Download eVariac Nueva generación de instrumentos y técnicas de reparación
Document related concepts
no text concepts found
Transcript
eVariac Ing Alberto Picerno eVariac Nueva generación de instrumentos y técnicas de reparación Ing Alberto Picerno Todos los derechos reservados eVariac Ing Alberto Picerno eVariac Nueva generación de instrumentos y técnicas de reparación Tabla de Contenidos Introducción Nueva generacion de instrumentos y técnicas de reparación........ 7 Método del precaldeo de filamento.............................................................................. 8 Capítulo 1 eVariac Nueva versión de fuente universal 300v 3a. ............................ 7 Prólogo de la serie eVariac.......................................................................................... 11 Introducción............................................................................................................... 13 Cómo se utiliza la fuente al reparar televisores o monitores........................................16 Otros usos de la fuente variac electrónico...................................................................20 Funcionamiento de la fuente y circuito real..................................................................21 Prueba parcial sin plaqueta de control.........................................................................27 Las preguntas más frecuentes.....................................................................................28 Conclusiones..............................................................................................................29 Capítulo 2 eVariac Nueva versión de fuente universal 300v 3a II.........................31 Introducción...............................................................................................................31 Reparaciones en fuentes pulsadas con la fuente eVariac..............................................33 La plaqueta de control de la fuente eVariac.................................................................35 Método de prueba de la plaqueta de control................................................................39 Control del sensor de sobrecorriente...........................................................................42 Prueba final................................................................................................................42 Información para el layout de armado de la plaqueta...................................................45 Conclusiones............................................................................................................. 46 Capítulo 3 Reactivador de tubos y probador de fuentes de TV...........................49 Introducción...............................................................................................................49 Arranque de fuentes por CA........................................................................................50 El reactivador de tubos...............................................................................................56 Método resumido para recuperar tubos.......................................................................58 Modificación del reactivador de tubos para reparar tubos con cortocircuitos . entre electrodos......................................................................................................... 60 eVariac Apéndice Medición de corriente y tensión de la fuente de baja tensión...................... 61 Conclusiones............................................................................................................. 62 Capítulo 4 Construcción de los componentes bobinados del eVariac............. 65 Introducción.............................................................................................................. 65 En búsqueda de laminación........................................................................................ 66 Desarmando y armando............................................................................................. 68 Máquina bobinadora.................................................................................................. 70 Armando el transformador......................................................................................... 71 El choque de fuente................................................................................................... 72 Cálculo del transformador aislador............................................................................. 73 Cálculo por programa de PC...................................................................................... 77 Prueba del transformador.......................................................................................... 77 Conclusiones............................................................................................................. 81 Capítulo 5 Nueva versión del banco de prueba con resistencia de carga activa. ..................................................................................................... 83 Introducción.............................................................................................................. 83 Carga resistiva para la prueba de fuentes................................................................... 84 Apéndice Características térmicas de los transistores................................................. 90 Apendice La temperatura del cristal........................................................................... 96 Conclusiones............................................................................................................. 98 LA BIBLIA DEL LCD Y PLASMA ü Más de 400 páginas con todós los fundamentos de las tecnologías LCD y Plasma, y toda la práctica para comenzar a reparar! ü 34 circuitos simulados para ejercitarse con fallas y analizar en WorkBench MultiSim ü 10 Manuales de Servicio de Regalo con los más populares TVs LCDS, incluyendo el del Philips Chasis LC03 ü Descarga inmediata. No tiene costo de envío www.LaBibliaDelLCD.com eVariac Nueva generación de instrumentos y técnicas de reparación EN ESTA INTRODUCCIÓN LE VAMOS A EXPLICAR ALGUNAS TÉCNICAS DE REPARACIONES QUE SIENDO MUY SENCILLAS NOS AYUDAN A REPARAR SIN PERDER TIEMPO EN MEDICIONES O EN ANÁLISIS DEL CIRCUITO. No hay peor ciego que el que no quiere ver. Esta es un gran verdad y aunque Ud. no lo crea yo le voy a demostrar que el método empleado históricamente para probar un TV es equivalente a cerrar los ojos. Tomar un TV, antiguo o moderno, conéctarlo a la red con la tapa sacada encenderlo y mirar la pantalla como un bobo, es la prueba clásica, recomendada por todos los médicos brujos que pululan en nuestro gremio. ¿Qué se puede observar en la pantalla que nos oriente en la reparación? Absolutamente nada; el reparador está en la misma condición que un ciego por diez segundos. En efecto; para que la pantalla nos de alguna indicación el filamento debe estar encendido por unos 10 segundos para que el cátodo emita electrones y la pantalla se ilumine. Los circuitos de protección suelen demorar uno o dos segundos en actuar. Por lo tanto cuando el cátodo emita, la protección ya fue aplicada y no se llega a apreciar nada en la pantalla. Si hubiera una única protección no sería nada. Pero un TV tiene por lo menos dos protecciones; la de vertical y la de horizontal. A estas dos se le pueden agregar otras como amplificador de audio no operativo, falta de señal de video, etc, etc, etc. Muchos etcéteras para resolver y solo una pantalla oscura para orientarnos. Antes podíamos orientarnos por el clásico sonido de las partículas de tierra golpeando sobre la pantalla que nos indicaba que había alta tensión. Ahora los TV modernos incrementan la AT tan suavemente que el sonido característico no se escucha. Ciegos y sordos. Por suerte no estamos mudos, pero de la boca del técnico no salen más que groserías, producto de su impotencia que lo lleva a tomar medidas extremas que jamás se deben tomar. Desconectar la protección. Eso si que es apagar el incendio con nafta. Si un Coreano gastó unos centavos de dólar en poner una protección es porque se trata de algo imprescindible y levantarla puede significar algo tan desastroso como un tubo con el cañón roto o por lo menos un yugo quemado. Ahora que le presente la más fea, vamos a mencionar la solución a todos los males; que es tan sencilla que no se como no se le ocurrió a otro antes que a mí. La solución es el precaldeo del filamento. Método del precaldeo de filamento Simplemente se corta el cable de filamento, se toma una fuente de 6,3V y se alimenta el filamento desde la fuente externa. 20 segundos después se enciende el TV mientras se observa la pantalla que nos va a orientar hacia la etapa fallada. Por ejemplo: 1. Si aparece una línea brillante horizontal en el medio de la pantalla que se corta un par de segundos después, la falla está en el vertical. 2. Si la pantalla se ilumina pero con un plegado brillante a la derecha de la pantalla, significa que hay un problema de excitación del transistor de salida horizontal o una falla en la etapa driver. 3. Si aparece una línea brillante vertical en el centro de la pantalla significa que está cortado el yugo horizontal. eVariac 4. Mil fallas más. Tantas que no podremos verlas todas. Pero es muy probable que saquemos una serie permanente en donde constantemente agregaremos fallas sacadas por el método del precaldeo. Los invito a escribirme a picernoa@ar.inter.net indicando un falla inédita reparada por el método del precaldeo y yo les prometo publicar un comentario con el nombre del autor y mis comentarios. Yo no tengo dudas de que el método es excelente a condición de que luego de ubicada la falla se repare el cable cortado con toda prolijidad utilizando un espagueti termocontraible. La única razón que esgrimen mis detractores es que manipulear el cable de filamento genera un poco de miedo. En efecto, lo reconozco y por eso es que aconsejo usar una fuente preparada para evitar accidentes. La construcción de esta fuente podrá ser consultada más adelante y le aseguro que no podrá quemar un filamento con ella auque se esmere en hacerlo. En realidad le vamos a brindar algo más que esta fuente regulable. El autor posee una serie de apuntes con datos prácticos sobre la reparación de fuentes y salidas horizontales de TVs por el método de APAE, pero utilizando un eVariac en lugar del variac clásico, cuyo costo es prohibitivo. ¿busca diagramas y manuales de servicio? todas las marcas todos los modelos ESTÁN EL EL CLUB ENTRAR è www.clubdediagramas.com 10 eVariac eVariac Nueva versión de fuente universal 300V 3A EN ESTE ARTICULO EL AUTOR EXPLICA EL FUNCIONAMIENTO DE LO QUE CONSIDERA EL INSTUMENTO MÁS IMPORTANTE DEL LABORATORIO DEL REPARADOR: UNA NUEVA VERSIÓN DE FUENTE UNIVERSAL QUE YA ES CONOCIDA POR SUS ALUMNOS COMO FUENTE VARIAC ELECTRÓNICO MICROPROCESADA O SIMPLEMENTE eVariac. PRÓLOGO DE LA SERIE eVariac Método e instrumental, es la salvación del reparador actual. Si la falta un método de trabajo no sólo no va a poder reparar, sino que va romper lo que aun funciona bien del TV que está reparando, pero para aplicar un método se requiere tener el instrumental adecuado. Según la costumbre impuesta en APAE lo que se llama “banco de prueba”. 1. El banco de prueba clásico de APAE consta de un transformador separador de 220V a 220V un Variac electromecánico clásico de 500 VA 2. Un puente de rectificadores con su correspondiente filtro de ripple 3. Como carga se emplea un conjunto de resistores de alambre con una serie de llaves de conmutación. 11 4. Separadamente si Ud. desea generar tensiones reguladas de 2 a 30V deberá construir una fuente de baja tensión. El banco original no cuenta con una sección recuperadora de tubos. Esta disposición se viene usando en APAE desde hace unos 20 años y está probada por la practica constante de muchos reparadores. Si Ud. tiene un banco de prueba construido así, no lo abandone porque su robustez y su confiabilidad no tiene parangón. Y si puede construir uno según esas características no dude en hacerlo. El eVariac y la carga activa es la propuesta económica acorde con los tiempos que corren. Si económicamente no puede construir el banco de prueba original no dude en adoptar su sustituto electrónico que es el eVariac y que le proponemos aquí. El banco de pruebas eVariac es tan confiable como el banco de prueba original. Yo creo que si pero para estar seguro necesito esperar 20 años. A mi banco de prueba le agregué algunos usos que no contempla el original. Sirve para reactivar tubos, posee una fuente regulada de baja tensión especialmente predispuesta para alimentar el filamento de tubos de TV y monitores y tiene una fuente alislada de CA de baja potencia para probar fuentes con arranque por alterna como las fuentes con TDA4601 y similares. Con todos estos agregados este banco de prueba es lo más adecuado para realizar las reparaciones más frecuentes de TV y monitores con los métodos de prueba de fuente y horizontal clásicos de APAE y con el método de precaldeado del filamento propuesto por el que suscribe. Los métodos de prueba de fuente y horizontal fueron propuestos en innumerable cantidad de boletines técnicos de APAE y son el legado que mi amigo Paco Valet ha dejado a toda una legión de reparadores de todo el mundo. No deje de consultarlos en todo momento, yo también lo hago cuando tengo que probar una fuente. El método del precaldeado del filamento, es tan simple que lo vamos a explicar aquí en pocas palabras para que Ud. lo aplique de ahora en más. ¿Podrá un ciego dedicarse a reparar TVs? Suponemos que sí, pero seguramente no le va a resultar sencillo hacerlo. Bien yo le voy a demostrar que los reparadores de TV fuimos ciegos por propia voluntad desde que nació la TV. 12 eVariac ¿Qué es lo que hace Ud. cuando debe probar un TV recién llegado a su taller? Lo conecta a la red, conecta la antena y lo enciende. En ese momento y durante 5 o 6 segundos Ud. y el reparador ciego están en igualdad de condiciones porque el filamento del tubo está frío y no puede haber imagen sobre la pantalla. El método del precaldeado del filamento implica sacar la tapa, ubicar el cable de filamento del tubo, cortarlo y conectar entre él y masa, la fuente de baja tensión ajustada en 6,3 V (la fuente de nuestro banco de prueba tiene protecciones para evitar que se queme un tubo si Ud. no regula correctamente la tensión). Precaldee el filamento por 20 segundos y recién después encienda el TV. Se sorprenderá de todo lo que puede revelarle la pantalla por una simple observación. Mis alumnos lo llaman el sillón del Psiquiatra por en pocos segundos podemos tener una idea concreta de la falla del TV. Por ejemplo, la clásica línea horizontal que se apaga en un par de segundos significa que no funciona el vertical y el equipo se proteje. Si el barrido horizontal presenta una banda brillante vertical sobre la izquierda significa que no funciona bien el diodo recuperador, si se produce efecto almohadilla significa que anda mal el modulador este/oeste y mil fallas más que nos retrotraen a la época en que los TVs no tenían protecciones. Cuando tenga el TV reparado deberá preocuparse en dejar el cable de filamento lo más original posible. Tome un espagueti termocontraible colóquelo en el cable, suelde las puntas del mismo, cubra el empalme con el termocontraible y caliente con un encendedor para que se contraiga. Muchos detractores del método me dicen que no lo emplean porque no les gusta alterar los equipos de sus clientes. Yo le digo que en esta época en que un cirujano es capaz de reimplantar una mano de un paciente, empalmar un cable no puede ser una dificultad insalvable. INTRODUCCIÓN Hace tiempo atrás indicamos como construir una fuente basada en el clásico circuito del dimmer. Esa fuente tuvo tal aceptación en el gremio que el autor pensó en como modificarla para superar sus prestaciones con la idea de realizar un aporte a todos sus alumnos y lectores y a todo el gremio de los reparadores. 13 ¿Qué tensiones y corrientes debe tener una fuente para que nuestro gremio la considere universal? Como tensión podríamos decir que un valor de 0 a 300V en pasos de aproximadamente 1 V. Como corriente es donde probablemente no nos pongamos de acuerdo en forma inmediata. Podríamos decir que todo depende del uso que le demos. Pero si la llamamos universal debería cubrir todo el espectro. Posiblemente los mayores requerimientos son para el uso en audio de potencia. Allí se pueden utilizar fuentes de hasta 10 A con tensiones de hasta 100V que significan unos 1000 W y si consideramos que el rendimiento de un amplificador clásico es del 50% llegamos a la conclusión que podríamos trabajar hasta con amplificadores de 500W RMS que no son raros en el momento actual en equipos de Home Theater de alta prestación. Un TV puede consumir unos 120W como máximo con una tensión de fuente de 310V proveniente de la rectificación directa de la red de 220V. Esto implica una corriente relativamente baja de unos 400 mA. Si consideramos que muchas veces debemos alimentar al TV después de la fuente pulsada es decir sobre la tensión de fuente del horizontal; esa corriente se incrementa a un valor de 1,2 A ya que la tensión de fuente utilizada como salida de la fuente pulsada suele ser de aproximadamente 100V. Pero en muchos casos es necesario forzar el funcionamiento de la deflexión horizontal con intención de hacer aparecer algún componente con fugas. Para estos casos se podría adoptar un valor de corriente de unos 3 a 5 A con lo obtendríamos una potencia de 300 a 500W. A la luz de estos valores nuestra fuente debería ser de 0 a 300V 10A (3.000 W) para contemplar todos los casos posibles. ¿Se puede fabricar semejante monstruo?. Se puede, pero no sería una fuente práctica ni económica. En realidad el problema no estaría en los semiconductores empleados (un tiristor de 10A no vale más de 10 U$S y un puente de rectificadores de esas características tiene un valor similar). El problema se encuentra en el transformador separador de red; en efecto un transformador de esas características tiene un valor de unos 180 U$S y pesaría lo suficiente como para no poder trasladarlo con las manos. Por eso consideramos que no es conveniente hacer una sola fuente que cubra todo el espectro. Si Ud. se dedica al audio de potencia no necesita tensiones de 300V y si se dedica a TV no necesita 10A. Sin embargo la sección de control de nuestra fuente podría abarcar a ambas explotaciones sin prácticamente ninguna modificación. 14 eVariac ¿Qué tipo de fuente estamos proponiendo? La fuente dimmer funciona bien pero presenta dos problemas fundamentales que necesitan ser corregidos de forma radical. 1. El primero es su falta de regulación. Por más que la estudiemos es difícil lograr que llegue a cubrir la banda deseada de 0 300V. Se pueden conseguir valores de 50 a 250V utilizando transformadores separadores de 220V a 220V y rectificación directa. Si Ud. tiene red de 110V puede obtener de 25 a 100V aproximadamente. 