OINARRIZKO ELIKADURA ITURRI ANALOGIKOAREN DISEINUA

Hor dago esaera zaharra: “Gizonari arrain bat eman diezaiokezu eta egun batez jango du, edo gizon bati arrain egiten irakatsi eta betirako jango du”. Irakurleari elikadura-iturri bat eraikitzeko diseinu espezifiko bat ematen dioten artikulu asko daude, eta ez dago ezer gaizki sukaldaritza-liburuen diseinuekin. Askotan oso errendimendu ona izaten dute. Hala ere, ez diete irakurleei elikadura hornidura bat nola diseinatzen irakasten. Bi zatiko artikulu hau hasieratik hasiko da eta oinarrizko elikadura analogiko bat eraikitzeko beharrezkoak diren urrats guztiak azalduko dira. Diseinua nonahiko hiru terminalen erregulatzailean zentratuko da eta oinarrizko diseinuan hainbat hobekuntza izango ditu.

Garrantzitsua da beti gogoratzea elikatze-hornidurak (produktu jakin baterako edo proba-ekipo orokor gisa) erabiltzailea elektrokutatzeko, sua pizteko edo elikatzen ari den gailua suntsitzeko aukera duela. Jakina, hauek ez dira gauza onak. Horregatik, ezinbestekoa da diseinu hau modu kontserbadoreaz jorratzea. Eman marjina asko osagaiei. Ondo diseinatutako elikadura hornidura inoiz nabaritzen ez dena da.

SARRERAKO POTENTZIA BIHURTZEA

1. irudiak elikadura-iturri analogiko tipiko baten oinarrizko diseinua erakusten du. Hiru osagai nagusi ditu: sarrerako potentzia bihurtzea eta girotzea; zuzenketa eta iragazketa; eta erregulazioa. Sarrerako potentzia bihurtzea potentzia-transformadore bat da normalean eta hemen kontuan hartzen den metodo bakarra da. Hala ere, badira aipatzekoak diren puntu pare bat.

1. IRUDIA. Oinarrizko elikadura analogiko batek hiru zati ditu. Lehenengo biak artikulu honetan eztabaidatzen dira eta azkena hurrengo atalean.

---

Lehenengoa da 117 VAC (Volts Alterno Korronte) benetan RMS (Root Mean Square) neurketa bat dela. (Kontuan izan etxeko potentzia arrunta 110 VAC-tik 125 VAC-ra arte zehaztuta ikusi dudala. Nirea neurtu berri dut eta 120.0 VAC-koa dela aurkitu dut.) Uhin sinusoidal baten RMS neurketa benetako gailur tentsioa baino askoz txikiagoa da eta adierazten du. potentzia bera emateko behar den korronte zuzeneko tentsio baliokidea.

RMS bihurketa uhin formaren arabera aldatzen da; sinu-uhin baterako, balioa 1.414 da. Horrek esan nahi du zero volt inguruko desbideratzea benetan 169.7 volt dela (nire 120 VAC potentziarako). Potentzia -169.7 volt-tik + 169.7 volt-era doa ziklo bakoitzean. Hori dela eta, gailurren tentsioa 339.4 voltiokoa da!

Tentsio hori bereziki garrantzitsua da linea elektriko nagusiei bypass kondentsadoreak gehitzean, elikadura-iturritik sartu edo irteteko zarata kentzeko (egoera arrunta). Benetako tentsioa 120 voltiokoa dela uste baduzu, 150 voltioko kondentsadoreak erabil ditzakezu. Ikus dezakezunez, hau ez da zuzena. Zure kondentsadoreen lan-tentsio seguru minimoa 200 voltiokoa da (250 voltio hobea da). Ez ahaztu linean zarata/puntak ikustea espero baduzu, zarata/puntu tentsio hori puntako tentsioari gehitu behar diozula.

Sarrerako maiztasuna 60 Hz-ekoa da AEBetan. Europan, 50 Hz ohikoa da. 60 Hz-rako baloratu diren transformadoreek, oro har, ondo funtzionatuko dute 50 Hz-en eta alderantziz. Gainera, linea elektrikoaren maiztasun-egonkortasuna bikaina izan ohi da eta oso gutxitan kontuan hartzen da. Batzuetan, 400 Hz-ko transformadoreak aurki ditzakezu eskuragarri. Gailu militarrak edo aeronautikoak izan ohi dira eta, oro har, ez dira egokiak 50/60 Hz-ko potentzian erabiltzeko (edo alderantziz).

