fisica
Páginas: 5 (1139 palabras)
Publicado: 10 de junio de 2013
6 a 0,7V normalmente).
Aunque pretendemos que la iluminación del led sea repentina (de no luz a luz instantáneamente),y que el transistor no trabaje la zona en activa, no lo conseguiremos pues, aunque el transistor tiene una beta (ganancia en corriente) muy grande, del orden de 300, la corriente por la base será progresiva.
Cada led comenzara a iluminar cuando llegue el valor de tensióndeseado alcanzando su valor máximo un voltio más tarde.
Todo el circuito deberá estar alimentado con una fuente de alimentación estabilizada de 12V.
Fig.1 Esquema fundamental
del vu-metro.
Especificaciones de diseño
Las especificaciones son las siguientes:
Tensión de alimentación : 12 V.
Numero de led´s utilizados : 4 led´s.
Modo de funcionamiento : en forma de barraluminosa.
Corriente máxima de iluminación del led : 4 mA.
Tensión de entrada a la que empezara a iluminarse cada led :
1º- 2 V. 2º- 4 V. 3º- 6 V. 4º- 8 V.
Tensión máxima de entrada : 12 V
siendo la tensión máxima para que todos los led´s estén a su
luminosidad máxima : 9 V.
Desarrollo de los cálculos
Fuente de alimentación
El transformador suministra 24 V de alterna.Inicialmente deberemos saber la tensión y la corriente que deberá suministrar en la salida. Para nuestro caso, la tensión será de 12V=Vz y la corriente será necesario calcularla.
Como en nuestro circuito el numero de led´s iluminados será distinto según la tensión de entrada, la corriente que deberá suministrar la fuente de alimentación también cambiará, de forma que cuando no hay tensión enla entrada, no se ilumina ningún led, y la corriente consumida será de 0 o prácticamente 0, y si por el contrario, la tensión de entrada es máxima, la corriente consumida será máxima, y será la corriente de colector más la corriente de base de las cuatro etapas :
Imax=[Ic max + [(Vcc - 0.7) / 82K] ] x 4
Imax=[(12 - 0.2-2) / 2700 + [(12 - 0.7) / 82K] ] x 4
Imax=15 mA
Pero para evitarproblemas en el funcionamiento del circuito vamos a realizar los cálculos estableciendo una corriente máxima de 30 mA, de este modo se podría ampliar el circuito con más led´s.
Como para conseguir la tensión requerida partimos de una tensión alterna de 220 V 50 Hz, necesitamos transformar, rectificar, filtrar y estabilizar la tensión de entrada.
Para transformar, usamos un transformador detensión, de forma que obtenemos a la salida del mismo 24 V 50 Hz.
Para conseguir una tensión solamente positiva a partir de la alterna, usamos el puente rectificador de onda completa D1, que para ahorrar espacio, es integrado. Su corriente máxima es de 1 A.
Para filtrar la tensión pulsatoria que obtenemos a la salida del rectificador, es necesario colocar un condensador para obtener una tensiónlo más continua posible. Para conseguir esto, es necesario que la capacidad de ese condensador sea elevada, tanto más grande como menor rizado se desee obtener. El inconveniente de capacidades grandes es que ocupan un espacio grande, por lo que en nuestro diseño hemos escogido el valor de 2200 F y 35 V. Además hemos colocado un condensador de 100 nF cerámico para suprimir transitorios de tensiónen la entrada.
Para estabilizar la tensión de la fuente a la tensión requerida de 12 V, es necesario utilizar un circuito estabilizador de tensión.
Dicho circuito esta formado por una resistencia limitadora y un diodo zener de 12 V polarizado en su codo inverso.
Hemos medido la tensión de rizado en el condensador de filtro es de 75 mV sobre 22 V, por lo tanto Vcc max=22.075 y Vccmin=21.925. La corriente máxima y mínima del zener es 55 mA y 1 mA respectivamente.
El valor de la resistencia limitadora se puede calcular a partir de la siguiente formula :
(Vcc max-Vz)/(Iz max+I max) " Rlim " (Vcc min-Vz)/(Iz max+I max)
(22.075-12)/(55mA+30mA) " Rlim " (21.925-12)/(1mA+30mA)
118 ! " Rlim " 321!