2. El segundo problema es que no tiene protección de sobrecorriente. En su versión básica dependemos de un simple fusible para evitar incendios y eso significa que se lo debe estar cambiando cada vez que probemos un equipo en cortocircuito. Si no desea quemar el fusible necesitaremos una lámpara serie (conocida vulgarmente como piña) de 220V 500W. En cuanto al regulador de tensión, creemos que la única posibilidad es utilizar un tiristor o un triac. La experiencia del autor fue muy clara al respecto. Con el triac no se requiere un puente de diodos, pero se complica el disparo de modo tal que lo que se gana por un lado se pierde por otro. El triac es más caro que el tiristor. La solución más económica y más repetible es utilizar un tiristor y un puente de rectificadores. La fuente para TV se puede resolver con un TIC126 que cuesta alrededor de 80 cvos de US$ y cuatro diodos de 500V 8 A que cuestan 50 cvos de US$ cada uno. Más barato imposible. ¿Y si no usamos el dimmer que usaremos? Un dispositivo muy conocido por todos mis lectores. Un microprocesador PIC16F84A cuyo valor es de aproximadamente 6 U$S. Si, en efecto, el autor le propone usar un PIC para generar el disparo de un tiristor que mediante un puente de rectificadores genera una tensión de 0 a 300V sobre un capacitor electrolítico de los usados para TV. El problema del fusible queda eliminado por un simple circuito que resetea el micro, cuando la corriente supera el limite de corriente prefijado. Ud. estará pensando. Buena solución pero un micro necesita un programa; lo que yo le ofrezco a los lectores es el micro programado al valor que se puede conseguir en las casas de electrónica un PIC vacío que es de unos 6 U$S. El que tenga interés en programarlo por su cuenta lo invitamos a inscribirse en los cur- 15 sos de programación de microprocesadores de APAE a realizarse de Octubre a noviembre de 2005 en donde se explicará el funcionamiento del programa completo de esta fuente. También tiene la posibilidad de ver un programa simplificado de esta fuente, en el libro del autor “Proyectos con PIC utilizando NIPLE” de editorial HASA (puede adquirirlo en las oficinas de la editorial Quark). El otro componente específico es la plaqueta de circuito impreso; en ese caso le damos el dibujo para que la haga a mano y la posibilidad de adquirirla con el micro, al valor de costo de 2,2 US$. Todo lo demás corre por su cuenta incluyendo el componente más complicado que es el transformador de poder. En este caso lo ayudaremos del siguiente modo. Le indicaremos donde se lo puede comprar armado, como fabricarlo Ud. mismo comprando los componentes, con lo datos de donde comprar los materiales y su valor; por ultimo le daremos los datos para mandarlo a fabricar en su versión TV. CÓMO SE UTILIZA LA FUENTE AL REPARAR TELEVISORES O MONITORES En esta miniserie vamos a explicarle a grandes rasgos como se realiza una reparación de la etapa de salida horizontal o una fuente de un TV, para que Ud. mismo determine la necesitad de tener una fuente variac electrónico en su taller. Precaución de seguridad Primero la seguridad. Yo recibí muchas descargas en mi vida y aquí me tienen dispuesto a recibir muchas descargas más. Eso decían muchos reparadores de nuestro ambiente antes de pasar a mejor vida, en el velorio todos sus amigos nos prometiamos usar un buen transformador separador al mirar al finadito que parecía tener la piel más oscura que lo habitual. Un hecho cierto es una estadística casera que tenemos en APAE. Tres socios de APAE sobre un total de unos 500 murieron por descargas eléctricas en los últimos 5 años. Como se puede observar, la probabilidad de morir electrocutado trabajando no es muy alta, pero no se puede dejar de considerar. 16 eVariac Por eso, el autor recomienda utilizar un transformador separador de 220V/220V 500W en su mesa de trabajo o dentro de la fuente eVariac. Le recomendamos que coloque una salida de 220V aislados y otra de 110V en su fuente variac electrónico, para poder utilizarla así como un transformador aislador y aislador reductor, pero recuerde que en este caso no podrá utilizarla al mismo tiempo como fuente de tensión continua variable por que las salidas de CA y de CC no serían independientes. Si Ud. es un hombre precavido y ya tenía un transformador aislador en su mesa de trabajo, quizás no sea necesario comprar otro, dado su elevado costo. Es decir, si lo puede comprar mejor, nunca está demás tener dos transformadores aisladores. Pero si no puede monte su transformador aislador dentro de la fuente eVariac. También por seguridad se debe colocar una carga de dos lámparas en serie de 10 o 25W 220V sobre el filtro de ripple para descargar los electrolíticos cuando se apague la fuente y esta no tenga aplicada una carga. Este sistema de descarga involucra una perdida de rendimiento porque esas lámparas incandescentes están consumiendo en forma permanente. Una alternativa consiste en utilizar una llave inversora doble, como llave de entrada, conectando la sección extra como descargadora del filtro, mediante un resistor de 100 Ohms (en el circuito le mostraremos las dos alternativas para que Ud. elija la que desea). Ahora pasemos a como se utiliza esta fuente en la reparación de etapas de deflexión horizontal de TV o monitores en tanto que en la próxima entrega le explicaremos como se utiliza al probar fuentes de alimentación pulsadas. El procedimiento de prueba consiste en probar la etapa levantando la tensión de fuente paulatinamente. Se aconseja comenzar por una tensión de fuente exactamente igual al 10% de la tensión nominal y levantarla paulatinamente hasta llegar al 100% en varios pasos. En cada uno de los pasos se debe dejar que el TV funcione por un termino de 15 minutos de modo que se pueda probar la sobreelevación de temperatura de todos los componentes, a saber: transistor de salida horizontal, diodo recuperador, fly-back, yugo, capacitor de retrazado, capacitor de acoplamiento al yugo, bobina de linealidad, bobina de ancho y otros componentes relacionados. Si Ud. tiene osciloscopio, debe conectarlo a través de una punta divisora por 10 entre el colector del transistor de salida horizontal y masa. 17 Nota Cuando se acerque a la tensión nominal esta medición puede ser peligrosa para la punta divisora y el osciloscopio, ya que la tensión de aislación de las puntas originales puede ser de solo 800V y si se utiliza una punta de reposición puede ser peor porque muchas solo soportan 600V. La tensión de retrazado puede llegar a ser de 1200 V para algunos monitores o TVs de pantalla grande. El autor tiene publicada una punta divisora por 100 para osciloscopio que soporta 2KV y que es un componente imprescindible para el reparador. Si no tiene osciloscopio debe utilizar una sonda rectificadora de valor pico construida según lo indicado en la figura 13.2.1 en donde se la observa montada sobre una etapa de deflexión horizontal típica. Si tiene osciloscopio y no tiene punta divisora por 100 puede construir la sonda para medir en el colector y observar el oscilograma en un bobinado secundario del fly-back. Fig.13.2.1 Esta punta debe poder rectificar picos de más de 1KV por lo tanto sus componentes deben ser especiales. El capacitor debe ser uno de los utilizados como capacitores de retrazado de TVc de alrededor de 10 nF por 1800V y el diodo debe ser un diodo usado como recuperador de TVc de por lo menos 1800V sin que 18 eVariac tenga importancia su corriente máxima. Inclusive el resistor debe ser especial, en efecto, los resistores comunes de 1/8 de W solo soportan una tensión de 250V. esto significa que deben utilizarse 8 en serie de 68K aproximadamente para obtener un resistor de 544K 2KV. También si el lector puede conseguirlos puede utilizar resistores de “metal glazed” adecuados para una tensión de aislación de aproximadamente 1K. Otra alternativa es utilizar 3 capacitores en serie de 33nF por 630V de poliéster metalizado. El tester nos indicará cual es el valor de pico de la tensión de retrazado para que el reparador puede tener una idea concreta sobre el funcionamiento de la etapa. Si la etapa funciona bien la sonda debe indicar un valor aproximadamente igual a la tensión de fuente por 8 para TVs y por 10 para monitores. Por eso cuando Ud. comienza la prueba al 10% de la tensión nominal obtendrá una tensión de unos 80V y podrá calcular que cuando llegue a la tensión nominal obtendrá unos 800V de pico si todo funciona perfectamente. El valor de tensión de retrazado en el colector y sobre el yugo nos permite generar un flujograma de service que le prometemos para la ultima entrega de esta miniserie. ¿Que razón existe para utilizar una fuente exterior y no la fuente propia del TV? La primer razón es obvia. La fuente interna no puede ajustarse desde el 10% al 100% y la segunda es lapidaria: porque si la etapa fallada consume un poco más de los normal la fuente corta y el reparador no sabe porque cortó y se queda sin conclusiones. En APAE tenemos 25 años de experiencia en el tema y le podemos asegurar que si no tiene una fuente adecuada para hacer la prueba, va a penar por el resto de sus días. Ud. necesita una fuente regulable de 0 a 160V para probar etapas de deflexión horizontal y que entregue por lo menos 3 A para aquellos casos de componentes que generen arcos a cierta tensión de funcionamiento. No hay nada más agradable que observar como se cocina un capacitor cerámico colocado sobre el colector del transistor de salida horizontal al probar la etapa tal vez a la mitad de la tensión nominal de fuente. Si no tiene una fuente eVariac solo logrará que la fuente propia se corte y no obtendrá ninguna pista que le indique el componente fallado. 19 Otra falla imposible de encontrar sin fuente eVariac son los problemas que hacen calentar al transistor de salida horizontal y lo queman antes de poder obtener algún oscilograma claro. O aquellas fallas que generan una elevada tensión de retrazado y el transistor de salida se quema en el primer ciclo de horizontal. En todos estos casos se puede aclarar la falla trabajando a menor tensión que la nominal. Todo método tiene detractores. Mucho técnicos dicen que no se puede trabajar por debajo del valor nominal de tensión de fuente porque el jungla reconoce que hay baja tensión y corta la excitación. Es muy probable que tengan razón cuando se trata de un TV moderno pero lo que más llega a la mesa del reparador son TV viejos que no tienen esta protección. Y si se trata de un TV nuevo que si la tiene, se deberá usar una etapa excitadora exterior que el autor ya publicó en la revista Saber y que permite excitar la base del transistor de salida horizontal tanto en TV como en monitores. Esta etapa excitadora es imprescindible para reparar algunos TVs Philips, con etapa de salida horizontal auto oscilante, que no pueden ser reparados con su propio excitador. Fig.13.3.1 OTROS USOS DE LA FUENTE VARIAC ELECTRÓNICO La fuente puede utilizarse para probar cualquier equipo de electrónica de entretenimiento pero tiene además un uso como control de iluminación de escenarios 20 eVariac Fig.13.3.2 Fig.13.3.2 teatrales. En este uso no se necesita aislación galvánica e inclusive no se requiere alimentación de las lámparas con CC. Al no utilizar el transformador aislador y LOS electrolíticos el dispositivo de control es muy económico y eficiente ya que solo requiere un puente de rectificadores externos. Otra utilización recomendable es el control de velocidad de motores de CC o de ambas corrientes, del tipo con delgas y escobillas. En algunos casos es necesario incrementar la corriente de compuerta. FUNCIONAMIENTO DE LA FUENTE Y CIRCUITO REAL Nuestra fuente se basa en el circuito de un puente de rectificadores con un transformador aislador tal como se observa en la figura 13.3.1 diseñada en un laboratorio virtual Livewire. El elemento de regulación de la tensión de salida es un tiristor que puede observarse en la figura 13.3.2. Si el tiristor estuviera disparado permanentemente como muestra la figura, por él y por el resistor R3 circularía la corriente que rectifica el puente. Con alimentación de 220V esto significaría una tensión rectificada de 310V y con alimentación de 110V significaría una salida de 155V. Ver la figura 13.3.2. En este circuito el tiristor esta excitado siempre por tener su compuerta conectada al ánodo por medio de una resistor de 1K. El oscilograma de la tensión aplicada a la carga se puede observar en la figura 13.3.3.Fig.13.3.3 21 Fig.13.3.3 Pero el triac puede encenderse en cualquier momento dentro de los dos hemiciclos rectificados para transferir menos energía a la carga. Solo circulará corriente por la misma cuando el triac se cierre y eso depende del momento en que se aplica un pulso en la compuerta. A partir de ese momento y hasta que la tensión aplicada al triac se anule el mismo permanecerá conduciendo. En la figura 13.3.4 se puede observar una modificación del circuito anterior en donde se agrega un generador de funciones predispuesto para generar un pulso en el momento deseado con el oscilograma correspondiente en la figura 13.3.5 En nuestra fuente el pulso de disparo puede variarse entre 5 y 10 mS tomando como referencia el pasaje por cero de la señal de entrada. Si sobre la carga resistiva se agrega un capacitor electrolítico se podrá obtener una tensión continua variable entre el valor de pico de la tensión aplicada al puente de rectificadores y cero, de acuerdo a la fase del pulso de disparo del tiristor ajustable desde el generador de funciones. Ver la figura 13.3.6. En nuestra fuente real, el generador de funciones está reemplazado por un microprocesador PIC16F84A controlado por cuatro pulsadores. Además de esa sección, el proyecto contiene: una sección de potencia con los rectificadores y el filtro de ripple, una sección de llaves, una sección de medición y una sección de aislación de red con el transformador de poder y el transformador de fuente para el PIC. Para simplificar el dibujo lo hemos dividido en dos partes. El circuito principal y el circuito de la plaqueta de control con el PIC y el tiristor. En la figura 13.3.7 le mostramos el circuito principal y algunos detalles de la plaqueta de control para que el lector entienda como funciona el dispositivo completo. 22 eVariac Fig.13.3.4 Fig.13.3.5 Vamos a analizar componente por componente del circuito principal superior. Lo primero que encontramos es la entrada de 220V/110V que alimenta al primario del transformador separador con la tensión de red. Luego encontramos la llave SW1 que es una doble inversora para alta corriente del tipo de las utilizadas en TV color de buena calidad. Las sección superior de la llave se utiliza para interrumpir la alimentación de primario y la inferior es la llave de seguridad para descargar los electrolíticos de salida a través de R7 cuando se apaga la fuente. Esta llave no siempre se puede conseguir de la calidad requerida; por lo tanto nuestra fuente tiene otra medida de seguridad para el caso en que SW1 no exista (conexión directa de la red) o sea de una sola vía. Esta segunda seguridad son las dos lámparas de 220V por 10W que están en paralelo con la salida y descargan los electrolíticos operando además como piloto de salida. Por lo tanto LA1 y 23 Fig.13.3.6 LA2 deben estar montadas de modo que sean visibles desde el frente de la fuente (o por lo menos una de ellas). En zonas de 110V estas lámparas serán de 110V 10W. Si Ud. coloca la llave SW1 completa no necesita esta segunda seguridad que siempre consume energía de la fuente regulable. Nuestro transformador separador puede ser de diferentes diseños. Si Ud. lo manda a construir especialmente debe ordenarlo del siguiente modo: entrada 110 o 220V según su zona. Una salida con relación 1:1 de 220V o 110V 500 VA con derivaciones en 55V, 110V y 165V o la mitad de esas tensiones para zonas con 110V. Esas derivaciones se ubicaran sobre una bornera de modo que el reparador pueda conectar el puente de rectificadores a cualquiera de las salidas y obtener una tensión continua de salida adecuada para su especialidad que varíe de 0 a 310V para TV o hasta de 0 a 75V para audio. Esto permite una seguridad intrínseca para el caso de falla por cortocircuito del tiristor que llevaría nuestra fuente a la máxima salida. Observe que sobre la entrada del puente de rectificadores se ubica un tomacorrientes hembra CN7 que sirve para que el usuario utilice la fuente como transformador aislador o reductor aislador. Si Ud. tiene un transformador separador instalado en su mesa de trabajo tiene dos alternativas: 24 eVariac Fig.13.3.7 1. Sacarlo de su entorno actual y colocarlo dentro de la fuente. 