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Fuente de corriente constante para baños químicos (ART2099S)

Esta fuente está indicada para la cremación de objetos o en trabajos electroquímicos como la electrólisis. Pequeños talleres de artesanía, fabricación de objetos metalizados se pueden utilizar en este circuito para cremación, plateado, y otros baños de metal. El circuito puede proporcionar corrientes constantes ajustables de 10 mA a 3 A aproximadamente. Este es un proyecto ideal tanto para la industrialización como para trabajar en una pequeña industria. Este proyecto es uno de los muchos descritos en el libro "Suministros de alimentos" por el mismo autor de este artículo.

Los procesos simples de deposición de metales mediante galvanoplastia o laboratorio para la cremación de objetos pequeños requieren el uso de fuentes de corriente continuas con características especiales. La intensidad actual determina la velocidad de deposición del metal utilizado en el proceso.

Esta velocidad es dada por lo que se llama "equivalente electroquímico", onda se aplica la constante Faraday, de acuerdo con el metal que se utilizará. Si el lector trabaja con la cremación de objetos pequeños o generalmente experimenta electroquímica como electrólisis y electrodeposición, la fuente de corriente directa que describimos puede interesarle.

 

El proyecto

Para la alimentación de aparatos electrónicos lo que normalmente se necesita es una fuente de tensión constante. El funcionamiento normal de la mayoría de los aparatos se obtiene cuando se utiliza una cierta tensión fija en su fuente de alimentación.

En los aparatos donde la corriente varía durante el funcionamiento, como amplificadores de audio y radios, la fuente debe estabilizarse para que, incluso dependiendo de estas variaciones de corriente, se mantenga la tensión.

En el trabajo electroquímico (galvanoplastia) sin embargo, en el que lo importante no es la tensión, sino más bien la intensidad de la corriente, una fuente común no tiene el mismo rendimiento, aunque se puede utilizar.

Mucho más interesante es una fuente que pueda mantener la constante de corriente en el dispositivo que está siendo alimentado, por ejemplo, una bañera de galvanoplastia, que requiere una configuración de circuito especial.

A continuación, utilizamos una fuente de corriente constante, que no es más que un circuito cuya corriente no varía en intensidad, incluso si hay variaciones en las condiciones de alimentación de carga y consumo, como su resistencia.

Para trabajos de electrólisis, galvanoplastia y otros estudios relacionados con la electroquímica, una fuente de corriente constante puede tener interés e incluso en otras aplicaciones como la carga de la batería (que en el fondo también es una aplicación electroquímica). Aunque los procesos de galvanoplastia industrial funcionan con corrientes de decenas o incluso cientos de amperes, nuestra fuente es más modesta: con una corriente máxima de alrededor de 3 amperes, sin embargo, se puede utilizar eficientemente en cremación, níquel, dorada, plateado o cubriendo objetos pequeños de manera eficiente.

Una ventaja importante para tener en cuenta en nuestra fuente, que tiene regulación electrónica, es su aislamiento de la red eléctrica a través de un transformador, lo que la hace totalmente segura: podemos tocar en cualquier parte del circuito que alimenta la bañera, incluso con ella sin peligro de descarga eléctrica.

 

Características

Tensión de entrada: 110/220 VCA

Corrientes de salida: 25 mA a 3 A

Tensión máxima de salida: 25 V

 

CÓMO FUNCIONA

Los circuitos integrados comunes, que se utilizan como reguladores de tensión en fuentes de alimentación lineales, también se pueden utilizar eficientemente como reguladores de corriente.

Uno de estos circuitos integrados, que es bastante común en nuestro mercado, es el LM350T que, suministrado en carcasa TO-220 puede proporcionar corrientes de carga de hasta 3 amperes. Este circuito integrado se utilizará como base para nuestro proyecto.

Así, desde el alta tensión de la red eléctrica, inicialmente tenemos un transformador reductor que tiene un secundario con salida central.

Esta salida central permite el uso de dos diodos sólo en un circuito rectificador que transforma la tensión alterna de la red en tensión continua.La tensión después del diodo es pulsante continua, lo que requiere filtración que se realiza mediante un capacitor de alto valor. En este punto del circuito ya tenemos una tensión continua que podría ser utilizado en procesos de galvanoplastia, pero sin ningún control, e incluso puede haber la sobrecarga del transformador. La configuración se realiza mediante el circuito integrado.

El circuito integrado está conectado en la forma que se muestra en la figura 1. En esta configuración, un resistor actúa como un elemento que determinará la intensidad de la corriente de salida.