Para nuestro caso escogemos una resistencia de 220 !.
La potencia máxima...
Aunque pretendemos que la iluminación del led sea repentina (de no luz a luz instantáneamente),y que el transistor no trabaje la zona en activa, no lo conseguiremos pues, aunque el transistor tiene una beta (ganancia en corriente) muy grande, del orden de 300, la corriente por la base será progresiva.
Cada led comenzara a iluminar cuando llegue el valor de tensióndeseado alcanzando su valor máximo un voltio más tarde.
Todo el circuito deberá estar alimentado con una fuente de alimentación estabilizada de 12V.
Fig.1 Esquema fundamental
del vu-metro.
Especificaciones de diseño
Las especificaciones son las siguientes:
Tensión de alimentación : 12 V.
Numero de led´s utilizados : 4 led´s.
Modo de funcionamiento : en forma de barraluminosa.
Corriente máxima de iluminación del led : 4 mA.
Tensión de entrada a la que empezara a iluminarse cada led :
1º- 2 V. 2º- 4 V. 3º- 6 V. 4º- 8 V.
Tensión máxima de entrada : 12 V
siendo la tensión máxima para que todos los led´s estén a su
luminosidad máxima : 9 V.
Desarrollo de los cálculos
Fuente de alimentación
El transformador suministra 24 V de alterna.Inicialmente deberemos saber la tensión y la corriente que deberá suministrar en la salida. Para nuestro caso, la tensión será de 12V=Vz y la corriente será necesario calcularla.
Como en nuestro circuito el numero de led´s iluminados será distinto según la tensión de entrada, la corriente que deberá suministrar la fuente de alimentación también cambiará, de forma que cuando no hay tensión enla entrada, no se ilumina ningún led, y la corriente consumida será de 0 o prácticamente 0, y si por el contrario, la tensión de entrada es máxima, la corriente consumida será máxima, y será la corriente de colector más la corriente de base de las cuatro etapas :
Imax=[Ic max + [(Vcc - 0.7) / 82K] ] x 4
Imax=[(12 - 0.2-2) / 2700 + [(12 - 0.7) / 82K] ] x 4
Imax=15 mA
Pero para evitarproblemas en el funcionamiento del circuito vamos a realizar los cálculos estableciendo una corriente máxima de 30 mA, de este modo se podría ampliar el circuito con más led´s.
Como para conseguir la tensión requerida partimos de una tensión alterna de 220 V 50 Hz, necesitamos transformar, rectificar, filtrar y estabilizar la tensión de entrada.
Para transformar, usamos un transformador detensión, de forma que obtenemos a la salida del mismo 24 V 50 Hz.
Para conseguir una tensión solamente positiva a partir de la alterna, usamos el puente rectificador de onda completa D1, que para ahorrar espacio, es integrado. Su corriente máxima es de 1 A.
Para filtrar la tensión pulsatoria que obtenemos a la salida del rectificador, es necesario colocar un condensador para obtener una tensiónlo más continua posible. Para conseguir esto, es necesario que la capacidad de ese condensador sea elevada, tanto más grande como menor rizado se desee obtener. El inconveniente de capacidades grandes es que ocupan un espacio grande, por lo que en nuestro diseño hemos escogido el valor de 2200 F y 35 V. Además hemos colocado un condensador de 100 nF cerámico para suprimir transitorios de tensiónen la entrada.
Para estabilizar la tensión de la fuente a la tensión requerida de 12 V, es necesario utilizar un circuito estabilizador de tensión.
Dicho circuito esta formado por una resistencia limitadora y un diodo zener de 12 V polarizado en su codo inverso.
Hemos medido la tensión de rizado en el condensador de filtro es de 75 mV sobre 22 V, por lo tanto Vcc max=22.075 y Vccmin=21.925. La corriente máxima y mínima del zener es 55 mA y 1 mA respectivamente.
El valor de la resistencia limitadora se puede calcular a partir de la siguiente formula :
(Vcc max-Vz)/(Iz max+I max) " Rlim " (Vcc min-Vz)/(Iz max+I max)
(22.075-12)/(55mA+30mA) " Rlim " (21.925-12)/(1mA+30mA)
118 ! " Rlim " 321!
Para nuestro caso escogemos una resistencia de 220 !.
La potencia máxima...
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