Construya su propia fuente de alimentación profesional


Cuando se comienza a realizar proyectos de electrónica o robótica, en seguido nos damos  cuenta de inmediato que hay ciertas herramientas que no pueden faltar en nuestra  mesa de trabajo o en tu taller siendo la clasica herramienta universal junto con el polímetro una fuente de alimentación lo mas versatil posible. 

No hace mucho tiempo , todo el mundo que necesitaba un fuente “profesional” se lanzaba a auto-fabricarselas, dado que desafortunadamente no es un equipo que este al alcance de mucha gente pues tenian un coste prohibitivo

Afortunadamente los tiempos cambian y hoy es posible construirse una fuente  digital programable avanzada  en  unos sencillos pasos sin gastarse una fortuna y con la certeza de siempre funcionara, hecho que no siempre ocurre con las fuentes auto-construidas.

IMG_20180305_225910[1]

Electrónica necesaria

En efecto  gracias  a la impresión 3D  y  a un modulo integrado es posible construir una potente fuente de alimentación digital programable con  muy  poocos componenentes , teniendo ademas la certeza de que el resultado nos va a funcionar

Los componentes necesarios para el montaje son los siguientes:

  • El modulo  kkmon
  • Fuente auxiliar recicladas AC/DC de 20-40V  /2 amp( puede servir por ejemplo la de un antiguo portatil)
  • 2 Bornas
  • 1 led
  • 1 resistencia limitadora para el led
  • 1 Interruptor  de panel  de 1amp/220V
  • 1 Caja de plástico impresa  : https://www.thingiverse.com/thing:2815504

Como vemos tan solo necesitamos conectar la salida de   nuestra fuente auxiliar  AC/DC     a la entrada del modulo  kkmon  ,y su salida a unas bornas (rojo para el positivo  y negro para la masa)

El circuito ademas se completa con un interruptor que se intercala en los cables de Ac  y un led verde que con su correspondiente resistencia imitadora , el cual conectaremos a la salida de la fuente auxiliar.

El esquema del montaje propuesto   es el siguiente;

fuentenueva.png

El módulo kkmon  ,  tiene  un rango de voltaje de salida ajustable de 0V-32V / 50.00V (opcional), rango de corriente de salida ajustable de 0-3.000A / 5.000A (opcional).

Incluye  función de auto apagado cuando se supera un umbral preestablecido y que puede almacenarse hasta en 10 grupos de valores de preset  y dos grupos valores rápidos.

Asimismo en la interfaz de los datos de ajuste, usted puede ajustar el valores  como  sobretensión, sobre-corriente, etc

modulo

Obviamente no nos podíamos olvidar  de la pantalla LCD  a color (cuyo  brillo es ajustable ),la cual  tiene la función de voltímetro , amperímetro y watimetro en este modelo  sobre el que ademas se pueden ver los valore de  preset de Voltaje, Corriente, Voltaje de salida, corriente de salida preestablecido,  potencia de salida , voltaje de entrada, etc.

Este módulo incluye ademas un ventilador de gran potencia de salida inteligente , que cuenta con  rodamiento de bolas  que se inicia automáticamente cuando la corriente de salida es más de 0,5 Amp,  con el fin  disipar el calor generado.Este modulo por cierto es enchufable  pudiendo desconectarse por si no se necesitase o simplemente  para  extraerlo   

IMG_20130301_010133[1].jpg

Como comentábamos al  principio de este post ,esta fuente necesita una tensión continua cuyo  valor de entrada puede estar comprendida entre   6  y  50 V , lo que significa que   50 V es el límite Voltaje  que no debe superare( de lo contrario, podría  quemarse) .Ademas esta  fuente como regla general deberá alimentarse  con una tensión  continua que debe ser al menos 1V mas  de  la salida máxima  deseada. Si no se cuenta con una fuente  discreta (en el imagen se uso una sencilla fuente con transformador toroidal  y puente de diodos ya que nos se requiere filtrado ) , se puede usar una viejo cargador desde ordenador portatil  , impresora , etc teniendo en cuenta eso si la polaridad

Este módulo tiene salida de protección contra cortocircuitos y protección de conexión inversa, aunque usted debe ser en estricta conformidad con conexión

La exhibición del LCD y la función del metro de la tensión / del voltaje, usted pueden ver la tensión / la corriente del preajuste, voltaje de entrada, voltaje / corriente de salida, potencia de salida, etc.

