Cargador para dispositivos mediante USB

En este proyecto vamos a realizar una fuente de alimentación para dispositivos USB, que te permite mediante un diseño muy sencillo alimentar dispositivos mediante USB (5Vdc) o tener un cargador para tu smartphone, tablet, etc…

Sencillo montaje para tener a mano para cuando el cargador del dispositivo que queremos alimentar o cargar no está disponible o se ha dañado.

Alimentación dispositivos USB
Esquema alimentación dispositivos USB

Funcionamiento

El componente principal que se utiliza en el circuito integrado regulador de voltaje 7805, incorpora protección contra sobrecargas (limitación de corriente y protección térmica interna contra sobrecargas).

Estos reguladores vienen en diferentes versiones. La versión que vamos a utilizar es la que puede suministrar hasta 1.5A. Con esta cantidad de corriente, el circuito puede cargar las baterías o alimentar con comodidad hasta 3 dispositivos electrónicos.

Si tienes pensado utilizarlo para cargar mas de un dispositivo a la vez, es aconsejable montarle un disipador de calor al regulador de tensión.

En el esquema eléctrico del circuito se puede observar que también se puede conectar a una batería de 12 VDC de un automóvil a travez del terminal de entrada +VBat. Este terminal se conecta directamente al terminal positivo de la batería. El terminal negativo sera conectado a -Vbat que esta conectado a tierra del circuito.

Para evitar que se conecten simultáneamente la batería y la energía que viene del toma-corriente a través del transformador, se coloca un interruptor (S1) de dos polos, que permite que solo una de las conexiones esté activa a la vez.

Podemos observar que el circuito entra en funcionamiento a través de un LED rojo que se iluminará. Este esta conectado en serie con la resistencia R1 en la salida de alimentación del circuito.

Los condensadores C1 y C2 seran los encargado de estabilizar la tension de entrada al regulador IC1.

⚠ ATENCIÓN

Al terminal (+VBat) no se le pueden conectar voltajes mayores a 24 Vdc, ya que esto causaría un gasto de potencia excesivo en el regulador 7805 y una mayor producción térmica. Esto es debido al gran voltaje que habría entre los terminales de entrada y salida de dicho regulador.

Puedes consultar el Datasheet de este componente aquí.

Componentes

Resistencias Condensadores Varios
R1 – 4.7kΩ C1 – 1000µF / 35V IC1 – 7805 + Disipador calor (Heatsink)
  C2 – 330nF D1 – led Rojo
  C3 – 100nF PR1 – Puente 1.5A 1000V
    TR1 – Transformador 9Vac 2A (240VA)
    S1 – interruptor (Swicth) 2 polos

Alimentación:

  • Vca máx: Red eléctrica
  • Vdc máx: 24Vdc
  • I  máx:

Fuente alimentación simétrica 15V a 1A

En este proyecto vamos a montar una fuente de alimentación simétrica de 15V a 1A.  Este circuito es muy fácil de montar ya que dispone de muy pocos componentes para su realización.
Esquema eléctrico de la fuente alimentación simétrica de 15v

Familia de reguladores 78xx y 79xx

Como se observa en el esquema electrico de arriba los principales componentes de este diseño son dos reguladores de tensión de la familia 78xx  y 79xx.

Los circuitos integrados de la familia 78XX permiten realizar fuentes de alimentación estabilizadas fiables, ya sean fijas o regulables, de una manera sencilla y sin complicaciones.

Identificación de los pines del 7815

Son adaptables a diferentes tensiones de salida, utilizando el regulador adecuado, y modificando los componentes asociados en función de la tensión de trabajo.

En el comercio se dispone de las siguientes tensiones de salida: 5, 6, 8, 12, 15, 18, 20, 24 voltios.

Todos pueden proporcionar una corriente máxima de 0,5A y si están convenientemente refrigerados,hasta 1A.

