O que é uma fonte de alimentação de laboratório?
Uma fonte de alimentação de laboratório, também conhecida como fonte de alimentação de laboratório ou fonte de alimentação de bancada, é um dispositivo usado em ambientes laboratoriais ou eletrônicos para fornecer energia elétrica controlada e regulada para outros dispositivos, componentes ou circuitos eletrônicos. Essas fontes de alimentação são usadas para fornecer tensão e corrente com precisão e ajuste para alimentar e testar componentes, circuitos e dispositivos eletrônicos.
Os recursos típicos de uma fonte de alimentação de laboratório incluem:
- Tensão ajustável: Permitem ajustar a tensão de saída de acordo com a necessidade do experimento ou projeto, geralmente em uma ampla faixa.
- Corrente Ajustável: Eles oferecem a capacidade de ajustar a corrente de saída para limitá-la e proteger os dispositivos conectados. Para que se houver uma falha, como um aumento de corrente devido a um erro acidental, não passe pela carga mais corrente do que aquela que foi previamente ajustada.
- Regulação: Mesmo que haja variações no consumo pela carga, a tensão de saída ajustada não varia, permanecendo estável.
- Proteção: Geralmente possuem recursos de proteção, como proteção contra curto-circuito e sobrecarga, para evitar danos aos dispositivos em teste e/ou à própria fonte de alimentação.
- Display: A maioria das fontes de alimentação de laboratório possui um display ou medidores que mostram a tensão e a corrente de saída em tempo real.
- Interfaces de controle: Algumas fontes de alimentação modernas oferecem interfaces de controle digital que permitem ajustar a saída usando software ou dispositivos remotos.
Essas fontes de alimentação são essenciais na eletrônica, proporcionando a capacidade de realizar testes e experimentos de forma controlada e segura, além de facilitar a alimentação de componentes e circuitos em protótipos e projetos de desenvolvimento.
Que tipo de fontes de alimentação de laboratório existem?
Existem vários tipos de fontes de alimentação de laboratório, cada uma com características específicas para diferentes aplicações. Em geral, a fonte de alimentação de laboratório geralmente utilizada em eletrônica, assim como outros tipos de fontes e alimentadores, pode ser linear ou chaveada.
Fonte de alimentação linear:
Essas fontes de alimentação usam transformadores e reguladores lineares para gerar tensão e corrente de saída. Elas oferecem alta precisão e baixa interferência de ruído, mas tendem a ser mais pesadas e menos eficientes em comparação com fontes chaveadas.
Fonte de alimentação comutada (SMPS):
Também conhecidas como fontes de alimentação chaveadas, elas usam comutação eletrônica para gerar a tensão e a corrente de saída. Eles são mais eficientes e compactos que as fontes lineares, mas podem gerar mais ruído elétrico e exigir filtragem adicional para aplicações sensíveis a ruído.
Mas funcionalmente podemos ter os seguintes tipos de fontes laboratoriais:
Fonte de alimentação de laboratório de corrente contínua DC ajustável:
Este tipo de fonte de alimentação pode ser linear ou chaveada. E possui as características típicas que listamos no início: tensão e corrente ajustáveis, indicadores que mostram a corrente e a tensão fornecidas, além de proteções contra curto-circuito, sobrecorrente e temperatura. Em alguns casos também podem possuir interfaces de controle como USB, GPIB, RS232, etc.
Por sua vez, temos fontes de alimentação simples com um único canal variável, duplas e até três ou quatro canais variáveis.
Quando possuem 2 ou mais canais independentes, possuem outros botões que permitem organizar os canais da referida fonte das seguintes formas ou modos de funcionamento:
Modo independente: Cada uma das fontes pode ser regulada de forma independente tanto em tensão quanto em corrente para ter tensões diferentes.
Modo serial: Neste caso permite obter uma fonte de alimentação com a mesma corrente de cada uma das fontes, mas a tensão pode aumentar até a soma dos canais. Por exemplo, pode ser útil obter uma fonte de alimentação simétrica ou simplesmente aumentar a tensão máxima de saída. Normalmente uma das fontes atua como mestre e os medidores associados a essa fonte são aqueles que indicam tanto a tensão como a corrente fornecida.
Modo paralelo: A tensão de saída é a mesma fornecida por cada fonte independente, mas a corrente fornecida aumenta pela soma de todos os canais. Normalmente uma das fontes atua como mestre e o medidor associado a essa fonte é aquele que exibe tanto a corrente quanto a tensão fornecida.
Em qualquer caso, estes três modos de funcionamento das fontes laboratoriais ajustáveis são bastante gerais e recomendamos a leitura exata do manual de instruções de cada um dependendo do caso.
Fonte de alimentação programável:
Estas fontes permitem ao usuário programar e controlar a tensão e corrente de saída através de interfaces digitais. Eles são ideais para aplicações de testes automatizados e experimentos controlados por computador. Por sua vez, uma fonte de alimentação programável pode ser linear ou chaveada ou utilizar ambas as tecnologias.
