Paso a paso del armado de

Fuente de Alimentación

( Más un plus de reciclado de materiales de PC )


              El armado de esta fuente, destinada al Grupo DX Norte, despertó una vez más mi pasión por el reciclado, recupero de materiales y la prueba de nuevas alternativas a la hora de hacer algo reiterado, antes que parezca un deja-vú del proyecto de la semana pasada

              Se podrá comprobar en el transcurrir de la nota, que en este tipo de fuentes (lineales, o de transformador y regulador serie), prevalecen los trabajos de montajes mecánicos, luego los eléctricos y solo muy pocos de los electrónicos. Por último, si bien no imprescindibles, los trabajos de terminaciones y estética son deseables, pero dependen de las preferencias, elementos disponibles, y habilidad de quien realiza el proyecto. 

 

CIRCUITO

               Como pasa en muchas ocasiones, el circuito se fué definiendo durante el armado del equipo, basándome en un esquema clásico y ya probado. Los detalles de rectificador, filtros y otros valores de componentes usados aquí, son el resultado de la elección o disponibilidad del elemento en cuestión y/o el cálculo y experiencia de trabajos anteriores.

                Es por lo mencionado que el circuito mostrado a continuación, es el que terminó quedando como definitivo, y no uno ya definido anticipadamente.         

GABINETE

               Contando con el elemento fundamental, el transformador, de 110 a 18+18 Volts, 30 Amp, definí el circuito a utilizar, cantidad de transistores, y rectificadores, para tener una idea aproximada de los disipadores y gabinete necesario para alojar todo.

                Dada la gran cantidad de PCs obsoletas que tenía reservadas para algún proyecto como éste, solo fué necesario elegir uno de ellos, y acondicionarlo para este uso. Obviamente, se le retiraron todas las placas, discos, fuente, parlante, y algunas de las chapas de montaje de disketeras, para liberar el mayor espacio posible dentro del gabinete.        

RECTIFICADORES

                 El transformador con secundario de punto medio facilita bastante la etapa rectificadora. Pensé en usar diodos del tipo cilíndricos (de alternador de automotores), y descarté el uso de disipadores estándar, ya que  prácticamente cualquier pieza de aluminio, con suficiente superficie serviría. La elección para instalar los diodos fué una carcaza de disco rígido de 5¼" (si... prehistórico !!!) y de raro formato, que además de tener las dimensiones adecuadas, podría ser sujetado del chasis del mismo gabinete ya que originalmente así estaba previsto.

                 La distribución de los 6 diodos ( 3 por cada rama del secundario) se marcó en la carcaza, para luego realizar las perforaciones hasta la medida adecuada, donde finalmente clavé los rectificadores y uní los terminales.

 

            La carcaza funcionaría de masa y terminal negativo y el punto medio del transformador, el positivo no regulado.                 

            Además de algunas perforaciones destinadas a fijar algunos terminales para cables de refuerzo de conexion a masa, realicé algunas más con la idea de facilitar el paso del aire, y la disipación de calor, ya que la placa se instalaría en el gabinete de forma horizontal dentro de la bahía destinada a sujetar estos dispositivos en el gabinete de PC.

REGULADORES

                   El disipador para los transistores y regulador es el más importante, ya que allí se traducirán en calor cerca de 350 Watts a pleno régimen de trabajo de la fuente. Entre los distintos disipadores disponibles elegí uno de sección en forma de "L" y un largo que ocupaba casi la longitud del gabinete de PC y que por tener una cara casi completamente plana, facilitaría la fijación y distribución de los transistores y regulador sobre el mismo.

                   El cálculo para esta fuente sugería al menos 4 transistores 2N3055, pero para asegurar un funcionamiento más aliviado, preví 5 de ellos, y un sexto que oficiaría de driver. Las perforaciones fueron realizadas luego de medir y marcar con un aislador que ofició de máscara para centrar las mismas. Las perforaciones que servirán para fijarlos transistores deberán tener la medida de los bujes aisladores (para este circuito se requiere aislar eléctricamente los transistores); las destinadas al paso de los terminales no tienen una medida crítica, solo deben dejar pasar holgadamente aquellos, pero sin exagerar.  

