Fuente De Alimentación Restaurada

Construí esta fuente de alimentación durante 1984 y 1985 como parte de las actividades de taller de quinto y sexto año en el Instituto San José, del cual soy egresado con el título de Técnico Electromecánico.

Esta escuela fue una base sólida al inicio de mi formación y esta fuente, que utilicé durante décadas de trabajo, es un testimonio de ello.

Fue muy usada tanto en mi trabajo privado como en la empresa en la que estoy empleado actualmente hasta que su deterioro, merced al paso del tiempo y algún que otro mal trato, la volvió prácticamente inutilizable.

La intención de este proyecto fue darle una nueva vida a este equipo para devolverle su utilidad, tratando de reflejar algo de la experiencia adquirida estos últimos cuarenta años.

La mayoría de las herramientas son comunes, más allá de ello, tuve la oportunidad de acceder a una impresora 3D y una grabadora láser que fueron de gran utilidad para dar un salto de calidad en el resultado final.

Muchos de los materiales y componentes utilizados son recuperados.

La electrónica fue diseñada desde cero, usando componentes nuevos.

Como reza el título, el primero fue un paso en falso.

La idea original fue mantener el presupuesto más bien bajo, para ello compré en línea (ML) uno de esos kits baratos de origen chino para armar una fuente lineal. Su desempeño fue más que pobre, no cumplía con mis necesidades ni con las especificaciones publicadas.

Después de abandonar el proyecto por algunos meses presa del desánimo, decidí hacer las cosas a mi modo: a fondo, sin atajos.

Así, el resultado final se acerca más a mis propias expectativas.

Obviamente esta es la etapa más fácil.

De todas estas partes sólo se utilizaron el transformador principal, la parte inferior del gabinete y los interruptores de palanca.

Estos últimos son muy significativos para el carácter estético de la fuente. Son componentes que el colegio adquiría en un desarmadero de surplus electrónico del cercano barrio de Villa Lugano, provienen de equipos mainframe IBM (creo que de un System 360 o similar). Realmente me gustan mucho, son de excelente calidad, y funcionan perfectamente a pesar de sus años.

La verdad es que quedó muy poco de la fuente original como para decir que esto fue una restauración, en realidad fue una reconstrucción conservando en alguna referencia respecto del diseño previo.

Es la pieza central del equipo, tiene múltiples secundarios: dos de 3V, más uno de 6V, 12V y 18V respectivamente.

Esta disposición permite agrupar los secundarios en serie para obtener multiplicidad de tensiones alternas. Además, el primario cuenta con cuatro puntos de ajuste, lo cual permite darle cierto rango de regulación de salida.

Los terminales de los secundarios eran de hojalata y fueron soldados por un adolescente que recién aprendía a soldar (un servidor), los reemplacé por terminales de cobre crimpeados de buena calidad.

Los cables del primario estaban duros y dañados, fueron cambiados por otros nuevos.

Por último, el selector rotativo del primario estaba deteriorado. En reemplazo usé uno recuperado de un variador de ventilador de techo.

Dicho selector fue modificado de manera tal que sólo permite cambiar cuatro pasos sin posición de apagado ni cortocircuitos entre pasos.

Para el elaborar el panel frontal eché mano de una chapa de aluminio recuperado cortada a la medida del frente del gabinete.

Modifiqué parte de la distribución en pos de mejorar la funcionalidad de los controles y mantener cierta simetría.

A mano izquierda están los controles de la fuente regulada, al centro hay un pequeño voltímetro-amperímetro digital (único componente que sigue en el proyecto después del fiasco inicial del "primer paso en falso"). Debajo de éste se ubican los bornes de salida (duplicados para cada polo). A la derecha están los interruptores y el selector del primario.

En la línea inferior, los bornes de los secundarios. Mantienen una disposición similar al original y son una referencia funcional y estética que dice "Esta es una fuente San José".

El diseño fue hecho usando Autocad, impreso a escala unidad en papel para luego pegar éste a la chapa a modo de plantilla para trasladar los centros de perforación y corte. El mecanizado fue realizado parte en mi taller, parte en las instalaciones de mi lugar de trabajo.

Por último le di un acabado más prolijo mediante un lijado y pulido.

