Fonte de Bancada Parte II – Montagem

No post Fonte de Bancada Parte I – Gabinete foi abordada a construção do gabinete para a fonte. Nesta segunda parte, será abordada a montagem da fonte em si, fiação, conexão com a fonte AT, detalhes do funcionamento, etc.

Montagem Frontal

A montagem frontal deve ser realizada conforme a imagem abaixo:

  • Nos 2 primeiros painéis, de 5V e 12V,
    • O medidor é um amperímetro. Para colocá-lo corretamente, verifique os pontos entre os dígitos (mesmo com o display desligado é possível enxergá-los). Os pontos, quando alinhados corretamente, devem ficar na parte inferior
    • Na primeira linha abaixo do medidor devem ser colocadas 3 chaves (switches)
    • Na segunda linha devem ser colocados 3 soquetes 5.5mm x 2.1mm
    • Na terceira linha, devem ser colocados 3 soquetes banana (vermelho p/ 5V e amarelo p/ 12V)
    • Na quarta linha, devem ser colocados 3 soquetes banana pretos (massa / ground)
  • No painel (VarV)
    • O medidor é um voltímetro / amperímetro
    • Abaixo do medidor deve ser colocado um potenciômetro (100Ω – 10KΩ)
    • Na primeira linha, abaixo do potenciômetro, devem ser colocados 2 soquetes 5.5mmx2.1mm
    • Na segunda linha, devem ser colocados 2 soquetes banana verdes
    • Na terceira linha, devem ser colocados 3 soquetes banana pretos (massa / ground)
  • No painel lateral esquerdo, devem ser colocados 3 soquetes USB

 

A colocação dos componentes nos respectivos espaços é muito simples:

  • Os medidores devem ser emburrados de fora (frente) para dentro até encaixarem (possuem “brackets” para fixá-los na moldura)
  • As chaves:
    • Deve-se remover a porca / arruelas
    • Empurrar a chave de dentro para fora (frente)
    • Colocar a arruela de pressão (virada p/ baixo)
    • Rosquear a porca (no lado de fora)
  • Os soquetes 5.5mm x  2.1mm
    • Deve-se remover a porca / arruelas
    • Empurrar o soquete de dentro para fora (frente)
    • Colocar a arruela e rosquear a porca (no lado de fora)
  • Os soquetes banana
    • Deve-se remover a porca / arruelas
    • Empurrar o soquete de fora (frente) para dentro
    • Colocar a arruela e rosquear a porca (no lado de dentro)
  • Para o potenciômetro
    • Deve-se remover a porca / arruelas
    • Empurrar o potenciômetro de dentro para fora (frente)
    • Colocar a arruela e rosquear a porca (no lado de fora)

 

Projeto de Fiação

Antes de passar ao diagrama elétrico para a montagem da fonte, é interessante olhar os diagramas de fiação dos componentes mais complexos, os medidores.

Voltímetro / Amperímetro

Examinando o diagrama original, abaixo:

Pode-se entender:

  • Os dois fios mais finos (vermelho e preto) são utilizados para a alimentação do dispositivo
  • O fio preto mais grosso deve ser ligado na massa / ground
  • O fio vermelho mais grosso deve ser ligado tanto no positivo da “carga” quando no positivo da fonte
  • O fio amarelo, mais grosso, deve ser ligado ao negativo da “carga”

 

Amperímetro

O amperímetro é um pouco mais complexo, oferecendo duas possibilidades de fiação:

 

O primeiro diagrama mostra uma alimentação separada para o amperímetro, o que significa utilizar uma fonte de alimentação separada (ou com algum tipo de isolamento).

Já o segundo diagrama permite que a alimentação do medidor seja a mesma fonte da carga.

Em um primeiro momento, optei por utilizar o segundo esquema de fiação, por dispensar uma segunda fonte. Porém, apesar de funcionar muito bem com alimentação 12V e carga 5V (oriundos da mesma fonte), quando conectei o medidor de 12V, ele simplesmente não ligava. Infelizmente não consegui mapear o motivo (inclusive, testei mais de um medidor, para eliminar possibilidade de defeitos, todos tiveram o mesmo problema).

Assim, acabei optando por utilizar a primeira opção, com uma fonte separada para alimentação dos medidores (utilizei uma fonte de 12V-250ma – recuperada de um aparelho que estragou – para alimentar os 3 medidores, uma vez que cada um consome menos de 20ma). Nesta opção, liguei os fios finos dos medidores na fonte separada e os fios grossos na fonte de alimentação principal.

DICA: NUNCA JOGUE NO LIXO fontes de alimentação DC de 5V-20V, pois elas poderão ser muito úteis para seus projetos no futuro.

 

Diagrama Completo

Após testes e algumas experimentações, cheguei ao diagrama de fiação abaixo:


IMPORTANTE
: Este diagrama foi montado com base nas especificações de fiação dos medidores que eu adquiri. Antes de montar o seu, verifique se as especificações de fiação dos medidores que você adquiriu são as mesmas.

 

Soldagem Soquetes / Switches

A soldagem dos soquetes e switches é igual para os painéis de 5V e 12V, mas diferente para o painél de voltagem variável.

Antes de passar para a soldagem, propriamente dita, é interessante entender alguns aspectos técnicos das chaves e dos soquetes 5.5mm x 2.1mm.