                  Luego de haber realizado las perforaciones, se quitan las rebabas para asegurar un contacto parejo con las superficies de los transistores y el plano del disipador, y se presentan los transistores para comprobar que la alineación de terminales y los tornillos coinciden con las perforaciones realizadas.

                  A continuación ya se pueden colocar los aisladores de mica o celuloide, aplicando previamente grasa siliconada, para mejorar la conducción térmica entre los transistores y el disipador, y luego los transistores, con la tornillería adecuada y sin olvidar los bujes aislantes plásticos en cada uno. En este tipo de encapsulado, los terminales de colector del transistor corresponden al cuerpo metálico, por lo que al menos uno de los tornillos de fijación deberá preveer conexión electrica al mismo; para ésto, lo habitual es adicionar un terminal del tipo ojal.

                   Se puede observar que la etapa de paso final se reduce a unos pocos componentes; los transistores y los resistores de ecualización. Estos últimos pueden ser resistores de unas décimas de Ohms, pero de gran disipación; por lo general de 2 a 5 Watts, y si bien no son muy caros, prefiero hacerlos yo mismo, y de paso, reciclar componentes que no tienen aplicación para otros usos.

                   Los componentes a reciclar son resistores de alto valor y buen tamaño, bastante comunes en equipos valvulares u otros recuperos electrónicos. En mi caso, dispongo de muchos de ellos, y lo bueno es que para este uso no importa el valor resistivo de los mismos sino sólo su forma y los terminales. La idea es enrrollar una sección de alambre esmaltado, (que obviamente también puede provenir de cualquier bobinado de desarme), sobre el cuerpo de los resistores, soldando los extremos previamente estañados, a los terminales de los mismos. El alambre deberá ser de 0,5 a 1 mm de diámetro, dependiendo de la corriente que se prevea circulará por cada transistor. El valor resistivo del alambre "bobinado" sobre el resistor, será muy bajo,  y cualquiera sea el valor de la resistencia usada de soporte, quedará despreciada frente a aquel.

                   Una vez terminados los resistores de ecualización, hay que definir dónde y cómo se conectarán éstos a la línea de salida, (el voltaje ya  regulado),y ya que por dicha línea circulará la totalidad de la corriente que pueda suministrar la fuente, ésta deberá tener una sección adecuada. La misma corriente circulará el la línea de voltaje no regulado, a la que se deberán conectar los colectores de los transistores (la cápsula metálica o el terminal ya mencionado).

                  Para esta fuente, la línea de voltaje no regulado fue dispuesta uniendo los terminales previstos para ello, y para la línea de voltaje regulado, se dispuso frente a cada resistor de ecualización, una torreta aislante soportando un terminal .    

                  En las siguientes fotos pueden observarse las líneas mencionadas, de sección generosa, y el montaje de los resistores de ecualización en el emisor de cada transistor. Otra línea más es solidaria a todos los transistores, y es la que proviene del transistor driver (el sexto de la serie) que une a las bases de los 5 transistores finales. 

             Para finalizar el trabajo de mecanizado del disipador principal, se realizan las últimas perforaciones, necesarias para instalar el regulador integrado, que preferí del mismo encapsulado de los transistores, teniendo en cuenta el régimen de trabajo previsto y el espacio disponible para su montaje.

               Pocos elementos más son necesarios para la estabilización de la tensión, y se colocaron agregando un par de torretas sobre el mismo disipador.

                Otra sección de la fuente que puede realizarse como un módulo independiente es la del/los capacitores de la tensión no regulada. Estos capacitores deben tener al menos una aislación de 35 a 50 Volts, ya que se cargan con la tensión de pico rectificada, unos 25 volts.

               Los capacitores son bastante problemáticos a la hora de fijarlos en un gabinete, salvo que los soldemos a una plaqueta, que por otro lado es la forma para la que están preparados; pero nos complica proveerla cuando solo estará cumpliendo la función de mantenerlos fijos en un lugar.

                Para esta fuente, y siempre teniendo presente el gabinete principal, se me ocurrió destinar una chapa de una lectora de CDs, que podría sujetar en la bahía original, y colocar allí una batería de capacitores en paralelo, también recuperados de diferentes desarmes, que cumplirían perfectamente su función, y ocuparían muy poco lugar en comparación de un capacitor único

CAPACITORES PRIMARIOS
 

            Una vez soldados todos en paralelo, fijé los capacitores a la bandeja con precintos plásticos. También se  podría haber realizado con pegamento plástico, pero así resulta más fácil la tarea de removerlo, en caso de tener un fallo.

