Projeto de uma fonte de tensão ajustável de 3 a 12 Volts com capacidade de 100 mA, desenvolvido pelo aluno Breno Lívio Silva de Almeida (número USP 10276675).
Irá se partir da tensão da tomada (220V ou 127V) que vai ter que ser transformada de 127V/220V em Corrente Alternada (C.A.) em uma tensão adequada para alimentar nosso circuito. Isto é, de 3V-12V em Corrente Contínua (C.C.).
| Nome | Quantidade | Especificações | Explicações | Preço Unitário |
|---|---|---|---|---|
| Fonte de alimentação | 1 | Energia da tomada | Fonte de energia 127V | ----------- |
| Interruptor | 1 | 250 V e 3 A | Apenas para ligar e desligar o circuito | R$28,89 |
| Transformador | 1 | bivolt, 15 V e 500 mA | Esse transformador foi escolhido visando garantir uma margem de erro confortável para quedas de tensão nos componentes, além de ser bivolt, podendo lidar com 127V/220V | R$44,89 |
| Ponte Retificadora | 1 | 1000 V e 2 A | Responsável por fazer a conversão correta de C.A. para C.C. | R$3,07 |
| Capacitor | 1 | 330 μf/35 V | Usado para estabilização da tensão do circuito, armazenando energia. O valor se chegou demonstrado pelos cálculos que vão ser explicados em seguida | R$2,62 |
| Diodo Zener | 1 | 13 V - 0,5 W | Regula a tensão a 13 V | R$0,32 |
| Transistor | 1 | 2N2222A ¹ | Atenua a corrente e a tensão. Corrente máxima no coletor de 0.8 mA e tensão máxima do coletor 75 V, mais que o suficiente para trabalhar com 25 V de entrada | R$1,05 |
| Resistência | 2 | 5,6K Ω | R1 utilizado para limitar a tensão no zener de modo que está fique na faixa de 13V e o R3 se adapta ao potenciômetro mantendo a tensão de 3V a 12V | R$1,08 |
| Potenciômetro | 1 | 10k Ω | Mantém a tensão da fonte entre 3 V e 12 V | R$2,8 |
| Preço total (com o frete) |
|---|
| R$84,72 |
Foi necessário realizar contas específicas se utilizando dos princípios da eletrônica para se obter os valores usados pelos componentes para se ter um circuito funcional. Primeiro deve-se calcular a tensão de pico primário, considerando a tensão de entrada sendo a fonte de alimentação de 127 V:
Em seguida calcula-se a tensão de pico secundário, levando-se o conta o ripple, na eletrônica é um valor residual e periódico obtido de uma fonte de tensão que, por sua vez, é alimentada por uma corrente alternada. Para isso busca-se um ripple de 10% ² da tensão de saída esperada de 25 V, ou seja, 2,5 V. Além disso, considera-se a tensão de um diodo de silício, em 0,65 V:
O período é dado por:
Com o período, encontra-se o tempo de carga:
Por fim, é possível encontrar a fórmula da capacitância ³, o que auxiliou a escolher um valor adequado para o capacitor de 330 µF, por ser acima do encontrado e por ser um valor comercial:
O vídeo a seguir descreve exatamente como o projeto foi criado, esclarecendo melhor como utilizar as ferramentas e softwares em questão.
Falstad é um applet originalmente desenvolvido em Java, agora numa versão Javascript, feito para fazer simulações com circuitos. Você pode encontrar o repositório no GitHub aqui.
A simulação desse trabalho: Link da simulação
Para o desenvolvimento de um esquemático e da PCB do circuito, foi utilizado do software EAGLE, que foi ensinado pelo professor sobre suas capacidades e instruções importantes para o desenvolvimento eficaz de circuitos como os esperados na disciplina.
O projeto esquemático no EAGLE é análogo a uma "planta" de um circuito. Nele são ilustrados os componentes, valores e suas conexões no circuito.
O PCB é uma placa dedicada a expressar as conexões de um determinado circuito, auxiliando numa instalação mais precisa e compacta de um circuito. Nota-se que para impressão desse circuito, a imagem deve estar como espelhada, sendo assim possível transcever o circuito diretamente na placa com alguma caneta ou análogo. Além disso, é necessário esclarecer que para um circuito em escala real, o transformador provavelmente ficaria fora da placa PCB.
¹ Datasheet do transistor usado
² Valor adequado para o ripple
³ Fórmula da capacitância mínima, da Texas Instruments
Trabalho proposto pelo professor Eduardo Simões para a matéria de Eletrônica do Curso de Bacharelado em Ciências de Computação do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC-USP).