¿Qué es una fuente de alimentación de laboratorio?
Una fuente de alimentación de laboratorio, también conocida como fuente de energía de laboratorio o fuente de alimentación de banco, es un dispositivo utilizado en entornos de laboratorio o electrónica para proporcionar energía eléctrica controlada y regulada a otros dispositivos electrónicos, componentes o circuitos. Estas fuentes de alimentación se utilizan para suministrar voltaje y corriente de manera precisa y ajustable a fin de alimentar y probar componentes, circuitos y dispositivos electrónicos.
Las características típicas de una fuente de alimentación de laboratorio incluyen:
- Voltaje ajustable: Permiten ajustar el voltaje de salida según las necesidades del experimento o proyecto, generalmente en un rango amplio.
- Corriente ajustable: Ofrecen la capacidad de ajustar la corriente de salida para limitarla y proteger los dispositivos conectados. De manera que si hay un fallo, como por ejemplo un incremento de corriente debido a un error accidental no pasa por la carga más corriente que la que ha sido ajustada con anterioridad.
- Regulación: Aunque se produzcan variaciones en el consumo por parte de la carga, la tensión a la salida ajustada no varía, permanciendo estable.
- Protección: Suelen tener características de protección, como protección contra cortocircuitos y sobrecarga, para prevenir daños a los dispositivos bajo prueba y/o la propia fuente de alimentación.
- Visualización: La mayoría de las fuentes de alimentación de laboratorio cuentan con una pantalla o medidores que muestran el voltaje y la corriente de salida en tiempo real.
- Interfaces de control: Algunas fuentes de alimentación modernas ofrecen interfaces de control digital que permiten ajustar la salida mediante software o dispositivos remotos.
Estas fuentes de alimentación son esenciales en la electrónica, ya que brindan la capacidad de realizar pruebas y experimentos de manera controlada y segura, además de facilitar la alimentación de componentes y circuitos en prototipos y proyectos de desarrollo.
¿Qué tipo de fuentes de alimentación de laboratorio hay?
Existen varios tipos de fuentes de alimentación de laboratorio, cada una con características específicas para diferentes aplicaciones. De forma general la fuente de alimentación de laboratorio que se usan de forma general en electrónica, al igual que otros tipos de fuentes y alimentadores pueden ser lineales o conmutadas.
Fuente de alimentación lineal:
Estas fuentes de alimentación utilizan transformadores y reguladores lineales para generar voltaje y corriente de salida. Ofrecen una alta precisión y baja interferencia de ruido, pero tienden a ser más pesadas y menos eficientes en comparación con las fuentes de alimentación conmutadas.
Fuente de alimentación conmutada (SMPS):
También conocidas como fuentes de alimentación conmutadas, estas utilizan conmutación electrónica para generar el voltaje y la corriente de salida. Son más eficientes y compactas que las fuentes lineales, pero pueden generar más ruido eléctrico y pueden requerir filtrado adicional para aplicaciones sensibles al ruido.
Pero de forma funcional podemos tener los siguientes tipos de fuentes de laboratorio:
Fuente de alimentación laboratorio corriente continua DC regulable:
Este tipo de fuente de alimentación puede ser lineal o conmutada. Y tiene las características típicas que enumerabamos al principio: voltaje y corriente regulable, indicadores visualizadores de la corriente y voltaje proporcionado, junto con protecciones de cortociruito, sobrecorriente y temperatura. En algún caso además pueden tener interface de control como USB, GPIB, RS232, etc.
A su vez estas fuentes de alimentación las tenemos simples con un canal único variable, dobles e incluso con tres o cuatro canales variables.
Cuando llevan 2 o más canales independientes, tienen otros botones que permiten disponer los canales de dicha fuente de las siguientes formas o modos de funcionamiento:
Modo independiente: Cada una de las fuentes puede ser regulada de forma independiente tanto en voltaje como en corriente con el objeto de disponer de voltajes diferentes.
Modo serie: En este caso me permite obtener una fuente de alimentación con la misma corriente de cada una de las fuentes de alimentación, pero el voltaje puede aumentar a la suma de los canales. Por ejemplo puede ser últil para obtener de una fuente de alimentación simétrica o simplemente aumentar el voltaje máximo de salida. Normalmente una de las fuentes hace de master y los medidores asociados a dicha fuente son los que indican tanto voltaje como corriente entregada.