Transformadorearen irteera ere RMS tentsio gisa zehazten da. Gainera, zehaztutako tentsioa karga osoarekin espero den gutxieneko tentsioa da. Sarritan, kargarik gabeko irteera nominalaren % 10eko igoera izaten da. (Nire 25.2 voltio/bi amperreko transformadoreak 28.6 voltio neurtzen ditu kargarik gabe.) Horrek esan nahi du nire 25.2 voltioko transformadorearen benetako irteerako tentsioa 40.4 voltio dela! Ikus dezakezunez, beti da garrantzitsua gogoratzea AC potentziarako RMS tentsio nominalak benetako puntako tentsioak baino nabarmen txikiagoak direla.

2. irudiak sarrerako potentzia bihurtzeko eta girotzeko diseinu tipikoa eskaintzen du. Nahiago dut polo bikoitzeko etengailua erabiltzea guztiz beharrezkoa ez den arren. Gaizki kableatutako entxufe elektrikoetatik (gaur egun arraroa da) edo gaizki kableatutako korronteetatik babesten du elikadura iturrian bertan (askoz ohikoagoa). Garrantzitsua da etengailua itzalita dagoenean, kable beroa elikadura-iturritik deskonektatzea.

2. IRUDIA. Sarrerako baldintzapena nahiko oinarrizkoa da, baina gogoratu behar da RMS tentsioa ez dela gailur tentsioaren berdina. 120 VAC RMS-ren gailurreko tentsioa 170 voltio ingurukoa da.

---

Fusiblea (edo etengailua) beharrezkoa da. Bere helburu nagusia suteak saihestea da, zeren hori gabe, transformadoreak edo zirkuitu primarioko laburrak korronte masiboak igarotzen utziko baititu, metalezko piezak gorri edo zuri berotzen direlako. Normalean kolpe moteleko motakoa da 250 voltiotan. Korronte-kalifikazioa transformadoreak marraztu dezakeenaren bikoitza izan behar du.

Esate baterako, goian aipatutako 25.2 voltioko bi amperreko transformadoreak 0.42 ampereko korronte primarioa hartuko du (25.2 voltio/120 voltio x bi ampere). Beraz, amp bateko fusiblea arrazoizkoa da. Bigarren mailako metxa bat hurrengo artikuluan eztabaidatuko da.

Bypass-kondentsadoreek zarata iragazten laguntzen dute eta aukerakoak dira. Tentsio gailurra 170 voltio ingurukoa denez, 250 voltioko balorazioa hobea da 200 voltio marjinala baino. Baliteke "potentzia-sarrerako iragazkia" erabili nahi izatea. Unitate hauek mota asko daude. Batzuek potentzia-konektore estandarra, etengailua, fusible-euskarria eta iragazkia dituzte pakete txiki batean. Beste batzuek osagai horietako batzuk soilik izan ditzakete. Normalean, dena daukatenak nahiko garestiak dira, baina soberan dauden unitateak normalean oso arrazoizko prezioetan aurki daitezke.

Zirkuitu primarioa elikatuta dagoen ala ez zehazteko gai izatea garrantzitsua da, beraz, argi pilotua erabiltzen da. Bi zirkuitu tipiko erakusten dira. Neoizko lanpara hainbat hamarkadatan erabili izan da. Sinplea eta merkea da. Apur bat hauskorra dela (beirazkoa izatea) eragozpenak ditu; keinu egin dezake erresistentzia handiegia bada; eta benetan zarata elektrikoren bat sor dezake (neon gasaren bat-bateko matxura ionikoaren ondorioz).

LED zirkuituak korrontea mugatzeko erresistentzia ere behar du. 10,000 hms-tan, 12 mA inguruko korronte ematen da. LED gehienek 20 mA-ko korronte maximorako balio dute, beraz, 12 mA arrazoizkoa da. (Efizientzia handiko LEDek 1 edo 2 mArekin bakarrik funtziona dezakete, beraz, erresistentzia handitu daiteke behar den moduan).

