La alta resistencia de entrada de los amplificadores operacionales con FET de la serie TL070 de Texas Instruments permite la realización de proyectos interesantes como éste: una fuente de alimentación que no usa potenciómetros u otros dispositivos para el control de la tensión de salida, sino el toque de sus dedos en los sensores. Se utilizan dos sensores, uno para elevar y otro para bajar la tensión exactamente hasta el nivel que desee en la salida.
Sin potenciómetros u otros dispositivos de control en la salida, esta fuente mantiene su tensión en función de la carga de un capacitor.
Como la corriente que el amplificador operacional con FET requiere, para tomar esta tensión de referencia, es extremadamente baja, pues su resistencia de entrada es de 1012 ohms, el capacitor se mantiene por horas con la misma tensión que es fijada por el toque de sus dedos .
Se trata de una fuente, evidentemente experimental, pues para alimentar circuitos en que se exige gran estabilidad de tensión, el sistema no sirve.
Utilizando un transformador de 12 V x 1 A podemos obtener tensiones de salida de poco más de 12 V, pero nada impide que se utilice un transformador de 15 V e incluso 20 V para obtener una tensión mayor de salida en el límite.
Incluso el integrado CA3140 se puede utilizar en esta versión también, ya que se trata de amplificador operacional con FET en la entrada. (figura 1)
El circuito
La idea básica es simple: un operacional controlando la tensión de salida a través de dos transistores, siendo uno de potencia.
En este caso, sin embargo, como el amplificador operacional tiene una elevadísima resistencia de entrada, podemos usar para la referencia no un diodo zener, como se hace normalmente, sino un capacitor cargado con la tensión que se desea en la salida.
La elevadísima resistencia de entrada del operacional impide que la carga se escoge, alterando así en períodos cortos la tensión de salida.
Lo que ocurre normalmente es la pérdida de esta carga por fugas o por la propia resistencia del aire, pero eso lleva mucho tiempo para causar algún tipo de preocupación.
La preocupación mayor es con la elección de C2 que debe ser obligatoriamente de poliéster (de buena calidad), con valores entre 2,2 uF y 5,6 uF.
En el prototipo utilizamos un capacitor de 5,6 uF que mantiene por largos intervalos de tiempo la carga, sin alteración sensible de la tensión de salida.
Para cargar y descargar el capacitor con la tensión de referencia (deseada en la salida) usamos el proceso del tacto.
Tenemos entonces dos sensores conectados a resistencias de 1M5, lo que permite una excursión de mínimo a máximo y viceversa, del orden de 10 segundos.
Tocando en X1, la corriente carga el capacitor, elevando así la tensión de referencia. Tocando en X2 ocurre la descarga.
El interruptor S2 de presión es optativo, pudiendo ser usado para descargar el capacitor C2 cuando desconectamos la fuente, garantizando así que, cuando se vuelva a conectar, la tensión parta de cero en la salida.
El transistor Q1 es un sensor de tensión que realimenta el integrado, proporcionando así la polarización hacia la salida.
Entre los puntos A y B, que corresponden a la salida, podemos conectar tres tipos de indicadores.
El más simple consiste en un indicador de hierro móvil, de bajo costo, con una escala de 0-15 o más, según el tipo de transformador usado.
Recordemos, sin embargo, que este tipo de indicador no es muy preciso, pero tiene bajo costo en relación a los demás.
Otra posibilidad consiste en conectar un multímetro en la escala de tensiones DC para monitorear la salida de tensión, pero en este caso quedará ocupado imposibilitando otro tipo de aplicación simultánea.
Finalmente, tenemos la posibilidad de conectar un VU-meter de 200 uA o incluso de 1 mA, con una escala previamente preparada para medir la tensión de salida.
Se debe utilizar un trimpot de ajuste, como se muestra en la figura 2.
Para hacer el ajuste del trimpot es simple. Conecte a la salida de la fuente también el multímetro en la escala DC-voltios que permita Ier la tensión máxima.
Ajuste la fuente para la tensión máxima y, al mismo tiempo, el trimpot para que el VU vaya hasta el final de la escala.
Vea cuánto corresponde esta indicación en el propio multímetro, anotando el valor en el VU.
A continuación, sólo dividir en partes iguales la escala, anotando los valores correspondientes.
Montaje
El diagrama completo de la fuente con control táctil se muestra en la figura 3.
Podemos realizar la parte básica del proyecto en una placa de circuito impreso, como se muestra en la figura 4.
Para el circuito integrado podemos usar un zócalo, y para Q2 se debe emplear un buen radiador de calor.
C1 debe tener una tensión de funcionamiento, al menos un 100% mayor que la tensión del transformador usado.
Sugerimos 2 200 uF x 25 V para transformadores de 12 V y 2 200 uF x 35 V para un transformador de 15 V.
Los sensores se pueden fijar en el propio panel de la fuente, habiendo varias posibilidades para ello.
Sugerimos la configuración mostrada en la figura 5, que consiste en 4 tornillos de latón, que proporcionan buen contacto al tacto.
Otra posibilidad consiste en el uso de un panel de circuito impreso, conforme diseño.
No incluimos en el diagrama LED para monitoreo, pero esto puede ser hecho, recordando que debe ser conectado inmediatamente después de D1 en serie con una resistencia de 1k5.
La resistencia R4 debe ser de alambre con al menos 1 vatio de disipación, y C3 puede tener una tensión de trabajo de 25 V.
Los resistores son todos de 1/8 o ¼ W, excepto R4, como ya hemos explicado.
Prueba y uso
Para probar el procedimiento es simple. Conecte la alimentación, accionando S1.
Conecte un multímetro o voltímetro en la salida si no lo ha incorporado.
Toque inicialmente el sensor X1. La tensión de salida debe subir lentamente hasta alcanzar el máximo. Tocando en X2 la tensión debe caer. La subida o bajada debe detenerse en el instante en que dejamos de tocar los sensores.
Si la tensión cae tan pronto como dejamos de tocar los sensores, es señal de que el capacitor C2 presenta fugas y debe ser reemplazado.
Para utilizar la fuente, tenga en cuenta la polaridad de la salida y principalmente los límites de corriente. No conecte carga que consuma más de lo previsto.
Cuando conecte aparatos electrónicos a la salida, proceda siempre de la siguiente manera: ajuste antes la tensión para después accionar el aparato alimentado.
Cl-1- TL071, TL081 o CA3140 - amplificador operacional con FET (Texas o equivalente)
D1, D2 -1N4002, 1N4003 o1N4004 diodos de silicio
Q1 - BC548 o equivalente - transistores NPN de uso general
Q2 - TIP31 o equivalente - transistores NPN de potencia
T1 - Transformador de 12 + 12 V o 15 + 15V x 1A - primario de acuerdo con la red local
F1 -1A - fusible
S1 - Interruptor simple
S2 - Interruptor de presión
J1, J2 - bornes rojo y negro (aislados)
M1 - ver el texto (voltímetro)
C1 - 2 200 uF x 25 o 35 V - capacitor electrolítico
C2 - 2,2 a 5,6 uF - capacitor de poliéster (ver texto)
C3 - 100 uF x 25 V - capacitor electrolítico
X1, X2 - sensores (ver texto)
R1, R2 -1M5 x1 / 8 W - resistor (marrón, verde, verde)
R3 - 4k7 x 1/8 W - resistor (amarillo, violeta, rojo)
R4 - 0,47 ohms x1 W - resistor de hilo
Varios; caja para montaje, cable de alimentación, placa de circuito impreso, hilos, soporte para fusible, disipador de calor para Q2, soldadura, etc.