Modo paralelo: El voltaje de salida es el mismo que el que entrega cada fuente independiente, pero la corriente entregada aumenta a la suma de todos los canales. Normalmente una de las fuentes hace de master y el medidor asociado a dicha fuente es el que visualiza tanto la corriente como el voltaje entregado.
En cualquier caso estos tres modos de funcionamiento de las fuentes de laboratorio regulables es bastante general y recomendamos leer exactamente el manual de instrucciones de cada una según el caso.
Fuente de alimentación programable:
Estas fuentes permiten al usuario programar y controlar el voltaje y la corriente de salida a través de interfaces digitales. Son ideales para aplicaciones de pruebas automatizadas y experimentos controlados por computadora. A su vez una fuente de alimentación programable puede ser lineal o conmutada o emplear ambas tecnologías.
Las fuentes de alimentación programables ofrecen una amplia variedad de soluciones en laboratorios, pruebas electrónicas y desarrollo de proyectos. Su capacidad para controlar y ajustar la tensión y la corriente de salida de manera precisa y programable. Su posibilidad de registrar todos estos datos, para luegos su posterior análisis y/o realizar un gráfico, la convierte en una herramienta versátil para numerosas tareas.
Generalmete todas estos tipos de fuentes de alimentación soportan o tienen protocolos y/o programas específicos de comunicaciones para automatización y control de instrumentación y equipos en procesos de medida como SCPI o LabVIEW, que explicaremos con más detalle abajo.
Fuentes de alimentación de alta tensión:
Diseñadas para proporcionar voltajes muy altos, a menudo utilizadas en aplicaciones como pruebas de aislamiento, generación de arcos eléctricos o en la investigación de dispositivos electrónicos de alta tensión. Puede utilizar tecnología de fuente lineal, conmutada o ambas.
Fuentes de alimentación de corriente alterna AC:
Aunque en general las fuentes de alimentación de laboratorio entregan corriente continua DC, existen otras que entregan energía eléctrica alterna AC. en función de la frecuencia de la corriente entregada a la carga tenemos fundamentalmente dos tipos de fuentes de alimentación de alterna AC
Fuentes de alimentación de 50/60Hz:
Las fuentes de alimentación de corriente alterna (CA) son dispositivos diseñados para suministrar energía eléctrica en forma de corriente alterna, en lugar de corriente continua (CC) como las fuentes de alimentación de laboratorio convencionales. Estas fuentes de alimentación son utilizadas principalmente para proporcionar corriente alterna a dispositivos o equipos que requieren alimentación de CA, como electrodomésticos, sistemas de iluminación, motores eléctricos, sistemas de climatización, y otros equipos que funcionan con CA.
Las fuentes de alimentación de corriente alterna suelen estar diseñadas para proporcionar corriente alterna a una frecuencia estándar, como 50 Hz o 60 Hz, y a un voltaje específico, como 110 V, 220 V o 240 V, dependiendo de la región geográfica y las normas eléctricas locales. Estas fuentes pueden tener una variedad de formas y tamaños, desde pequeños adaptadores de corriente alterna que se utilizan para cargar dispositivos electrónicos hasta fuentes de alimentación de CA más grandes y robustas utilizadas en aplicaciones industriales.
Estas fuentes de alimentación nos permiten simular la tensión de la red eléctrica y podemos provocar variaciones de manera que podamos conocer la funcionalidad de los equipos cuando el voltaje de la red no es el adecuado, de manera que podamos conocer su estabilidad antes de su puesta en el mercado.
Fuentes de alimentación de 400Hz:
Sin embargo, la frecuencia de 400 Hz (hercios) es común en la industria de la aviación y la aeronáutica para la generación y distribución de energía eléctrica en aeronaves comerciales y militares. A continuación, te proporciono más información sobre las fuentes de alimentación de 400 Hz en la aviación:
Razón de uso en aviación: La elección de 400 Hz como frecuencia estándar en la aviación se debe a varias razones. En comparación con la frecuencia de red eléctrica convencional de 50 Hz o 60 Hz utilizada en aplicaciones terrestres, la frecuencia de 400 Hz ofrece algunas ventajas en términos de peso, tamaño y eficiencia para los sistemas eléctricos a bordo de aeronaves. Esto es especialmente importante en la aviación, donde el peso y el espacio son factores críticos.
Beneficios de 400 Hz:
Menor tamaño y peso: Los transformadores y componentes eléctricos pueden ser más compactos y livianos a 400 Hz en comparación con 50 Hz o 60 Hz, lo que es crucial en aplicaciones aeroespaciales.