  • En el área de visualización del estado de salida, es conveniente que usted sepa si la salida funciona, estado de salida de tensión / corriente constante, grupo de datos actual extraído, etc. Con las funciones avanzadas, alta exactitud, uso ancho, el artículo es realmente práctico para el uso.

Este modulo es configurable   gracias a su cuatro pulsadores y un botón giratorio  de control cuyas funciones son las siguientes:

  • Boton central : Ajuste de datos valor/extracto de la especificada Grupo de datos/store valor en el grupo de datos.u-set: Preajuste Voltaje de Salida
    i-set predefinidos: corriente de salida
    s-ovp: presente sobre-voltaje
    s-ocp: sobre-corriente actual
    s-opp: presente over-power
    B-LED: presente brillo de la pantalla
    m-pre: datos de regalo
  • M1; extracto de acceso directo:M1 los datos almacenados/página hasta a elegir/combinaciones de store.
  • M2; extracto de acceso directo: M2 datos almacenados/página abajo para elegir/combinaciones de tienda
  • On/Off: salida de abrir o cerrar.

Parámetros técnicos:

  • Rango de Voltaje de Entrada: 6 – 55 V
  • Voltaje de Salida gama: 0 – 50 V
  • Corriente de Salida: 0 – 2 A
  • Rango de Potencia de salida: 0 – 100 W
  • Dimensión: 79 mm * 43 mm * 48 mm (L * W * H)
  • Tamaño abierto: 71 mm * 39 mm
  • Voltaje de Salida precisión: ± (0.5% + 1 dígitos)
  • Corriente de Salida precisión: ± (0.5% + 2 dígitos)

Nota: en realidad    ya hay muchas variaciones comerciales  de estos modulos ,  los cuales  basicamente disponen de la misma logica   de control   y pantalla , pero con  diferencias potencias de salida:

IMG_20180305_225910[1]

Construcción

Los pasos a seguir para montar la fuente son en realidad muy pocos. Como orientación resumimos los mas importantes a continuación:

  1. Imprimiremos en nuestra impresora 3D  tanto la caja  con el panel trasero   como  el frontal .  Los ficheros ,stl estan dsiponibles  en el respositorio de thinginverse en la url  : https://www.thingiverse.com/thing:2815504
  2. Fijaremos  en primer lugar la fuente auxiliar a la caja  usando por ejemplo una pistola de cola térmica                                         IMG_20130301_010219[1].jpg
  3. Conectamos la salida de la fuente auxiliar al modulo  kkmon    respetando escrupulosamente la polaridad.
  4. También igualmente conectaremos dos cables (rojo y negro ) para la salida .                          IMG_20130301_010205[1].jpg
  5. Los dos cables de salida los conectaremos a dos sendas bornas  Rojo y Negro que fijaremos al panel posterior
  6. Colocaremos  el interruptor , el led y el el modulo kkmon en el frontal impreso en 3d
  7. Soldaremos dos cables al interruptor de encendido lo cuales irán; directamente a un polo del enchufe y el otro a la entrada de AC de la Fuente auxiliar
  8. Ya podemos fijar todos los elementos (led, el modulo  kkmon , el interruptor  y los bornes )    sobre el panel  en el frontal impreso de este                                  IMG_20180305_225831[1]
  9. Solo nos queda aplicar cola térmica a los elementos que puedan moverse ( l modulo Drok  NC , las bornas , el led  y el cable de red)    y colocando la tapa  habremos terminado nuestro montaje:IMG_20180305_225926[1].jpg

 

NOTA :En este post hemos usado el  modulo  kkmon  ,pero  existen otros módulos muy semejantes al Drok  pero con tensiones o intensidades diferentes.

 

 
IMG_20180305_173859[1].jpg

Anuncios

!Construcción de una fuente variable conmutada por menos de 2€!


Todos conocemos el clásico  regulador  LM317 , siendo este circuito integrado  uno de los primeros reguladores ajustables de la historia LM317   y que es usado  tradicionalmente  para  obtener una tension variable  estabilizada. Este CI  con un simple encapsulado de tres terminales,  es capaz de suministrar en condiciones normales hasta 1.5amperios  en un rango que va desde 1,2 hasta 37 voltios ,(! ojo no debe  superar el diferencial de entrada/salida de 40V!).