Switches

  

O fio +, proveniente do medidor, e o fio – (preto) proveniente da fonte devem ser soldados aos pinos centrais das chaves. Os fios que saem da chave para os soquetes devem ser soldados nos pinos superiores. Conforme demonstrado nas imagens abaixo, o ideal é desencapar 2 fios, soldar 1 deles a todos os conta esquerdos e o outro a todos os contados direitos das chaves. Solde primeiro os contatos da chave central, depois coloque capa termo-contrátil (para isolar os pólos) e solde os respectivos contatos das chaves das pontas.

  

 

Soquetes 5.5mm x 2.1mm / Bananas

Este tipo de soquete, em geral, possui 3 conectores, porém, apenas 2 deles são necessários para o objetivo dessa fonte (O terceiro é usado para o caso de se usar duas fontes de energia separadas, como baterias/pilhas e a fonte externa. Neste caso, quando se insere o conector no suporte, automaticamente se desabilita a bateria).

Após algumas tentativas e erro, descobri que a melhor forma de se conectar os fios é a seguinte:

  • Desencapar um pedaço de fio
  • Soldar a ponta na chave,
  • Cobrir o espaço até o soquete 5.5mm com capa termo-contrátil
  • Soldar o contado do soquete 5.5mm
  • Cobrir o espaço até o soquete banana com capa termo contrátil
  • Soltar o contato do soquete banana,

A primeira imagem, abaixo, mostra a solda realizada corretamente.

  

A última imagem, acima, a título de comparação, é uma das tentativas que não deu certo, soldando pedaços diferentes de fio em cada um dos conectores.

 

Painel Voltagem Variável

Embora a fiação / soldagem dos soquetes no painel de voltagem variável seja mais simples (não coloquei chaves nele), o conversor de voltagem DC-DC é um fator complicador.

Conforme as imagens abaixo, o potenciômetro original do conversor é soldado à placa, o que tornaria inviável o ajuste da voltagem desejada.

  

Para tanto, foi necessário dessoldar o potenciômetro e, no seu lugar, soldar fios que, por sua vez, seriam soldados a um potenciômetro externo.

  

Uma vez soldado, basta acoplá-lo ao painel.

 

Montagem das Fontes

Para fixar as duas fontes de energia à estrutura de MDF, eu use fita VHB dupla face, que suporta bastante peso.

 

 

Como utilizei uma fonte AT como principal, que possui acionamento mecânico (chave liga-desliga), utilizei o “bypass” para conectar o cabo AC da fonte auxiliar. Dessa forma, preciso ligar apenas uma chave para que as duas fontes liguem juntas e não preciso adaptar um cabo de energia separado.

 

 

 

  

 

Componentes

Aqui, será descrita a lista completa de componentes utilizados no projeto (incluindo os listados no post anterior – Fonte de Bancada Parte I – Gabinete).

Potenciômetro linear de precisão WXD3-13-2W 10K

Bastante robusto, superdimensionado para o projeto, mas era o que eu tinha disponível e que fosse multi-giro.

DC-DC Step-Down 4V-40V -> 1.5V-35V Converter

Excellent cost/benefit Ótimo custo/benefício. Existem diversos outros, eu você pode escolher o que considerar melhor (seja por custo ou especificação).

Amperímetro


Usados nas seções de 5V e 12V.

Voltímetro - Amperímetro


Usado na seção de voltagem variável.

Soquetes 5.5mmx2.1mm

O soquetes. São o soquetes mais padrão para conectar fontes DC.

 

Soquetes Banana Fêmea

O ideal é comprar 8 pretos, 3 vermelhos (5V), 3 amarelos (12V) e 2 de outra cor (voltagem variável) – eu usei verde.

Soquetes USB

3 soquetes. É melhor, para soldar, utilizar os soquetes para prototipação.

Switches

São 6 Switches 6 pinos, 2 posições (Toggle Switches 6 pin 2 position ou ON/OFF).

 

Considerações Finais

Com certeza, foi o projeto mais demorado que realizei até hoje (anos), devido a vários fatores como:

  • Demora p/ decidir quais recursos colocaria nela.
  • Aquisição e recebimento dos componentes.
  • Design e impressão.
  • Montagem.

Arrependimentos:

  • Na verdade, tenho apenas um: Poderia ter colocado um painel a mais de 3.3V se tivesse usado menos soquetes, poupando espaço.

Meus conselhos, caso você for construir uma semelhante:

  • Defina bem suas necessidades (discuta com outra pessoa).
  • Mantenha o projeto simples.
  • Não use tantos conectores (acho que 1 tipo para cada voltagem é suficiente – usei 3 p/ 5/12V/USB e 2 para V.Variável). Essa quantidade gera uma “trabalheira” interminável no processo de soldagem.
  • Entenda muito bem como os seus componentes funcionam e teste-os antes da montagem.

Por outro lado, é um dos meus projetos mais úteis e mais gratificante, pois me permite desenvolver projetos eletrônicos com facilidade.

 

Autor

Fábio Lutz

Bacharel em Ciência da Computação pela UFRGS / Brasil; 18 anos de experiência profissional no desenvolvimento de software (Delphi/Pascal, Java, ...
Sobre o Autor

 

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