Mayor eficiencia en sistemas eléctricos rotativos: Los motores eléctricos, generadores y sistemas eléctricos rotativos pueden funcionar de manera más eficiente a 400 Hz.
Mejor calidad de energía: La frecuencia más alta puede proporcionar una mejor calidad de energía para dispositivos electrónicos sensibles y sistemas de aviónica.
Generación de energía: En aeronaves, la energía eléctrica se genera mediante generadores accionados por motores de aeronaves, conocidos como generadores de 400 Hz. Estos generadores producen energía a 400 Hz que luego se distribuye a través de la aeronave para alimentar sistemas críticos y no críticos.
Convertidores y distribución: Los convertidores de frecuencia y las unidades de distribución de energía se utilizan para adaptar y distribuir la energía eléctrica de 400 Hz a los sistemas que la requieren. Estos sistemas aseguran una distribución confiable de la energía eléctrica en toda la aeronave.
Sistemas de aviónica y equipos eléctricos: Los sistemas de navegación, comunicación, iluminación, sistemas de entretenimiento a bordo y otros equipos eléctricos de la aeronave están diseñados para funcionar con energía de 400 Hz.
En resumen, las fuentes de alimentación de 400 Hz son fundamentales en la aviación para proporcionar energía eléctrica eficiente y confiable a los sistemas y equipos críticos a bordo de aeronaves comerciales y militares. Estos sistemas están diseñados para cumplir con los rigurosos estándares de seguridad y rendimiento de la industria aeroespacial y garantizar la operación segura y eficiente de las aeronaves.
La elección de una fuente de alimentación de laboratorio dependerá de las necesidades específicas de la aplicación, como la precisión requerida, el rango de voltaje y corriente, la eficiencia y el presupuesto disponible. Cada tipo tiene sus ventajas y desventajas, y es importante seleccionar la adecuada según el contexto en el que se vaya a utilizar.
¿Qué es SCPI y LabVIEW?
SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments) y LabVIEW son dos conceptos relacionados con la automatización y control de instrumentación y equipos en el ámbito de la electrónica y la instrumentación.
SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments):
Definición: SCPI es un estándar de comunicación que define un conjunto de comandos y convenciones de sintaxis utilizados para controlar y comunicarse con instrumentos de medición y equipos de prueba programables, como osciloscopios, multímetros, generadores de señales y fuentes de alimentación programables.
Propósito: SCPI proporciona un lenguaje común y un conjunto de comandos que permiten a los ingenieros y científicos controlar, configurar y recopilar datos de manera consistente desde una variedad de instrumentos de diferentes fabricantes, lo que facilita la interoperabilidad y la automatización en un laboratorio o entorno de pruebas.
Ejemplo: Un comando SCPI típico podría ser "SET VOLTAGE 5.0" para establecer el voltaje de salida de una fuente de alimentación programable en 5.0 voltios.
LabVIEW:
Definición: LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) es un entorno de desarrollo de sistemas y software desarrollado por National Instruments (ahora parte de Keysight Technologies) que se utiliza para la adquisición de datos, el control de instrumentación y la automatización de sistemas.
Propósito: LabVIEW permite a los ingenieros y científicos crear aplicaciones gráficas y sistemas de prueba personalizados utilizando una interfaz gráfica intuitiva. Los usuarios pueden arrastrar y soltar elementos visuales llamados "bloques de función" para diseñar el flujo de control y la lógica de su aplicación.
Aplicaciones: LabVIEW se utiliza en una amplia variedad de campos, como la automatización industrial, la instrumentación y control de procesos, la adquisición de datos, la ingeniería de sistemas, la robótica y la investigación científica.
Ventajas: LabVIEW es especialmente útil para crear interfaces de usuario personalizadas y sistemas de control de instrumentación. Puede integrarse con una amplia gama de hardware y dispositivos de medición y control, incluidos aquellos que utilizan comandos SCPI.
En resumen, SCPI es un estándar de comunicación para controlar instrumentos de medición y equipos de prueba programables mediante comandos de texto, mientras que LabVIEW es un entorno de desarrollo de sistemas que permite la creación de aplicaciones gráficas y sistemas de control personalizados, facilitando la automatización y la interacción con instrumentación, incluida la que utiliza SCPI como protocolo de comunicación. Ambos son importantes en el campo de la automatización y control de sistemas de medición y prueba.
Estos dos protocolos o programas como LabVIEW y SCPI no son exclusivos de las fuentes programables. Puede haber fuentes de alimentación de laboratorio de otros tipos que también
