Se você gosta de ferrovias miniatura, autorama ou simplesmente de modelos de carros motorizados, uma fonte para alimentar motores de pilhas ou pequenas lâmpadas incandescentes pode ser de grande utilidade. A fonte regulada que descrevemos a seguir fornece de 0 à 12 V ajustáveis para alimentação de motores e lâmpadas até 1 A.
Fontes de alimentação são sempre de grande utilidade nas bancadas de serviço de amadores e hobistas de diversos setores. Fornecendo tensões numa determinada faixa permitem a prova de pequenos motores, lâmpadas, relês, solenoides e outros dispositivos sem a necessidade de se precisar dispor da energia de pilhas ou baterias, isso sem se falar na economia que proporcionam já que nos trabalhos de reparação, ajuste ou montagem o tempo durante o qual as pilhas e baterias são solicitadas é mais do que suficiente para provocar seu completo esgotamento.
A fonte que descrevemos apresenta grandes vantagens para os que trabalham com pequenos motores, lâmpadas e outros dispositivos que necessitam de 0 à 12V até 1A de corrente. Esta fonte, entretanto, em vista do tipo de regulagem que tem não pode ser usada nas bancadas de eletrônica para alimentar circuitos de som tais como rádios, amplificadores, etc. porque introduz ruídos nos mesmos (figura 1).
Alimentada pela rede de 110 ou 220V tem na sua saída um instrumento que indica a tensão de saída, e pela capacidade de operação dos seus componentes podemos dizer que ela é praticamente a prova de curto-circuitos.
A sua montagem é extremamente simples o que significa que até mesmo os não praticantes da eletrônica que se. propuseram a sua realização não terão dificuldades de seguirem. à risca todas as instruções que daremos.
O CIRCUITO
Como sempre fazemos, explicamos o princípio de funcionamento de nossos circuitos para que os montadores possam entender o que estão fazendo e ao mesmo tempo aprender um pouco mais de eletrônica.
A nossa fonte de alimentação regulada com SCR pode ser dividida em 4 etapas para facilitar a análise de seu funcionamento.
Na figura 2 temos o diagrama de blocos desta fonte por onde começamos nossas explicações.
A primeira etapa desta fonte é formada por um transformador que tem por função reduzir a tensão da rede de alimentação que pode ser de 110V ou 220 V para a baixa tensão que queremos ter na saída, no nosso caso de 12V.
Se o leitor quiser poderá usar um transformador para tensão maior caso em que faixa de variação de tensão de seu circuito será modificada. O máximo recomendado para este circuito é de 28 V.
No secundário do transformador obtemos ainda uma corrente alternada se bem que a sua tensão seja menor.
A etapa seguinte mostrada na figura 3 é formada por 4 diodos retificadores que devem ser capazes de trabalhar com a corrente desejada para a fonte.
No nosso caso como recomendamos um transformador de 12V x 1A, podem ser utilizados diodos para 1A sem problemas. Se o leitor necessitar de correntes maiores deve utilizar diodos para maiores correntes.
Na figura 4 é mostrado o princípio de funcionamento desta ponte retificadora em que cada um dos semiciclos é conduzido separadamente por dois diodos de modo que no circuito de carga a corrente circulaá num único sentio.
A etapa seguinte é a formada por um regulador que possui como elemento básico um SCR do tipo C106 que pode operar com correntes de até 4 ampères. Este é, portanto, o limite da corrente que pode ser obtida com este regulador, desde que um transformador e diodos apropriados sejam utilizados.
O SCR funciona como um comutador que carrega um circuito “reservatório" de modo que sua tensão seja a que se deseja na saída. O disparo deste SCR é feito por meio da tensão obtida num divisor que possui um diodo zener como referência de tensão. Um potenciômetro colocado em paralelo com este diodo permite o ajuste da tensão de saída de zero até o valor máximo desejado, determinado justamente pelo tipo de zener utilizado (figura 5).
A etapa final é formada pelo ”reservatório" de energia que é um capacitor de grande valor. A estabilidade de funcionamento da fonte depende bastante do valor deste componente. Para os casos comuns em que pequenos motores, lâmpadas, etc. sejam alimentados o seu valor estará entre 1.000 e 2.200 µF.
Se o leitor entretanto quiser utilizar a fonte na alimentação de circuitos de áudio, o valor deve ser maior ainda.
O capacitor funciona como um reservatório acumulando & energia dos pulsos fornecidos pelo SCR e fornecendo esta energia de maneira contínua ao circuito de carga. A corrente será tanto mais próxima da ideal no circuito de carga, quanto maior for o capacitor.
Na saída do circuito é ligado um voltímetro de ferro móvel que é o tipo mais barato encontrado no comércio. Este instrumento não pode ser considerado como de precisão excelente, mas serve perfeitamente para se ter uma ideia da tensão que está sendo aplicada ao circuito de carga.
Como opção damos a ligação de um LED na fonte para indicar que ela se encontra ligada. O resistor terá 2,2k x ½ W se a tensão da fonte for de 12V. Para tensões maiores, resistores proporcionalmente maiores devem ser usados.
MONTAGEM
A escolha da caixa para a montagem desta fonte de alimentação está condicionada principalmente ao tamanho do transformador.
Escolhida a caixa, que pode ser metálica de madeira ou plástico as ferramentas necessárias a realização da parte eletrônica são comuns: ferro de soldar pequeno, alicate de corte lateral, alicate de ponta e chaves de fenda.
A montagem pode ser feita diretamente em ponte de terminais em vista do número reduzido de componentes.
