vemos que a fórmula é a mesma, porém considerando que a tensão de saída será negativa (no nosso caso -12V), assim os mesmos valores resistência e potenciômetro foram utilizados. Para o regulador LM7805CT, já que a saída é constante, não há necessidade de cálculo de resistores.

Cálculo dos capacitores para filtragem

Onde, Vpp: Tensão de pico a pico do Ripple e f: 120 Hz  Frequência da tensão após retificador de onda completa.

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Lista de componentes utilizados no projeto

Resistores

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Dispositivo elétrico utilizado no projeto para limitar a quantidade de corrente elétrica. No projeto utilizamos os seguintes valores de resistores: 330Ω, 1kΩ e 8.2kΩ.

LM317

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Dispositivo regulador de tensão, utilizado para a saída de 0 à 12V.

LM337

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Dispositivo regulador de tensão, utilizado para a saída de 0 à -12V.

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