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Fonte Temporizada de 1,2 a 25 V com 3 A (ART1953)

Esta não é uma fonte comum. Além de suas características de saída excelentes, que são o fornecimento de tensões de 1,2 V a 25 V sob correntes de até 3 A com excelente regulagem, ela é temporizada. Podemos programar o tempo em que sua saída se mantém numa tensão para depois deste prazo ela cair ao mínimo. Usando componentes comuns ela será de grande utilidade para o montador que está procurando uma fonte com mais recursos para sua bancada.

O circuito integrado LM350T, que serve de base para esta montagem, apresenta características que facilitam a elaboração de projetos vão além de simples fontes de alimentação.

Este integrado, que pode estabilizar tensões de até 25 V sob correntes de até 3 A, admite uma programação pela sua entrada de ajuste (adj), por onde podemos até controlar o momento em que ele conduz ou não, via elementos externos.

Aproveitando estas características, desenvolvemos esta interessante fonte de alimentação que tem sua saída temporizada.

Com uma temporização de alguns segundos até mais de meia hora, podemos alimentar por tempo controlado uma carga em teste, sem a preocupação de desligá-Ia depois deste período. E, pelo simples fechar de uma chave, podemos levar o circuito à operação normal.

O circuito também conta com uma sensível entrada de programa ou temporização, acionada externamente é que permite o disparo do circuito por sensores como LDRs, relés, reed-switches, etc.

Com o uso desta entrada podemos testar alarmes e outros dispositivos e até usá-la em sistemas de automação.

 

Características:

Tensão de entrada: 110/220 V ca.

Tensão de saída: 1,2 a 25 V

Corrente máxima de saída: 3 A

Temporização: 5 segundos a 30 minutos (ver texto)

Número de integrados: 2

 

COMO FUNCIONA

A base do circuito é o integrado estabilizador de tensão LM350T, que é apresentado em invólucro TO-220 e pode controlar correntes de até 3 A. Na figura 1 temos o aspecto deste integrado e a sua configuração básica.

 

Figura 1 – O LM350T
Figura 1 – O LM350T

 

A tensão de saída deste circuito depende de R1 e R2 e é dada pela fórmula junto ao diagrama. Veja que quando R2 tende a zero a tensão de saída é mínima e tende a 1,25 V.

A corrente no terminal de ajuste é muito baixa, o que permite controlar a tensão por dispositivos de baixa potência, como por exemplo, transistores de uso geral.

E o que fazemos neste projeto: a saída de um timer com o 555 é ligada à base de dois transistores no terminal de ajuste do LM350T.

Com a saída do timer no nível baixo, o transistor Q2 está saturado e O1 no corte. Isso significa que a condução de Q2 leva-o a se comportar como resistência muito baixa no terminal de ajuste do LM35OT, fixando a tensão de saída no seu menor valor ou em torno de 1,2 V.

Quando ativamos o timer, sua saída vai ao nível alto por um intervalo de tempo determinado pelo ajuste de P1 e pelo valor de C2.

Nestas condições Q, vai à saturação e G2 ao corte. Desta forma, desprezando-se a resistência entre coletor e emissor de O2 a tensão de saída do circuito será determinada pelo ajuste de P2.

Teremos então a fonte entregando sua tensão normal a uma carga pelo tempo programado.

O disparo do temporizador pode ser feito de duas maneiras: uma delas consiste em se pressionar por um instante o interruptor S2, que leva o pino 2 do 555 ao nível baixo.

Outra forma de obter o disparo é com algum dispositivo ligado entre os pontos A e B. Se o dispositivo for resistivo como, por exemplo, um LDR, o disparo vai ocorrer quando a sua resistência for tal que, com R1, tenhamos uma tensão de 1/3 da tensão de alimentação no pino 2 do 555.

Podemos controlar a sensibilidade ao disparo trocando R1 por um potenciômetro de 1M5 ohms em série com um resistor de 10 k ohms.

Para o caso do uso de contatos de um relé ou de um reed-switch a ligação é direta.

Na figura 2 temos o modo de fazer a ligação de um dispositivo externo de controle a estes terminais, no caso para o disparo com a incidência e depois com o corte da luz.

 

Figura 2 – Usando um LDR como controle
Figura 2 – Usando um LDR como controle

 

Observe que, na nossa versão, com o final da temporização a tensão de saída não cai a zero, mas sim ao valor mínimo de 1,2 V aproximadamente.

Se você precisar de uma queda a zero volt deve fazer uma modificação no projeto, que consiste em se dispor de uma referência negativa para alimentação do setor de controle.

