Fonte de Corrente Constante (ART1751)

Uma fonte de corrente constante tem muitas utilidades numa bancada de trabalhos eletrônicos. Diferentemente das fontes comuns de tensão, sua finalidade é outra, conforme veremos neste artigo.

A alimentação da maioria dos aparelhos e equipamentos de todos os tipos é feita por uma fonte de tensão.

Esta fonte de tensão, conforme mostra a figura 1, tem por finalidade manter a tensão no circuito alimentado num valor fixo, dentro de uma faixa de correntes que ele consuma.

Figura 1 – A fonte de tensão

No entanto, se usarmos uma fonte deste tipo para carregar uma bateria, vemos que ela não apresenta um comportamento como desejaríamos.

Ligando uma bateria descarregada a corrente é inicialmente elevada e vai diminuindo à medida que a bateria se carrega, conforme mostra a figura 2.

Figura 2 – A carga de uma bateria numa fonte de tensão

O ideal, seria ter a carga por um certo tempo, mas mantendo constante a corrente, mesmo quando a bateria já está perto de sua carga completa.

Com este tipo de fonte isso não é possível.

Outro caso é importante em que uma fonte de tensão não nos atende é quando pretendemos alimentar uma carga que tenha uma resistência muito baixa, um fio comum de certo comprimento, por exemplo.

A fonte tenderá a manter a tensão na carga independentemente da corrente e com isso, seu valor pode subir o suficiente para ultrapassar seus limites ou os limites da carga e a queima de um ou de outro pode ocorrer.

Um exemplo disso é se desejarmos fazer a experiência de Oersted para observar o campo magnético de uma corrente, utilizando um fio de baixa resistência, conforme mostra a figura 3.

Figura 3 – A experiência de Oersted

O ideal é ter num caso como este uma fonte que limite a corrente no circuito alimentado independentemente de sua resistência.

A ideia deste projeto é descrever uma fonte que forneça uma corrente de valor constante, independentemente da resistência da carga, e esta corrente pode ser ajustada à vontade.

Na figura 4 temos a curva de funcionamento da fonte que propomos neste artigo.

Figura 4 – Característica da fonte de corrente constante

Como Funciona

Utilizamos no nosso projeto um regulador de tensão 7805 configurado como regulador de corrente, o que é conseguido com a configuração mostrada na figura 5.

Figura 5 – Configuração para regulador de corrente

O Vxx é a tensão do regulador que será de 5 V no caso do 7805 e Io é a corrente desejada.

R1 é o valor do resistor para a configuração desejada, que no nosso caso será ajustável e RL é a resistência da carga.

A tensão de entrada pode ter valores entre 8 e 25 V, mas no nosso caso utilizaremos um transformador de 12 V.

Montagem

Na figura 6 temos o circuito completo de nossa fonte de corrente constante com duas faixas de corrente selecionadas na chave S3 e ajustada pelos potenciômetros.

Figura 6 – O diagrama completo da fonte

Como se trata de montagem não crítica podemos fazer sua montagem usando uma ponte de terminais, conforme mostra a figura 7.

Figura 7 – Montagem em ponte de terminais

Na montagem, observe a posição do circuito integrado e a polaridade do LED, diodos e dos capacitores eletrolíticos.

O resistor R1 é de 1/8 W, mas R2 e R3 são de 1 W e os potenciômetros devem ser de fio.

Os capacitores eletrolíticos são para 25 v ou mais e o circuito integrado deve ser dotado de um bom radiador de calor.

O transformador tem corrente de 1 A de secundário, mas com transformadores menores o circuito também funcionará, ficando reduzida a corrente máxima de saída.

Para os potenciômetros pode ser elaborada uma escala, conforme mostra a figura 8.

Figura 8 - As escalas dos potenciômetros

Prova e Uso

Podemos usar uma carga como uma lâmpada de 12 V e medir diretamente a corrente ajustada com um multímetro.

Outra forma é usando um resistor de fio de valor conhecido e medir a tensão nos seus terminais quando fixamos a corrente em determinado valor, conforme mostra a figura 9.

Figura 9 – Testando o circuito

Basta então dividir a tensão medida pela resistência usada como carga e encontrar o valor da corrente.

Aplicações

Na figura 10 temos o modo de se usar o circuito para realizar a experiência de Oersted alimentando o fio com uma corrente constante.

Figura 10 – A experiência de Oersted

Na figura 11 temos a alimentação de um eletroímã ou de um solenóide com uma corrente fixa, já que estes dispositivos têm baixa resistência tendendo ao aquecimento por corrente excessiva quando alimentados por uma fonte de tensão.

Figura 11 – Alimentando uma carga indutiva

Finalmente, temos na figura 12 o modo de se conectar pilhas ou baterias recarregáveis para uma recarga com corrente conhecida.

Figura 12 – A carga de pilhas e baterias

O valor da corrente para cada pilha deve ser consultado, normalmente sendo dado no seu rótulo assim como o tempo necessário de recarga.