Por norma general, la tensión del secundario del transformador, debe ser como mínimo 3v superior a la tensión nominal del regulador integrado.

Descripción de la fuente alimentación simétrica 15V a 1A

Las tensiones de salida son suministradas por el regulador 7815, que sera el encargado de suministrar una tensión constante en la patilla “2” de +15v y por su hermano el 7915, este nos entregara a la salida de su patilla “3” una tensión negativa constante de -15v.

Si se cambian los valores de los reguladores conseguiremos las tensiones que deseemos, por ejemplo, si queremos obtener 12v simétrico basta con utilizar los reguladores de tensión 7912 y 7812 respectivamente.

Hay que tener en cuenta que para que estos dos reguladores funcionen correctamente, la tensión de entrada debe ser unos 3V por encima del valor del regulador.

Aunque el amperaje máximo que da es su salida no supera el amperio, es recomendable equiparlo con disipadores térmico para que no sufran.

Lista de componentes

CondensadoresVarios
C1, C2 – 470uF / 35vIC1 – L7805
C3, C4 – 100nFIC2 – L7905
C5, C6 – 1uF / 35VCR1 – Puente rectificador
 Tr1 – Transformador 18v + 18v

Alimentación

  • V máx: red eléctrica
  • I  máx:

Fuente variable 15V a 15A

vamos a realizar una fuente de alimentación variable de hasta 15V y 15A para taller, como se indica en el titulo, proporciona una salida de tensión ajustable de entre 1.5 y 15 voltios, entregando una corriente máxima de unos 15 amperios, bastante buena para empezar a montar tu propio taller de electrónica.

Esquema eléctrico de la fuente alimentación variable hasta 15v y 15A

Funcionamiento de la fuente variable 15V a 15A

Como ve observa en el esquema eléctrico la fuente proporciona semejante cantidad de corriente gracias al trabajo en paralelo de cuatro transistores de potencia, los cuales deben ser montados en un buen disipador de calor.

El ajuste de tensión lo realiza el circuito integrado LM317 , el cual también debe ser disipado mecánicamente.

El transformador debe tener un primario acorde a la red eléctrica, mientras que el secundario debe proporcionar 16 voltios y 15 amperios.

Los condensadores electrolíticos deben ser montados en paralelo para sumarse entre sí.

El puente rectificador debe ser de al menos 50 voltios y 20 amperios. Se recomienda usar uno metálico y montarlo sobre el disipador de calor.

Por medio del potenciómetro lineal se ajusta la tensión de salida.

Las resistencias conectadas a los emisores de los transistores deben ser de al menos 10 vatios.

Dado el tamaño de los componentes una alternativa válida para el montaje de esta fuente es hacerlo sobre una regla de terminales, soldando los componentes pasivos sobre ella, mientras que los transistores, el integrado y el puente rectificador se montan sobre un generoso disipador de calor.

Lista de componentes

Resistencias Condensadores Varios
R1 – 250Ω C1, C2, C3, C4 – 4700μF/40v T1, T2, T3, T4 – 2N3055
R2, R3, R4, R5 – 0,47Ω /10W C5 – 10μF/40v  U1 – LM317
P1 – 10kΩ Tr1 – transformador 16v/15A
CR1 – Puente rectificador 50V/20A

Alimentación

  • V máx: red eléctrica
  • I  máx:

Fuente variable 35V a 3A

En este proyecto vamos a realizar una fuente variable de hasta 35V a 3A. Esta fuente nos va a proporciona en su salida una tensión ajustable de hasta 35 voltios, entregandonos una corriente máxima de 3 amperios.

Uno de los instrumentos mas requeridos en el laboratorio electrónico es la fuente de alimentación regulable, la cual permite alimentar cualquier circuito bajo prueba o desarrollo con la tensión y corriente que estos precisen.

