PRACTICA Regulador Electronico Alternador

8/18/2019 PRACTICA Regulador Electronico Alternador

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24/02/2015

REGULADORELECTRÓNICO

PARAALTERNADORPRACTICA


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REGULADOR ELECTRÓNICO jbc

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OBJETIVOS ..................................................................................................................... 3

1. INTRODUCCÓN. ................................................................................................ 3

ESQUEMA ....................................................................................................................... 4

2. Diagrama del circuito. .......................................................................................... 4 COMPONENTES ............................................................................................................. 5

3. LISTA DE COMPONENTES .............................................................................. 5

T1=BDX 67 C (Ic 16A , hFE 1000 ) ................................................................ 5

T2=BC141 C (Ic 0,5A , hFE 140 ) ................................................................... 5

D1=1N4007 ...................................................................................................... 5

D2= ZENER 7,5V ,1/2W ................................................................................. 5

C1= 10uF 25V ELECTROLITICO .................................................................. 5

C2= 680nF 250V MKV .................................................................................... 5 RV1= RESISTENCIA VARIABLE 1K Ω ....................................................... 6

NTC= 4K7 Ω .................................................................................................... 6

R1 = 820 Ω 1W ................................................................................................ 6

R3 = 1K1 Ω 1/2W ............................................................................................ 6

R4 = 360 Ω 1/2W ............................................................................................. 6

FABRICACIÓN DE LA PLACA .................................................................................... 7

4. IMPLEMENTACIÓN DEL PCB (Printed Circuit Board). ................................. 7

4.1. Primer paso. .................................................................................................... 7

4.1.1. Diseño del circuito a mano. .................................................................... 7

4.1.2. Diseño del circuito a ordenador. ............................................................. 7

4.2. Segundo paso, creación de la placa. ............................................................. 11

4.2.1. Placas perforadas. ................................................................................. 12

4.2.2. Placas con capa de cobre. ..................................................................... 12

4.2.2.1. A mano. ........................................................................................... 12

4.2.2.2. Transferencia térmica...................................................................... 14

4.2.2.3. Insolación. ....................................................................................... 16

4.3. Tercer paso, soldadura de los componentes. ................................................ 20

COMPROBACIÓN EN EL BANCO DE PRUEBAS ................................................... 21

5. Prueba del circuito. ............................................................................................. 21


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OBJETIVOS

1. INTRODUCCÓN.

En esta práctica vamos a montar un circuito regulador de tensión electrónico, similar alos utilizados en alternadores y para ello utilizaremos componentes discretos comotransistores, transistores Darlington, diodos Zener, resistencias y resistencias especiales(N T C). Todo ello para un montaje que parte de un divisor de tensión, un estabilizadorde tensión ( D z ) y un amplificador de corriente trabajando en conmutación .

El objetivo de esta práctica es el de familiarizarse con componentes electrónicos quehemos estudiado, como son: desarrollar destrezas de soldadura, la comprobación decomponentes electrónicos, aprender a usar los bancos de trabajo para realizar las

comprobaciones necesarias, ser capaz de implementar un circuito en una placa, entendery fabricar un regulador electrónico así como de detectar sus averías.


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ESQUEMA

2. Diagrama del circuito.

Este es el circuito que usaremos para realizar la práctica.


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COMPONENTES

3. LISTA DE COMONENTES

T1=BDX 67 C (Ic 16A , hFE 1000 )

T2=BC141 C (Ic 0,5A , hFE 140 )

D1=1N4007

D2= ZENER 7,5V ,1/2W

C1= 10uF 25V ELECTRLITIC

C2= 6!0"F 250V #$V


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RV1= RE%I%TENCIA VARIABLE 1$ &

NTC= 4$7 &

R1 = !20 & 1W

R' = 1$1 & 1/2W

R4 = '60 & 1/2W


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FABRICACIÓN DE LA PLACA

!. IMLEMENTACIÓN DEL C" #ri$ted Ccu* B+-).

Para la realización del circuito impreso o PCB podemos usar diferentes métodos, biensea, para una placa perforada o para una placa de cobre (de una o dos capas). Para ello,debemos seguir los siguientes pasos:

!.1.

rimer %a&o.