2. Dejarlo donde está y alimentar el puente de rectificadores en forma directa. Si tiene habilidad manual para construir transformadores puede encarar Ud. mismo la construcción con datos que le entregaremos en otra entrega de esta miniserie. El transformador T2 es un pequeño transformador de 220V a 12+12V 1A que se utiliza para alimentar al PIC con la masa aislada del negativo de los electrolíticos. El puente de rectificadores debe construirse con diodos de fuente de 8 A y no utilizando un puente para TV. De este modo los diodos separados tienen mayores posibilidades de disipar en caso de carga excesiva. El filtro de ripple es un filtro compuesto en Pi formado con un electrolítico de 220 uF un inductor L1 y otro capacitor de 470 o 330 uF ambos por 350V. El inductor L1 se debe construir con una laminación de unos 65 mm de largo de la I. Debe estar laminado a tope es decir con todas las I de un mismo lado (salvo las exteriores que se utilizan para trabar la laminación) sin entrehierro de papel y con un diámetro de alambre tal que su resistencia no supere los 4 Ohms aproximadamente. No se trata de un componente que deba construirse según 25 especificaciones estrictas e inclusive puede ser construido con un viejo transformador de salida vertical o un transformador de fuente quemado que tenga las dimensiones apropiadas. En principio, llene el carretel con alambre de 0,6 mm de diámetro y mida la resistencia. Si llega aproximadamente al valor requerido ya tiene el inductor adecuado, sino cambie de diámetro. Es posible que para algún uso no haga falta utilizar un filtro compuesto, por ejemplo para alimentar etapas de salida de audio; en ese caso se debe dejar solo el capacitor de entrada C1 y eliminar L1 y C3. Si va a usar la fuente en TV o monitores no puede dejar de usar un filtro compuesto porque en caso contrario se observará que los bordes verticales de la trama tienen un importante zumbido. Por último llegamos a la sección de salida que posee un voltímetro y un amperímetro y una llave de corte SW6 que debe ser del tipo usada en TV color o del tipo usada en electricidad para que conmute más de 3 A. El reparador usará esta llave para predisponer la fuente en el valor deseado de tensión con la llave abierta. Luego cerrará la llave para alimentar el equipo bajo prueba. Con referencia a la medición de tensión y corriente se pueden dar diferentes alternativas. Lo más económico es no usar ningún medidor fijo sobre el gabinete y utilizar el tester digital para ajustar la tensión de salida y luego poner el tester como amperímetro y usarlo para leer la corriente consumida por el equipo, si se desea conocer ese dato. En orden de economía le sigue: colocar un tester de aguja como voltímetro de esos que se pueden comprar por unos 4 U$S fijo al frente del gabinete o dos, uno para medir tensión y otro para medir corriente aunque en este caso se deberá fabricar un resistor shunt adecuado ya que esos testers suelen medir tan solo 250 mA. Más profesional es colocar dos instrumentos analógicos o digitales para panel, pero esta es una solución por lo general más cara que usar dos testers de aguja o digitales que además se pueden utilizar para uso general del laboratorio. Una alternativa es el uso de medidores de salida para equipos de audio del tipo de aguja o de barra de leds. Sobre el frente de la fuente, se ubicarán cuatro pulsadores del tipo sin rebote (en Argentina se conocen como sapitos por el “clic” que generan al apretarlos). Dos 26 eVariac de ellos servirán para subir y bajar la tensión de salida por saltos de aproximadamente 10V en tanto que los otros dos ajustaran la tensión alrededor de ese valor por saltos menores a 1V para una tensión máxima seleccionada por la bornera de 300V. Dentro de la plaqueta de control se encuentra un sistema que realiza el corte automático por sobrecorriente o fusible electrónico. Observe que se trata de un transistor que sensa la tensión sobre un resistor de bajo valor en serie con el tiristor (R3). Indirectamente sobre este resistor se genera una tensión proporcional a la corriente circulando por la carga solo que con forma de pulsos. Cuando uno de esos pulsos atenuados por el divisor (R4/R6) llega a producir un pulso de 0,6V sobre la base del transistor Q1 el transistor se satura y resetea el micro haciendo que la excitación del tiristor se produzca justo sobre el pasaje por cero de la tensión de red cortando consecuentemente la tensión de salida. Para reponer el sistema se debe reajustar la tensión de salida con los pulsadores al valor deseado o a alguno inferior para que la fuente no corte. El resistor R3 es realmente un conjunto de 5 resistores en paralelo que permiten ajustar la caída de tensión y por ende la corriente de corte de la fuente. En el diseño presentado esos resistores forman un valor de 100 mOhms pero el reparador deberá ajustarlo al valor de corriente de corte deseado. El resistor R6 puede ser reemplazado por un potenciometro de 1K en serie con un resistor fijo de 220 Ohms. En este caso el valor de corte puede ser ajustando desde el frente de la fuente por el potenciómetro que puede graduarse con una escala. PRUEBA PARCIAL SIN PLAQUETA DE CONTROL Es recomendable desde todo punto de vista, que el armado de esta fuente se realice en dos pasos muy bien definidos. Primero se debe armar la sección de potencia y probarla y recién después se debe conectar la sección de control con el PIC. De este modo se evita que un cortocircuito inutilice el componente más caro de la fuente, después de los transformadores y los electrolíticos, que es el PIC. 27 Con la plaqueta desconectada, la fuente debe entregar una tensión nula porque el negativo de los electroliticos no retorna a masa y por lo tanto no los capacitores no se cargan. Observe que las dos patas unidas del conector, debe conectarse a la pata inferior para que se cierre la masa, cosa que normalmente lo hace el tiristor D1 y el resistor R3. Realice un puente entre esas patas del conector y observará que la tensión de salida de la fuente va al valor máximo determinado por la bornera del transformador separador. LAS PREGUNTAS Más FRECUENTES 1. ¿Como se arma este proyecto? Este proyecto no tiene una sola solución. Evidentemente todo depende de su uso. Primero vamos a tratar la versión TV que es la más usada en el gremio. Es decir 0 a 300V 3A. En esta versión la presentación más adecuada es en un gabinete metálico conteniendo el transformador de poder, el puente de rectificadores con sus electrolíticos y su choque de fuente cableados sin impreso (dadas las elevadas corrientes circulando) y una bornera para seleccionar el valor de la tensión máxima. 2. ¿ Se trata de una fuente regulada? No, es una fuente regulable que no es lo mismo que regulada. Recuerde que reemplaza al variac que tampoco es una fuente regulada. Es decir que la tensión de salida puede variar algo con la carga o la tensión de red. Pero es perfectamente apta para el trabajo para el cual la estamos utilizando e inclusive es muy superior a un variac y un puente de rectificadores, en el sentido que posee un fusible electrónico. También aventaja al variac en que este es un autotransformador y por lo tanto no tiene una salida aislada con el consiguiente peligro de electrocución. También tiene grandes ventajas por la facilidad de ajustar la tensión de salida con mucha precisión. Finalmente, el hecho de ser una fuente microprocesada con ajuste de la tensión de salida y sensado de sobrecorriente, le permite al usuario que sabe progra- 28 eVariac mar, realizar secuencias de pruebas programables o modificar el programa para que solo se corte luego de varias sobrecargas o realizar un barrido de tensiones hasta que la corriente supere el valor de disparo etc. etc.. La plaqueta, mediante puentes de alambre permite conectar el transistor de sobrecorriente a la pata de reset o una pata de entrada y tiene una pata de salida preparada para conectar un resistor y led indicador. Esto permite implementar programas diferentes que avisen al operar una sobrecarga sin realizar un reset. 3. ¿Qué hay que modificar para usar la fuente en iluminación o en control de motores? Simplemente que esas explotaciones no necesitan que los dispositivos se alimenten con tensiones continuas. Esto significa que se pueden ahorrar las secciones de filtrado de ripple y dejar que los motores o las lámparas se alimenten con continua pulsante. Además esos dispositivos no requieren aislación y por lo tanto no se requiere el componente más caro de la fuente que es el transformador aislador. En cuanto al limite máximo de corriente a entregar por nuestra fuente, realmente no existe, en tanto se elija un tiristor de la corriente adecuada y se analice la excitación requerida. Recuerde que el PIC solo puede entregar 20 mA por una de sus patas de salida. Esto significa que el resistor conectado desde el PIC a la compuerta del tiristor no debe ser inferior a 250 Ohms. Pero nada indica que no se puedan usar más de una salida para la excitación; en efecto se puede usar si se lo desea un puerto completo de 8 patas para excitar un tiristor de potencia o utilizar un transistor como amplificador de corriente de compuerta. CONCLUSIONES En esta entrega presentamos nuestra ultima invención: la fuente variac electrónico microprocesada o eVariac con fusible electrónico. Este dispositivo va a formar parte del taller del reparador, sin ninguna duda, dada su utilidad, su versatilidad, su mínimo costo y su posibilidad de transformarse de acuerdo al uso. 29 El autor lo pensó como un dispositivo pensado para que cada reparador lo encare según sus gustos y preferencias. La idea es que los lectores lo vayan armando poco a poco utilizando en lo posible material sobrante en su taller. Y que la vayan modificando a medida de sus necesidades. Por esa razón dimos la explicación de para que sirve cada componente, con lujo de detalle, para que el lector pueda adaptar lo que tiene a mano. En cuanto al componente lider del proyecto, el microprocesador, le aclaramos que a los alumnos de Escuela Picerno que lo desean pueden solicitar que le grabemos un PIC absolutamente gratis o comprar el PIC ya programado a precio de costo, o comprar el dispositivo totalmente terminado y probado. Esta oferta es también valida para los lectores del exterior solo que deberán afrontar los gastos de envío y de reembolso. Por cualquier pregunta le rogamos que se comunique por email a hola@tiendayoreparo.com En el próximo capítulo le explicaremos como se arma y como funciona la sección de control con el PIC y como se utiliza la fuente eVariac para reparar fuentes de alimentación de monitores o TVs. 30 eVariac eVariac Nueva versión de fuente universal 300V 3A II CONTINUAMOS ENTREGANDO LAS INDICACIONES PARA CONSTRUIR LA FUENTE eVariac. EN ESTA ENTREGA NOS DEDICARMEOS A EXPLICAR EL FUNCIONAMIENTO DE LA SECCIÓN DE CONTROL CON EL PIC Y A COMO SE APLICA LA FUENTE EN LA REPARACIÓN DE FUENTES PULSADAS DE TV Y MONITORES. INTRODUCCIÓN No se si fui el primero que utilizó un pic en una fuente de alimentación. Pero lo que si se es que fue una muy buena idea, porque me permitió realizar un producto confiable y preciso a un valor realmente irrisorio. Y por sobre todas las cosas me generó un montón de ideas con aplicaciones varias que no se pueden realizar con otro dispositivo que no sea un microprocesador. Este proyecto no termina aquí. Seguramente con el paso de tiempo va a ser ampliado en sus funciones y mejorado en su funcionamiento. El paso inmediato ya está contemplado en la plaqueta del diseño actual y solo requiere algo de programación. En el momento actual la fuente eVariac tiene un corte de corriente por reset que nos permite saber porque se cortó la corriente. 31 è Si estamos levantando la tensión debemos suponer que se resetea por exceso de corriente, pero muy bien podría ocurrir que se resetee por un minicorte de energía eléctrica ocurrido precisamente en ese momento. Es improbable pero puede ocurrir. En la plaqueta actual se puede conectar el resistor sensor de corriente a una pata de entrada; de modo que al superarse el nivel de corte se pueda realizar una operación de retorno a cero del nivel de salida y el encendido de un led que nos indique que la fuente corto por sobrecorriente. Si el led no se enciende significa que se cortó por un minicorte de energía. è El autor no quiso demorar la salida del eVariac solo por esto que se puede considerar una sutileza y lo dejo previsto para una futura corrección del programa. Lo más interesante, es que el futuro cambio se puede realizar sin mayores costos, porque el microprocesador utilizado en el diseño actual, admite tantas reprogramaciones como se desee. Esta es una de las principales ventajas de la moderna electrónica. Nuestra fuente queda muy bien terminada si se le agrega un medidor de corriente y un medidor de tensión digitales. Estos dispositivos pueden comprarse terminados pero se pagará por ellos un valor de aproximadamente 10 U$S cada uno. Con otro PIC16F84 y un display de cuarzo líquido, se puede hacer un voltímetro y un amperímetro en el mismo display que tiene dos renglones y una gran capacidad para comunicarse con el usuario en forma directa con textos de cualquier largo. Por ejemplo se puede lograr que en el renglón superior del display diga “ TENSIÓN 120V” y en el renglón inferior “CORRIENTE 1,2 A” y si se corta por sobrecorriente que lo anuncie explícitamente borrando los valores anteriores y escribiendo “CORTE POR SOBRECORRIENTE” en forma titilante. Lo importante es que el agregado de ese dispositivo no puede costar mucho más que un display de 16 bits x 2 renglones, un microprocesador con dos conversores A/D y un cristal. El valor de estos componentes se puede estimar en unos 10 U$S. 32 eVariac REPARACIONES EN FUENTES PULSADAS CON LA FUENTE eVariac “Dividir para reparar” es el lema. Primero hay que estar seguro de que la falla está en la fuente de alimentación y no en alguna de las cargas. Por lo general las fuentes de baja tensión pueden ser reemplazadas fácilmente con fuentes reguladas y variables de 0-30V construidas en forma casera y que generalmente ya existen en su taller. Cuando terminemos de explicar el funcionamiento y construcción de la fuente eVariac vamos a indicarle como construir un dispositivo reactivador de tubos que además cumple como función auxiliar la de generar tensiones variables de 0 a 35V y proveer una salida aislada extra de 220V/110V. La tensión que siempre falta es justamente la que nos provee la fuente eVariac. Nos referimos a la tensión para la etapa de salida horizontal. Esto significa que con la fuente eVariac y una o dos fuentes auxiliares más, se puede probar el TV sin utilizar la fuente propia. Esto nos permite realizar un presupuesto exacto porque podemos comprobar el funcionamiento de todo el TV. ¿Por qué tantas precauciones?: las fuentes se pueden quemar porque uno de sus componentes falla al llegar al final de su vida útil, pero también puede fallar por una tormenta eléctrica o por tensiones impulsivas que le llegan por la red de alimentación domiciliaria, o peor aun, puede fallar por lo que mis alumnos llaman “tormenta técnica”. Se refieren a cuando el TV o el monitor fue tocado de muerte por un aprendiz. Estos casos son cada vez más frecuentes y ya no vale hacer un presupuesto aproximado suponiendo que solo se quemó el transistor llave de la fuente. Tener que arreglar un TV completo, con el presupuesto de arreglar sólo la fuente es lo que en nuestra jerga se conoce como “tragarse un sapo”; es muy desagradable. Por eso, en el laboratorio del autor, se realizan los presupuestos reemplazando la fuente. ¿Cómo se utiliza la fuente variac electrónico para reparar la fuente de alimentación de un TV o un monitor? Para poder reparar una fuente hay que dividirla en sus 4 partes principales: 33 1. Llave de potencia y/u oscilador 2. Circuito de medición de la tensión de salida 3. Control de la llave (generación de modulación PWM) 4. Arranque El método indica comenzar probando los bloques 2 y 3 con el oscilador apagado utilizando el eVariac. Si el equipo tiene optoacoplador (medición en destino) se retira el optoacoplador y se coloca un led en su lugar. Se conecta la fuente eVariac sobre la salida regulada y se levanta la tensión lentamente. Cuando la tensión llega al valor de regulación el led se debe encender a pleno. Para realizar el paso anterior solo se debe levantar la carga sobre la salida regulada, para evitar que queden alimentadas zonas del TV que no desean alimentarse. No es necesario levantar el diodo auxiliar porque el mismo queda en inversa cuando se conecta la fuente eVariac en su cátodo. Posteriormente se reconecta el optoacoplador y se conecta un tester digital como óhmetro en algún lugar del modulador PWM. Se levanta la tensión de salida regulada y se observa que se produzca algún cambio en la indicación del tester que nos indica que los bloques 2 y 3 funcionan correctamente. En este momento se debe comprobar el bloque 4: el arranque, que por lo general se realiza simplemente verificando los componentes asociados con el mismo, que por lo general son muy pocos. En algún caso solo consiste en un resistor conectado desde la base del transistor llave a la fuente principal no regulada de 310/155 V, en otros puede incluir algún zenner o algún capacitor electrolítico. Nuestra fuente eVariac puede ser un aliado importante para probar este bloque, ya que muchas fuentes suelen arrancar en forma aleatoria. El cliente nos dice que debe apagar y encender la llave principal varias veces hasta que el final se produce el arranque. Ocurre que muchas veces Ud. prueba el TV en su taller y arranca siempre en el primer intento. Lo que suele ocurrir es que algún componente del arranque se desvalorizó y la fuente deja de arrancar cuando hay baja tensión. Desconecte el puente de rectificadores conecte en su lugar la fuente eVariac y pruebe el arranque a la mitad de la tensión nominal 155/72V. 34 Por ultimo se debe probar el bloque 1 pero no sin antes desconectar el modulador PWM. Por supuesto que la fuente sin regulación, no puede probarse aplicando toda la tensión de la fuente no regulada de 310V/155V, producto de la rectificación directa de la red domiciliaria. Se debe reemplazar esta tensión por la tensión entregada por la fuente eVariac comenzando con tensiones bajas del orden de los 50V (a veces menos) y siempre midiendo la salida regulada de la fuente. Levante la tensión aportada por el eVariac paulatinamente comprobando que la salida llegue al valor nominal con una tensión del eVariac del orden de la mitad de la tensión nominal para su zona (155/77V) o menos. Por supuesto que estas son indicaciones muy generales que solo damos para que el lector compruebe lo necesario que es una fuente eVariac.Se está desarrollando un libro de fuentes pulsadas escrito por el autor, en donde se trata el tema en toda su profundidad y que analiza las fuentes según marca y modelo del TV. LA PLAQUETA DE CONTROL DE LA FUENTE eVariac Fig.14.3.1 35 eVariac Nota Estas indicaciones no son validas para fuentes del tipo TDA4601, maestro esclavo o similares que realizan el arranque tomando señal de CA antes del puente. Consulte el curso de fuentes pulsadas. En la figura 14.3.1 se puede observar el circuito de la plaqueta de control realizado en un laboratorio virtual Live Wire (LVW). Nuestro PIC realiza una función muy simple. Genera un pulso por RB1 (pata7) que ceba al triac. Una vez cebado solo una reducción de su tensión de ánodo a cero puede cortarlo y dejarlo cortado para un próximo ciclo de cebado. Esta sencilla tarea guió al autor en el diseño del programa. Hay algo muy evidente; el pulso de salida debe estar sincronizado con el pasaje por cero de la tensión de red y esto requiere un circuito detector de pasaje por cero armado alrededor del transistor Q1. Vamos a emplear el laboratorio virtual para verificar las formas de señal de nuestro detector de pasaje por cero, que funciona con la señales alternas tomadas del mismo transformador que genera la tensión de fuente de 5V para el PIC..2 En la parte superior se encuentra la fuente del PIC con su regulador de 5V. Con los diodos D3 y D4 se genera sobre R1 una señal con los semiciclos negativos rectificados que se puede observar en la figura 14.3.3. Fig.14.3.2 36 eVariac Fig.14.3.3 Cuando la tensión rectificada supera el valor de 1V el transistor detector de pasaje por cero tiene suficiente tensión como para saturarse y generar una tensión nula en colector. El resto del tiempo permanecerá cortado generando un pico igual a la tensión de fuente de 5V. Como podemos observar el circuito en realidad no detecta cero voltios sino un valor de 1V, pero el desfasaje generado por esta condición puede ser corregido posteriormente en el programa colocando una demora que haga que el flanco positivo de la señal de colector coincida precisamente con el cero de la señal rectificada. El pulso de colector ingresa en el PIC por la pata 6 RB0 sincronizando el programa que posteriormente genera los pulsos de salida por la pata 7 RB1. Esta pata genera un pulso corto de 5 V (solo dura 100 uS) que dispara al tiristor mediante una red RC (R1 y C4) que sirve para evitar que la compuerta capte pulsos espurios. En las patas 10,11,12 y 13 (RB4 a RB7) se conectan los pulsadores que al ser leidos por el programa modifican la fase del pulso de salida cambiando de ese modo la tensión de salida de la fuente. Observe que cada pata debe tener conectado un resistor de pull-up de 10K. En las patas 15 y 16 se conecta el cristal de 4 MHz con sus capacitores desfasadores C5 y C6 de 20 pF. Este circuito genera el clock del microprocesador. Por ultimo en la parte inferior derecha se encuentra el transistor detector de sobrecargas. La corriente circulante por el tiristor genera un pulso con forma de arco de sinusoide deformado al pasar por el paralelo formado por R6 R7 R8 R12 y R13. este pulso se aplica a la base del transistor sensor de modo que este se sature cuando supera los 0,6V. En realidad entre los resistores de sobrecorriente 37 y la base se conecta un divisor de tensión formado por R11 y R16 que permite ajustar la tensión de base con más facilidad. El