LA SEGURIDAD PRIMERO: Esta clase de equipos emiten radiación lumínica que pueden dañar los ojos y la piel, su intensidad es tal que es capaz de evaporar metales, el uso de elementos de seguridad es indispensable para su operación.

Realmente fue un gran avance, comparado con el vinilo autoadhesivo, el Letraset y las líneas de tinta con que contábamos en aquel tiempo.

Los textos están en bajo relieve, lo cual permite cubrirlos con tinta.

Los textos grabados se resaltaron con la aplicación de tinta Ópalo para metal.

En primer lugar procedí a una limpieza y desengrase con alcohol etílico.

La tinta se aplica generosamente con pincel y se retira el exceso con una racleta de poliuretano para serigrafía.

Una vez se que la tinta se hubo secado, procedí a efectuar un pulido suave con fibra tipo Scotch Brite.

El procedimiento fue repetido hasta que quedé satisfecho con el resultado.

Finalmente, después de un lavado con agua desmineralizada, apliqué dos capas de laca transparente satinada que provee protección contra raspones y suciedad, a la vez que da un acabado agradable.

Esta fue una de las etapas más laboriosas.

El gabinete sufrió modificaciones drásticas, por una parte fue necesario aplanar unas cuantas abolladuras (incluyendo las cuatro protuberancias embutidas en el fondo que fungían de patas de apoyo). También obturé los numerosos agujeros que se usaban para sujetar los componentes mediante pequeños discos de cobre y/o acero obtenidos de terminales viejos y recortes de chapa. Todos fueron soldados con estaño-plomo al 50% y alisados a lima y mini torno.

Por otra, corté con la amoladora sendas ventanas rectangulares para alojar el frente y el disipador nuevos (que ahora va montado en el exterior) además de los perforar orificios de fijación de éstos y las aberturas par el porta fusible (que ahora quedó del lado trasero) y la toma IEC.

ADVERTENCIA: Al trabajar con la amoladora angular es necesario usar protección en los oídos y gafas de seguridad.

Irónicamente, después de rellenar laboriosamente decenas de agujeros de los 80, confeccioné dos rejillas de ventilación en la parte posterior e inferior del gabinete haciendo cantidad de orificios nuevos. Usé una chapa perforada como plantilla, creo que el resultado fue muy satisfactorio.

La parte superior fue reemplazada por una tapa nueva que hice confeccionar en un taller de corte y doblado de chapa (la tapa vieja era un colador, y no iba a quedar bien por más parches y masilla que aplicara).

Luego de dejar todo bien escuadrado, alineado y presentado, rellené las imperfecciones del gabinete (lo que quedó de éste) con masilla epoxy.

Tras el lijado y la limpieza de rigor, quedó listo para pintar. Para ello usé pintura en aerosol color negro metalizado, de paso también pinté el disipador y los tornillos que se usaron para cerrar el gabinete (recuperados, gentileza del "tacho de los tornillos").

Una reflexión: Viendo en perspectiva lo poco que quedó del gabinete original y todo el trabajo que llevó dejarlo en condiciones aceptables, hubiera sido más conveniente mandar a cortar una chapa nueva.

Pero no todo es conveniencia en la vida. Cada pieza formó parte de mi aprendizaje y representa el espíritu y el ingenio de los docentes que diseñaron y enseñaron a fabricar esta fuente durante décadas.

Por eso, quise conservar parte de su esencia en la mayor medida posible.

Los componentes eléctricos fueron instalados en un chasis interior confeccionado con aluminio recuperado, éste a su vez se sujeta al fondo del gabinete mediante los cuatro tornillos de fijación de las nuevas patas de goma.

Esto le da un aspecto más limpio y prolijo a la caja, ya que no hay ninguna pieza colgando de la chapa.

Para los bornes de salida de la fuente regulada decidí usar bornes roscados que también funcionan como conectores banana. Se consiguen por ML, por lo general se usan para conectar parlantes.

Los modifiqué para que usen los mismos agujeros de fijación de los conectores banana EIA. Para ello diseñé e hice imprimir unos bujes ad hoc.

Además hice imprimir unas escuadras sencillas para sujetar la nueva placa electrónica de forma prolija.

La plaqueta original ya no funcionaba, ese fue el motivador inicial de este proyecto.