!.1.1. Di&e'o del circuito a ma$o.

Definimos el perímetro del circuito en una hoja de papel para que se ajuste al

tamaño de nuestra placa. Nos fijamos en el esquema que nos han dado o hemosdiseñado y empezamos a posicionar los componentes con mayor tamaño, colocando loscomponentes según corresponda por sus conexiones con los demás, intentando así,ahorrar el mayor espacio posible. Según los posicionamos y respetando las conexionesdel esquema (si hubiera pistas que se cruzaran) podemos realizar puentes que estarán endistinto nivel, facilitando así, la implementación del circuito. Una vez acabado éste, lorepasamos.

!.1.2. Di&e'o del circuito a orde$ador.

Hay muchos programas de los que nos podemos valer para este propósito, en mi

caso que es el modo que yo lo he utilizado, he usado el programa Proteus, que es unaherramienta muy potente para simular y realizar circuitos impresos.Lo primero que hice fue abrir el programa ISIS de PROTEUS para realizar el esquemadel circuito. Simplemente buscamos los componentes y los posicionamos realizando susconexiones, dejando definido el esquema como podemos ver en la siguiente imagen.


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A continuación, solo tenemos que exportarlo al programa ARES de PROTEUS, que esel que se encarga del diseño de PCB´s. Para hacer la exportación debemos pulsar, unavez acabado el circuito, el botón de ARES en la barra de herramientas.

Automáticamente, se nos abrirá el programa ARES con los componentes esperando serposicionados, pero antes, debemos definir el perímetro de la placa. A continuación,empezamos a colocar los componentes; podemos posicionarlos automáticamente omodo manual (yo prefiero colocarlos a mano empezando por el más grande) y una vezposicionados podemos también unir los componentes automáticamente o de maneramanual (en este caso prefiero que los una el programa, dándole unos parámetros comoel grosor de la pista, capas del circuito, separación entre pistas y componentes etc). Paraluego modificar a mi gusto, si no estoy de acuerdo, las rutas generadas, así como, elgrosor de las pistas. Una vez realizado todo este proceso, podemos hacer planos de

tierra o de otro tipo de conexiones para eliminar menos cobre. A la hora de realizar laplaca, al final, nos debe quedar algo como esta imagen que aparece a continuación.

Ahora si queremos, podemos ver como sería el aspecto real del mismo, dándole a lavista 3d.


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Mostrando el resultado final en 3d.

Esta serÍa la vista superior de mi circuito. (Sin el disipador de T1)


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Y la vista inferior de las pistas.

Como podemos observar, cuando renderiza la imagen, tiene problemas con lavisualización del texto.

Y el último paso, sería imprimirnos el circuito en modo espejo, para la realización de laplaca


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Parte superior, sin planos de tierra, para poder ver bien el diseño del circuito.

Parte inferior real, con su plano de tierra en modo espejo, para la futura transferencia.

!.2.

Segu$do %a&o( creaci)$ de la %laca.


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En este punto, ya tenemos nuestro circuito dibujado (ya sea mano u ordenador),esperando ser trasladado a nuestra placa. Ahora, podemos elegir diferentes maneras yplacas para hacerlo: podemos hacerlo sobre placas con cobre, para realizar nosotros laspistas de una o dos capas y también tenemos placas perforadas, podemos hacerlo dediferentes maneras.

!.2.1. laca& %er*orada&.

Estas placas, como su nombre bien indica, ya vienen con agujeros, que nos van afacilitar la inserción de los elementos del circuito en la misma.

Una vez posicionados, solo tenemos que crear nosotros las pistas que conectan loselementos según las rutas de nuestro esquema. Estas pistas, pueden ser de estaño o depuentes con cables soldados con estaño.

!.2.2. laca& co$ ca%a de co+re.

Como se indica, son unas placas de fibra de vidrio que tienen por uno u amboslados, ya sean de una o dos capas, una capa de cobre.

