Utilizando fontes de bancada

As fontes de bancada são equipamentos essenciais para o desenvolvimento da grande maioria dos projetos de eletrônica e serão o assunto deste tutorial. A utilização desse tipo de fonte é bastante simples, entretanto, é importante dominar o assunto para trabalhar em seus futuros projetos com tranquilidade e segurança.

Introdução

É comum no cotidiano dos estudantes, profissionais ou pessoas aficionadas por eletrônica a necessidade de utilização de um nível contínuo de tensão ou corrente para alimentação de circuitos, sensores, módulos, microcontroladores e vários outros elementos. É possível suprir esta demanda com baterias ou fontes de tensão, no entanto, a vantagem de se utilizar a segunda opção está no fato de que pode-se variar a tensão e corrente máxima fornecidas dentro de de um intervalo especificado pelo fabricante.

O objetivo primordial de uma fonte de bancada é receber a tensão alternada de alimentação proveniente da rede elétrica e gerar níveis contínuos de tensão e corrente conforme definidos pelo operador, normalmente por potenciômetros. As estratégias para conversão de tensão alternada em contínua  são variadas e os circuitos das fontes relativamente complexos, portanto as definições de hardware não serão discutidas neste tutorial.

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Tipos de fontes

Fonte com um canal

Inicialmente, vamos definir os elementos externos de uma fonte de tensão. A figuras a seguir ilustram a configuração típica de uma fonte com um canal ajustável e seu esquemático simplificado, respectivamente:

 

Neste tipo de configuração existem três bornes de saída disponíveis. O borne negativo (preto) fornece acesso ao referencial adotado pelo instrumento, ou seja, o referencial ou terra do circuito externo a ser alimentado. Já o borne positivo (vermelho) fornece um nível de tensão em relação ao referencial citado anteriormente. Por exemplo, quando se ajusta a fonte para fornecer 5 Volts, existirá uma diferença de potencial igual a 5 Volts entre os bornes positivo e negativo.

O terceiro borne disponível é o GND (verde), através dele é possível ter acesso ao aterramento da estrutura física da fonte. É importante não confundir o negativo do circuito com este terminal de aterramento, eles não são equivalentes.

Note também a existência de quatro potenciômetros que funcionam como chaves para ajustes. Dois deles são para ajuste do nível de tensão e os outros dois para ajuste da corrente máxima fornecida. Em ambos os casos um dos potenciômetros é para ajuste grosso e o outro para ajuste fino, caso a aplicação demande maior precisão de valores das respectivas grandezas.

Uma prática comum para verificar o nível máximo de corrente ajustado é curto circuitar os terminais positivo e negativo da fonte com os cabos de alimentação por um breve período, ou seja, um cabo é conectado ao borne positivo e outro ao borne negativo e posteriormente deve-se encostar um cabo no outro. O circuito para este caso é:

Pela Lei de Ohm temos que:

Como a resistência é nula obteríamos uma corrente infinita, entretanto ela está limitada ao valor de limite de corrente da fonte. É por isso que um curto circuito nesses terminais da fonte de bancada nos permite visualizar e ajustar o limite de corrente da mesma. 

Quando sabemos de antemão qual é a corrente máxima requerida pelo circuito a ser alimentado, devemos ajustar o limite de corrente, pois, em caso de anomalias como um curto circuito, por exemplo, a corrente não excederá o valor definido como usual e o circuito ou equipamento externo não será danificado.

De forma geral, as fontes também apresentam dois visores digitais que mostram os valores de corrente e tensão e também dois LEDs, C.C e C.V., que acendem quando os limites de corrente e tensão são atingidos, respectivamente.

Fonte com dois canais

Existem outras fontes de bancada comerciais que, ao contrário da anterior, possuem dois canais para uso, ou seja, existem duas fontes de alimentação dentro da fonte de bancada que podem se relacionar de diferentes formas. A figura a seguir ilustra esta configuração:

Algumas variações podem ser observadas entre os modelos, como a existência ou não de um potenciômetro para ajuste fino e a presença de terminais com um nível fixo de tensão, normalmente 5 Volts – na imagem acima, esses terminais são os dois posicionados mais à direita.

Como exposto anteriormente, é possível variar o estado dos dois botões no centro da fonte para fazer com que os canais se relacionem de três formas diferentes, são elas:

– Independentes

Os dois canais são independentes e podem ser utilizados para aplicações distintas simultaneamente.

– Em série

Os canais são associados em série, de modo que a tensão fornecida seja a soma das contribuições de cada um deles.

– Em paralelo

Os canais são associados em paralelo, de modo que a corrente total fornecida seja a soma das corrente de cada um. Com esta configuração é possível extrair maior corrente da fonte de bancada e alimentar equipamentos que demandam maior potência, como motores elétricos.

     

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Informações adicionais

Regular tensão e corrente antes de ligar a fonte ao circuito ou equipamento e zerar esses valores antes de a desligar são boas práticas que evitam. respectivamente, expor a o objeto alimentado a regimes indesejados e surpreender o próximo usuário da fonte de bancada.

É importante lembrar que todas as fontes de alimentação reais possuem uma impedância interna associada aos seus terminais. No entanto, para aplicações convencionais, não é preciso se preocupar com esse fato.

Além disso, o valor indicado no visor de uma fonte não apresenta grande exatidão. Portanto, caso a aplicação demande, é necessário conferir o valor com um instrumento de medição apropriado – um multímetro, por exemplo.   

Por fim, o layout de outras fontes pode se distinguir em alguns aspectos dos apresentados aqui. Entretanto, eles são normalmente intuitivos e em pouco tempo de uso você estará familiarizado!  

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Considerações finais

Fontes de bancadas são equipamentos essenciais para o desenvolvimento de hardware ou teste de equipamentos. Em relação à baterias ou pilhas, elas nos permitem obter maior controle sobre o fornecimento de tensão e corrente.

É importante conhecer bem o aparelho para otimizar seu uso no cotidiano e evitar submetê-lo a situações perigosas ou que possam danificar o mesmo. Planeje bem como a fonte será utilizada em seus experimento e mãos à obra!