El diseño está basado en un circuito integrado clásico, el LM723, pero con algunos trucos.

Este componente es muy noble y fácil de implementar, sin embargo no permite regular la tensión hasta cero (al igual que el circuito de 1985). Para lograr este objetivo es necesario que la fuente de alimentación sea partida.

Hay muchos esquemas en internet que permiten lograr esta característica. Sin embargo, como este chip cuenta con referencia interna, la estabilidad frente a cambios de temperatura (deriva) se ve comprometida debido a que queda referido a la fuente negativa. La deriva, entonces, se debe al regulador del riel negativo.

Para resolver esto incorporé una referencia externa basada en el también clásico TL431 seguida de un buffer con ganancia unidad mediante uno de los elementos de un LM358.

También tiene límite de corriente ajustable, la otra mitad del amplificador operacional antes mencionado. Es un comparador de error que sensa la corriente mediante un resistor shunt. La referencia es el riel de -5V.

La corriente de salida máxima está limitada a 2,5A ajustable desde casi cero (la original estaba limitada a 2A fijo) y la tensión es ajustable de 0 a 30V mediante un potenciómetro de 10 vueltas (la de 1985 permitía ajustar de 2,5V a 28V).

Para la salida utilizo dos transistores TIP3055 (más que clásicos) montados en un disipador adosado a la parte trasera del gabinete.

El diagrama esquemático y el circuito impreso fueron diseñados con Kicad.

Comparto éstos en PDF, dado que no está permitido compartir el formato de este programa en esta plataforma por motivos que desconozco.

La plaqueta va sujeta al disipador mediante las escuadras impresas en 3D descritas en el paso anterior.

Este diseño permite ser escalado para corrientes mayores.

Este paso no requiere mayor descripción, básicamente colocar las piezas y apretar un montón de tuercas.

Ya es el momento de juntar las piezas, el cableado fue hecho a nuevo desde cero.

El esquema es muy similar al original, con la salvedad de que ahora la fuente regulada es habilitada mediante el relé (desproporcionadamente grande, sí, pero es gratis por ser recuperado y de excelente calidad) comandado desde la llave del panel. La versión de 1985 empleaba la llave más unos puentes externos que había que conectar, esta vieja configuración también permitía acceder al rectificador y el filtro prescindiendo de la electrónica de regulación.

No consideré necesaria esta opción y no está incorporada.

Además, el gabinete ahora cuenta con puesta a tierra.

Finalmente la nueva plaqueta electrónica quedó instalada. Hubo algunas modificaciones de último momento (nada fuera de lo común cuando se pasa del diseño a la construcción final con pocos pasos intermedios y con alto grado de improvisación de hobbista). Agregué un fusible de 4A y un interruptor térmico de 80ºC sobre el disipador conectados en serie con la línea positiva del rectificador de potencia. La idea es brindar un nivel de protección adicional.

Agregué un capacitor de 2,2nf debajo de la plaqueta (que se observa en la foto y el esquemático del paso 10) para compensar una tendencia a oscilar en el modo de corriente constante bajo algunas condiciones de tensión y carga.

También fue necesario aislar los cuerpos de los potenciómetros respecto del gabinete mediante arandelas y bujes de plástico. El motivo es que, al estar el negativo de la fuente aislado del gabinete, entraba ruido inducido a través de los potenciómetros desde el gabinete. El cuerpo metálico del potenciómetro de límite de corriente está conectado con un cable soldado a la masa de la plaqueta a modo de blindaje.

Se puede decir que funcionó "casi" desde el primer intento (obviamente quemé algunos transistores de potencia hasta que hice las modificaciones necesarias, gajes del oficio...).

Una vez que logré que todo funcionara satisfactoriamente, procedí al armado final del gabinete.

El resultado está a la vista.

Sin duda, no puedo terminar esta publicación sin agradecer a los compañeros Leonardo, Luis y Franco de Rotofrance por su aporte y colaboración, sin los cuales el resultado final no hubiera sido el mismo.

Así mismo, expreso mi gratitud a los y las docentes y todo el equipo de taller del Instituto San José por sus esfuerzos para compartir su conocimiento y aportar a la formación de aquel adolescente cabeza dura de los 80.

En particular a la memoria de Don Osvaldo Vidal.