Kontuan izan LEDek alderantzizko matxura-tentsio oso eskasak dituztela (normalean 10 eta 20 voltiokoak). Hori dela eta, bigarren diodo bat beharrezkoa da. Honek gutxienez 170 voltioko PIV (Peak Inverse Voltage)rekin funtzionatu behar du. 1N4003 estandarra 200 PIV-ra dago eta horrek ez du marjina handirik ematen. 1N4004 400 PIV-ra dago eta agian zentimo bat gehiago balio du. LEDarekin seriean jarrita, PIV orokorra 400 gehi LED PIVa da.

ZUZENKETA ETA IRAGAZTEA

3., 4. eta 5. irudiek zuzenketa-zirkuitu tipikoenak erakusten dituzte goian bistaratzen den irteerako uhin formarekin. (Iragazki-kondentsadorea ez da erakusten, gehituz gero, uhin forma DC tentsio baten antzeko zerbait bihurtzen baita.) Baliagarria da oinarrizko hiru zirkuitu hauek aztertzea haien indarguneak eta ahuleziak identifikatzeko.

3. irudiak uhin erdiko oinarrizko zuzengailua erakusten du. Honen ezaugarri bakarra da oso erraza dela, zuzentzaile bakarra erabiliz. Ezaugarri txarra da energia-zikloaren erdia soilik erabiltzen duela zirkuituaren eraginkortasun teorikoa % 50 baino gutxiago hasteko. Askotan, uhin erdiko zuzengailuen elikadura-hornidurak % 30eko eraginkortasuna baino ez dute izaten. Transformadoreak elementu garestiak direnez, eraginkortasun ez hori oso garestia da. Bigarrenik, uhin forma oso zaila da iragazten. Denboraren erdia ez da batere energiarik ateratzen transformadoretik. Irteera leuntzeak kapazitate-balio oso handiak behar ditu. Gutxitan erabiltzen da elikadura analogikorako.

3. IRUDIA. Uhin erdiko zuzengailu-zirkuitua sinplea da baina iragazten oso zaila den irteera-uhin eskasa sortzen du. Gainera, transformadorearen potentziaren erdia alferrik galtzen da. (Kontuan izan iragazketa-kondentsadoreak argitasunerako baztertzen direla uhin forma aldatzen dutelako.)

---

Gauza interesgarri eta garrantzitsu bat gertatzen da uhin erdiko zuzengailu-zirkuitu bati iragazki-kondentsadore bat gehitzen zaionean. Kargarik gabeko tentsio diferentziala bikoiztu egiten da. Hau da, kondentsadoreak zikloaren lehen erdiko (zati positiboa) energia gordetzen duelako. Bigarren erdia gertatzen denean, kondentsadoreak gailur tentsio positiboari eusten dio eta gailur tentsio negatiboa beste terminalari aplikatzen zaio, kondentsadoreak eta horren bidez diodoak gailur-puntu tentsio osoa ikusten duelarik. Horrela, goiko 25.2 voltioko transformadore baterako, osagai hauek ikusten duten benetako tentsio gailurra 80 voltiotik gorakoa izan daiteke!

4. irudia (goiko zirkuitua) uhin osoko/erdiko txorrota zuzentzaile zirkuitu tipiko baten adibidea da. Hau erabiltzen denean, kasu gehienetan, ziurrenik ez luke izan beharko. Erabat zuzentzen den irteera polita eskaintzen du. Horrek nahiko erraz egiten du iragaztea. Bi zuzengailu bakarrik erabiltzen ditu, beraz, nahiko merkea da. Hala ere, ez da goian aurkeztutako uhin erdiko zirkuitua baino eraginkorragoa.

4. IRUDIA. Uhin osoko diseinuak (goian) irteera polita sortzen du. Zirkuitua berriro marraztuz (behean), ikus daiteke benetan elkarrekin konektatuta dauden uhin erdiko bi zuzengailu besterik ez direla. Berriz ere, transformadorearen potentziaren erdia alferrik galtzen da.

---

Hori ikus daiteke zirkuitua birmarraztuz bi transformadoreekin (4. irudia behean). Hori egiten denean, argi geratzen da uhin osoa benetan elkarrekin konektatuta dauden uhin erdiko bi zirkuitu besterik ez direla. Transformadorearen potentzia-ziklo bakoitzaren erdia ez da erabiltzen. Horrela, gehienezko eraginkortasun teorikoa % 50ekoa da eta benetako eraginkortasun % 30 ingurukoa da.