Isso pode ser conseguido com a modificação mostrado na figura 3, e que tem por base dois diodos de silício.

 

Figura 3 – Zerando a saída
Figura 3 – Zerando a saída

 

Os diodos fornecem uma tensão negativa entre 1,2 V e 1,4 V, que passa a ser usada como referência para o terminal de ajuste via controle do LM350T. Podemos então ajustar P2 para qualquer tensão entre 0 e 25 V, e assim, ao ser comutado, Q2 consegue levar a saída do circuito ao zero volt.

 

MONTAGEM

Na figura 4 temos o diagrama da versão básica.

 

Figura 4- Diagrama da versão básica
Figura 4- Diagrama da versão básica

 

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 5.

 

  Figura 5 – Placa de circuito impresso para a montagem
Figura 5 – Placa de circuito impresso para a montagem

 

O circuito integrado LM350T deve ser montado num bom radiador de calor. O capacitor eletrolítico de filtro deve ter valor elevado para se garantir uma boa filtragem, sem roncos quando alimentamos cargas de áudio.

Os diodos são para 3 A ou mais, com 50 V ou mais de tensão inversa de pico.

O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede local, ou então duas tensões que podem ser comutadas por chave, e secundário de 18+18 V ou 20 + 20 V com 3 A de corrente.

O capacitor C1 deve ter uma tensão de trabalho de 35 V ou mais, enquanto que os demais podem ter tensões de 25 V.

Todo o conjunto pode ser alojado em uma caixa plástica como, por exemplo, a mostrada na figura 6.

 

Figura 6 – Sugestão de caixa
Figura 6 – Sugestão de caixa

 

O instrumento na saída é opcional, e podemos ligá-lo como mostra a figura 7.

 

Figura 7 – Ligação do instrumento indicador de tensão
Figura 7 – Ligação do instrumento indicador de tensão

 

A calibração é feita colocando-se na saída uma tensão de 25 V monitorada por um voltímetro comum, e ajustando-se o trimpot para máxima deflexão. A escola será dividida linearmente de 0 V a 25 V.

 

PROVA E USO

Para provar a fonte coloque inicialmente S3 na posição fechada que ativa a saída e desativa o timer. Ajuste então P2 para a tensão de saída desejada (use um voltímetro na saída, se não tiver o instrumento no painel.

Desligando S3 a tensão deve cair a 1,2 V ou então a 0 V, conforme a versão.

Pressionando S2 por um instante, ou colocando por um instante em curto A e B, a tensão da saída deve subir ao valor pré-ajustado e assim permanecer por um tempo que dependerá do ajuste de P1.

Para termos intervalos maiores P1 pode ser aumentado até 2,2 M ohms e C1 até 2 200 uF, mas o eletrolítico usado deve ser de excelente qualidade, pois fugas afetam o funcionamento do circuito.

Para monitorar a temporização pode ser acrescentado um LED na saída, em série com um resistor, no entanto, seu brilho dependeráda tensão ajustada.

 

Para usar o aparelho proceda da seguinte forma:

a) Ajuste primeiro o nível de tensão desejado (P2), usando S3 e o multímetro ou indicador de painel.

b) Ajuste depois o tempo desejado, em P1.

c) Pressione S2 ou então use o controle externo.

 

Semicondutores:

Cl1 - 555 - Circuito integrado timer

Cl2 - LM350T - regulador de tensão

D1, D2 - 1N5002 - diodos de silício

Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral

Q2 - BC558 ou equivalente - transistor PNP de uso geral

 

Resistores (1/8 W, 5%):

R1 - 47 k ohms

R2, R3, R5 - 10 k ohms

R4, R7 - 4,7 k ohms

R5 - 270 ohms

P1 - potenciômetro linear de 1 M ohms

P2 - potenciômetro linear de 4,7 k ohms

 

Capacitores eletrolíticos:

C1 - 4 7000 uF x 35 V

C2 – 1 000 uF x 25 V

C3 – 100 uF x 25 V

 

Diversos:

S1 - interruptor simples

S2 - interruptor de pressão (NA)

S3 - Chave 2 x 2

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 18 + 18 V ou 20 + 20 V x 3 A

F1 - Fusível de 1 A

Placa de circuito impresso, cabo de alimentação, suporte para fusível, soquete para o circuito integrado, radiador de calor para o LM350T, botões plásticos para os potenciômetros, terminais ou bornes de saída, terminais com parafusos

ou jaque para a entrada de controle, fios, solda etc..

 

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