Esquema eléctrico de la fuente alimentación variable 35v y 3A

Funcionamiento de la fuente variable 35V a 3A

El circuito aquí mostrado no es mas que una fuente de alimentación lineal, con su puente rectificador y sus condensadores de filtrado a la cual se le ha adosado un regulador de tensión en serie.

Adicionalmente se han dispuesto un par de instrumentos fijos los cuales nos permiten conocer en todo momento la tensión provista en la salida y la corriente que la carga está demandando.

Para que este circuito funcione adecuadamente la carga debe ser de al menos 5mA.

De conectar circuitos de menor consumo se recomienda conectarlos en paralelo con algún suplemento resistivo como una lámpara o resistencia de alambre.

El circuito integrado posee un encapsulado estilo TO-3, como el conocido 2N3055 o el BU208A para citar un par de ejemplos que le resultarán familiares a todos.

Refrigerar adecuadamente este componente es la clave del éxito para lograr una correcta regulación y estabilización de la tensión en la salida. Este componente dispone de corte por sobre temperatura, por lo que si está mal disipado se desconectará.

Atención

Si no va a aislar eléctricamente el integrado deberá suspender el conjunto disipador de la caja a fin de evitar cortocircuitos.

Lista de componentes

Resistencias Condensadores Varios
R1 – 270Ω C1 – 100nF U1 – LM350K
P1 – 5KΩ C2 – 4700μF/63v TR1 – Transformador 24v / 5A
C4 – 47μF/63v CR1 – Puente rectificador 35v / 10A

Alimentación

  • V máx: red eléctrica
  • I  máx:

Cargador de baterías de Ni-Cd

Este básico Cargador de baterías Ni-Cd, utiliza un regulador de tensión ajustable como es el LM317, permite cargas de baterías con capacidades comprendidas entre los 1500mA a 1800mA.

El único pequeño inconveniente, si es que se puede llamar inconveniente, es que no es un cargador rápido, porque trabaja con la corriente de carga estándar de una décima parte de la capacidad de la batería en combinación con un tiempo de carga de 10 a 14 horas.

Cargador de baterías de Ni-Cd
Esquema eléctrico del Cargador para baterías de Ni-Cd

Descripción del cargador de baterías de Ni-Cd

Una batería se compone de un conjunto de elementos individuales (o celdas) conectados en serie, cada uno de los cuales tiene un voltaje nominal, en estado cargado, de 1.2 V. En el mercado se comercializan elementos con capacidades entre 50mAh y 3300mAh.

Una batería de 1000mAh es capaz de  entregar una corriente de 1000mA (1A) durante una hora, ó 10 A durante 1/10 de hora, etc.

El valor de la resistencia “R” vendrá determinado por la capacidad C de la batería que queramos cargar.

Capacidad [ma/h] Resistencia [Ω] Potencia [w] Tiempo de carga [h]
150 2082 0.25 2014-16
500 2024 0.25 2014-16
650 18 0.25 14-16
800 15 0.25 14-16
1100 11 0.25 14-16
1200 10 0.5 14-16
1300 9.1 0.5 14-16
1500 8.2 0.5 14-16
1600 7.5 0.5 14-16
1700 6.8 0.5 14-16
1800 6.2 0.5 14-16
2300 5.1 0.5 14-16
4300 2.7 1 14-16
5000 2.4 1 14-16
5700 2.15 1 14-16

Lista de Componentes

Resistencias Condensadores Varios
R1 – Mirar Tabla C1 – 2200µF / 25v Q1 – TIP32
R2 – 22Ω   D1, D2, D3, D4 – 1N4001
    DL1 – Led 5mm Rojo
    IC1 – LM317
    Tr1 – Transformador 15v

Alimentación

  • V máx: red eléctrica
  • I  máx:

Cargador de baterías Mh-hidruro

En este proyecto vamos arealizar un cargador para baterías de Mh-hidruro.

Esta diseñado para cargar baterías de este tipo, es un circuito muy simple de realizar ya que utiliza un único transistor como fuente de corriente constante. los dos diodos 1N4148 activan la base del transistor BD140.