Zirkuituaren PIV-a uhin erdiko zirkuituaren erdia da, diodoen sarrerako tentsioa transformadorearen irteeraren erdia baita. Erdiko txorrotak tentsioaren erdia ematen die transformadoreen hariluen bi muturretan. Beraz, 25.2 voltioko transformadorearen adibiderako, PIVa 35.6 voltiokoa da gehi kargarik gabeko gehikuntza, hau da, % 10 inguru gehiago.

5. irudiak zubi-zuzengailuaren zirkuitua aurkezten du, orokorrean lehen aukera izan behar duena. Irteera guztiz zuzentzen da, beraz, iragaztea nahiko erraza da. Garrantzitsuena, ordea, botere-zikloaren bi erdiak erabiltzen ditu. Diseinu eraginkorrena da eta transformadore garestiari etekinik handiena ateratzen dio. Bi diodo gehitzea transformadorearen potentzia ("Volt-Amps" edo VA-tan neurtuta) bikoiztu baino askoz merkeagoa da.

5. IRUDIA. Zubi-zuzengailuaren hurbilketak (goian) transformadorearen potentzia guztiz aprobetxatzen du eta uhin osoko zuzenketa batekin. Gainera, lurraren erreferentzia (behean) aldatuz gero, tentsio bikoitzeko hornidura lor daiteke.

---

Diseinu honen eragozpen bakarra potentzia bi diodoetatik igaro behar dela da, ondorioz 1.4 voltioko tentsio-jaitsierarekin, beste diseinuetarako 0.7 voltio izan beharrean. Orokorrean, hau tentsio baxuko elikadura-iturrietarako kezka da, non 0.7 voltio gehigarriak irteeraren zati handi bat adierazten duen. (Horrelako kasuetan, elikatze-iturri etengailu bat erabili ohi da goiko zirkuituetako bat baino.)

Ziklo erdi bakoitzeko bi diodo erabiltzen direnez, transformadorearen tentsioaren erdia baino ez du ikusten bakoitzak. Horrek PIV sarrerako tentsio gailurraren berdina bihurtzen du edo transformadorearen tentsioaren 1.414 aldiz, hau da, goiko uhin osoko zirkuituaren berdina.

Zubi-zuzengailuaren ezaugarri oso polita da lurraren erreferentzia alda daitekeela irteerako tentsio positiboa eta negatiboa sortzeko. Hau 5. irudiaren behealdean agertzen da.

IRAGAZKETA

Elikadura analogiko baterako iragazketa ia guztiak iragazki-kondentsadore batetik datoz. Irteerarekin seriean dagoen induktore bat erabiltzea posible da, baina 60 Hz-tan, induzigailu hauek nahiko handiak izan behar dute eta garestiak dira. Batzuetan, kondentsadore egokiak garestiak diren tentsio handiko hornikuntzarako erabiltzen dira.

Iragazki-kondentsadorea (C) kalkulatzeko formula nahiko erraza da, baina gailurtik gailurreko uhin-tentsio onargarria (V), ziklo erdiko denbora (T) eta marraztutako korrontea (I) ezagutu behar dituzu. Formula C=I*T/V da, non C mikrofaradetan dagoen, I miliamperetan, T milisegundotan eta V voltetan. 60 Hz-eko ziklo erdiko denbora 8.3 milisegundokoa da (erreferentzia: 1997 Radio Amateur's Handbook).

Formulatik argi dago iragazketa-eskakizunak handitu egiten direla korronte handiko edo/eta uhin txikiko elikadura-iturrietarako, baina hau zentzu arrunta da. Gogoratzeko erraza den adibide bat da 3,000 mikrofarad korronte ampereko hiru volt inguru emango dituela. Adibide honetatik hainbat ratio lan ditzakezu behar duzunaren estimazio arrazoizkoak emateko.

Kontu garrantzitsu bat piztean korrontearen gorakada da. Iragazki-kondentsadoreek hildako labur gisa jokatzen dute kargatu arte. Zenbat eta kondentsadore handiagoak izan, orduan eta handiagoa izango da igoera hori. Transformadorea zenbat eta handiagoa izan, orduan eta gorakada handiagoa izango da. Tentsio baxuko elikadura analogiko gehienetarako (<50 voltio), transformadorearen harilaren erresistentziak zertxobait laguntzen du. 25.2 voltio/bi amperreko transformadoreak 0.6 ohmioko bigarren mailako erresistentzia du. Horrek gehienezko sarrera 42 amperera mugatzen du. Gainera, transformadorearen induktantziak hori zertxobait murrizten du. Hala ere, oraindik korronte potentzial handi bat dago piztean.