capacitor C9 de .1 uF evita que cualquier pulso de ruido pueda disparar al transistor sensor de sobrecorriente. El nivel de protección de sobrecorriente puede ser variable si en lugar de colocar el resistor R16 se coloca un resistor fijo de 100 Ohms y un potenciómetro de 1K tal como lo indica el circuito. Posteriormente se puede realizar una escala en el frente del instrumento para indicar el valor de corte en función de la posición de la perilla de este potenciómetro. El colector del transistor sensor puede ser enviado a la pata 4 de reset o a la pata 2 RA3 mediante un puente de alambre (P1). Por último se puede observar el tiristor D7 y la red antirradiación formada por R14 y C10. En la tabla siguiente se presenta la lista de materiales de la plaqueta de control. CANTIDAD 1 2 5 NOMBRE .01 µF Capactitor .1 µF Capacitor .33 Resistor (¼W) 1 0.1 µF Capacitor 1 100 Resistor (¼W) 2 100 µF Capacitor electrolítico 6 10K Resistor (¼W) 5 1K Resistor (¼W) 1 2 2 2 1 1K Resistor variable 1N4007 Diodo 1N4148 Diodo 1 nF Capacitor 220 Resistor (¼W) 2 22 pF Capacitor 2 330 Resistor (¼W) 1 47K Resistor (¼W) 1 78L05 (5V, 100mA) Regulador de voltaje 2 BC548B NPN Transistor 1 Oscilador de cristal (4.000000 Mhz) Todos los resistores son de 1/8 o ¼ de W salvo los resistores shunt de .33 Ohms que son obligatoriamente de ¼ de W. Los capacitores son cerámicos disco de 50V salvo el capacitor C10 que debe ser de poliéster metalizado de 630V. 38 eVariac Agregue a la lista un microprocesador PIC16F84A de 20 MHz y un triac adecuado a la fuente que desea construir. Si esta construyendo la versión TV puede usar un TIC126D sin necesidad de agregarle un disipador de aluminio. En caso de armar la versión general deberá colocar un disipador de unos 10 cm2. Por supuesto debe agregar la plaqueta de circuito impreso y otros materiales. Esta lista no incluye la lista de materiales de la sección principal que se emite por separado. MÉTODO DE PRUEBA DE LA PLAQUETA DE CONTROL Es conveniente probar la plaqueta en forma separada del resto del equipo. Inclusive se debe comenzar la prueba sin colocar el PIC programado. CONTROL DE LA FUENTE DEL PIC Conecte el transformador de 220V a 9+9V tal como lo indica el circuito. Conecte un tester digital con el negativo a la pata 5 del zócalo del PIC y el positivo a la pata 14. el tester deberá indicar una tensión comprendida entre 4,75 y 5,25V. CONTROL DEL DETECTOR DE PASAJE POR CERO Si tiene osciloscopio de doble haz debe conectar uno de los haces en el colector de Q1 y el otro sobre el resistor R2. La forma de señal a observar debe ser similar a la mostrada en la figura 14.3.3. Si no tiene osciloscopio debe utilizar un tester de aguja. En el colector se medirá una tensión de aproximadamente 0,5 V que debe cambiar a 5V si se realiza un cortocircuito entre la base y el emisor de Q1. La tensión sobre R2 es del orden de los 8,5V. NOTA: este valor de tensión es absolutamente dependiente del transformador, si Ud. utilizó un transformador de 12 + 12 puede esperar encontrar un valor medio de unos 13V. 39 CONTROL DEL CLOCK DEL MICRO Ahora debe conectar el Pic debidamente programado y si tiene osciloscopio debe conectarlo entre la pata 15 (CLKOUT) y masa. Indicará una señal senoidal de 4MHz con una amplitud pico a pico de unos 3V. NOTA Para evitar un exceso de carga que podría cortar las oscilaciones se aconseja realizar la medición con una punta divisora por 10. Si no tiene osciloscopio, deberá realizar una prueba indirecta con un tester de aguja. Mida la tensión de colector de Q1 sin el PIC. Luego coloque el PIC y vuelva a medirla. Si la tensión cae prácticamente a cero significa que el cristal no esta oscilando que el PIC tiene la pata de RB0 en corto o que no está programado. Nota Nuestro PIC tiene programada la pata RB0 como entrada. Si el PIC lee su programa, esa pata se coloca de inmediato en alta impedancia. En caso contrario queda conectada por defecto como una salida de baja impedancia y cortocircuita a masa la tensión de Q1. Por supuesto que mismo efecto se produce si el PIC no esta programado, o si esa entrada está en cortocircuito. Nosotros asumimos que no está funcionando el clock porque el PIC ya fue probado al programarlo. Por lo tanto lo más probable es que este dañado el cristal o los capacitores de desfasaje del mismo. CONTROL DE LOS PULSADORES DE AJUSTE DE LA TENSIÓN DE SALIDA Conecte un tester digital o de aguja sobre cada una de las patas de entrada (10, 11, 12, y 13). El tester debe indicar 5V que pasaran a cero si se aprieta el correspondiente pulsador. CONTROL DEL PULSO DE COMPUERTA Conecte un canal del osciloscopio como referencia sobre el resistor R2. Enganche el barrido del osciloscopio. Conecte el otro canal sobre la pata de salida RB1(pata7). aparecerá un oscilograma similar al de colector del 14.3.3 solo que 40 eVariac los pulsos de salida tiene una duración considerablemente menor. Prácticamente se observan como líneas verticales que debe llegar hasta 5V. Cuando el micro arranca o se resetea estos pulsos deben coincidir en el tiempo exactamente con los mínimos de la señal sobre R2. Conecte el conector CN2 pero deje todas salidas del transformador separador sin conectar. Es decir que el puente de diodos no debe tener alimentación para que no se transfiera energia por el triac. Apriete el pulsador de tensión de fuente que sube por pasos de aproximadamente 10V (pata 12 del PIC). Observará que el pulso de salida se mueve con respecto al de referencia (tensión sobre R2) hasta llegar a coincidir en el tiempo con los máximos de la señal. Apriete el pulsador de tensión de fuente que baja por saltos de 10V aproximadamente (pata 13 del pic) observe que la fase del pulso varíe hasta llegar al instante en que coincida con el mínimo de la señal de tensión de red. Esta prueba no puede ser realizada fácilmente si el lector no cuenta con un osciloscopio. La única alternativa posible consiste en desconectar el ánodo del triac y conectarlo a R2 a través de una red como la indicada en la figura 14.4.1. Fig.14.4.1 41 El led agregado deberá encenderse gradualmente a medida que se mantiene apretado el pulsador de subir tensión. Deberá apagarse gradualmente con el pulsador de bajar tensión. CONTROL DEL SENSOR DE SOBRECORRIENTE Desconecte el transformador de alimentación de CN1 y con el tester mida la resistencia entre el cátodo del triac y el emisor del transistor sensor de corriente. La resistencia debe ser prácticamente un cortocircuito. Conecte el transformador y el conector CN2 para que los pulsadores queden operativos. Lleve el pulso de salida a concidencia con el máximo de la tensión de entrada, o si no tiene osciloscopio para máximo encendido del led agregado. Conecte un resistor de 330 Ohms entre la base de Q2 y la fuente de 5V y observe que el pulso de salida se ubique rápidamente en coincidencia con el cero de la tensión de red o que se apague el led agregado (recuerde mantener unido la maza al emisor de Q2 en todo este proceso). Esto significa que se produjo un reset simulando por una sobrecorriente. PRUEBA FINAL Si su gabinete con el circuito principal funciona correctamente y su plaqueta de control también, significa que se puede probar la fuente completa sin peligro para ninguna de las dos secciones principales. Vuelva a reconectar todo como estaba previsto originalmente; coloque la plaqueta de control en su lugar y conecte sus dos conectores y dispóngase a realizar la prueba final. 42 eVariac La prueba final consiste en conectar cargas y aumentar la tensión hasta llegar a la corriente de corte deseada. Esta prueba es muy dependiente de los componentes disponibles en su taller para construir las cargas. Si Ud. armó la versión TV, con potenciómetro de ajuste de la limitación de corriente, seguramente deseará ajustar la fuente para que corte exactamente en 3A cuando el potenciómetro esta a máxima corriente de corte (es decir a mínima resistencia). Como nuestra fuente tiene un amplio rango de variación de tensión de salida, prácticamente cualquier carga resistiva es útil para el proceso de ajuste de la corriente de corte. Por ejemplo veamos como ajustar el corte si Ud. tiene una carga adecuada para pruebas de audio de 3,3 Ohms 100W de las cuales el autor posee cuatro. Nota Cuando se trabaja con cargas de bajo valor, se debe agregar un capacitor de filtro especial en paralelo con las mismas para que la fuente no trabaje con un ripple excesivo. Por ejemplo para cargas de 12 Ohms recomendamos un capacitor de 4700 uF x 63V. Cuando se termina de realizar el trabajo se recomienda sacar el capacitor para evitar ulterioridades. Sumando las cargas, se obtiene una carga total en serie de 12,2 Ohms. Si se predispone la fuente a una tensión de salida de 12,2V la corriente circulante será de 1A y si se predispone una tensión tres veces mayor de 36,6V se obtendrá una corriente de 3A. Predisponga la bornera para tomar una tensión del transformador de 55V (si no tiene selección de tensión puede usar la salida de 220V inclusive). Coloque el potenciómetro de limitación de corriente VR1 en su valor mínimo, para que la fuente limite a corriente máxima. Conecte la carga de 12,2 Ohms y encienda la fuente. Por supuesto que la fuente encenderá a tensión mínima (prácticamente a cero). Aumente la tensión mientras observa el amperímetro; cuando indique 3A la fuente se debe apagar y el voltímetro debe indicar 36,6V. Si no corta significa que los resistores shunt R6, R7, R8, R12 y R13 forman un valor bajo de resistencia. Pruebe desconectar uno de ellos y volver a probar la corriente de corte hasta que obtenga un valor menor a 3A. Posteriormente debe- 43 rá ajustar el valor de R21 para lograr un corte en el valor exacto de corriente o admitir que la fuente limite en un valor máximo diferente a 3A. Si todo funciona bien, al llevar el potenciómetro VR1 al valor máximo, el corte de corriente debe ocurrir a una corriente 10 veces menor es decir de 300 mA. Inclusive se puede modificar el valor del potenciómetro R21 (por ejemplo a 47K) para lograr un corte en 100 mA aunque se pierde precisión en el ajuste. Luego de tener ajustados los dos extremos del potenciómetro, se deben realizar mediciones intermedias modificando el valor de tensión. Por ejemplo se puede medir el punto de corte de 0,5A, 1A y 2A para trazar una escala en el frente de la fuente. Si el lector no tiene resistores de carga adecuados, lo más económico es trabajar con lámparas incandescentes cuyo valor oscila en alrededor de 1 U$S. A continuación le indicamos como trabajar con lámparas para 220V y al lado entre paréntesis con lámparas de 110V. Recordemos que cuando la fuente trabaja en 110V puede generar 6A si se utiliza el triac adecuado. Le aconsejamos que construya una guirnalda para 5 lámparas en paralelo y coloque 4 lámparas de 150W y una de 60W formando una carga total de 660W. La potencia se puede calcular por el producto de tensión y corriente, es decir que P = E x I . Si nuestro dato es una tensión de 220V (110V) y una corriente de 3 A (6A) significa que la potencia de la carga de lámparas será de 220 x 3 = 660W (110 x 6 = 660W) y por eso la construimos con 4 lámparas de 150W y una de 60W para 220V (110V). Ajuste el valor de tensión de salida para llevar la corriente al valor de 3A (6A) y ajuste el corte como se indicó anteriormente cuando se usó una carga resistiva. 44 eVariac INFORMACIÓN PARA EL LAYOUT DE ARMADO DE LA PLAQUETA Fig.14.5.1 En la figura 14.5.1 se puede observar el plano de armado de la plaqueta y una indicación de donde se encuentran los puentes necesarios para el proceso de arranque paso a paso. La información entregada es tanto para un sensor de corriente fijo sin potenciómetro de ajuste (colocar R16 de 220 Ohms), como para un modelo ajustable en donde debe desoldar R16 de la plaqueta y reemplazarla por un potenciómetro 45 de 1K conectado como reóstato y un resistor en serie de 100 Ohms (R21) como se indica en la misma figura 14.5.1 y se ejemplifica en la figura 14.5.2. El puente de alambre P2 sirve para desconectar la salida del detector de pasaje por cero de la entrada del PIC. Solo se utiliza durante la reparación para aislar etapas en caso de falta o atenuación del pulso de sincronización. Fig.14.5.2 El puente P1 sirve para seleccionar el modo de corte por corriente. En el programa actual el corte por sobreconsumo se produce por reset del micro, pero eventualmente se puede modificar para realizar un corte por RA3. En ese caso se puede encender un led conectado sobre la pata 18 o RA1 que con el programa actual está inoperante. CONCLUSIONES De este modo terminamos de explicar el funcionamiento de nuestra fuente eVariac en el modo básico de funcionamiento. Pero esto no termina aquí. El deseo del autor es que todos los reparadores puedan construir una fuente igual incluyendo un buen transformador aislador que es por mucho el componente más costoso de la fuente. Si el lector se anima a construir un transformador con sus propias manos podrá reducir considerablemente los costos comprando la laminación y el cobre al menudeo o mejor aun, desarmando un viejo transformador (los reguladores de tensión son una fuente inagotable de laminación de grandes dimensiones). Este atento porque cuando el autor haya hecho la experiencia va a completar este trabajo con los datos para construir su propio transformador aislador. 46 eVariac Pero el futuro inmediato nos depara una sorpresa más. Para algunas pruebas de fuentes, por ejemplo las que usan integrados TDA4601 y similares o las que usan integrados del tipo maestro esclavo, se requiere una fuente aislada de 220V de baja corriente para comprobar la sección de arranque de la fuente. esto tiene una solución simple utilizando dos pequeños transformadores de 220V a 12+12 1/2 A.Como con estos dos transformadores se puede hacer un reactivador de tubos, el autor inventó una combinación de instrumentos infaltable en el taller del reparador. Una fuente eVariac combinada con una fuente regulada de baja tensión de 0 a 35V y un reactivador de tubos con salida de 220V CA de baja corriente para fuentes con arranque por CA. Todo prácticamente al mismo precio que la fuente eVariac sola. 47 LA BIBLIA DEL LCD Y PLASMA ü Más de 400 páginas con todós los fundamentos de las tecnologías LCD y Plasma, y toda la práctica para comenzar a reparar! ü 34 circuitos simulados para ejercitarse con fallas y analizar en WorkBench MultiSim ü 10 Manuales de Servicio de Regalo con los más populares TVs LCDS, incluyendo el del Philips Chasis LC03 ü Descarga inmediata. No tiene costo de envío 48 www.LaBibliaDelLCD.com eVariac Reactivador de tubos y probador de fuentes de TV EN LOS DOS CAPÍTULOS ANTERIORES APRENDIMOS A CONSTRUIR UNA FUENTE LLAMADA eVariac DE USO GENERICO PARA LA REPARACIÓN DE TV AUDIO Y EQUIPOS DE ELECTRONICA DE ENTRETENIMIENTO EN GENERAL. EN ESTE VAMOS A COMPLETAR EL TEMA AGREGANDO A NUESTRA FUENTE UN CIRCUITO REACTIVADOR DE TUBOS Y UNA SALIDA DE CA AISLADA, ESPECIALMENTE INDICADA PARA REPARACIÓN DE FUENTES. INTRODUCCIÓN Para probar alguna fuentes se necesita algo más que nuestra conocida fuente eVariac. En efecto, las fuentes del tipo TDA4601 y las del tipo maestro esclavo, por ejemplo, toman energía para el circuito de arranque directamente desde la red de CA. (Le pedimos al lector que en caso de duda consulte el tema en el curso de fuentes pulsadas escrito por el autor y que esta saliendo en la revista SE). La fuente eVariac puede reemplazar a la salida continua del puente de rectificadores, con la enorme ventaja de que esa tensión continua se puede variar en un amplio rango de 0 a 300V, lo que nos permite probar la fuente aun con la sección medidora de la misma desconectada e incluso puenteando la etapa PWM. El autor suele decir en sus cursos: “para probar una fuente, primero hay que desnudarla, para posteriormente ir vistiéndola poco a poco”. La frase se refiere a que uno de los métodos de trabajo consiste en probar, el oscilador principal y el 49 circuito de arranque solos y posteriormente agregarle la sección medidora y por ultimo la sección de control. Para hacer esta prueba se debe reemplazar la tensión del electrolitico principal por la tensión continua de la fuente eVariac. Si solo hacemos eso y la fuente tiene su circuito de arranque por alterna, seguramente no va a arrancar. Las fuentes mencionadas anteriormente, no arrancan sino se alimentan con CA desde la red. Si se usa la eVariac en la salida del puente (previa su desconección) y se conecta el TV a la red; la fuente arranca pero se pierde la aislación de red que tanto recomendamos. El lector estará pensando que le voy a recomendar un segundo transformador aislador de 220/220 (110/110 para otros países). Si, lo voy a hacer pero a no asustarse porque no se requiere un transformador de grandes dimensiones. Nuestra solución es muy económica y versátil porque solo requiere dos pequeños transformadores de 220V a 12+12 que se consiguen en cualquier casa de electrónica por muy poco dinero. Si proveemos a la fuente eVariac de una fuente aislada de 220V porque no usarla para alguna otra prestación. El autor pensó que se podían combinar dos instrumentos infaltables en el taller del reparador de TV y monitores; la fuente eVariac y el reactivador de tubos. Y esa combinación es lo que vamos a explicar en este artículo. Así que a los que tengan construida una fuente eVariac, los invitamos a agregarle la salida de 220V aislada y el reactivador de tubos; o si no tienen lugar en la misma, construir un instrumento separado que combine ambas funciones. ARRANQUE DE FUENTES POR CA Vamos a explicarle como se prueba una fuente que tiene arranque por CA. Por ejemplo una fuente con TDA4601 como la que se utiliza ampliamente en los TV Hitachi y que se puede observar en la figura 15.2.1. Fig.15.2.1 Circuito de fuente Hitachi con TDA4601 50 eVariac Fig.15.2.1 Observemos el circuito de arranque. Para que la fuente arranque se requiere que la tensión de la pata 9 del CI supere los 9 V de continua. Esa tensión podría obtenerse desde la salida del puente de rectificadores (el positivo del capacitor electrolítico principal) por intermedio de un resistor. Pero este resistor sería de gran disipación porque por el circularía una corriente en forma permanente. La solución adoptada por Hitachi y otras empresas consiste en alimentar el integrado directamente desde la entrada del puente de rectificadores por intermedio de R921 (2K7 1/2W) y un pequeño termistor TH902 que en muchos TVs se reemplaza por un diodo 1N4001 con el ánodo hacia la pata 9. Cuando explico esto en clase siempre recibo la mismo pregunta: Profesor, si ese polo fuera el neutro de la red, la fuente no arrancaría. La respuesta es la siguiente. Ese polo puede ser el neutro con respecto a nuestro planeta. Pero al CI TDA4601 no le importa que tensión alterna existe en ese punto con respecto a la tierra. A el solo le importa que circule una corriente continua entre su pata 6 (masa) y su pata 9 (+B). La pata 6 está conectada al negativo del electrolítico principal y la 9 esta conectada a un polo de la CA vivo o neutro da igual (con un resistor de alto valor). Si es neutro la pata 6 será viva con respecto a la tierra y la pata 9 del CI será neutra 51 con respecto a la tierra, pero tendría una tensión alterna con respecto a la pata 6 si no fuera porque existe un diodo en el circuito que no permite la existencia de pulsos negativos en la pata 9, con respecto a la pata 6. Nos referimos al diodo D908 que podemos considerar conectado a masa cuando la fuente aun no arrancó y el bobinado L7-8 no tiene tensión. Como se trata de un tema complicado el autor realizó una simulación con el Live Wire para analizar las formas de señal.Fig.15.2.2 Fig.15.2.2 El generador está ubicado en la estación transformadora de la compañía de electricidad; la conexión a masa esta realmente realizada a una toma de tierra real con planchuelas metálicas enterradas. La llave SW1 no existe en realidad; es un agregado del autor para demostrar que no tiene importancia cual de los polos es el vivo porque la tensión sobre la carga R2 (que representa el consumo del integrado durante el arranque) no se modifica. El capacitor C1 es el capacitor de la fuente no regulada que como sabemos se carga a 310V con redes de 220V. La llave SW2 no existe en realidad; es agregada por el autor para observar los oscilogramas sobre la carga sin el agregado de un capacitor de filtro. En la realidad C2 es el capacitor electrolítico C910 que filtra la alimentación al integrado por la pata 9. 