La corriente de carga de este diseño es de 15mA o 45mA dependiendo de la posición del conmutador.

Cargador de baterías Mh-hidruro
Esquema eléctrico del cargador de baterías de Mh-hidruro

¿Qué es una batería NiMH?

Una batería de níquel-metal hidruro (NiMH) es una pila recargable que usa un ánodo de oxihidróxido de níquel. A diferencia de la batería de níquel cadmio, esta posee una aleación de hidruro metálico.

Esta aleación, de hecho, permite eliminar el cadmio, que por otro lado resulta muy costoso y daña el medio ambiente. La batería con esta aleación tiene hasta 3 veces más capacidad de carga, que una pila NICD del mismo tamaño.

Voltaje y capacidad

Cada batería NiMH proporciona hasta 1,2 voltios. Su capacidad oscila entre 0,8 y 2,9 amperio-hora.

La densidad de energía es de 100Wh/Kg. Con unos ciclos de carga que van desde 500 a 2000 cargas. Les afecta menos el efecto memoria, que imposibilita el uso de toda su energía.

Tecnología desarrollada en la Universidad de Estocolmo

Gracias a esta nueva tecnología desarrollada por la Universidad de Estocolmo, hoy en día se puede aumentar el rendimiento de los acumuladores de níquel-metal e hidruro.

Atención

Las baterías de Ni-Cd pueden explotar si no se tienen en cuenta las debidas consideraciones respecto a polaridad y tiempo de carga.

Lista de Componentes

Resistencias Condensadores Varios
R1 – 10KΩ C1 – 1000µF / 25v Q1 – BD140
R2 – 56Ω   D1, D2, D3, D4 – 1N4001
R3 – 15Ω   D5, D6 – 1N4148
    Tr1 – Transformador 12 V y 0.5 A
    F1 – 500mA

Alimentación

  • V máx: red eléctrica
  • I  máx:

Cargador de baterías Li-Ion

Vamos a realizar un pequeño cargador de baterías Li-Ion, es un circuito muy básico y muy fácil de elaborar y nos dará el mismo resultado que un sistema de similares prestaciones diseñado con electrónica discreta.

Esquema eléctrico del cargador de baterías Li-Ion

Funcionamiento del cargador de baterías Li-Ion

El circuito integrado se encarga tanto de medir el estado de la batería (a través de su terminal de FeedBack) como de controlar la tensión a mandarle por el terminal de salida (Out).

Los condensadores actúan como filtros de posibles parásitos de RF y el potenciómetro de 50 permite ajustar el sistema según la tensión de trabajo de la celda.

Al encenderse o al colocar una batería el circuito verifica el estado de carga de la misma y de ser necesario, efectúa la carga. Una vez completada la carga el circuito entra en modo de espera, controlando periódicamente el estado de la celda por si debe continuar cargando.

El circuito está pensado para una batería con una única celda de Li-Ion.

Es importante destacar que este tipo de baterías no pueden ser cargadas ni en serie ni en paralelo, por lo que debe armarse un sistema por cada celda que se quiera cargar simultáneamente.

Lista de Componentes

ResistenciasCondensadoresVarios
R1 – 2MΩC1 – 330pFIC1 – LP2951
R2 – 860KΩC2 – 100nFD1 – 1N4001
P1 – 50KΩ PotenciómetroC3 – 2,2μF 

Alimentación

  • V máx: simple 10 Vdc
  • I  máx: en función de la carga

Cargador de baterías con desconexión

En este proyecto vamos a montar un cargador baterías con desconexion, muy útil para todas aquellas personas que quieran cargar una batería de 12 Voltios con la alimentación de corriente alterna que todos tenemos en nuestras casas (110V/ 220V).