Berri ona da siliziozko zuzentzaile modernoek sarritan gorakada-korronte gaitasun handiak dituztela. 1N400x diodoen familia estandarra 30 amperreko gorakada-korrontearekin zehaztu ohi da. Zubi-zirkuitu batekin, bi diodo daude hori daramatzate, beraz, kasurik txarrena 21 amperekoa da bakoitza 30 ampereko zehaztapenaren azpitik dagoena (korronte partekatzea berdina suposatuz, eta hori ez da beti horrela). Muturreko adibidea da hau. Orokorrean, 10 inguruko faktorea erabiltzen da, 21 beharrean.

Hala ere, egungo gorakada hau ez da alde batera utzi behar. Zentimo batzuk gehiago gastatzea hiru amperreko zubi bat erabiltzeko ordez, amperreko zubi bat erabiltzeko dirua ondo gastatzea izan daiteke.

DISEINU PRAKTIKOA

Orain arau eta printzipio hauek erabili eta oinarrizko elikadura hornidura bat diseinatzen has gaitezke. 25.2 voltioko transformagailua erabiliko dugu diseinuaren ardatz gisa. 6. irudia aurreko irudien konposaketa gisa ikus daiteke, baina zati praktikoen balioak gehituta. Bigarren argi pilotu batek bere egoera adierazten du. Kondentsadorean kargarik dagoen ere erakusten du. Hain balio handia izanik, hau segurtasun kontu garrantzitsua da. (Kontuan izan DC seinalea denez, 1N4004 alderantzizko tentsioko diodoa ez dela behar).

6. IRUDIA. Elikatze-iturriaren azken diseinua, pieza praktikoen zehaztapenekin. Boterea arautzea hurrengo artikuluan eztabaidatzen da.

---

Merkeagoa izan daiteke bi kondentsadore txikiago paraleloan erabiltzea handi bat baino. Kondentsadorearen lan-tentsioa gutxienez 63 voltiokoa izan behar da; 50 volt ez da nahikoa marjina 40 volt gailurrerako. 50 voltioko unitate batek % 25eko marjina baino ez du ematen. Hau ondo egon daiteke kritikoa ez den aplikazio baterako, baina kondentsadoreak hemen huts egiten badu, emaitzak hondamendiak izan daitezke. 63 voltioko kondentsadore batek %60 inguruko marjina ematen du, eta 100 voltioko gailu batek %150eko marjina ematen du. Elikatze-iturrietarako, arau orokor bat zuzentzaileen eta kondentsadoreen % 50 eta % 100 arteko marjina da. (Uhinak bi voltio ingurukoa izan behar du, erakusten den moduan).

Zubi-zuzengailuak hasierako korronte gorakada handia kudeatzeko gai izan behar du, beraz, fidagarritasuna hobetzeko zentimo bat edo bi gastatzea merezi du. Kontuan izan zubia transformadoreak horni dezakeenaren arabera zehazten dela elikadura-iturria azkenean zehazten denaren arabera baino. Irteera laburra dagoenean egiten da. Halako batean, transformadorearen korronte osoa diodoetatik igaroko da. Gogoratu, elikadura-hornidura huts egitea gauza txarra dela. Beraz, diseinatu sendoa izateko.

ONDORIOAK

Xehetasunak kontu garrantzitsuak dira elikadura hornidura diseinatzeko. RMS tentsioaren eta puntako tentsioaren arteko aldea ohartzea funtsezkoa da hornikuntzarako lan-tentsio egokiak zehazteko. Gainera, hasierako gorakada-korrontea alde batera utzi ezin den zerbait da.

2. zatian, proiektu hau hiru terminaleko erregulatzaile bat gehituz osatuko dugu. Erabilera orokorreko, korronte mugatua eta erregulagarria den tentsio-iturri bat diseinatuko dugu urruneko itzaliarekin. Gainera, diseinu honetarako erabilitako printzipioak edozein elikadura-iturnikaren diseinuan aplika daitezke. 

Utzi mezu bat 

Mezu zerrenda