                  Con las partes preparadas, es necesario presentar las mismas en la posición definitiva dentro del gabinete, a fin de comprobar los largos de cableado correctos, lugares de pase, ventilaciones y los espacios requeridos para terminales.

DISTRIBUCN DE LOS COMPONENTES Y PARTES EN EL GABINETE

                  La ubicación de la placa con los rectificadores y la chapa con los capacitores primarios, se instalaron en la bahía superior del gabinete; el disipador principal con los transistores y etapa reguladora, se dispuso en el medio del gabinete, atornillado de los extremos. En la cara posterior, se retiraron las chapas para permitir el paso del aire, y sobre la cara interior de esa cara se atornilló en ventilador para forzar la circulación del aire dentro del gabinete.  

 

             Para el transformador, por su tamaño y peso, no había otra opción que ubicarlo en la parte inferior, sobre el piso del gabinete, y cerca del centro, para equilibrar el peso. Se agregaron posteriormente dos regatones adicionales a cada lado del transformador, para evitar que la chapa se doble por el peso del mismo.

              También en la parte inferior del gabinete, quedaría ubicado el capacitor secundario, cerca de frente, sujeto con un precinto y una chapa que oficiaba de cuna para evitar que se mueva de la posición vertical.

 

FRENTE VENTILACIONES Y ACOMETIDA DE CORRIENTE ALTERNA

                  En el frente plástico se colocaron dos terminales polarizados de buena calidad, previendo la capacidad de corriente que debería entregar la fuente. Se prevee colocar al menos otro par en la parte posterior. Esto es particularmente útil en fuentes como ésta, destinada a quedar fija en el shack de transmisión, donde los cables molestan cuando se conectan por el frente. 

                   Habiendo probado las partes por separado,  se hace necesario poner el circuito en funcionamiento, para comprobar si realmente funciona tal como se espera y requiere, en cuanto a corriente y tensión regulada y estabilizada, y además evaluar la eficiencia de la ventilación proyectada, y modificarla si es necesario. Una vez seguro de que todo funciona de normalmente, se puede continuar con los trabajos de ensamble definitivo de placas, disipadores, terminales, etc.

EL PANEL POSTERIOR, EL RELEGADO DE SIEMPRE

                Alguna vez leí en una publicación : "el panel posterior no es la tierra de nadie", refiriéndose a que muchas veces se presta atención solo al frente de los equipos, dejando el resto en el olvido, lo cual desmerece todo el conjunto. En realidad hay que cuidar todos os detalles, y si bien hay partes que no quedan a la vista, al menos deben tener una buena terminación y sobre todo protección de acometidas de cables, bornes y rejillas de ventilaciones.

                Para la alimentación desde los 110 V alternos (recuerdo que este transformador tiene primario de 110 Volts), también se aprovecharán las partes originales de la PC, como la llave de On-Off del frente y partes de una fuente de PC. De ésta última, solo necesitaba la ficha donde conectar el cable interlook, y el soporte para el cooler original, para lo cual corté el gabinete de una fuente quemada, rescatando la cara que normalmente se atornilla a la parte posterior del gabinete de PC. De esta forma, quedaría cerrado el hueco allí presente, y colocaría un cooler para sacar el aire que ingresa por la parte inferior.  

 

                 Respecto de la ventilación, y teniendo muy presente que el gabinete encerrará los disipadores, la circulación sería forzada con la ayuda de un ventilador, adosado a la parte inferior del panel trasero, al cual se le retiraron las chapas de acceso a las bahías. Este ventilador, de 110 Volts como el transformador , movía un gran volumen de aire, y también hacía en su funcionamiento normal bastante ruido, por lo que decidí hacerlo trabajar con una  menor tensión. Normalmente en estos casos, se intercala un resistor de la disipación adecuada, en serie con el ventilador, pero en el transformador se disponían de un bobinado secundario, de 30 + 30 Volts, por lo cual probé de alimentar el ventilador con los 60 Volts , que resultaron adecuados para la reducción de flujo de aire y ruido requeridos.  

                    Como ya mencioné, en la cara posterior del gabinete, también se colocó una bornera, adicionando una placa aislante. Las conexciones a esta bornera, al igual que la frontal se realizan desde la línea de tensión regulada, masa y los terminales del capacitor electrolítico final.