Esquema eléctrico del cargador baterías con desconexión

Funcionamiento del cargador de baterías con desconexión

El sistema consiste de un sistema rectificador de onda completa (D1 y D2). Este voltaje resultante se aplica directamente a la batería que se desea cargar a través del tiristor (SCR1)

Cuando la batería está baja de carga, el tiristor (SCR2) está en estado de corte, esto significa que a la puerta del tiristor (SCR1) le llega la corriente (corriente controlada por R1) necesaria para dispararlo.

Cuando la carga se está iniciando (la batería está baja de carga) el voltaje en el cursor del potenciómetro es también bajo. Este voltaje es muy pequeño para hacer conducir al diodo Zener de 11 voltios. Así el diodo Zener se comporta como un circuito abierto y SCR2 se mantiene en estado de corte.

A medida que la carga de la batería aumenta (el voltaje de esta aumenta), el voltaje en el cursor del potenciómetro también aumenta, llegando a tener un voltaje suficiente para hacer conducir al diodo Zener. Cuando el diodo Zener conduce, dispara al tiristor (SCR2) que ahora se comporta como un corto.

Estando SCR2 conduciendo se creará una división de tensión con las resistencias R1 y R3, haciendo que el voltaje en el ánodo del diodo D3 sea muy pequeño para disparar al tiristor (SCR1) y así se detiene el paso de corriente hacia la batería (dejando de cargarla). Cuando esto ocurre la batería está completamente cargada. Si la batería se volviese a descargar el proceso se inicia automáticamente.

El condensador C1, se utiliza para evitar posibles disparos no deseados del SCR2.

Lista de Componentes

Resistencias Condensadores Varios
R1, R2, R3 – 47Ω / 2W C1 – 50µF SCR1, SCR2 – 2N5060
R4 – 1KΩ   D1, D2, D3 – 1N4004
P1 – 750Ω potenciómetro   D4 – 1N4741
    Z1 – Zener 11v 1W
    TR1 – Transformador 12v 4A

Alimentación

  • V máx: red eléctrica
  • I  máx:

Cargador de baterías 12V automático

vamos a realizar un cargador de baterías 12V automático, este proyecto nos puede sacar muchas veces de apuros, por su diseño tan sencillo, lo hace muy fácil de montar y a un precio muy económico.

Cargador de baterías 12V automático
Cargador de baterías de 12v
Esquema eléctrico del cargador baterías 12V con desconexión automático

Funcionamiento del cargador de baterías 12V con desconexión automático

Este dispositivo puede estar permanentemente conectado a la batería sin ningún problema de sobrecarga, ya que dispone de un sistema que una vez se cargue, esta se desconecte automáticamente.

Básicamente esta formado por dos transistores BC548 y el BC337, son transistor NPN bipolar de propósitos generales de mediana potencia, son muy similares. El BC337 tiene una capacidad de corriente de colector mucho mayor, hasta 800mA, característica que les permite de ser usados en muchas aplicaciones de control de media potencia como por ejemplo drivers para pequeños motores, relés y también tiras de leds cortas.

Cargador de baterías 12V automático

El circuito se compone de dos transistores, uno activa el circuito para su carga T2, cuando la batería se encuentra por debajo de los 12v, y el otro, T1 lo desconecta.

Cuando la batería se encuentra por encima de los 12v. R1, R2 y T2 se encargan de activar el relé cuando el nivel de tensión se encuentra por debajo del umbral de 12v, iniciando la carga de la batería e iluminándose el Led LD1 de carga.

Cuando la carga sobrepasa los 12v a través del diodo Zener DZ1 de 12v empieza a conducir y polariza la base de T1 conduciendo ésta y polarizando negativamente la base de T2 haciendo que este pase del estado de conducción al de corte y se desconecte el relé y pase los contactos NC a NA abriéndose el circuito de alimentación al transformador.

En el momento que la batería vuelva a descender su valor de salida, se vuelve a producir el ciclo automáticamente, es decir, DZ1 deja de conducir y desactiva el transistor T1 dejando de polarizar la base de T2 y volviendo activarse el Relé.