52 eVariac Por último digamos que la fuente tiene una masa virtual (negativo del electrolitico C1) donde retorna la carga, el capacitor C2 y el cátodo del diodo D1 (que en realidad es el diodo D908) encargado de alimentar al integrado cuando arranca la fuente pulsada. El primer oscilograma que vamos a generar, es el existente sobre la carga cuando el capacitor C2 está desconectado. Fig.15.2.3 Como se puede observar se trata del semiclo positivo de una sinusoide ya que el semiciclo negativo sobre la carga queda anulado por D1. En cuanto a la amplitud de ese semiciclo se puede observar que entre los resistores R1 y R2 se forma un divisor por 5; esto significa que si sobre el puente de rectificadores se aplican semiciclos de 310V los semiciclos después del atenuador tendrán una amplitud de 310/5 = 62 V. Esto nos indica que todo ocurre como si el generador de CA se conectara directamente al circuito de arranque pero como esto no es cierto vamos a analizar que ocurre en realidad. No tiene sentido analizar el circuito con los semiciclos negativos de V1 porque el diodo D1 los anulará. Cuando la pata superior del puente es positiva, circula corriente por R1, la carga R2, el diodo inferior izquierdo del puente y el generador. Esto significa que salvo la pequeña 53 caída en este diodo, durante este semiciclo, todo ocurre como si el negativo del electrolítico se conectara directamente al generador. Cuando se mueve la llave SW1 no se observan cambios sobre el oscilograma en la carga. Y realmente no deberían observarse porque realmente no puede haber circulación de corriente por la llave SW1. En efecto, podríamos decir, que casi como un demostración por el absurdo, si circulara corriente no tendría modo de retornar a la masa virtual. Ahora es el momento de cerrar la llave SW2. Al conectar el filtro se debe generar una tensión continua (con algún ripple) cuyo valor medio debe coincidir con el valor medio del oscilograma anterior. Como se puede observar un tiempo después de la conexión se obtiene un valor medio de unos 20V con un ripple considerable. Este valor es un tanto elevado pero solo sirve como ejemplo. El valor real debe estar en el orden de los 10V, lo que significa que no es correcto el valor estimado de la carga o el del resistor superior del atenuador. Fig.15.2.4 Fig.15.2.4 ¿Se podrá comprobar en nuestro modelo virtual como son las formas de señal aplicadas al rectificador con respecto a la masa del electrolítico? Por supuesto, y esta experiencia nos dará un resultado muy interesante. En la figura 15.2.5 se puede observar el oscilograma con la llave SW1 hacia la izquierda. 54 eVariac Fig.15.2.5 El oscilograma con la llave SW1 hacia la derecha el oscilograma es exactamente igual y no lo repetimos. Ambos oscilogramas tienen una amplitud de 155V aproximadamente porque corresponden a una circulación de media onda. Esto implica una da las cosas que deseamos probar: Cualquiera de los dos cables de alimentación elegido para conectar la red de arranque da lo mismo. Siempre tendremos una tensión de 155V para el arranque. ¿Se puede aislar la alimentación de 220V y que la fuente siga arrancando? Se puede y es conveniente hacerlo por la seguridad personal del reparador. Para probarlo y mostrar el método utilizado para aislar la entrada de 220V es que se realiza la simulación de la figura 15.2.6 Fig.15.2.6 55 Como se puede observar. El método más económico para construir una fuente aislada de 220 V de CA, es utilizar dos transformadores de 220V a 12 + 12 V. Luego veremos que al primero de esos transformadores, se lo utilizará también para una función muy apreciada por los reparadores: la reactivación de tubos. De este modo se completa la fuente eVariac en forma de un instrumento múltiple que inclusive se puede utilizar como fuente de alimentación regulada de 0 a 35V CC, con limitador de corriente para precaldear el filamento del tubo con total seguridad. EL REACTIVADOR DE TUBOS Aquí vamos a explicar como se puede realizar un instrumento múltiple para que el lector lo arme junto con su fuente eVariac o separadamente de ella. Un reactivador de tubos requiere una fuente de tensión continua variable para alimentar el filamento con tensiones de 6,3 a 12V, 600 mA. Esa fuente puede utilizarse también para otras funciones del taller. Por esa misma razón el autor propone realizar una fuente de 30V 1A que seguramente cubrirá la mayoría de las aplicaciones. El problema es que en una mala operación de esta fuente se podría quemar el filamento de un tubo; por esa razón se le deberá agregar algún sistema de alarma luminosa y/o sonora que indique que la tensión de salida supera el nivel de 12V. Si fuera posible recomendamos agregar un voltímetro de panel o un tester en forma permanente sobre el frente del instrumento. Además de la fuente de tensión de filamento, un reactivador de tubos posee una fuente de CA del orden de los 300 V de pico de CA, para aplicar entre los cátodos y la reja de control de cada uno de los cañones. Esta fuente de CA debe poseer un elemento limitador de corriente que por lo general es un lámpara de 220V 10W del tipo con rosca mignon. En la figura 15.3.1 se puede observar el circuito de nuestro reactivador. Fig.15.3.1 Observe que en realidad se trata de dos circuitos independientes. El circuito de filamento y el de chispeo y CA aislada. El circuito de filamento es una fuente 56 eVariac Fig.15.3.1 diseñada con un circuito regulador programable. Los circuitos de chispeo y de filamento están aislados galvánicamente. El circuito regulador está diseñado con un regulador LM317 y debemos aclarar que el circuito no puede simularse debido a que el LW no posee un LM317 en su librería de componentes. El diodo D1 genera sobre C1 una tensión de unos 33V. El regulador en esas condiciones puede generar una tensión comprendida entre 1,25 y 30V aproximadamente de acuerdo al valor de VR1. A saber: cuando menor es el resistor VR1 menor es la tensión de salida que se puede calcular con la formula 1,25 . (1+VR1/ R2). En esta formula si VR1 es igual a 0 la salida es de 1,25V y si es igual a 5K es de aproximadamente 33V. El transistor Q1 nos indica encendiendo el led de alto brillo que la tensión de salida supera los 9,7V indicando que se debe trabajar con precaución cuando se conecta el filamento de un tubo. Por último se agrega un resistor sensor de corriente R1 de 1 Ohm para llevar la tensión de salida al mínimo de 1,25V en caso de superarse un consumo de 700 mA para evitar que se queme el filamento del tubo que consume 600 mA. El agregado de este resistor empeora la regulación de la fuente y el reparador puede eliminar esta característica si lo desea, simplemente colocando un puente de alambre en lugar de R1. Para la mayoría de los usos si se agrega un instrumento medidor de tensión de salida se puede dejar activo el limitador de corriente. A continuación indicaremos el método resumido para reactivar tubos. Si el lector desea información adicional puede consultar el correspondiente artículo de nues- 57 tro revista en donde se desarrolló un detallado informe sobre el agotamiento y la recuperación de un tubo. METODO RESUMIDO PARA RECUPERAR TUBOS 1. MEDIR LA EMISIÓN DE LOS TRES CATODOS A 300V DE SCREEN Esta operación consiste en desconectar los tres cátodos y conectar resistores de 150K entre cada cátodo y masa. Posteriormente se conecta un tester digital sobre al tensión de screen y se la ajusta a 300V (este tester no debe desconectarse hasta terminar la reactivación) Mida la tensión sobre cada uno de los resistores agregados. Una tensión superior a 30V indica que el tubo esta en buenas condiciones. Una tensión menor significa que el tubo debe reactivarse siguiendo los pasos 2 y posteriores. Como estos pasos se realizan con solo con el reactivador de tubos, debe desconectar el zócalo de tubo y conectar el filamento, la grilla y el primer cátodo que desee reactivar. 2. CHISPEO ABIERTO – CERRAR CALDEO EN 6,3V La intención es simplemente caldear el filamento a la temperatura nominal. 3. CERRAR CHISPEO HASTA QUE DEJEN DE SALTAR ARCOS Con esta operación se realiza un chispeo sobre la superficie caliente del cátodo. Esa chispa es como una escoba que barre todas las impurezas superficiales del cátodo. Repetir la prueba sobre los otros dos cátodos y volver a conectar el zócalo de tubo. El chispeo puede observarse indirectamente por el encendido inconstante de la lámpara. 58 eVariac 4. PROBAR EL TUBO EN EL MONITOR. SI AUN PERSISTE LA BAJA EMISIÓN 5. CHISPEO ABIERTO – CALDEAR EN 9V POR 10 MINUTOS Si el tubo tiene aun baja emisión significa que sus cátodos siguen superficialmente contaminados. Calentando aun más el cátodo se aflojan esas impurezas y es posible que el barrido de la chispa las limpie. 6. CERRAR CHISPEO Y MANTENERLO CERRADO HASTA QUE DEJE DE CHISPEAR 7. PROBAR EMISIÓN CON EL TUBO EN EL MONITOR. SI PERSISTE LA FALLA CONTINUAR CON EL PUNTO SIGUIENTE 8. IDEM CON 12V DE FILAMENTO 9. IDEM CON 12V PERO CON 30 MINUTOS DE CALDEO ANTES DEL CHISPEO 10. IDEM PERO APAGANDO EL FILAMENTO AL ENCENDER EL CHISPEO En este caso se intenta provocar una emisión de cátodo frío que muchas veces provoca importantes desprendimientos de la superficie del cátodo. Esta operación es la más peligrosa de las indicadas anteriormente porque alguno de esos desprendimientos puede provocar un cortocircuito entre otros electrodos. NOTA Trate de dejar los tres cátodos con la misma emisión para evitar futuros corrimientos del ajuste de blanco. 59 MODIFICACIÓN DEL REACTIVADOR DE TUBOS PARA REPARAR TUBOS CON CORTOCIRCUITOS ENTRE ELECTRODOS Un tubo puede tener otra falla más que uno o todos los cátodos agotados. En efecto es bastante común encontrar tubos con cortocircuitos interelectródicos. El corto más común es entre cátodo y filamento y suele observarse como un velo de uno de los tres colores operando como fondo de pantalla. Para confirmar esta falla se deben desconectar los tres cátodos. Si Ud. observa brillo de un determinado color es porque esta circulando corriente de fugas a masa (si no existe corriente circulando por masa no puede haber brillo). Es decir que la pantalla debe lucir totalmente oscura. Otra forma de confirmar una fuga es con el tester utilizado como óhmetro. Simplemente mida la aislación entre el cátodo sospechoso y el filamento común. Si el tester indica algún valor finito de resistencia confirma la falla. Confirmada la falla, esta debe ser quitada sin riesgo para el tubo. Desconecte el zócalo de tubo y conecte los cables de chispeo del reactivador entre los electrodos con fugas. Cierre la llave de chispeo y espere a que la lámpara se apague generalmente después de varios titubeos. Compruebe con el tester en óhms que la falla haya desaparecido. Reconecte el tubo y pruebe el TV/monitor. ¿Esta prueba no es riesgosa para el filamento? Si la lámpara utilizada es de 10 W no existe el menor riesgo ni siquiera si se nota que esta encendida a pleno brillo en forma permanente. Hagamos algunos cálculos. Si la lampara está encendido a pleno significa que en ella se esta consumiendo una potencia de 10W. Si es de 220V esto significa una corriente I = P/V o 10/220 = 45 mA . El filamento del tubo es de 600 mA es decir que con una corriente de 45 mA no llega siquiera a encender. Inclusive puede ser conveniente colocar otra lámpara de 25W o mayor aun en paralelo con la de 10W pero mediante un pulsador de timbre. En este caso pueden circular 159 mA con la lámpara encendido a pleno mientras se aprieta el pulsador, es decir una corriente que nunca puede ser peligrosa pero si suficiente para 60 eVariac quitar la fuga. El uso de un pulsador nos garantiza que no circule una corriente muy intensa por el circuito grilla cátodo si realizamos una reactivación. APENDICE MEDICIÓN DE CORRIENTE Y TENSIÓN DE LA FUENTE DE BAJA TENSIÓN Una fuente de laboratorio debe tener medidor completo de sus parámetros de salida V e I. Pero no es cosa de gastar dinero por gastar. Analicemos todas las posibilidades para elegir la mejor desde el punto de vista técnico economico. Lo habitual y clásico es utilizar instrumentos de panel, ya sea de aguja, con display de 7 segmentos de leds o de cuarzo líquido. En este momento esto puede implicar un gasto de 10 U$S si se usan instrumentos de aguja o de 15U$S si se usan instrumentos de leds. Un tester de aguja de pequeño tamaño de origen Coreano se puede comprar por algo de 4 U$S. Lo lógico es entonces utilizar un tester trabado en la posición de medidor de corriente continua más baja y agregarle un shunt para medir corriente de 1A a fondo de escala o una resistencia voltimétrica para medir tensiones de 0 a 30V. A continuación le indicamos el proceso en detalle para determinar ambos valores de resistencia. Resistencia Shunt Por lo general los tester de aguja de pequeño tamaño tienen una escala de 500 uA, 5 mA y 500 mA. Vamos a extender por ejemplo la escala de 500 mA a 1 A a fondo de escala. 61 Fig.15.5.1 Compre un resistor de 12 Ohms 20W y conéctelo en serie con un tester digital predispuesto como amperímetro de 1A a fondo de escala y el tester de aguja que desea ampliar de escala. Tome la fuente recién construida y ajústela en 6V. Conecte toda la carga sobre la fuente y verifique que el tester digital usado como patrón indique 0,5A. El tester de aguja indicará seguramente fondo de escala. Conecte resistores de bajo valor en paralelo con el tester de aguja hasta que indique media escala (0,5A). Resistencia voltimétrica Los tester de aguja de pequeño tamaño suelen tener una escala de 50V que puede ser usada directamente. Pero si desea una escala de 0 a 30V haga su propia resistencia voltimétrica predisponiendo el tester como amperímetro de 500uA y agregando resistencia en serie hasta que indique 30V a fondo de escala. El valor a colocar será cercano a 60K..15.5.1 CONCLUSIONES Trabaje cómodo, con toda la seguridad posible y gastando lo mínimo. Posiblemente este sea el criterio más adecuado para un reparador. Para reparar un TV o un monitor actual hay que tener buen instrumental empezando por una fuente de alimentación de prueba o mejor por varias. Le terminamos de explicar el concepto. 62 Cualquier técnico puede estimar un presupuesto si el TV enciende y se llega a ver una imagen. Pero si no funciona la fuente de alimentación, nos podemos encontrar con cualquier sorpresa una vez que la hallamos reparado. ¿Se puede hacer algo para evitar esas sorpresas? Por supuesto que se puede. Se puede reemplazar la fuente por algunas fuentes que tengamos disponibles en el laboratorio. Ud. debe tener por lo menos una fuente fija de 5V para el micro. Otra de 12V para usos generales, fuente eVariac para el horizontal y la fuente que propusimos aquí para audio y vertical. Con todo esto seguramente podrá hacer funcionar el TV y generar un presupuesto exacto a pedido del cliente. En nuestro curso de fuentes pulsadas simplemente decimos: conecte una fuente de 0 a 25V en tal lugar y verifique que... Si no tiene la fuente adecuada no puede hacer la prueba. Arrancar una fuente con toda la tensión de red es una garantía. Una garantía de que seguramente se quema un transistor o algún circuito integrado que por supuesto no se consigue. Yo estaba trabajando sobre la fuente del TV, midiendo con el osciloscopio la tensión sobre el mosfet de fuente, cuando mi señora se acercó con el mate de la tarde y se apoyó en el osciloscopio. Recién vengo del sanatorio, esta bastante bien sobre todo si pienso que siempre me gustaron las mulatas. Lo que todavía no se como resolver es que cuando se volcó el mate dentro del TV, se quemo el fly-back y hasta ahora no lo puedo conseguir. Al cliente le sale espuma por la boca cada vez que viene a preguntar por su TV. Así podríamos enumerar miles de razones que nos llevan a trabajar bien, cómodo y seguro. El que suscribe tiene una obligación moral con sus seguidores. Indicarles como construir sus equipos gastando lo menos posible o recuperando material de desecho existente en todo taller de electrónica. Aun nos queda mucho por entregar. En el próximo capítulo vamos a explicarle como construir su propio transformador aislador recuperando la laminación de algún viejo regulador de tensión y como se construye una carga resistiva variable con potenciómetro o con un microprocesador PIC. Esto reemplaza a la carga resistiva propuesta por APAE en su “banco de prueba de fuentes” y que consiste en 10 resistores de 1500 Ohms 25W y sus correspondiente llaves, con un costo de por lo menos 25 U$S. 63 eVariac Los clientes nos traen un TV dañado que no enciende y no dejan de recomendar: Llamáme por teléfono para darme un presupuesto exacto, antes de meter la mano en el TV. Lindo trabajo para el mago Mandrake. ¿busca diagramas y manuales de servicio? todas las marcas todos los modelos ESTÁN EL EL CLUB ENTRAR è www.clubdediagramas.com 64 eVariac Construcción de los componentes bobinados del eVariac EN ESTE CAPÍTULO EL AUTOR EXPLICA COMO CONSTRUIR SU FUENTE eVariac CONSTRUYENDO SU PROPIO TRANSFORMADOR AISLADOR Y SU CHOQUE DE FILTRO. TAMBIEN SE INDICA LA CONSTRUCCIÓN DE UN MEGUER PARA PROBAR LA AISLACIÓN DEL TRANSFORMADOR Y OTROS COMPONENTES. Introducción El proyecto eVariac es lo más económico que se puede construir para probar fuentes de alimentación, etapas de deflexión de TV y uso general. Quizás el único lujo que tenga es su etapa de control con un PIC. Como todos saben el autor se comprometió a cargar gratuitamente el PIC que le envíen sus lectores o a entregar un PIC cargado al valor de mercado (estimado en unos 18 $ o 6 U$S). Como se puede observar no se trata de un lujo caro. Los componentes periféricos del PIC son tan baratos como el mismo PIC. Todo el gasto de materiales para la sección de control de la fuente se puede estimar en unos 40$ incluyendo al tiristor cuyo valor no supera 1 U$S y su disipador que tiene un costo similar. A pesar de estos precios tan económicos, el costo de materiales de la fuente terminada se puede estimar en 210$ (70 U$S) comprando sus componentes al minoreo. De cualquier modo si comparamos este valor con el valor de los dispositivos que reemplaza a saber 1Variac, un transformador separador de 220 a 