                    A esta altura de los trabajos, la fuente ya está funcional, y podría cerrarse para poder usarla, restando solo las terminaciones y cierre de aberturas en el gabinete.

INSTRUMENTO PARA EL FRENTE

                   Como casi todos los gabinetes de PC, el frente plástico tiene aberturas destinadas a disketeras y lectoras de CD, las cuales hay que cubrir, pero que ofrecen una buena posibilidad para colocar allí algún instrumento. Decidí que instalaría uno, que funcionaría como voltímetro y amperímetro, seleccionando su función con una llave conmutadora.

                    La opción económica para este proyecto recae en un pequeño multímetro de agujas de procedencia china, que ya había sido descartado por deficiencia en su funcionamiento, pero que tenía el instrumento aún en condiciones. Para aprovecharlo, se desarmó, retirando la plaqueta con el circuito, y simplemente con una sierra de mano, se procedió al corte de la carcaza, separando el instrumento  propiamente dicho, del resto. Una vez libre el instrumento, preparé una placa plástica a la medida del hueco disponible y realicé en ella un recorte para fijar aquel con adhesivo termoplástico.

                 El instrumento solo necesita algunas resistencias y preset para el ajuste, los cuales se fijaron con adhesivo termoplástico, cuidando de hacerlo en una posición que permita accionarlo una vez colocado en el frente.

                 La conmutación de la función del instrumento como voltímetro o amperímetro se realiza con una llave doble inversora, para lo cual utilicé la presente en el frente del gabinete, del tipo pulsador con retención (la que cumple la función Hi-Low del microprocesador). Las conexiones al circuito se hicieron con cables finos, dado que el instrumento solo requiere mínimas corrientes para funcionar.

                 Se ajustaron los preset para que las lecturas pudieran hacerse en una de las escalas del multímetro. 

 

               Una vez comprobado su buen funcionamiento, se fijó la placa con el instrumento en la bahía, restando solamente cubrir el vano superior con otro panel plástico.

                Para seguir utilizando elementos disponibles, se alimentaron los 3 LEDs del frente del gabinete, que sirven como indicadores de funcionamiento de la fuente. Poco después, sin embargo, sus luces quedarían tenues frente a otra idea que surgió como final del trabajo.

                Pocas cosas quedaban ya por hacer, salvo acomodar un poco los cables flojos, fiándolos con precintos o pegándolos con adhesivo.

 

               Antes de terminar el proyecto, cerrando el gabinete, decidí incorporar algunas luces para darle una nota de color, aprovechando la disponibilidad de lugar, energía y si... más elementos recuperados.

               La idea básica fue iluminar el interior de la fuente, con alguna luz tenue. Buscando entre los rezagos encontré varias lámparas incandescentes de 70V 20mA, usadas antiguamente en centrales telefónicas. No solo el voltaje de trabajo, sino hasta el culote de las mismas era inusual: para solucionar esto último, realicé un tándem de lámparas soldando los culotes y alternando la posición de cada una de las 5 lámparas del conjunto: Para alimentarlas, disponía de los 60 voltios del secundario, que hasta entonces solo alimentaban el ventilador. La fijación la resolví pegando una  bornera plástica sobre el cuerpo del transformador.  El efecto de luz tenue, iluminando el interior se puede ver por las ranuras de la parte posterior de la fuente.

              Además de las lamparitas incandescentes, probé de colocar un diodo de alta luminiscencia, de color azul, orientado directamente hacia la ventana del frente donde estaba el display de segmentos que indicaban la velocidad del procesador. Luego de ver que el efecto era interesante, fijé otra bornera con un resistor de limitación de corriente, con el mencionado diodo, también sobre el transformador, quedando entonces el diodo justo en frente de la ventana mencionada.

               Como anticipé y puede apreciarse en las fotos, el efecto de ese diodo supera ampliamente a los 3 originalmente provistos en el frente. 

 

               Finalmente cerré el gabinete con la chapa atornillada original, verificando la buena circulación de aires y un leve ruido de turbinas cuando el equipo está funcionando. Las pruebas finales de funcionamiento, seguramente se harán durante algún concurso, donde las exigencias son realmente severas.  


 

 

 

 

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