UNIVERSIDAD POPULAR AUTÓNOMA DEL ESTADO DE
PUEBLA
Facultad de Ingenierías
“Reutilización de una fuente KEMEX como
una fuente de alimentación de voltaje variable y no variable”
Por: Carlos Roberto
Hernández Gómez
Sergio Horacio Córdoba Olivares
Rodrigo
Huitrón Guzmán
Carlos Mario Zúñiga Nuriulu
Puebla, Puebla. Mayo 2016
Medición e Instrumentación
Grupo 2
Profesor: Javier Quintero Orea
Índice
Capítulo 1
· Presentación del tema problema
· Pregunta de investigación
· Objetivo general
· Objetivos específicos
· Justificación
Capítulo 2
· Marco Teórico
· Estado del arte
· Metodología
· Presentación de tema
Capítulo 3
· Instrumentos
· Procedimiento de mejora
· Resultados
· Conclusiones
· Bibliografía
Capítulo 1
Presentación del tema
problema
Este trabajo
consiste en utilizar nuestros conocimientos adquiridos en la materia de “Medición
e instrumentación” para la construcción de una fuente de voltaje con salidas
fijas y variables, a partir de una fuente de alimentación de una computadora.
Pregunta de
investigación
¿Se puede
construir una fuente de voltaje variable y no variable, a partir de una fuente
de alimentación de computadora?
Objetivo general
Crear una
fuente de voltaje que muestre la variabilidad de 0 a 12 Volts, tenga un
multímetro o display que indique este voltaje y tenga salidas fijas de 3, 5 y
-12 Volts.
Objetivos específicos
Hacer que la
fuente no se encienda solamente al conectarse a la toma de corriente, sino al
presionar un switch. Se busca anexar un par de LED’s que indiquen que hay un
consumo de corriente (rojo) y otro que se encienda junto con la fuente (verde).
Finalmente se buscará la mejor presentación, estéticamente hablando.
Justificación
La fuente de
poder es capaz de transmitir corriente eléctrica por la generación de una
diferencia de potencial en sus bornes, este principio está basado en una fuente
ideal que se refiere a la teoría de poder describir y apreciar el
comportamiento de piezas electrónicas y circuitos reales.
Por este
motivo, nos damos cuenta que son la base para la generación de cualquier
actividad en los laboratorios de electrónica. Este trabajo nos ayuda a
comprender su funcionamiento y a poseer una de ellas, hecha por nosotros
mismos, para ayudarnos en futuros proyectos.
Capítulo 2
Marco teórico
Fuente de poder (Fuente de alimentación o Fuente de
energía):
Se refiere a
el equipo que proporciona energía imprescindible para alimentar a equipos
eléctricos ordenadores o computadoras.
La principal
tarea de la fuente de poder es transformar la tensión alterna de la red
industrial en una tensión casi continua, para esto aprovecha la utilidad de
fusibles, rectificadores y otros elementos que hacen posible la recepción y la
rectificación de la corriente eléctrica, así como filtrarla y adaptarla a los
requerimientos del equipo a utilizar.
Se puede
hablar de que las fuentes de poder se pueden dividir en 2 grandes grupos:
Fuentes de
alimentación lineal: En una fuente de alimentación lineal se reduce la tensión
mediante un transformador, y seguidamente se rectifica con diodos. Para que la
corriente sea más estable se filtra con condensadores electrolíticos, y en
algunos casos se añaden estabilizadores para que la tensión de salida tenga un
valor exacto.
Fuentes de
alimentación conmutadas: Las fuentes de alimentación conmutadas utilizan un
principio similar, pero con diferencias muy importantes. Básicamente, aumentan
la frecuencia de la corriente, que pasa de oscilar 50/60Hz a más de 100kHz, dependiendo
del sistema utilizado. Al aumentar tanto la frecuencia, reducimos las pérdidas
y conseguimos reducir el tamaño del transformador, y con ello su peso y
volumen. En este tipo de fuentes, la corriente se convierte de alterna a
continua, después otra vez a alterna con una frecuencia distinta a la anterior,
y seguidamente vuelve a transformarse en continua. Por eso muchos equipos
basados en fuentes conmutadas son conocidos como inversores.
- Filtro EMC. Su función es absorber los
problemas eléctricos de la red, como ruidos, armónicos, transitorios, etc.
También evita que la propia fuente envíe interferencias a la red.
- Puente rectificador. Solo deja pasar la
corriente en un sentido, de modo que convierte la corriente alterna en
corriente pulsante, es decir que oscila igual que la corriente alterna,
aunque únicamente en un sentido.