En estas placas hay tres maneras de traspasar el circuito:

4.2.2.1. A "+.Para hacerlo de esta manera necesitamos un rotulador permanente. Lo primero

que debemos hacer son los agujeros de los componentes, eligiendo tanto la brocaadecuada para cada componente como para los terminales. En mi caso, he usado lasbrocas de 1mm 2mm y 4mm (la de 4 para los terminales y los colectores del transistorde potencia, la de 2mm para la base y emisor de este mismo transistor y la de 1mm parael resto de componentes). Para hacer estos agujeros correctamente se pone una copia del

circuito sobre la placa bien centrada, la pegamos con cinta adhesiva y perforamos los


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agujeros de nuestro esquema en la placa. El siguiente paso, es unir estos agujeros conlas pistas de nuestro circuito, usando el rotulador permanente.

Esquema detalle de la placa.

Por la parte del cobre y en este caso, debemos tener claro, que el esquema si lo hicimosdesde arriba, desde la parte de los componentes, por abajo deberá ir como un espejo.Una vez transferido nuestro circuito pasaremos a eliminar el cobre sobrante (todo aquelque no hemos cubierto con nuestro rotulador) para ello, necesitaremos una mezcla deÁcido Clorhídrico y perborato Sódico en su defecto salfuman o aguafuerte y perboratode sosa o agua oxigenada 110º. En esta solución, sumergiremos nuestra placa, usandouna cubeta de plástico (todo esto se realizará en un lugar ventilado). Se pueden usarproporciones, pero yo lo que hago es echar aguafuerte (cuando no me queda acidoclorhídrico) lo suficiente para cubrir la placa y un poco más. A continuación, añado unchorro de agua oxigenada sobre la placa, en seguida, se ve cómo reacciona y se poneverdosa. Lo siguiente que debemos hacer es mover la cubeta, para que se desplace elliquido sobre la placa de un lado para otro, hasta que el cobre desaparezca por completo,si observamos que la reacción es muy lenta podemos añadir un poco más aguaoxigenada. También influye mucho la temperatura ambiente y no se nos debe ocurrirrespirar los vapores que se desprenden.

Ya retirado todo el cobre, sacamos con unas pinzas nuestra placa y la lavamos conagua. Una vez limpia, pasaremos a retirar el dibujo del rotulador permanente conalcohol, quedándonos las pistas limpias preparadas para nuestros componentes.


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4.2.2.2. T""c *3c.

Para este proceso, necesitamos un papel especial para impresoras láser, quepermite la transferencia del circuito (este tipo de papel es muy barato). Imprimimosnuestro circuito en este papel, si es posible cuando lo hagamos, lo mejor es aprovechar

todo el papel, ya sea, repitiendo el mismo circuito o poniendo otros. Necesitamos unaimpresora láser, si no disponemos de ésta, vamos a que nos lo impriman en cualquiercopistería puesto que estas fotocopiadoras usan tóner.

Una vez que nos han imprimido en nuestro papel de transferencia térmica nuestrocircuito "en modo espejo", para su correcta transferencia a la placa, primero debemostener limpia la superficie de cobre (de aceites o grasas de nuestras manos). Acontinuación, el papel lo ponemos encima de nuestra placa de cobre tocándose el dibujoimprimido con el cobre.

Ahora, para que el dibujo se transfiera necesitamos aplicarle calor. Para ello, usaremosun plancha con una temperatura entre 140 y 180 grados, dependiendo del papel también

podemos precalentar la placa antes. Procedemos a dar presión por todo el papel duranteunos 2 minutos y medio.


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Una vez hemos acabado de transferir el circuito, introducimos la placa con el papelpegado en una cubeta con agua y lo dejamos sobre unos 10 minutos, hasta que veamos

que se retira el papel sin problemas.

Al retirarse el papel, ya tenemos nuestra placa con el circuito y entonces, pasaremos aquitarle el cobre sobrante en una cubeta igual que hicimos el en procedimiento anterior.

Ahora para retirar el dibujo transferido, necesitamos usar disolvente, (en mi caso uséquita esmalte), hay que frotar con fuerza hasta que dejemos solo el cobre.


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Como podemos observar, la calidad del circuito es más que aceptable. Ahora,procederemos a recortar la placa y realizar los taladros para los componentes, comohicimos en el procedimiento anterior, dejando la placa preparada para posicionar loscomponentes y soldarlos.