Lista de Componentes

ResistenciasSemiconductoresVarios
R1 – 10KΩ / ½WT1 – Transistor BC337TR1 – Transformador 230Vca /12Vca. 3A
R2 – 56Ω / ½WT2 – Transistor BC548K1 – Relé 12v 280Ω. 1 Circuito
 D1 – Diodo 1N4148 
 DZ1 – Diodo Zener 12 V 1 A 
 CR1 – Puente rectificador de 3A 
 LD1 – Diodo LED de 5mm rojo 

Alimentación

  • V máx: red eléctrica
  • I  máx:

Fuente de alimentación fluorescente 220v

En este proyecto vamos a realizar una fuente de alimentación para fluorescente de 220v, este diseño permite hacer funcionar un tubo fluorescente de hasta 20W (Vatios), que alimentaremos a través de una batería o una fuente de voltaje de 12VDC como puede ser una batería de automóvil.

Esquema eléctrico de la fuente de alimentación fluorescente 220v

Descripción de la fuente de alimentación fluorescente 220v

Esta fuente de alimentación esta diseñada utilizando el circuito integrado LM555, es un temporizador universal que se utiliza mayormente en la generación de pulsos, oscilaciones y temporizadores.

El circuito integrado 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flip-flop.

Sus derivados proporcionan hasta cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete.

Atención: No tocar el primario del transformador, pues en funcionamiento entrega un voltaje alterno de 120/240 VAC.

LM555

El circuito integrado 555 es un temporizador eléctrico y se le conoce como “máquina del tiempo” por la gran variedad de tareas que puede realizar con respecto al tiempo.

El LM555 tiene internamente una combinación de circuitos digitales y analógicos, se utiliza comúnmente para proporcionar retardos de tiempo, como oscilador a una determinada frecuencia, y como un circuito integrado flip-flop.

Descripción de las conexiones

  1. GND: Corresponde a la terminal negativa de la alimentación, generalmente tierra.
  2. Disparo(TRIGGER): Es la parte del circuito integrado donde se establece el inicio del tiempo de retardo para la configuración monoestable del LM555. Para que ocurra este proceso el pulso disparador disminuye el voltaje (1/3)Vcc, donde Vcc corresponde al voltaje de alimentación.
  3. Salida(OUTPUT): En este pin se puede observar el resultado de la configuración del temporizador eléctrico ya sea como monoestable, estable u otra opción.
  4. Reinicio(RESET): Para un nivel de voltaje por debajo de 0.7 V, tiene la función de poner el pin de salida a nivel bajo. Para evitar el reinicio se deberá conectar este pin a alimentación.
  5. Control de voltaje(CTRL o CONT): Al utilizar el circuito integrado LM555 como controlador de voltaje, el voltaje en esta terminal puede variar teóricamente desde Vcc hasta aproximadamente 0 V, en la práctica la variación es de Vcc – 1.7 V hasta casi 2 V menos.
  6. Umbral(THRESHOLD): Corresponde a la entrada de un comparador interno de umbral el cual se emplea para poner la señal de salida a un nivel bajo.
  7. Descarga(DISCHARGE): Permite descargar el condensador externo al circuito integrado 555 para su funcionamiento.
  8. Voltaje de alimentación(+Vcc o Vdd): Terminal positiva de la alimentación, normalmente son valores de 4.5 V hasta 16 V.

Lista de Componentes

Resistencias Condensadores Varios
R1 – 1kΩ C1 – 10 nf 25v D1 – 1N4148
R2 – 10kΩ C2 – 10µf Q1 – 2N2222
R3 – 820Ω   Q2, Q3 – IRF840
R4 – 1kΩ   IC1 – LM555
R5 – 1kΩ   TR1 – transformador 4.5V-0-4.5V primario 5A 220V

Alimentación:

  • V máx: simple 12Vdc
  • I  máx: 2A

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