No painel da caixa ficará exposto o medidor de tensão, o controle da tensão de saída que é o potenciômetro no qual a unidade pode ser ligada e desligada, o LED indicador e os bornes de ligação ao circuito externo que devem ter a indicação de polaridade.
O fusível preferivelmente deve ficar em local acessível de modo a facilitar a sua troca em caso de necessidade. Na figura 6 é dada nossa sugestão de caixa para esta fonte.
O diagrama completo da fonte de alimentação é dado na figura 7.
Observe o leitor que foi utilizado um transformador com secundário simples daí a utilização de 4 diodos na retificação. Se o leitor dispuser de um transformador com secundário com tomada central poderá fazer a retificação com apenas dois diodos conforme mostra a figura 8.
A montagem em ponte de terminais é mostrada na figura 9, sendo os seguintes os principais cuidados a serem tomados com sua realização:
a) O transformador deve ter um enrola- mento primário de acordo com a tensão da rede de sua cidade, ou seja, 110 ou .220V e secundário de 12V x 1A ou 12 + 12V – 1A (transformador com tomada central) ou ainda outra tensão até 28V conforme a saída desejada pelo leitor na saída. O enrolamento secundário é identificado por seus fios esmaltados mais grossos.
b) Os diodos podem ser do tipo 1N4002 ou equivalentes para correntes de 1A se a versão for a original. Para maiores correntes, diodos proporcionalmente maiores devem ser usados. Podem ser usadas ainda as pontes retificadoras. Na ligação destes componentes deve ser observada com cuidado sua posição.
c) Na soldagem do SCR além de observar cuidadosamente sua polaridade o leitor deverá usar um dissipador de calor se a corrente com que operar normalmente for superior a 1A. Isso quer dizer que na versão original o uso do dissipador não é obrigatório. Evite o excesso de calor neste componente.
d) O diodo zener utilizado é para 12V se a tensão máxima desejada na saída for desta ordem. Para tensões maiores, diodos de maior tensão devem ser utilizados. Para qualquer caso diodos de 400 mW podem ser empregados devendo ser observada com cuidado sua posição e evitando o excesso de calor na sua soldagem.
e) O diodo usado como D5 na comporta do SCR pode ser de qualquer tipo como, por exemplo, o 1N4001 ou seus equivalentes de maior tensão. Observe apenas a polaridade deste componente ao fazer sua ligação.
f) O potenciômetro é do tipo linear de 10k com chave. O interruptor serve para ligar e desligar a unidade, sendo também optativo seu uso conjunto com o potenciômetro. Na ligação deste componente observe apenas a posição dos fios já que se houver inversão a tensão aumentará quando o girarmos para a esquerda e não direita.
9) O capacitor de filtro deve ter uma tensão de isolamento maior que a tensão máxima de saída da fonte. No nosso caso pode ser usado um capacitor de 16V mas se a tensão desejada pelo leitor for maior, proporcionalmente maior deve ser a tensão deste componente. Observe a sua polaridade na hora da ligação.
h) O resistor único usado nesta montagem é de 1/4 ou ½ W não precisando ser observada polaridade na hora .da ligação.
i) O capacitor de 1 µF pode ser eletrolítico para 16V ou conforme a tensão de saída, caso em que deverá ser observada sua polaridade (o polo positivo irá ao cursor do potenciômetro), ou então de poliéster metalizado, caso em que a polaridade não precisará ser observada.
O voltímetro recomendado é de ferro móvel de 0-15V ou então com tensão de fundo de escala de acordo com o desejado.
Este instrumento é de baixo custo mas não apresenta uma precisão muito grande. É claro que, se o leitor quiser poderá utilizar em seu lugar um voltímetro de bobina móvel que poderá ser feitava partir de um miliamperímetro de 0-1 mA o qual para um fundo de escala de 15V deverá ser associado a um resistor de aproximadamente 15 k x 1/4W para se obter um voltímetro.
Para o caso dos voltímetros de ferro móvel estes não tem polaridade para ser ligados o que já não ocorre com os voltímetros de bobina móvel. Cuidado com o manuseio desses instrumentos que são muito delicados.
PROVA
Completada a montagem e conferidas todas as ligações é muito simples provar a fonte.
Basta ligá-la a rede de alimentação e verificar se com o potenciômetro pode-se varrer toda a faixa de tensões desejada. Se houver oscilação excessiva do ponteiro nas baixas tensões este fato pode ser corrigido com a alteração do valor do capacitor de 1uF.
Se o leitor dispuser de um multímetro será conveniente conferir a marcação do voltímetro verificando-se o erro de indicação não. é excessivo ou se há necessidade de se fazer nova escala para o mesmo.
SCR - C106,MCR106,IR106 ou TIC106 diodo controlado de silício para 50 V.
D1, D2, D3. D4 -1N4002, 1N4004 ou BY127 diodos retificadores
D5 - IN4001 ou igual a D1
D2 - diodo zener para 12V (ver texto)
T1- Transformador com primário a rede local e secundário de 12V x 1A (ver texto)
R1 - 4,7k Ω x 1/4W – resistor
R2 – 10 k - potenciômetro com chave
C1 – 1uF x( 16 V - capacitor (ver texto)
C2 - I 000 à 2 200 µF x 16 V - capacitor eletrolítico
V - voltímetro de ferro móvel de 0-15 V
F1 - fusível de 1A
Diversos: caixa, bornes isolados, ponte de terminais, fios, solda, knob para o potenciômetro, etc.