- Corrector del factor de potencia. En
determinadas circunstancias, la corriente se desfasa respecto a la
tensión, lo que provoca que no se aproveche toda la potencia de la red. El
corrector se encarga de solventar este problema.
- Condensador. Amortigua la corriente
pulsante para convertirla en corriente continua con un valor estable.
- Transistor. Se encarga de cortar y activar
el paso de la corriente. De este modo se convierte a la corriente continua
en corriente pulsante.
- Controlador. Activa y desactiva el
transistor. Esta parte del circuito suele tener varias funciones, como
protección contra cortocircuitos, sobrecargas, sobretensiones… También
controla al circuito de corrección del factor de potencia. Además, mide la
tensión de salida de la fuente, y modifica la señal entregada al
transistor, para regular la tensión y mantener estable la salida.
- Transformador. Reduce la tensión, y además
aísla físicamente la entrada de la salida.
- Diodo. Convierte la corriente alterna del
transformador a corriente pulsante.
- Filtro. Convierte la corriente pulsante en
continua.
Opto acoplador. Enlaza la salida de la fuente con el
circuito de control, pero manteniéndolos físicamente separados.
Estado del arte
Las fuentes de alimentación también se pueden dividir en 2
tipos:
Fuentes de tipo AT:
AT son las
siglas de ( "Advanced Technology" ) o tecnología avanzada, que se
refiere a un estándar de dispositivos introducidos al mercado a inicios de los
años 80´s que reemplazo a una tecnología denominada XT ( "Extended
Technology" ) o tecnología
extendida.
La fuente AT
es un dispositivo que se acopla en el gabinete de la computadora y que se
encarga básicamente de transformar la corriente alterna de la línea eléctrica
del enchufe de pared en corriente directa; la cuál es utilizada por los
elementos electrónicos y eléctricos de la computadora con un menor voltaje. Otras
funciones son las de suministrar la cantidad de corriente y voltaje que los
dispositivos requieren, así como protegerlos de problemas en el suministro
eléctrico como subidas de voltaje. Se le puede llamar fuente de poder AT,
fuente de alimentación AT, fuente analógica, fuente de encendido mecánico,
entre otros nombres.
Fuentes de tipo ATX:
ATX son las
siglas de ("Advanced Technology Extended" ) o tecnología avanzada
extendida, que es una segunda generación de fuentes de alimentación introducidas
al mercado para computadoras con microprocesador Intel® Pentium MMX, y a partir
de ese momento, se extiende su uso.
La fuente
ATX es un dispositivo que se acopla internamente en el gabinete de la
computadora, el cual se encarga básicamente de transformar la corriente alterna
de la línea eléctrica comercial en corriente directa; así como reducir su
voltaje. Esta corriente es utilizada por los elementos electrónicos y
eléctricos de la computadora. Otras funciones son las de suministrar la cantidad
de corriente y voltaje que los dispositivos requieren, así como protegerlos de
problemas en el suministro eléctrico como subidas de voltaje. A la fuente ATX
se le puede llamar fuente de poder ATX, fuente de alimentación ATX, fuente
digital, fuente de encendido digital, fuentes de pulsador, entre otros nombres.
Metodología
·
Identificar los cables
necesarios para encender la fuente.
·
Separar los cables por
colores (amarillo – 12V, azul – 12V, rojo – 3V, naranja – 5V, verde –
encendido, negro - tierra).
·
Implementar el circuito
de variación de voltaje con un transistor LM317 para que no exista pérdida de
corriente (Este paso no funcionó, así que se desechó el circuito).
·
Al hacer la separación
de colores se pelan 5 cm de cable y se hace un amarre con el cobre,
posteriormente estos se van a soldar a los conectores banana.
·
Soldar el cable verde y
cable negro al switch para poder hacer la función de encendido manual.
·
Soldar una resistencia
de 270Ω a un cable rojo y conectar a la pata positiva del LED del mismo color y
en la negativa conectar otro cable negro.
·
De igual manera, el
cable verde se le solda una resistencia de la capacidad menciona anteriormente
y se repite el proceso con el LED verde, para que sea un indicador que le
fuente está trabajando correctamente.
·
Se utilizan cuatro
conectores banana para los voltajes no variables:3, 5 12 y -12 V.
·
Un conector negro es
soldado a los cables restantes del mismo color para funcionar como tierra, en
todo nuestro circuito.
·
Se cortan las puntas
del multímetro, se pela un poco de cable y se prepara para la próxima conexión.