220V y un rectificador en puente con filtro de ripple, aproximadamente 600$ o 200 U$S 65 nos encontramos que nos podemos ahorrar una buena cantidad de dinero además de mejorar las prestaciones. ¿Cuál es el componente caro del proyecto? Sin dudarlo es el transformador separador de 500 VA que seguramente le va a costar unos 90$ o 30 U$S. El otro componente caro, pero no tanto, es el choque del filtro de ripple que puede costar 21$ o 7 U$S. En este artículo le proponemos que fabrique su propio transformador aislador y su propio choque recuperando la laminación de transformadores viejos. ¿Es fácil fabricar el transformador separador? No, pero tampoco es una tarea imposible. Se puede hacer prácticamente con las manos si Ud. tiene la necesaria paciencia. Suponemos que si Ud. tiene un taller de reparaciones que funciona a full no va a tener tiempo para bobinar su propio transformador y seguramente lo encargará a su bobinador de confianza. Aun en este caso el presente informe le resultará muy útil porque de aquí puede sacar las especificaciones del transformador. Si Ud. es un estudiante que recién está realizando sus primeras incursiones en el tema de la reparación, le aconsejamos que haga su propio transformador. No solo ahorrará dinero sino que aprenderá mucho sobre un tema no muy difundido. EN BÚSQUEDA DE LAMINACIÓN Una fuente inagotable de laminación de gran tamaño la constituyen los viejos reguladores de tensión que se pueden comprar en las casas de compra venta. Por lo general los alumnos me hacen un comentario con referencia al nivel de oxidación de la laminación. La realidad es que cuando más oxidada esté la chapa mejor. Aprovechemos la ocasión para explicar porque el núcleo de hierro es laminado y no macizo. El campo magnético variable que se 66 Fig.16.2.1 eVariac desarrolla en el núcleo es capaz de generar corrientes que circulen por él, de acuerdo a la Ley de Lentz. Esas corrientes se desarrollan en un plano perpendicular al campo magnético y calientan al núcleo. Calor significa perdida y por lo tanto debe ser minimizada. Esa perdida tiene nombre se llaman perdidas por corrientes de Focault dado que ese fue el científico que las estudió. Al laminar el hierro, esos caminos de circulación de corriente se cortan y es evidente que cuando más oxidadas estén las laminas más cortados están los caminos y el hierro se calienta menos. Por lo tanto la laminación es como el buen vino, el estacionamiento la mejora. ¿Qué tamaño de laminación debemos encontrar? La potencia en VA que puede manejar un transformador está relacionada con el tamaño de la laminación. Si en lugar de un transformador de 500 VA que es lo que deseamos, realizamos un transformador de 400 o 600 no tiene mayor importancia. Por lo tanto la búsqueda de laminación debe ser aproximada. Las laminaciones tienen forma de I y de E. El largo de las patas de la E guarda una proporción perfecta con el largo de la I para que al entrelazar las piezas formen un rectángulo. Esto significa que con analizar el largo de la I alcanza para ubicar una laminación, no es necesario medir otra dimensión. En nuestro caso debemos buscar un largo de I de 115 o 120 mm para el transformador aislador y de 80 a 85 mm para el choque de filtro. ¿Qué es la sección de hierro? Una vez armada, la laminación forma lo que se llama una pierna central, formada por la sección central de las E. Fig.16.2.2 La laminación, generalmente se superpone de modo de formar una sección cuadrada. En algunos pocos casos, la sección no es perfectamente cuadrada, porque se puede apilar más o menos laminación. Nuestros diseños tienen sección cuadrada para aprovechar los carreteles de plástico que se pueden conseguir en el comercio especializado en transformadores. Observe entonces que el regulador de tensión tenga un autotransformador de sección cuadrada 1 a 1 o de un apilado mayor para evitar que le falte laminación. 67 DESARMANDO Y ARMANDO ¿Se puede usar el bobinado del transformador de un regulador de tensión? No, porque es un autotransformador y no tiene aislación entre el primario y el secundario. De ese transformador solo podemos recuperar la laminación. Debe retirar alguna de las dos E más externas tirando con una pinza de punta. Al hacerlo seguramente se va a caer la I correspondiente del otro lado. Continúe sacando las E y las I hasta tener el transformador totalmente desarmado. Haga lo mismo con la laminación para el choque. Ahora tome los dos viejos carreteles bobinados, vaya al algún lugar donde tengan balanza y péselos. Ya sabe la cantidad de cobre esmaltado que debe comprar. Ahora debe armar los nuevos transformadores. Para hacerlo necesita comprar solo dos componentes por cada transformador: el carretel y el alambre de cobre esmaltado. Comencemos por el transformador aislador que es el más complejo. Nuestro transformador es un elemento de seguridad. Por lo tanto debe ser armado con mucho cuidado, porque una perdida de aislación es más peligrosa que trabajar sin protección. Ud. manipula el TV pensando que no hay ningún peligro de descargas por el chasis y recibe un sacudón. Si Ud. sabe que el chasis esta vivo, seguramente trabajará con más cuidado. Conseguir una buena aislación en forma casera no es imposible, en tanto se utilicen los componentes adecuados. En nuestro caso basta con un buen carretel de nylon para transformador. Expliquemos el tema: los carreteles comunes tienen dos costados o tabiques y un tubo central. Si Ud. necesita hacer un transformador con aislación entre el primario y el secundario, en general realiza el primario, luego coloca una aislación de papel y encima del papel construye el secundario. Los bobinados están aislados por un papel que es un componente higroscópico. Por lo tanto se requiere un baño de un buen barniz aislante en una autoclave (autoclave: horno eléctrico en donde se puede hacer el vacío). ¿Para qué sirve el vacío y para que la alta temperatura? El vacío sirve para que el barniz entre en todos los intersticios del transformador, llegando sobre todo al papel separador. El calor seco sirve para quitar la humedad del transformador antes de sellarlo 68 eVariac con barniz. La única alternativa de este método consiste en utilizar un separador de cinta de material plástico que no toma humedad. Pero con el método del carretel común coexiste un problema difícil de solucionar: Por donde sacar el principio, el final y las derivaciones de modo que no se toquen entre si las patas del primario con las del secundario. Seguramente Ud. estará pensando que para aislar 310 V no puede ser necesario tomar tantas precauciones. Y quizás tenga razón si de aislar 310V se trata. Pero las especificaciones de aislación para transformadores de poder indican que la aislación se debe medir a 1500 V y en general en las fábricas de transformadores se prueban a 2KV para tener un margen de seguridad. Seguramente Ud. se estará preguntando de donde salen esos 2 KV, cuando la tensión de la red es de 220V (310V de pico). El secundario aislado termina por conectarse a la masa de un TV. Y ese TV tiene una antena aislada del botalón (caño central de montaje). Los días secos el viento genera tensión por fricción en el aluminio y los días de tormentas eléctricas las varillas activas pueden captar fuertes campos electromagnéticos por inducción, al caer un rayo. En ambos casos, el chasis puede tomar tensiones de miles de voltios. La única posibilidad de descarga de estas tensiones inducidas es la masa de la red de alimentación domiciliaria conectada al primario del transformador. Es decir que la tensión inducida en el chasis se presenta entre el primario y el secundario del transformador, quema la aislación de papel y posteriormente el chasis queda al potencial vivo de la red. Fig.16.3.1 Como suponemos que Ud. no cuenta con una autoclave, le vamos a dar un método alternativo que no requiere impregnación al vacío con barniz. El secreto está en el carretel. Los carreteles especiales tiene tres tabiques, los dos tabiques extremos y uno central. Es decir que es un carretel de tres tabiques como si fueran dos carreteles separados. En uno de los carreteles se bobina el primario y en el otro el secundario con sus derivaciones. Para evitar que se toquen los terminales de salida simplemente los de primario se sacan por el tabique inferior y el secundario por el superior. 69 Ahora llegó el momento de bobinar el primario y el secundario. El alambre de primario y del secundario debe tener las siguientes características: Alambre de cobre esmaltado, sintético soldable de 1 mm de diámetro en lo posible con dos capas de esmalte (doble capa). La cantidad la conoce por haber pesado el carretel viejo; le aconsejamos comprar por lo menos un 20% más. La cantidad de espiras se determina al observar el llenado de la sección primaria del carretel especial de 3 tabiques. Las espiras pueden bobinarse a granel, pero trate de hacer un bobinado bien distribuido para evitar grandes entrecruzamientos que reducen la capacidad de la ventana. ¿Hasta dónde se debe llenar la ventana? Hasta que quede un milímetro entre el bobinado y la laminación. Allí deténgase y recuerde la cantidad de vueltas que dio. Ese número será repetido en el secundario pero recuerde que tiene que sacar derivaciones a 165, 110 y 55V es decir, entrada tres derivaciones y salida. Esto significa que tendrá que realizar una parada para sacar una derivación cada N/4 espiras con N igual a la cantidad de vueltas que insumió el primario. MAQUINA BOBINADORA Suponemos que el lector no tiene una máquina bobinadora. Por lo tanto se estará preguntando como va a hacer la bobina. En realidad la puede hacer perfectamente a mano si tiene paciencia. Si quiere simplificar el trabajo le indicaremos como hacer una bobinadora manual. Vamos a hacer un calculo aproximado de la cantidad de espiras del primario. Una sección de un carretel, con tabique central, para el tamaño de laminación considerado, tiene un ancho de unos 27 mm y se puede llenar hasta una altura de 18 mm. La ventana del primario tendrá entonces 27x18 = 486 mm2. En 1 mm2 entran 1 espira de 1 mm de diámetro. Esto significa que nuestro transformador tendrá 486 x 1 = 486 espiras o aproximadamente 500. Para bobinar el carretel a mano, debe conseguir un trozo de madera cuadrada que entre holgadamente en el tubo del carretel y suplementarlo con cinta de pa- 70 eVariac pel, para que entre clavado. La madera debe tener un largo que permita tomarla cómodamente por las puntas, con el carretel montado en su centro. El carretel de alambre virgen debe montarse con una varilla roscada sobre la morsa, utilizando arandelas de chapista y un resorte para regular la tensión de salida del alambre. Bobinando a mano la velocidad de trabajo es de una vuelta por segundo aproximadamente por lo que puede considerar que todo el transformador le llevará un tiempo de 1.000 segundos o 14 minutos aproximadamente. No es mala idea construir una pequeña máquina sobre todo si Ud. debe fabricar transformadores con regularidad. Nada que sea muy caro. La idea es modificar una agujereadora de mano, montándola sobre un panel de aglomerado y montando en el mandril un taco de madera agujereada con una varilla roscada pasando por su centro. Las agujereadoras de mano, tienen una multiplicación a engranaje del orden de 5 a 1 o 10 a 1. con este artilugio se pueden bobinar unas 4 espiras por segundo, es decir que el transformador completo puede insumir unos 4 minutos de bobinado. También puede utilizar una agujereadora eléctrica (o taladro eléctrico) siempre que tenga un control de velocidad que le permita trabajar a baja velocidad. En nuestro laboratorio utilizamos un eVariac ya construido para alimentar una agujereadora eléctrica de mano que montamos sobre la morsa de nuestro banco de mecánica. Cuando termine los bobinados, debe cubrirlos con cinta de papel del tipo que utilizan los chapistas y posteriormente debe sumergir el carretel bobinado en barniz para motores y dejar que burbujee por varios minutos. Luego deje secar hasta que el barniz no sea pegajoso. ARMANDO EL TRANSFORMADOR Por ahora Ud. tiene un carretel de dos secciones. La sección de primario tiene un bobinado con principio y final y la sección de secundario un bobinado con princi- 71 pio final y 3 derivaciones. Cada terminal debe tener soldado un cable de un color diferente de modo que de la bobina salgan solo cables. Aquí le pedimos que desarme transformadores viejos para ver como se realiza un anclaje de cable y trate de repetirlo en su transformador. Ahora debe laminar el transformador. Primero se deben colocar todas la E y luego todas la I. Las E se colocan una de cada lado del transformador apilándolas hasta cubrir todo el centro del carretel. Posiblemente para colocar la última E se deba ayudar con un taco de madera. Ahora coloque las I en los espacios que quedaron libres y termine de armar el transformador con las tapas o fajas o escuadras que tenía originalmente y los tornillos adecuados. EL CHOQUE DE FUENTE El choque de fuente es mucho más fácil de construir. Fundamentalmente porque es un solo bobinado con principio y fin, con un alambre más fino ya que es de 0,6 mm de diametro. Simplemente coloque el carretel en la bobinadora y llénelo con el alambre. No tiene mayor importancia cuantas vueltas entran. Lo más importante es que el choque no debe tener una resistencia mayor a 5 Ohms para evitar una mala regulación de la tensión de salida. En cuanto a la cantidad de cobre que va a necesitar, el método es el mismo que empleamos para el transformador separador. El choque se lamina de un modo diferente al transformador aislador. Las E se colocan todas de un lado y las I del otro. Esto tiene una razón de ser que pasamos a explicar: Al entrelazar las chapas se reduce lo que se llama el entrehierro (espacio de aire que queda en el lugar en que la E apoya con la I). En efecto las lineas de flujo magnetico tienden a girar hacia la laminación de al lado y por lo tanto ven menos espacio de aire que saltar. Si todas las E se colocan de un lado y todas las I 72 eVariac del otro los espacios de aire se vuelven contiguos y el campo magnético no tiene más remedio que saltarlo (se generó un entrehierro). Cual es la diferencia entre el choque y el transformador aislador, para que uno requiera un entrehierro mínimo y el otro un determinado entrehierro. Que el primario del transformador no está recorrido por una corriente continua y el choque debe aceptar una circulación de corriente continua considerable (máxima de 3 A). ¿Cómo es posible que la introducción de un pequeño espacio de aire pueda mejorar el funcionamiento del choque al ser recorrido por una corriente continua? El campo magnético producido por la corriente de 3 A es tan intenso, que el núcleo llega a saturarse. Cuando el hierro se satura tiene la misma permeabilidad que el aire (muy baja). El agregado de un entrehierro reduce el campo magnético generado y el núcleo no llega a saturarse mejorando el funcionamiento general. Inclusive hay casos en que se agrega un papel para separar las E de las I aumentando el entrehierro. En nuestro caso el autor encontró que no hace falta agregar tal papel de entrehierro, porque el choque debe ser optimizado para consumos del orden de los 500 mA o menos, que es el consumo promedio de un TV. En 3 A el choque puede estar saturado, porque a esos valores de corriente no importa tanto el ripple de fuente. CÁLCULO DEL TRANSFORMADOR AISLADOR Al autor le gusta que todos sus lectores queden satisfechos. Si Ud. desea calcular su propio transformador, podrá cumplir su se deseo si tiene alguna experiencia con ecuaciones matemáticas. Por supuesto que el cálculo será tan solo aproximado y deberá realizar varias aproximaciones sucesivas para arribar al resultado final. El tamaño de un transformador es proporcional a su potencia. Por lo tanto debemos calcular la potencia de secundario multiplicando la tensión y corriente de 73 cada secundario y sumando esos productos. En nuestro caso podemos considerar que tenemos cuatro bobinados de 55V y 3A es decir 165W de modo que sus potencias sumadas llegan a un valor total de 165 x 4 = 660W tomamos una potencia aproximada de 600W. Fig.17.2.1 Como el transformador nunca tiene un rendimiento unitario consideraremos que el primario consume un 20% más. Por lo tanto 1.2 x 600 = 720 W de consumo primario. La sección del núcleo se calcula entonces scando la raiz cuadrada de esa potencia y multiplicándola por un factor de 1.1; es decir: S = 1,1 x W = 1.1 x √720 = 1,1 x 26.8 cm2 = 29.5 cm2 Es decir la sección central del núcleo debe tener mínimo 26,8 cm2 Las medidas de alguna laminaciones comerciales con todas las dimensiones en cm son las siguientes: Nº 30 A 9.7 B 2.7 C 3.3 D 12.3 E 12 Nº 850 A 24.6 B 4.1 C 8.2 D 32.8 E 24.6 Nº 100 A 4.9 B 2.7 C 3.3 D 8.4 E 9.3 Nº 200 A 6.5 B 2.7 C 3.3 D 10 E 9.3 Nº 155 A 6 B2 C4 D 10 E 12 Nº 800 A 12.3 B 4.1 C 8.2 D 20.5 E 24.6 Nº 700 A 19.2 B 3.2 C 6.4 D 25.4 E 19.2 Nº 150 A 11.7 B 2.85 C 4.5 D 16.2 E 14.7 Nº 60 A6 B2 C4 D 10 E 12 Antes de elegir la laminación hay que recordar: la sección debe ser lo más cuadrada posible y no mayor de 1,5 del ancho central (C). En nuestro caso podemos elegir la laminación NRO 155 de 6 cm de ancho y 36 cm2 de sección. Ya definimos el núcleo, ahora podemos calcular las vueltas del primario y secundario. 74 eVariac Para esto se aplica una fórmula empírica que nos permite determinar la cantidad de espiras por volt de nuestros bobinado como Espiras / Volt = 22500 / F x B x S = 22500 / 50 x 9 x 36 = 1,38 esp/volt En donde :. F = frecuencia (50) en Hertz. B = inducción en Kilogauss (9). S = Sección previamente calculada de la rama central de la laminación. Espiras/Volt = espiras por voltio El cálculo anterior nos indicara que tensión se induce en cada espira de nuestros bobinados primario y secundarios. Como nuestro primario es de 220 voltios tendremos que: Np = 220 x 1.38 = 305 espiras El secundario completo tendrá la misma cantidad de vueltas con tres derivaciones a ¼ a ½ y a ¾ del total. Continuaremos nuestro cálculo con la corriente circulante por el primario: El consumo del primario es I = W/E = 720 / 220 = 3.2 Amp Este valor nos permitirá calcular el diámetro del alambre. Simplemente se considera que en un conductor de cobre interno a un transformador no se debe sobrepasar una densidad de corriente de 3 A/mm2 Se toma como corriente normal 3 Amper por mm2 de sección del alambre con lo cual la sección del alambre del primario y de los secundarios será = 3.2 / 3 Amp = 1.1 mm2. Como los alambres se piden por su diámetro debemos pasar de la sección al diámetro. La sección de un circulo es: S = 2πr2 = πd2 /2 de donde d = 2√S/n = 1,18 mm 75 El diámetro del alambre adoptado para el primario y los secundarios será de 1,2 mm de diámetro. A continuación debemos verificar si nuestro bobinados entran físicamente en el carretel elegido. Tanto el primario como el secundario tendrán 309 espiras de alambre de 1,2 mm. El largo de cada sección de carretel de tres tabiques para la laminación 155 es de 76 mm y por lo tanto entran 76/1.2 = 62 espiras por cada capa considerando que las espiras se ponen una al lado de la otra. Para completar las 305 espiras son necesarias 305/62 = 4,7 capas (aproximadamente 5). Estas 5 capas ocupan una altura de 6 mm que supera los 4 mm de altura del carretel. Esto implica que se debe reducir el diámetro del alambre. Si el lector vuelve a hacer todos los cálculos con un diámetro de alambre de 1 mm observará que el bobinado primario y por tanto el secundario entran perfectamente en el carretel. Para realizar correctamente el bobinado el lector debe considerar el tipo de aislación de barniz del alambre. Si consiguió alambre con aislación de doble capa puede bobinarlo a granel sin mayor problema. Si es capa simple debe tener en cuenta las siguientes precauciones: 1. Sobre el carrete de plástico se inicia el bobinado cruzando el alambre forrado con un espagueti y bobinando sobre él, en sentido contrario, de esta forma el alambre inicial queda rígidamente anclando en el fondo de la bobina. 