 

 

Figura 1 – Uso de un LM350 como regulador actual.
Figura 1 – Uso de un LM350 como regulador actual.

 

 

El circuito integrado tiene un diodo Zener interno, que sirve de referencia asegurando la tensión en su salida.

Por lo tanto, si el terminal de referencia está conectado en la forma indicada, la tensión de referencia en el circuito interno del integrado pasa a depender de la corriente del resistor.

Si esta corriente se ajusta a un determinado valor y se producen variaciones, también varía la tensión en el circuito de referencia que luego actúa para realizar la corrección.

El valor de resistor determina la corriente. Para obtener la corriente, simplemente divida la tensión de referencia (1,2 volts) por el resistor utilizada.

Por ejemplo, para obtener 3 amperes (que la corriente máxima del circuito integrado), el resistor debe ser 0,4 ohms. Usando una resistor variable, en nuestro caso, y un potenciómetro de 47 ohms, podemos variar la corriente de un máximo de 3 amperes (limitado por el resistor) hasta un mínimo' algo alrededor de 25 mA.

Para indicar la corriente que está circulando a través del circuito accionado, se puede utilizar un amperímetro, pero es una característica opcional.

En este caso, se calculará utilizando un instrumento convencional de baja corriente la derivación necesaria en la medida de la corriente máxima predicha, del orden de 3 A.

 

Montaje

En la figura 2 tenemos el diagrama completo del aparato.

 

 

Figura 2 - Diagrama de origen completo.
Figura 2 - Diagrama de origen completo.

 

 

El disposición de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 3 y se puede utilizar una pequeña caja para la fijación de la más grande, como el transformador.

 

Figura 3 - Placa de circuito impreso para el montaje.
Figura 3 - Placa de circuito impreso para el montaje.

 

 

El transformador tiene un enrolamiento primario de 18V + 18V con una corriente de 3 amperes (si se utiliza un transformador de menor tensión y la corriente el aparato sigue funcionando, pero con la corriente y la tensión máxima que dará este componente).

El resistor de 0,4 ohms es crítica, pero se puede obtener de dos maneras: una de ellas consiste en conectar dos resistores de 0,22 ohms X 2W en serie. Otro consiste en conectar 5 resistores de 2,2 ohms x 1W en paralelo, como se muestra en la figura 4.

 

 

Figura 4 – Obtención de un resistor de bajo valor y alta disipación de los resistores comunes.
Figura 4 – Obtención de un resistor de bajo valor y alta disipación de los resistores comunes.

 

 

Los diodos son de tipo 1N5404 o equivalentes para 50 V x 3 A y el Capacitor electrolítico debe tener una tensión de trabajo de al menos 40V. El LED indicador de funcionamiento junto con el resistor en serie son opcionales.

El circuito integrado LM350T debe estar equipado con un radiador de calor. Para este componente, los equivalentes de la misma serie como el LM150T y el LM250T se pueden utilizar sin problemas. También se puede utilizar el equivalente de la carcasa metálica.

Para la conexión de circuito externo un torque de postes de diferentes colores, para identificar la polaridad o incluso dos hilos gruesos con garras para la conexión a los experimentos de la bañera o cremación. Si va a utilizar un amperímetro, para un mayor ahorro puede ser del tipo de hierro-móvil, con un fondo de escala entre 3 y 5 amperes.

Le recordamos que estos instrumentos son bastante inexactos en los extremos de la escala. Para una mayor precisión se debe utilizar un amperímetro de bobina móvil.

 

PRUEBA Y USO

Para probar el aparato, conéctelo a la energía y configure su salida a una corriente mínima.

A continuación, encienda un resistor de carga de 10 a 47 ohmss x 5W en la salida y, a continuación, compruebe entonces la tensión en este resistor. Al dividir el valor de tensión medida por la resistencia del resistor utilizado, debemos tener la corriente que se estableció en el potenciómetro, algo alrededor de 25 mA.

Mediante este procedimiento, puede configuraciones el maceta para proporcionar varios valores actuales y, por lo tanto, marcar una escala en este componente como se muestra en la figura 5 si el aparato no utiliza el amperímetro.

 

 

Figura 5 - Sugerencia de escala para el aparato.
Figura 5 - Sugerencia de escala para el aparato.

 

 

Si se utiliza el amperímetro, la comprobación de trabajo se puede hacer simplemente usando la resistor y actuando sobre la potenciómetro.

El comprobado el funcionamiento es sólo para utilizar el aparato.