·
Se solda un cable
amarillo a la primera pata un potenciómetro de 5KΩ, la segunda se une al último
conector banana y a la punta roja del multímetro y la última, es compartida por
la punta negra del instrumento de medición y a un cable negro.
·
Se acomoda todo en la
caja de presentación, se hacen los ajustes estéticos y se soldan los elementos
que tuvieron que ser desconectados para poder acomodarlos.
·
Para este proyecto se
utilizó termifit para evitar que internamente se tocaran los cables entre sí.
Presentación del tema
Al finalizar
todo el proceso contamos con una fuente que cuenta con cinco salidas de voltaje
(en orden): 0 – 12 V (Variable), 3V, 5V, 12V y -12V. De igual manera existe un
conector que funciona como tierra para todo el circuito. A la vista y para la
variabilidad del voltaje se encuentra un potenciómetro. Se cuenta con un
multímetro que nos indica el proceso que combina el potenciómetro y la salida variable
(este debe ser encendido manualmente y se debe establecer en la medida hasta de
20 V). Se tienen dos LED’s: el verde indica que la fuente está en
funcionamiento y el rojo indica que la fuente está recibiendo corriente.
Finalmente se tiene un switch para hacer el encendido/apagado manual de la
fuente.
Capítulo 3
Instrumentos:
Los elementos utilizados en este proyecto fueron:
·
Fuente de poder (De
computadora) KEMEX
·
Multímetro
·
Conectores banana, tipo
Jack (6)
·
Switch eléctrico
·
Led rojo
·
Led verde
·
Potenciómetro de 5K Ω
(3)
·
Capacitor cerámico (2)
·
Capacitor electrolítico
·
Resistencia 270 Ω (3)
·
Clema para circuito (2)
·
Transistor LM 317
·
Termofit
Procedimientos de
mejora
Para mejorar
nuestra fuente de alimentación, creemos que es necesario verificar qué fue
aquello que falló en el circuito a implementar. Con este circuito podemos
alimentar el multímetro sin necesidad de la utilización de baterías; existe una
pérdida de corriente en los cables soldados con las resistencias y por lo tanto
la corriente que llegase al multímetro no es suficiente para que funcione de la
manera ideal.
Resultados
En las
imágenes se presenta el proceso de creación de la fuente, desde la separación
de los cables, el trabajo con el multímetro, la foto del circuito desechado. La
variabilidad del voltaje en el multímetro que se tiene anexado y uno extra para
comprobar la medición. La caja con las perforaciones que se le realizaron y las
fotos finales del trabajo.
Conclusiones
·
Para nosotros como
estudiantes e ingenieros en potencia, es necesario saber cómo funcionan las
fuentes de voltaje y sus componentes, pues ésta herramienta nos ayudará no sólo
en nuestro paso por la universidad, sino posiblemente en nuestra vida
profesional. Algo interesante que notamos fue la falta en los avances
tecnológicos con respecto a las fuentes y tal vez sea un área de oportunidad
para mejora, aunque cumplen con su función, el desarrollo y avance se ve muy
lento en las últimas décadas.
· Este proyecto se realizó con la
intención principal de que los alumnos pudieron poner en práctica todo lo
aprendido en la materia , con la creación de una fuente; se debía tener
conocimientos previos acerca de los picos de voltaje que se pueden encontrar en
la línea eléctrica que se tiene en cualquier lugar comúnmente , y con la ayuda
del producto final se debería llegar a que estos picos no afectaran la
corriente de salida de la fuente de poder así como que esta tuviera la
capacidad de ser regulable por el usuario.
· Con este proyecto final se hace uso
de los conocimientos adquiridos previamente, durante este semestre cursado. Se
debe recalcar que al mismo tiempo pone a prueba las habilidades manuales e
intelectuales de los alumnos para resolver la problemática presentada. El
producto final es el resultado de la preparación, organización y acción de los
cuatro integrantes del equipo.
·
Se pudo
lograr usar todas las habilidades que fuimos adquiriendo a lo largo del
semestre. Fue un trabajo bastante laborioso, pero nos será útil para trabajos
futuros. La fuente creada es algo básica, pero a pesar de ello es funcional,
sobre todo para jóvenes de nuestra edad que no cuentan con los recursos
necesarios para comprar una fuente. Fue un buen trabajo y una gran experiencia para trabajar en equipo.
Bibliografía
Montilla Meoro, F. (2002). Fuentes de alimentación, España:
Universidad politécnica de Valencia.
Damaye, R. (1995). Fuentes de alimentación electrónicas
conmutadas, España: S.A. Ediciones paraninfo.
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