2. Al final de cada capa de alambre se bobina una tira de aislante de papel “Prespan” de 0.1 mm en el mismo sentido del alambre. La bobina se continua retrocediendo sobre el bobinado anterior aislado por el “prespan”. Terminada la bobina, se introducen las chapas E de la laminación una de derecha a izquierda y otra de izquierda a derecha. Una vez finalizada la carga de las E se gira el transformador y se introducen las I. Todo el conjunto se barniza con barniz de secado al aire si no tiene un horno para transformadores. 76 eVariac CÁLCULO POR PROGRAMA DE PC Si nuestro lector es aficionado a las PCs y cuenta con conexión a Internet le aconsejamos que baje algún programa de cálculo. El autor simplemente ingresó a Google y buscó con las palabras “laminación transformadores” para ubicar algún fabricante de laminación que facilitara algún programa gratuito de cálculo. La primera de las coincidencias no llevó a: www.anser.com.ar/transformadores.htm Allí pudimos encontrar un cálculo hecho a mano y al final un lugar donde picar para bajar un programa de cálculo bastante completo con un peso de solo 438 Kb. PRUEBA DEL TRANSFORMADOR Lo que terminamos de construir es un transformador aislador. Si Ud. no lo puede probar no es conveniente que lo use porque no puede saber si cumple con su función especifica de aislar. Los transformadores y otros componentes que trabajan con tensiones altas, se prueban con un instrumento llamado Meger o megometro. No, no le vamos a hacer comprar un meger. Como acostumbra el autor, le va a explicar como fabricarlo en forma casera. Pero también de acuerdo a la costumbre va a tener que pagar un peaje en forma de conocimiento teórico sobre el tema de los medidores de resistencia. Existen dos circuitos básicos para medir resistores. El óhmetro serie y el óhmetro paralelo. El óhmetro serie es el que poseen los multímetros analógicos y cuyo circuito puede observarse en la figura 16.10.1. Observe que todos los componentes están en serie; de allí su nombre. La corriente que sale de la batería atraviesa el resistor R1 (cambio de escala) y poste- 77 Fig.16.10.1 riormente el potenciómetro VR1 que realiza el ajuste de máxima de cada escala. Por el último el resistor a medir termina por modificar la corriente circulante. El microamperímetro va a indicar una corriente igual a B1/R1+VR1+Rx. Antes de realizar la medición se cortocircuita la salida y si la aguja no marca el fondo de escala, se ajusta VR1. Luego se conecta el resistor a medir. Si tiene un valor igual a R1 el microamperimetro indicará mitad de escala. La escala del óhmetro se marca de modo que el final de escala indique 0 Ohms y el centro 1K para nuestro caso. Para cambiar de escala se cambia el resistor R1. Por ejemplo para medir resistores altos se pone un resistor de 100K quedando un escala con 100K en el centro que permite hacer mediciones cómodas hasta por lo menos 5 Mohms. El óhmetro más adecuado para usar como megómetro es el óhmetro paralelo cuyo circuito puede observarse en la figura 16.10.2. Este óhmetro se utiliza también en los testers digitales. Observe que los tres componentes del circuito están conectados en paralelo. El generador de corriente es ahora el encargado de realizar el cambio de escala del tester. Por ejemplo para medir resistores de 1 Mohms se puede utilizar un generador de corriente de 100 nA de modo que el voltímetro se encuentre en la mitad de mínimo su rango de tensión que es de 200 mV para los testers de 2 dígitos y medio. Observe la pequeña tensión desarrollada sobre la salida, que nos permite medir los resistores sin desconectarlos del circuito (en la mayoría de los casos) al estar por debajo de la barrera de silicio. 78 eVariac Fig.16.10.2 El mejor circuito para transformarlo en un medidor de aislación es el óhmetro serie simplemente con una fuente de tensión alta (1500 o 2000V de acuerdo a la norma) y un resistor en serie de 7 Mohms que admita una tensión aplicada de por lo menos 3 KV. Fig.16.10.3 Se puede utilizar como medidor un tester digital económico que tiene una escala de corriente minima de 200 uA. Con ese instrumento, un resistor de 500 Mohms (que es limite permitido por la norma en lo que respecta a fugas en un transformador) indicará una corriente de 3 uA perfectamente discernible. Si el lector desa mayor precisión en la lectura deberá utilizar un instrumento de aguja de 50 79 uA con las correspondientes protecciones o mejor aun un voltímetro a válvula de 10 uA a fondo de escala. Con la salida en cortocircuito se debe ajustar la corriente para una indicación de 200 uA en el display. El resistor R1 puede construirse con una serie de 10 resistores de 680 Kohms ½ W que tienen una aislación de 750V. El total de los 10 resistores en serie soportará por lo tanto hasta 7KV. Ahora todo el problema consiste en armar una fuente sencilla de 1.500 a 2.000V utilizando materiales que puedan comprarse en cualquier casa de electrónica. En la figura 16.10.4 se puede observar una solución simple y efectiva utilizando dos transformadores en cascada de 220 a 9V 500 mA y un multiplicador de tensión a diodos. Fig.16.10.4 El circuito tiene una salida de 1.500V y otra de 2.000. La prueba normalizada según algunos standards se realiza a 1.500V y según otros a 2.000V. El lector puede elegir la tensión deseada. NOTA Este circuito es esencialmente peligroso. Una descarga le puede causar la muerte en forma inmediata. El autor y la editorial deslinda cualquier tipo de responsabilidad al respecto. No aplique la tensión directamente al meger. Hágalo mediante dos pulsadores montados sobre un listón de madera separados a más de 30 cm, de modo que se requieran la dos manos para aplicar la tensión al meger. De ese modo no hay posibilidad de recibir ninguna descarga accidental. 80 eVariac Con este instrumento se debe medir la aislación entre el primario, el secundario y la laminación del transformador aislador. La medición debe indicar un valor mayor a 500 Mohms para poder considerar que nuestro transformador cumple especificaciones internacionales. CONCLUSIONES De este modo terminamos este extenso informe en donde explicamos paso a paso y con lujo de detalles la construcción del transformador de aislación de la ya famosa fuente eVariac. Ahora nadie tiene excusa para trabajar mal. Si Ud. construye los transformadores y recupera el resto de material de su taller obtendrá un componente imprescindible y habrá ganado en seguridad. En el próximo capítulo vamos a continuar con nuestro criterio de completar nuestro laboratorio privado. Ahora le llegó el turno de la carga resistiva variable para probar fuentes. Allí le enseñaremos a utilizar un cooler de PC para realizar un disipador por aire forzado que puede utilizarse para muchas funciones incluidas las etapas de salida de audio de grandes amplificadores. 81 LA BIBLIA DEL LCD Y PLASMA ü Más de 400 páginas con todós los fundamentos de las tecnologías LCD y Plasma, y toda la práctica para comenzar a reparar! ü 34 circuitos simulados para ejercitarse con fallas y analizar en WorkBench MultiSim ü 10 Manuales de Servicio de Regalo con los más populares TVs LCDS, incluyendo el del Philips Chasis LC03 ü Descarga inmediata. No tiene costo de envío 82 www.LaBibliaDelLCD.com eVariac Nueva versión del banco de prueba con resistencia de carga activa EN NUESTRO CURSO DE REPARACIÓN DE FUENTES PULSADAS EXPLICAMOS QUE PARA MEDIR LA REGULACIÓN DE UNA FUENTE ES NECESARIO CONSTRUIR UN BANCO DE PRUEBA CON UNA CARGA RESISTIVA. EN ESTA CAPÍTULO EL AUTOR LE EXPLICA UN MODO MODERNO DE CONSTRUIR ESE BANCO DE PRUEBA. INTRODUCCIÓN Todos los reparadores saben que el único modo de confirmar que un problema se encuentra en la fuente, o en el resto del TV, es reemplazando ese TV por una carga resistiva equivalente. Yo uso una lámpara de 150W dice un reparador, yo pongo dos de 75W en serie dice otro. Las lámparas solo sirven para confundir. Una lámpara no es una carga resistiva equivalente al TV. Opera de un modo exactamente inverso. El TV suele ser una resistencia muy alta cuando se le empieza a subir la tensión de la fuente en el arranque y un instante después (cuando empieza a consumir el horizontal) es un resistor mucho menor. Una lámpara es casi una resistencia muy baja cuando está apagada y aumenta mucho apenas se enciende. Justamente al revés de lo que necesitamos. Son muchas las fuentes que no arrancan cargadas con una lámpara y arrancan perfectamente cuando se las carga con un resistor equivalente al TV. Inclusive 83 hay algunos TVs (sobre todo de la línea Philips) que no arrancan ni siquiera con la carga resistiva. Se deben arrancar sin carga y conectarles la carga cuando estén por llegar a su tensión nominal de trabajo. Es imprescindible que Ud. trabaje bien y con todas las seguridades para su vida y su salud. Si ya tiene su fuente eVariac, debe armar la carga que le proponemos en este artículo para completar su banco de prueba de fuentes. CARGA RESISTIVA PARA LA PRUEBA DE FUENTES Fig.17.2.1 En APAE siempre se utilizó una carga resistiva variable por pasos, para probar la regulación de las fuentes pulsadas. La idea es utilizar 10 resistores de alambre de 1500 Ohms 20 W que puedan ir agregándose en paralelo uno a uno, para lograr una carga de 150 a 1500 Ohms en 10 pasos. Si consideramos que la tensión de fuente promedio para un TV, es cercana a los 100V podemos considerar que cada resistor disipará una potencia de 1002/1500 = 6,6 W lo cual asegura una 84 eVariac Fig.17.2.2 larga vida para los resistores de 20W que trabajan tibios. Ver la figura 17.2.1 que es una virtualización del circuito en el laboratorio virtual LiveWire. Si Ud. puede conseguir los resistores y tiene tiempo para hacer el cableado con las llaves que permiten conectar los resistores en paralelo, esta es la solución ideal. Es robusta, sencilla y tiene pocas posibilidades de falla. Su problema es que está lejos de ser económica, porque cada resistor cuesta unos tres a cuatro pesos y cada llave cuesta un peso. Esto significa que nuestra carga resistiva puede costar alrededor de 60 pesos (20 U$S) incluyendo el gabinete sin considerar el tiempo que lleva cablearla. Nuestra propuesta se basa en disipar la energía en tres o cuatro transistores que pueden ser TIP41E si no se va a trabajar con tensiones superiores a 150V o un transistor BU426 o un BU208A si se va a trabajar con tensiones superiores. La fuente bajo prueba es la que suministra la energía. Los tres transistores operan como una fuente de corriente tomada desde la fuente en prueba. En la figura 17.2.2 se puede observar el circuito propuesto en la versión disipador por convección (sin fuente baja tensión). Observe que existen tres transistores disipando energía Q1, Q2 y Q3. El colector es la salida de la carga y se conecta al amperímetro que finalmente se conecta sobre la fuente bajo prueba. Los tres transistores van a establecer tres corrientes de colector exactamente iguales que dependen de la tensión aplicada a sus bases por RB6, RB7 y RB8. Esta tensión proviene del emisor de Q4 que es un repetidor que nos asegura que la impedancia de salida del excitador sea muy baja. La 85 tensión de base del repetidor, se obtiene de un potenciómetro que es el ajuste de la corriente consumida desde la fuente bajo prueba. El potenciómetro debe ser alimentado con una tensión que no dependa de la tensión de la fuente. Pero en nuestro circuito sin fuente de baja tensión, la única tensión disponible es la de fuente bajo prueba. Esa tensión no es fija ya que nuestra carga debe funcionar en un amplio rango de tensiones (en lo posible de 5 a 150V para que sirva también en audio y video). La única solución posible es utilizar un generador de corriente que se construye alrededor de Q9. De este modo se establece una corriente que no depende demasiado de la tensión de fuente. Por último queda por explicar la función de los transistores Q5, Q6 y Q7. Se trata de tres transistores limitadores de corriente que protegen a los transistores de potencia. La protección opera a una corriente de 1A en total, es decir 330 mA por cada transistor. Los valores de R1, R2 y R3 se eligen para que sobre ellos se produzca una caída de tensión de 0,68V cuando circula una corriente de 330 mA. En esta condición los transistores Q5, Q6 y Q7 conducen y no permiten que la corriente continúe creciendo. En el circuito se colocaron los tipos de transistor solo como una guía. En realidad como se trata de una carga para CC se puede usar cualquier transistor que soporte la potencia y sobre todo la tensión máxima de la fuente bajo prueba. En el circuito se indica el uso de transistores TIP41A porque el simulador no tiene los que realmente corresponden que deben ser TIP41E (de 150V de CE). Pero se puede usar cualquier otro transistor que tenga un beta mínimo de 10 a 330 mA. Por ejemplo el BU208A que soportan hasta 1500V o los BU426 que soportan 800. Los transistores limitadores de corriente no necesitan ser de alta tensión, alcanza con utilizar TIP29A o TIP31A. En cuanto al transistor regulador Q4 y el transistor fuente de corriente Q9 podemos observar que deben soportar toda la tensión de fuente. El peor caso es Q4 que debe entregar una corriente máxima de 100 mA y debe soportar por lo menos 150V. El Livewire nos indica de inmediato la potencia que se disipa en cada componente solo con acercar el puntero al componente deseado. En la tabla siguiente se 86 eVariac indican la potencia realmente disipada en cada componente y la potencia nominal adoptada para el mismo. POSICIÓN Q1,Q2,Q3 Q5,Q6,Q7 Q4 Q9 D2 R1,R2,R3 R4 R5 R6,R7,R8 R9,R10,R11 POTENCIA DISIPADA 34W 100 mW 4,51W 355 mW 6,19 mW 260 mW 92 mW 2,5 mW 74 mW 867 mW POTENCIA ADOPTADA TIP41E TIP29A, TIP31A TIP31E TIP29E 500 Mw ½W ¼W 1/8 W 1/8 W 1W Este circuito es complejo y no tiene una elevada estabilidad como fuente de corriente. Esto hace que deba ajustarse el potenciómetro de corriente por la carga cada vez que se modifica la tensión de la fuente. El autor aconseja la versión “con fuente de baja tensión” que es más simple de armar y mucho más pequeña. Fabricar disipadores es siempre una complicación. Cuando vamos a comprar un pequeño trozo de aluminio el comerciante muchas veces debe cortar una chapa entera y se resiste a hacerlo (y si no se resiste la vende a precio de oro y no de aluminio). Por otro lado los disipadores que se pueden hacer en forma casera son siempre del tipo de circulación libre (es decir no forzado con una turbina). Eso significa un gran tamaño y costo. En el momento actual se puede conseguir un cooler para PC a un valor casi irrisorio y eso significa un enorme ahorro de espacio debido a la circulación forzada de aire. Muchos alumnos decidieron colocar la carga dentro de la fuente eVariac con excelentes resultados ya que allí se pueden obtener los 12V que requiere el motor sin más gastos que el de un cable de alimentación. En efecto el único cambio a realizar en el proyecto original consiste en enganchar el motor del cooler sobre el capacitor C1 de la figura 14.3.1 del segundo capitulo. En tanto que si Ud. prefiere construir la carga independientemente del eVariac, el único problema es que la turbina necesita una fuente de 12V. Sin embargo el 87 autor calculó que el cooler tiene la cuarta parte del valor que un disipador equivalente. El diseño con cooler tiene una ventaja muy particular. Ahora existe una fuente de baja tensión para alimentar al transistor de control y no se requiere transistor fuente de corriente con lo cual se simplifica el diseño y la fuente no requiere ajustes del potenciómetro al cambiar la tensión. Ya sea en la fuente eVariac o separadamente, el circuito es el mismo y se puede observar en la figura 17.2.4. Si está armando la carga dentro de la fuente eVariac el transformador, los diodos, el capacitor electrolítico y el regulador de 5V son los ya utilizados en el eVariac. Observe que solo se aumento el valor del capacitor de fuente de 100 uF a 1000 uF debido a la carga del motor. Fig.17.2.4 En este circuito presentamos otros posibles candidatos a utilizarse como transistores de potencia. Se trata de un viejo conocido que se utilizaba como transistor de salida horizontal en TVs de ByN: el BU426. Este transistor presenta una ventaja sobre el BU208 y es su mayor beta. En efecto su beta típico es de 30 a una corriente de 0,6 A. Su tensión máxima de CE con la base abierta es de 375V, muy por encima de los valores máximos que requerimos y su resistencia térmica entre la juntura y la aleta disipadora incorporada es de 1,28 °C/W. Como este úl- 88 eVariac timo parámetro no es muy conocido vamos a explicar como se utiliza en nuestro caso en el apéndice “características térmicas de los transistores”. Los transistores limitadores de corriente y el transistor excitador Q4 pueden ser un TIP29A (en el circuito se indica TIP31 porque el LW no posee el TIP29) y no requieren ser montados en el disipador. El tamaño del transformador depende del cooler utilizado pero por lo general alcanza con un transformador de 220 a 9+9V 500 mA. Esta carga presenta una excelente característica de estabilidad de la corriente contra variaciones de la tensión, de la fuente bajo prueba. Para comprobarlo ajustamos la corriente en 1A para una fuente de 100V, luego bajamos la tensión a 10V y solo medimos una reducción a 966 mA. De hecho se puede bajar la tensión hasta 2V y la corriente solo baja a 890 mA. Esta última característica la hace apta para ser utilizada como carga de videograbadoras y DVDs realizando algunas modificaciones en el circuito. En efecto, para este uso se requieren por lo general cargas de 3A lo que implica que se deben modificar los resistores sensores de corriente R1, R2 y R3 por resistores de 0,56 Ohms. Luego es muy posible que se deba achicar el valor de R12 para aumentar la corriente máxima entregada por el transistor de control. Nota Estos últimos cambios no implican que la fuente modificada no pueda utilizarse para tensiones mayores pero se puede producir un problema de seguridad de funcionamiento. Si se aplica una fuente bajo prueba de 120 V y se ajusta la corriente a 3A la potencia desarrollada en los transistores finales llega a valores tales que los mismos se quemarán en corto tiempo. La única solución a este problema es idear algún control de temperatura del aire que sale del cooler que corte la excitación y encienda algún led cuando se llega a una temperatura peligrosa. Prometemos que vamos a trabajar sobre el tema que parece ser muy interesante. 