Históricamente  el primero  regulador integrado  en  aparecer  fue el LM117, para más tarde lanzar  el LM137 (el cual tenía una salida negativa) ,  y ya poco después le siguió el LM317 , siendo este ultimo  notablemente popular  entre todos los aficionados y profesionales  por la gran simplicidad  de uso,  ya que solo requiere dos  resistencias exteriores para conseguir el valor de salida.

Además de las mejores características respecto a los reguladores fijos (a línea de carga y regulación es mejor que estos  ), este veterano integrado   tambien dispone de protección por limitación de corriente y exceso de temperatura, siendo funcional la protección por sobrecarga, incluso si el terminal de regulación está desconectado.

La tensión entre la patilla ajuste y salida es siempre de 1,25 voltios (tensión establecida internamente por el regulador), y en consecuencia la corriente que circula por el resistor R1 es: IR1 = V / R1 = 1,25/R1,que también circula por R2 ,cuya tensión es: VR2 = IR1 x R2. De hecho si se sustituye IR1 en la última fórmula se obtiene la siguiente ecuación: VR2 = 1,25 x R2 / R1,pero como la tensión de salida es: Vout = VR1 + VR2, entonces: Vout = 1,25 [V] + (1,25 x R2 / R1)[V] simplificando (factor común) Vout = 1,25(1+R2 / R1) [V]

En resumen ,viendo esta última fórmula se ve claramente que si modifica R2 (resistencia variable), se modifica la tensión Vout lo cual nos permite  construirnos con este CI  y sólo   dos resistencias una sencilla fuente de alimentación ajustable .

Fuente dc-dc ajustable de 3 Amperios de nueva generación

Recientemenet en el mercado han aparecido  nuevas soluciones que mejoran sustancialmente  las soluciones anteriores basado en reguladores LM3XX, pues  básicamente   incorporan   convertidores  conmutados   DC-DC ajustables en su interior  de un mayor rendimiento que las soluciones “clásicas”  y no disipar potencia en su interior ( y por tanto no requerir regulador térmico)

Un ejemplo de ese tipo de fuentes lo constituye  el integrado LM2596s, el cual integra una  fuente   conmutada de 3 Amperios  del tamaño menor de una moneda   requeriendo muy pocos componentes externos(mas abajo se muestra  un esquema típico de aplicación)

¿..Pero cómo  podemos construir una fuente  DC-DC   con un CI de este tipo?

Pues afortunadamente  el mercado nos proporciona  módulos completos con la resistencia ajustable y demas componentes todos integrados  y probados de modo que  por muy poco dinero  tenemos un modulo  listo para funcionar : solo necesitamos soldar  en la entrada dos cables procedentes de una fuente fija conmutada (puede ser la fuente de un ordenador portatil o cualquiera que no usemos )  y a la  salida del modulo  dos cables para utilizarlo en nuestra aplicacion.

Para buscar este tipo de  módulos solo tenemos que buscar en ebay este  articulo ”  Mini 3A DC-DC Converter Adjustable Step down Power Supply”

A continuación se  muestran fotos del módulo en funcionamiento para que os hagais idea del tamaño que ocupa:

IMG_20130915_155319IMG_20130915_155328

Respecto las aplicaciones para  este modulo son infinitas:DIY energía móvil, fuente de alimentación del monitor, buggies de energía, fuente de alimentación de la cámara, la energía del coche, el suministro de equipos de comunicaciones, diversos tamaño y peso para aplicaciones exigentes (como los modelos de aviación, etc.)

Por último  las características  tipicas  de un módulo de este tipo  son la siguientes:

  • Voltaje de entrada: 4.5-28V
  • Voltaje de la salida: 0.8-20V (ajustable)
  • Corriente de salida: 3A corriente nominal (MAX).
  • Frecuencia de conmutación: 1 MHz
  • Rizado de salida: menos de 30 mV
  • Eficiencia: 96% (máximo)
  • Temperatura de funcionamiento: Grado industrial (-40 C a 85 C)
  • Propiedades del módulo: módulo de bajada no aislada (buck)
  • Tamaño: 22 * 17 * 4m m