4.2.2.'.

I"+c".Para este método, necesitamos una placa fotosensible positiva, una fuente de luzultravioleta y papel de trasparencias. Éste, es el método más caro y da algo menos decalidad que el proceso de transferencia, a mi parecer.

Este sería el resumen del proceso.

Placa foto sensible positiva.


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Empezamos imprimiendo nuestro circuito en el papel de transparencia, con la mayorcalidad posible. Si fuera necesario, imprimimos el circuito varias veces, para luego

superponer estas impresiones y dejar pasar la menos cantidad de luz posible.

Como en mi caso, superpuse dos imágenes del circuito ayudándome de cinta adhesiva,para que se quedaran fijas

Una vez preparada la transparencia, la posicionamos en la insoladora , que en mi caso esun viejo escáner con un par de bombillas ultravioleta.


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Ahora le ponemos la placa encima bien centrada y con la parte fotosensible hacia eldibujo. Seguidamente, le ponemos algo encima, para que lo junte bien, y que no salga laimagen desenfocada.

Como podemos observar se ha transferido el dibujo a la placa.

Ahora tenemos que revelarlo. Para ello, debemos sumergirlo en una cubeta, en unadisolución de agua con sosa caústica, (yo echo como dos centímetros de agua muy

caliente y añado una cuchara de café de sosa) y voy metiendo la placa con cuidado,viendo como reacciona hasta que se revela por completo el dibujo.


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Ahora solo tenemos que quitar el cobre sobrante como ya explicamos anteriormente.

Ya solo nos queda retirar la película protectora con agua y sosa caustica,dejando solo el cobre para proceder a cortar y perforar la placa.


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!.3.

Tercer %a&o( &oldadura de lo& com%o$e$te&.

Posicionamos los componentes en su sitio, empezando con los que tengan el perfil másbajo, como las resistencias. Las vamos soldando con el estaño sin pasarnos detemperatura, usando soldadores de la potencia adecuada (para este caso con uno de 15w

es suficiente recomiendo soldadores JBC), y continuamos hasta acabar con el transistorde potencia, que es el componente más grande.

Aconsejo usar las dos manos y usar buen estaño (no de los chinos). Pasamos a calentarcon la punta del soldador al mismo tiempo, la patilla del elemento a soldar, el cobre y elestaño, dejando que este se derrita hasta que empape el conjunto. Estos son algunosejemplos de cómo deben quedar las soldaduras.


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COMPROBACIÓN EN EL BANCO DEPRUEBAS

,. rue+a del circuito.

Para comprobar el correcto funcionamiento de nuestro circuito necesitamos:

• banco de pruebas.(con una batería de 12v)• un alternador.• un polímetro.• el diagrama con los voltajes teóricos.(por si las moscas en caso de fallo)• el circuito.

Lo primero que debemos hacer es colocar una batería de 12V con carga en el banco depruebas. Después, debemos poner un alternador, que hayamos comprobado antes quefunciona perfectamente, en su lugar y lo calzamos.

Ajustamos en movimiento hasta que no se noten vibraciones y ponemos una conexión amasa.


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Conectamos nuestro circuito al banco de trabajo, del negativo del circuito al negativodel banco, cable azul del positivo del banco al positivo de la placa, positivo alternadorcable rojo excitación del circuito a excitación del alternador y el alternador a masa conel cable negro que hace masa en el banco.

Seleccionamos 12V en el selector.

Ponemos el motor en 1


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Seleccionamos la dirección y empezamos a mover el alternador con la palanca hastaunas 2000 revoluciones.

Notaremos que el alternador retiene cuando empieza a funcionar nuestro circuito.Cogemos el polímetro, lo ponemos en voltios corriente continua y medimos entre elpositivo y el negativo. Podemos observar que, variando la resistencia variable, el rangode regulación anda entre 13,5V y 15,05V a continuación estabilizamos la tensión a14,5V , y comprobamos que si aplicamos calor sobre la NTC podemos apreciar quevaria unas dos décimas el voltaje. Como podemos deducir el circuito funcionaperfectamente a la primera.

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