89 A continuación vamos a utilizar al LW para que nos diga cuáles son las potencias desarrolladas en cada componente de esta nueva versión de carga. POSICIÓN Q1,Q2,Q3 Q5,Q6,Q7 R1,R2,R3 R4 R5 R6,R7,R8 R9,R10,R11 POTENCIA DISIPADA 40W 20 mW 231 mW 8 mW 1,5 mW 8 mW Despreciable POTENCIA ADOPTADA BU426 TIP29A, TIP31A ½W 1/8 W 1/8 W 1/8 W 1/8 W APÉNDICE CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS DE LOS TRANSISTORES Las características térmicas de los transistores nunca fueron bien explicadas y de allí que cada vez que un ingeniero o un técnico necesitan calcular o probar un disipador sufren por no tener información práctica disponible. En las hojas de especificaciones se indican por lo general dos parámetros importantes con respecto al comportamiento térmico de un dado transistor: la resistencia térmica juntura ambiente Øja (útil cuando el transistor se utiliza sin disipador) y la resistencia térmica juntura carcaza Øjc útil cuando se lo utiliza con disipador agregado. El primer parámetro Øja nos indica a que temperatura puede estar la juntura del transistor cuando sobre el se disipa una determinada potencia. Por ejemplo para un TIP29 ese parámetro es de 62,5 °C/W. Esto significa que si en el transistor se disipa 1W, la juntura tendrá una sobreelevación con respecto de la temperatura ambiente de 62,5 °C. Y esto a su vez significa que un día de 40°C la juntura estará a 62,5+40 = 102,5 °C. Si la potencia disipada es otro valor, se debe realizar una regla de tres simple para determinar la sobreelevación. 90 eVariac 1W 2W 62,5 °C. 2 . 62,5 = 105 °C El silicio se funde a solo 150°C y se debe tomar un amplio margen de seguridad, porque la temperatura ambiente a sumar no es la del interior de la habitación donde se hace la prueba, sino en el punto exacto donde se encuentra el transistor adentro del equipo. Si el equipo tiene buena ventilación natural, la temperatura en el interior no puede diferir mucho de la exterior. Un margen aceptable puede ser no sobrepasar los 100°C de temperatura de juntura en la peor condición (el día más caliente del año). El segundo parámetro Øjc nos indica la diferencia de temperatura entre la juntura y el disipador externo. Si el disipador es infinito, se puede suponer que estará a la temperatura ambiente. El Øjc del BU426 es de 1,25 °C/W y esto nos indica que si lo montamos sobre un disipador infinito y probamos un día de 40°C, tomando un valor máximo de 100°C para la juntura, o 60°C de sobrelevación, podremos disipar una potencia máxima de 60/1,25 = 48W. Un disipador infinito es por supuesto una abstracción teórica imposible de lograr. Pero podemos asegurar que un disipador real tendrá una sobreelevación con respecto a la temperatura ambiente que podemos medir muy simplemente, utilizando la termocupla de nuestro tester. Por ejemplo, si nuestro disipador sobreeleva 10°C con respecto al ambiente significa que un día de 40°C tendrá una temperatura de 50°C y nuestro BU426 solo podrá disipar 50/1,25 = 40W. Hasta ahora todo aparece muy claro. Seguramente el lector estará pensando que con establecer la resistencia térmica Øda (disipador ambiente) del disipador considerado, se puede resolver el problema muy sencillamente. Totalmente cierto; nuestro disipador que sobreeleva 10°C cuando el transistor disipa 40W tiene una resistencia térmica de 10°C/40W o lo que es lo mismo ¼ de °C/W o 0,25 °C/W. El problema es como calcular el Øda en función de las dimensiones físicas y el material del disipador. Hay tantas variables que se trata de un problema sin solución simple aun para los mayores expertos en termodinámica. Pero, aunque no sepamos calcular con exactitud la resistencia térmica de un disipador, sabemos como la afectan los diferentes factores y características del disipador. Estudiemos esas características, una por una. 91 MATERIAL ¿De que material? Un disipador tiene una resistencia térmica muy dependiente del material con que está construido. Unos de lo materiales más conductor del calor es el cobre, le sigue muy de cerca el aluminio y lejos, pero muy lejos se puede encontrar al hierro. Por lo tanto, el hierro no se debe utilizar porque es muy mal conductor del calor, cobre tampoco porque es muy caro; la decisión es obvia; usemos aluminio. è RESISTENCIA TÉRMICA ¿Se puede medir fácilmente la resistencia térmica de cualquier material?. Si, puede ser difícil de determinar la exacta conductividad de cada material. Pero comparar un material con otro es muy sencillo. Construya un disipador con forma de tira del material a probar y otro de cobre de las mismas dimensiones. Monte un transistor en una de las puntas de las tiras hágale disipar 10 o 20 W y mida el gradiente de temperatura con la termocupla del tester. La comparación de los gradientes nos indicará que tan buen conductor térmico es el material bajo medición. Esta prueba demostró tener una enorme importancia cuando se trata de utilizar aleaciones metálicas (como el bronce) o cuando se fabrica un disipador hierro. El hierro tiene pequeñas cantidades de impurezas que cambian su maleabilidad y que afectan enormemente su capacidad como conductor térmico. Ud. estará preguntando ¿no habíamos quedado en que no había que usar hierro para fabricar disipadores? Si, pero en nuestra tarea de reparadores estamos cansados de ver televisores asiáticos con disipadores de hierro disfrazados de aluminio. ¿Y el transistor no se quema? No se quema pero está tan al borde de quemarse que las continuas dilataciones y contracciones le acortan notablemente la vida. è DIMENSIONES ¿De que espesor? Todo depende del tamaño del disipador. Si es de 3x3 cm se puede utilizar aluminio de 1mm porque el gradiente térmico es pequeño dado el pequeño tamaño del disipador. Si se trata de un disipador de 30x30 cm la cosa cambia porque existe un gradiente térmico importante (los bordes del disipador estarán más fríos que el centro donde está montado el transistor). è FORMA ¿Con qué forma? Las leyes de la termodinámica dicen que un cuerpo caliente se puede desembarazar del calor de tres formas distintas: por conducción, por convección y por radiación. En nuestro caso no tenemos conducción porque el disipador agregado esta aislado en el aire (algo va conducir por sus soportes pero seguramente esa conducción será mínima). La convección es el mecanismo más importante para un disipador (enfriamiento por el aire que è 92 eVariac circula tocando sus paredes). Los estudios indican que en el enfriamiento por convección la disipación es mayor cuando mayor es la superficie lateral en contacto con el aire. Si el disipador es liso, no disipa bien el calor, si tiene aletas que no entorpecen la circulación de aire (aletas verticales) disipa mucho más. COLOR ¿Y de qué color? La termodinámica nos dice que la radiación es mayor en los cuerpos negros mate. Si Ud. quiere que su estufa infrarroja lo caliente más, vístase de corderoy o paño negro y si quiere que no lo afecte, use un traje plateado bien metalizado. El negro absorbe, el plateado refleja (luz o calor da lo mismo porque ambas son energías electromagnéticas). Y lo que es bueno para recibir el calor también es bueno para transmitirlo (una buena antena receptora es también una buena antena transmisora). ¿Entonces pinto de negro? Que el disipador debe ser negro, no hay ninguna duda. Pero no debe ser pintado, porque la pintura es una material plástico no conductor del calor y lo que ganamos en radiación, lo podemos perder en convección. El color debe ser dado con un proceso muy superficial, por ejemplo el tratamiento por galvanoplastía o anodizado. è Todo lo enunciado es muy complejo de calcular por no decir imposible. Es decir que no hay un método que permita determinar la resistencia térmica de un disipador en función de su forma, color y material. Todo lo que se puede hacer es construir un disipador y medir la temperatura del cristal por un método indirecto pero muy eficaz que se puede apreciar en el apéndice 2 y que además de en nuestra carga electrónica, tiene una enorme aplicación para los lectores que se dedican al audio de potencia. En el caso de un disipador para un transistor, se puede decir que el 80% de la disipación se consigue por convección, un 15% por radiación y un 5% por conducción. Por lo tanto, debemos concentrarnos en la convección. En el momento actual, con el costo que tiene el aluminio debemos pensar en un método de convección que no se base en aumentar enormemente la superficie de aluminio. Ese método es abandonar la circulación natural y emplear la circulación forzada que se utiliza en los cooler de microprocesadores para PC. En efecto según las mediciones del autor, un cooler para Pentiun III o Pentiun IV es prácticamente un disipador infinito para los 40W de cada transistor de potencia. En la figura 17.3.1 y 17.3.2 se puede observar una fotografía de un cooler para Pentiun IV con cuatro transistores montados sobre su tronco central de bronce 93 Fig.17.3.1 Fig.17.3.2 que fue perforado para montar los transistores apretados con una moldura de aluminio y un tornillo autoroscante cabeza Philips con una arandela grover para absorver la dilatación. NOTA Nuestro diseño tiene tres transistores de potencia. Pero dado su bajo precio y por razones de estabilidad mecánica del montaje el autor prefirió agregar una celda más de potencia para que los cristales trabajen a menor temperatura. Los transistores tienen su colector conectado a las aletas disipadoras. Esas aletas por lo tanto se pueden unir entre si ya que nuestro circuito así lo indica. El cooler esta montado sobre plástico así que el disipador queda aislado de chasis. Sin embargo debemos mencionar que todo el disipador puede estar conectado a tensiones elevadas y un contacto con el puede ser peligroso. Téngalo en cuenta cuando diseña el gabinete y recuerde que no debe tocarlo. Por supuesto que se puede realizar un montaje aislado utilizando los correspondientes aisladores de mica; pero aquí se va a encontrar con un problema insalvable. La mica no se utiliza desde hace mucho tiempo por dos razones: por su costo y porque es una cancerigeno de primer grado. ¿Y que características tiene la mica que se lo utiliza en la aislación de transistores? Que es uno de los pocos materiales que siendo un buen aisladores eléctrico es al mismo tiempo un buen conductor del calor. El material que la reemplaza es un plástico especial que no tiene muy buenas características térmicas pero que se puede fabricar en tan pequeños espesores que se produce una pequeña caída térmica en él. 94 eVariac El color de ese plástico especial es naranja transparente; pero los que se consiguen habitualmente son blancos transparentes lo que nos hace dudar de su procedencia y sus bondades. Lo mejor es no arriesgarse, porque si los transistores no tienen una baja resistencia térmica con el disipador el disipador estará más frío y los transistores más calientes. Por eso le recomendamos montar los transistores directamente sobre el disipador y utilizar una buena grasa siliconada para afianzar el contacto térmico. Ud. va a pensar que yo no creo en nada si le digo que antes de usar una grasa siliconada la pruebe. Si, en nuestros países de América latina existen buenos y malos comerciantes, pero lo que seguramente no existen son los comerciantes con grandes conocimientos técnicos y buenos laboratorios de control de la mercadería. Con esto quiero decir que alguno puede estar vendiendo algo por bueno y sin saberlo vende un sustituto de pésima calidad. Y la grasa siliconada no es la excepción. Entre una grasa común y una siliconada hay una gran diferencia de costo, por eso nunca faltan industriales inescrupulosos que vende grasa común mezclada con talco, como si fuera grasa siliconada. ¿Cómo reconocer grasa siliconada? ¿Es difícil la determinación de una grasa como del tipo siliconada? No, es muy fácil e inmediato. La grasa siliconada no se diluye en los solventes comunes como los alcoholes, la nafta, el fluido para encendedores o el tetracloruro de carbono; la grasa común si. Por lo tanto una buena prueba es tratar de disolver la grasa sospechosa con fluido para encendedores o nafta. No se debe disolver. Luego coloque una gota de grasa en el cuerpo de su soldador bien caliente. No debe hervir ni perder la condición pastosa. Si pasa estas dos pruebas la puede usar con confianza. 95 APENDICE LA TEMPERATURA DEL CRISTAL ¿Se puede medir la temperatura del cristal de un transistor? Por supuesto. Piense que el fabricante del transistor lo hace. El tema es como hacerlo. Lo primero es medir un transistor que vamos a utilizar como sonda calibrada. La juntura base emisor de un transistor es un termómetro electrónico. Si la conecto a una fuente de corriente de 1 mA y mido la tensión sobre ella me indicará a que temperatura se encuentra. Pero el problema es que solo sabemos que la tensión de esa juntura será de aproximadamente 600 mV con una variación de –2,5 mV/°C. Este valor Vbe, es solo un valor promedio aproximado. Para usar nuestro transistor como termómetro, primero debemos medirlo a temperaturas conocidas y exactas como 0°C y 100°C. Posteriormente y con estos valores bien medidos, se traza un gráfico en forma de recta, para obtener valores intermedios. Una vez calibrado el diodo base emisor de nuestro transistor, solo nos queda hacerlo funcionar en nuestro circuito y dejarlo funcionar por lo menos por una hora para que tome la temperatura de trabajo a la temperatura ambiente del día en que estamos realizando la prueba. En ese momento cambiamos la excitación del transistor, al mismo circuito que utilizamos para medir la barrera por medio de una llave mecánica y medimos la tensión Vbe. Nuestro gráfico nos indicará en forma indirecta la temperatura del cristal a la potencia puesta en juego por el circuito. El único problema de nuestra medición es que el tester demora un tiempo de 0,5 a 1 segundo en realizar la medición y en ese intervalo de tiempo, la temperatura puede cambiar levemente generando un pequeño error. Por eso aconsejamos leer el tester de inmediato y luego después de 10 segundos y luego después de 20 segundos, para extrapolar el valor inicial y reducir la posibilidad de error. Elija el tester más rápido de su taller. Este método es general y sirve para determinar la temperatura del cristal de transistores en régimen analógico o pulsado. Por ejemplo transistores de salida horizontal, transistores llaves de potencia de fuente, transistores de salida de audio y por supuesto transistores de nuestra carga electrónica. 96 eVariac Fig.17.4.1 En la figura 17.4.1 se puede observar el circuito genérico de medición. Imaginemos que estamos utilizando el circuito de la figura 17.2.4. El transistor involucrado será por ejemplo el Q1 (elegimos uno de los cuatro al azar porque los cuatro tienen la misma potencia disipada). El cable A va conectado a la unión de R6 y el colector de Q5. El cable B va conectado al amperímetro y el cable C va conectado al resistor R1. Nota: en este caso particular, como R1 es un resistor de muy bajo valor puede obviarse la sección SW3 de la llave a pesar de que el emisor no está conectado a masa. Luego montamos el transistor junto con los otros 3 homólogos sobre el disipador a analizar. Dejamos calentar por lo menos por una hora y hacemos una medición de inmediato y otra 10 segundos después y otra 20 segundos después. Representamos los tres valores en un gráfico y estimamos el inicial por extrapolación. Llevamos ese valor a nuestro gráfico de temperatura y obtenemos la temperatura de juntura del transistor disipando la energía de trabajo para la temperatura del día de medición. Si ese día la temperatura ambiente era de 27°C y el día más caluroso del año es de 40°C le sumamos 13°C y sabremos a que temperatura llega el cristal el día más caluroso del año con el disipador analizado. 97 Seguramente el lector se estará preguntando como obtengo una medición del transistor utilizado como sonda. Es muy fácil y ni siquiera se requiere un termómetro. Prepare un recipiente metálico donde pueda hervir agua, por ejemplo una pequeña olla. Adentro del agua, debe colocar otro pequeño recipiente como por ejemplo una lata de atún llena de vaselina sólida y dentro de la vaselina el transistor con cables en la base y el emisor. En estos cables debe establecer el circuito de medición con la resistencia de 12K y la fuente de 12V. Por el momento no se requiere la llave conmutadora porque solo se va a medir la juntura. Ponga a hervir el agua sobre la hornalla de la cocina y observe que el tester vaya indicando el valor de la tensión de juntura. Que se va ir reduciendo paulatinamente. Cuando el agua comience a hervir la tensión va a quedar estable. Mientras coexista agua y vapor en burbujas la temperatura va a permanecer estable en 100 °C. Mantenga este estado por 10 minutos para que la vaselina tome la temperatura de 100 °C y anote la tensión del tester Vbe100. Saque el recipiente con vaselina y el transistor y tire el agua hirviente. Coloque en su interior una mezcla de hielo granizado y agua y mezcle bien por varios minutos para que el frio del hielo enfríe el agua y el calor del agua enfríe el hielo. Cuando la temperatura se vuelva constante se puede asegurar que quedará fija en cero grado mientras coexista el medio líquido y el sólido. Sumerja el recipiente con el transistor y la vaselina y mida la tensión que anotará como Vbe0. Trace un grafico sobre un papel cuadriculado con los valores obtenidos y una los puntos con una recta. Este será el grafico de calibración de nuestro transistor medidor de temperatura. CONCLUSIONES Con este capítulo completamos nuestro banco de prueba de fuentes. Ahora puede reparar sus fuentes y medirlas como realmente corresponde. Puede calcular la regulación en función de la carga y determinar el buen funcionamiento del medidor de sobrecorriente que corta cuando la carga supera una corriente determina- 98 eVariac da. Si Ud. agregó un tester de aguja como medidor fijo de corriente la medición es totalmente automática sin necesidad de conectar un instrumento por afuera. Simplemente coloque el tester en 1A a fondo de escala. Si la fuente no regula y aumenta la tensión la carga se desconecta automáticamente y el tester no se daña. Como nos imaginamos que ya tiene construido el eVariac puede alimentar la fuente con el mismo y dejando la carga en el valor nominal, medir la regulación contra variaciones de tensión de entrada. Un trabajo completo que le dicen y el modo ideal de trabajar. Una fuente que supere todas estas pruebas va a funcionar con el TV como carga sin ningún inconveniente. Como corolario aprendimos un paso a paso para determinar la aptitud de un disipador. Cuantas veces terminamos un amplificador de audio y cuando llega el momento de probarlo nos tiembla la mano porque desconocemos las características del disipador. No tenga ninguna duda. Empleo nuestro método y va a poder medir la temperatura del cristal antes que se funda. Y ese transistor de salida horizontal que se quema. ¿se quemará por temperatura del cristal o por algún inoportuno pulso de tensión? 99 Visite www.picerno.com.ar para más información acerca del autor y los cursos y seminarios que dicta en Argentina. El Ing Alberto Picerno, autor de más de 20 libros técnicos y numeros artículos, explica algunas técnicas de reparaciones que siendo muy sencillas ayudan a reparar sin perder tiempo en mediciones o en análisis de circuitos. 100