 

BAÑOS DE METAL

Lo que se hace en el laboratorio es utilizar sales de cromo, níquel y otros metales que desea depositar en una pieza, que se disuelven en agua.

Si el lector ya trabaja con este tipo de deposición y por lo tanto sabe cuáles son las cosas necesarias para lo que quieren, está bien. Sin embargo, hay lectores que desean hacer algunas experiencias en este sentido y no conocen los sales.

Como el trabajo con productos químicos, sin conocimientos de cuidado básico, es peligroso, vamos a dar una aplicación más simple, que utiliza sustancias que no son tan peligrosas.

Enseñaremos al lector cómo "revestir de cobre" pequeños objetos metálicos como aluminio, hierro o incluso carbono (un electrodo de pila, por ejemplo).

En una bañera de cristal, disolvemos el sulfato de cobre, que se puede comprar con cierta facilidad en las farmacias, (¡no tome directamente las piedras azuladas de esta sal, porque son venenosas, como la mayoría de los productos químicos!).

Como electrodo positivo utilizamos una tablero de cobre, por ejemplo, un tablero virgen de circuito impreso y como electrodo negativo, el objeto que es "revestido de cobre", como se muestra en la figura 6.

 

Figura 6 – Revistiendo de cobre un objeto.
Figura 6 – Revistiendo de cobre un objeto.

 

 

Para la operación de cobre, sólo tiene que conectar la fuente en los dos electrodos y configuraciones la corriente a un valor que depende del tamaño del objeto (los valores entre 100 mA y 500 mA son más que suficientes para el caso de objetos pequeños).

 

¡Observe la polaridad!

Después de unos minutos, el objeto se cubrirá con una cubierta de cobre, es decir, será "revestido de cobre".

 

Nota: lo que realmente ocurre, explicado por la química, es el desplazamiento del metal del objeto por cobre, acelerado por la corriente eléctrica.

 

MEZCLAS PARA OTRAS DEPOSICIONES

 

a) Cromado

Fórmula diluida: 250 gramos de óxido cromático

2,5 gramos de ácido sulfúrico

1 litro de agua

Fórmula concentrada: 400 gramos de óxido cromático

4 gramos de ácido sulfúrico

1 litro de agua

 

La temperatura de la solución debe mantenerse alrededor de 45 grados centígrados, de modo que la cubierta se vuelva brillante, como recomiendan los manuales.

Con más de 50 grados se puede sentir el peligro de que la deposición sea imperfecta.

 

b) Dorar

Fórmula: 7 gramos de cloruro de oro

1 litro de agua

La corriente recomendada es del orden 0,2 amperes por litro.

 

c) Galvanización

Fórmula: 20 gramos de cianuro de potasio y zinc

20 gramos de hidróxido de sodio

10 gramos de cianuro de potasio

4 gramos de cloruro de sodio

1 litro de agua

El ánodo debe ser zinc y el cátodo puede ser plomo o grafito, que consiste en el objeto a cubrir. La corriente debe estar entre 500 mA y 1 amperio.

 

d) Niquelado

Fórmula de cubierta fina: 75 gramos de sulfato de níquel amoniacal

1 litro de agua

La corriente debe estar entre 300 y 500 mA.

 

e) Plata:

Fórmula: 20 gramos de cianuro de potasio

10 gramos de cianuro de plata

1 litro de agua

La corriente recomendada es del orden de 200 mA.

 

Es importante recordar que muchos de los productos utilizados son altamente tóxicos, por lo que requieren un cuidado especial y experiencia en el tratamiento de productos químicos, así como un lugar adecuado, con buena ventilación.

 

Semiconductores:

CI-1 - LM350T - circuito integrado

D1, D2 - 1N5404 - diodos rectificadores

LED - LED rojo común

 

Resistores:

R1 - 4.7 k ohms x 1/2W - amarillo, violeta, rojo

R2 - 0,4 ohms x 5W - vea texto - hilo

P1 - 47 ohms - potenciómetro de hilo

 

Capacitores:

C1 - 1000 uF x 40V - electrolítico

 

Varios:

F1 - 2A - fusible

S1 - Interruptor simple

T1 - Transformador con red primaria y secundaria de 18+18V x 3A

M1 - 0-3A - amperímetro

J1, J2 - Bornes - negro y rojo

 

Placa de circuito impreso, caja de montaje, botón de potenciómetro, radiador de calor para circuito integrado, cable de alimentación, soporte de fusible, caja de montaje, hilos, soldadura,

 

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