Fonte variável de 0-12 V x 1 A (ART738)

Para a alimentação de aparelhos eletrônicos de diversos tipos, motores de corrente contínua, lâmpadas pequenas e muitos outros dispositivos, é preciso contar com uma fonte de tensões contínuas na faixa de 1,5 V a 12 V. Estas tensões normalmente são obtidas de pilhas ou baterias. Para os que não querem ficar gastando dinheiro com pilhas, existe a alternativa de se fazer a alimentação desses dispositivos a partir da energia da rede, usando para isso uma fonte de alimentação. Descrevemos esse tipo de montagem, muito importante para todos os leitores incluindo os que estudam, pois se trata de projeto básico dos cursos técnicos. Este artigo revisado em 2012 é bastante atual pelo aspecto didático.

Para alimentar aparelhos de baixa tensão contínua a partir da rede de energia de 110 ou 220 V alternados, é preciso empregar um circuito especial que é formado basicamente por um transformador, um retificador, um filtro e um sistema de regulagem.

Esse circuito, de grande utilidade na bancada de todo praticante de eletrônica, é chamado "fonte de alimentação".

A fonte que descrevemos fornece tensões de 0 a 12 volts, o que corresponde até a 8 pilhas grandes. Com ele podemos alimentar rádios, amplificadores pequenos, circuitos experimentais diversos, motores para pilhas, lâmpadas de lanternas e carro, pequenos gravadores, etc.

Sua montagem é bastante simples, podendo ser perfeitamente o primeiro aparelho importante na bancada do leitor que pretende ser um adepto da eletrônica.

COMO FUNCIONA

Na entrada do circuito temos um transformador que reduz a tensão da rede de energia de 110 (127) ou 220 V para 15 volts, valor que serve de ponto de partida para o circuito que vem a seguir.

O transformador também tem uma finalidade adicional importante: além da redução da tensão ele isola a rede de energia de alta tensão do aparelho alimentado, dando assim mais segurança no uso, pois não haverá perigos de choques.

Vem a seguir o sistema retificador, que é formado por dois diodos (D1 e D2). Esses diodos têm por função modificar a tensão do transformador, que é alternada, passando-a para contínua, já que os dispositivos eletrônicos que devem ser alimentados, exigem corrente contínua (os aparelhos eletrônicos ligados à rede de energia possuem sua própria fonte interna para esta finalidade).

O capacitor C1, de grande valor, faz a filtragem da corrente. Quanto maior for o valor desse capacitor, mais eficiente será a filtragem.

Temos finalmente o circuito de regulagem e controle. Esse circuito tem por base um transistor de potência, um potenciômetro e um diodo zener.

O diodo zener fornece a referência de tensão, ou a limitação do valor maior da saída que a fonte alcança. Usamos um diodo zener de 13 V, pois ocorre uma queda de tensão da ordem de 0,6 V nas junções dos transistores que precisam ser compensadas.

Isso significa que a tensão máxima de saída será da ordem de 11,8 V.

Podemos obter um pouco mais se o diodo usado for de 13,6 V.

O zener é ligado ao potenciômetro P1, que serve de ajuste externo para a tensão que desejamos ter na saída. Ajustando P1 determinamos a tensão de referência nas bases dos transistores e, portanto a tensão que eles devem aplicar à saída do circuito.

Q1 é o elemento que controla a corrente principal, a partir da referência dada por P1 e Z1. Esse transistor, que "agüenta" toda a carga do aparelho alimentado, deve ser montado num bom radiador de calor, pois tende a aquecer quando em funcionamento.

Completa o projeto um voltímetro de ferro móvel ou equivalente (que é de menor custo) cuja finalidade é indicar quantos volts estão "saindo" da fonte, além de um fusível de proteção adicional que é F2.

MONTAGEM

Começamos por dar o circuito completo da fonte na figura 1.

Figura 1 - Diagrama completo da fonte.

Na figura 2 temos a montagem tomando como base uma placa de circuito que será elaborada pelo próprio leitor. Como não se trata de montagem crítica existe até a possibilidade de se usar uma ponte de terminais.

Figura 2 - Placa de circuito impresso para a montagem.

A placa de circuito impresso, com os demais componentes, pode ser fixada no interior de uma caixa (preferivelmente de plástico ou madeira) para maior facilidade de uso e melhor aparência.

Na parte frontal da caixa ficam os controles, no caso o potenciômetro de ajuste, o interruptor geral S1, os bornes J1 e J2, além do voltímetro.

Veja que se o leitor quiser, pode usar um multímetro de baixo custo (hoje bastante acessíveis, sendo encontrados até em mercados) como voltímetro, embutindo-o na caixa, ligado na escala própria de tensões (DC Volts).

Na parte posterior da caixa pode ser fixado o radiador de calor com Q1, para facilitar a dissipação do calor gerado. Na figura 3 temos uma sugestão para esta caixa.

Figura 3 - Sugestão de caixa para montagem da fonte.

Na montagem tome cuidado com as posições dos componentes polarizados como os diodos, LED, capacitores eletrolíticos, diodo zener e os transistores.

Na verdade, o diodo zener pode ser até de 15 V caso em que a fonte alcançar um pouco mais de 13 V, se assim o leitor desejar, ou se não houver no comércio de sua localidade o diodo original.

Os bornes J1 e J2 devem ser de cores diferentes para identificar a polaridade de saída da fonte: vermelho=positivo e preto=negativo.

A ligação do enrolamento primário do transformador depende da tensão da rede.

Terminando a montagem, será preciso verificar o funcionamento antes de usar a fonte.

PROVA E USO

Confira a montagem e, se tudo estiver em ordem, coloque os fusíveis nos suportes.

Ligue a fonte. Inicialmente, ajustando P1 o leitor deve observar que a agulha do voltímetro indicará as tensões que deverão estar presentes na sua saída.

Os voltímetros de ferro móvel não são muito precisos, de modo que, se o leitor tiver um multímetro, deve comparar as indicações ligando-o na saída e, baseado nas suas indicações, fazer eventuais correções da escala.

Para verificar a corrente de saída, ligue um resistor de 15 ? x 20 watts na saída da fonte. O resistor deve aquecer bem com a fonte na tensão máxima de saída e não deve haver uma queda muito grande na indicação do voltímetro.

Se tiver uma lâmpada de lanterna, ou luz de cortesia de carro de 12 V, ligue-a na saída e verifique se a tensão de saída chega aos 12 V quando a lâmpada alcançar o máximo brilho.

Comprovado o funcionamento, pode usar a fonte lembrando apenas que:

* Não devem ser alimentados aparelhos que exijam correntes de mais de 1 ampère.

* Nunca conecte a saída da fonte com o aparelho ligado. Sempre proceda na seguinte ordem: ajuste antes a tensão para o valor desejado, e só depois ligue o aparelho que deve ser alimentado retocando então a tensão, de modo a alcançar o valor certo.

* Em caso de sobrecarga F2 queima. Isso é constatado porque o voltímetro passa a indicar zero em qualquer posição do potenciômetro P1. Se houver queima constante é porque o aparelho alimentado exige corrente maior do que a fonte pode fornecer.

* Observe sempre a polaridade dos fios de alimentação dos aparelhos que estão sendo ligados à fonte.