Trabajo

Introducción
El presente documento constituye el primer avance en la asignación del proyecto de la cátedra de Electrónica I. Se presentará a continuación una propuesta formal de la primera fuente de voltaje, utilizando diodos como único componente electrónico. También se presentará una propuesta preliminar de la segunda fuente, utilizando un solo transistor BJT. Además, se presentará unainvestigación acerca de los métodos de fabricación casera de circuitos electrónicos impresos en placas.

Diseño de la primera fuente Enunciado del problema
El problema nos permite elegir el voltaje de salida entre 12, 9 y 5 voltios DC, manteniendo una corriente máxima de 1 amperio. Se deberá alimentar de los toma corrientes estándar, que entregan un voltaje AC de 120 V RMS. El circuito sólo debeutilizar diodos como componentes electrónicos, pero se pueden usar los elementos eléctricos ya conocidos, como transformadores, resistencias y capacitores. Para este caso, hemos decidido implementar la fuente de 12 V, y la implementaremos con un rectificador por diodos con filtro RC.

Cálculos preliminares
La primera etapa de la fuente de alimentación, es la reducción del voltaje de la redeléctrica a niveles más bajos, utilizando un transformador reductor. Comercialmente, el transformador que mejor se ajusta al requerimiento es el de 120 Vac a 12 Vac. Como estos valores son RMS, encontramos los valores reales de amplitud de las ondas de esta manera:

Ese es el voltaje de salida del devanado secundario. Después de ser rectificado por los diodos, quedará un voltaje rectificado de pico unpoco menor, por la absorción de 0.7 voltios de cada diodo en cada ciclo.

Ahora bien, este voltaje ha sido rectificado, pero está muy lejos de poder ser usado como corriente directa. Para poder asemejarlo más a un valor constante en el tiempo, es necesario “filtrarlo” haciendo uso de un capacitor. El enunciado del problema establece que el voltaje de salida no debe variar más del 5% (ese es elrizo). Un voltaje rectificado tiene por definición un rizo del 48%, nosotros intentaremos llevarlo a 5%, por lo que el valor DC al que apuntamos debe ser de:

Necesitamos un capacitor que no permita que el voltaje cambie de 15.43 V ± 5%. Dado a la alta frecuencia de la señal (60 Hz a la entrada, y 120 Hz después de rectificar), no hay mucho tiempo para que el capacitor se descargue, por lo que nohace falta una alta capacitancia para mantener el voltaje. Sin embargo, si se debe utilizar un capacitor que soporte los más de 16 voltios y que pueda mantener la carga aún a menores frecuencias. Uno ideal para el trabajo es el de 4700 µF y 50 V. Después de que el voltaje ha sido rectificado y filtrado, es necesario regularlo a los requerimientos del problema. Con un diodo Zener podemos mantenerun voltaje de salida constante aún cuando el voltaje filtrado varíe ligeramente. El elegido para esta tarea es el diodo Zener de 12 V. Debe haber una resistencia entre éste y el circuito de filtrado (que se comporta como fuente DC). Le asignamos un valor pequeño para evitar una gran caída de voltaje (20 Ω), y asumimos una resistencia de carga mínima de 12 Ω para mantener 1 A de corriente. Acontinuación, se presenta el diagrama de circuito según se ha descrito hasta ahora:

Lista de componentes
      Transformador reductor con derivación central, relación 10:1 Diodos de unión de silicio para rectificar (2) Capacitor de 4700 µF y 50 V Diodo Zener de 12 V Resistencia R1 de 20 Ω y 15W Resistencia R2 (variable, ya que es la carga, pero con un valor de 12 Ω si se quiere 1 A)Diseño de la segunda fuente
Para la presentación de una idea básica para la segunda fuente, ésta resulta de añadirle a la primera fuente, un regulador de voltaje con transistores discretos en serie. En donde el circuito a añadir se muestra en la figura:

Donde RL corresponde a la resistencia de carga que se conecta a la fuente. Este circuito regulador se encarga de proveer un voltaje de salida...