Fontes de alimentação programáveis oferecem uma ampla variedade de soluções em laboratórios, testes eletrônicos e desenvolvimento de projetos. Sua capacidade de controlar e ajustar a tensão e a corrente de saída de maneira precisa e programável. A sua possibilidade de registar todos estes dados, para posterior análise e/ou confecção de gráfico, torna-o uma ferramenta versátil para inúmeras tarefas.
Geralmente todos esses tipos de fontes de alimentação suportam ou possuem protocolos de comunicação e/ou programas específicos para automação e controle de instrumentação e equipamentos em processos de medição como SCPI ou LabVIEW, que explicaremos com mais detalhes a seguir.
Fontes de alimentação de alta tensão:
Projetado para fornecer tensões muito altas, frequentemente usado em aplicações como testes de isolamento, arco elétrico ou em pesquisas de dispositivos eletrônicos de alta tensão. Você pode usar tecnologia de fonte linear ou comutada, ou ambas.
Fontes de alimentação de corrente alternada CA:
Embora as fontes de alimentação de laboratório geralmente forneçam corrente contínua CC, existem outras que fornecem energia elétrica alternada CA. Dependendo da frequência da corrente entregue à carga, temos fundamentalmente dois tipos de fontes de alimentação CA.
Fontes de alimentação 50/60 Hz:
Fontes de alimentação de corrente alternada (CA) são dispositivos projetados para fornecer energia elétrica na forma de corrente alternada, em vez de corrente contínua (CC), como as fontes de alimentação convencionais de laboratório. Essas fontes de alimentação são usadas principalmente para fornecer corrente alternada a dispositivos ou equipamentos que requerem energia CA, como eletrodomésticos, sistemas de iluminação, motores elétricos, sistemas HVAC e outros equipamentos alimentados por CA.
As fontes de alimentação CA são normalmente projetadas para fornecer corrente alternada em uma frequência padrão, como 50 Hz ou 60 Hz, e em uma tensão específica, como 110 V, 220 V ou 240 V, dependendo da região geográfica e dos padrões elétricos locais. . Essas fontes podem vir em vários formatos e tamanhos, desde pequenos adaptadores CA usados para carregar dispositivos eletrônicos até fontes de alimentação CA maiores e mais robustas usadas em aplicações industriais.
Estas fontes de alimentação permitem-nos simular a tensão da rede eléctrica e podemos provocar variações para que possamos conhecer o funcionamento do equipamento quando a tensão da rede não é adequada, para que possamos saber a sua estabilidade antes de o colocar em funcionamento no mercado.
Fontes de alimentação de 400 Hz:
Porém, a frequência de 400 Hz (hertz) é comum na indústria de aviação e aeronáutica para geração e distribuição de energia elétrica em aeronaves comerciais e militares. Aqui estão mais informações sobre fontes de alimentação de 400 Hz na aviação:
Motivo de uso na aviação: A escolha de 400 Hz como frequência padrão na aviação se deve a vários motivos. Em comparação com a frequência convencional de rede elétrica de 50 Hz ou 60 Hz usada em aplicações terrestres, a frequência de 400 Hz oferece algumas vantagens em termos de peso, tamanho e eficiência para sistemas elétricos a bordo de aeronaves. Isto é especialmente importante na aviação, onde o peso e o espaço são fatores críticos.
Benefícios de 400 Hz:
Tamanho e peso menores: Transformadores e componentes elétricos podem ser mais compactos e leves em 400 Hz em comparação com 50 Hz ou 60 Hz, o que é crucial em aplicações aeroespaciais.
Maior eficiência em sistemas elétricos rotativos: Motores elétricos, geradores e sistemas elétricos rotativos podem operar com maior eficiência em 400 Hz.
Melhor qualidade de energia: frequências mais altas podem fornecer melhor qualidade de energia para dispositivos eletrônicos e sistemas aviônicos sensíveis.
Geração de energia: Nas aeronaves, a energia elétrica é gerada por geradores movidos por motores de aeronaves, conhecidos como geradores de 400 Hz. Esses geradores produzem energia a 400 Hz que é então distribuída por toda a aeronave para alimentar sistemas críticos e não críticos.
Conversores e Distribuição: Conversores de frequência e unidades de distribuição de energia são usados para adaptar e distribuir energia elétrica de 400 Hz para sistemas que a necessitam. Esses sistemas garantem uma distribuição confiável de energia elétrica por toda a aeronave.
Sistemas aviônicos e equipamentos elétricos: Os sistemas de navegação, comunicações, iluminação, sistemas de entretenimento a bordo e outros equipamentos elétricos da aeronave são projetados para operar com potência de 400 Hz.
Em resumo, as fontes de alimentação de 400 Hz são essenciais na aviação para fornecer energia elétrica eficiente e confiável a sistemas e equipamentos críticos a bordo de aeronaves comerciais e militares. Esses sistemas são projetados para atender aos rigorosos padrões de segurança e desempenho da indústria aeroespacial e garantir a operação segura e eficiente das aeronaves.
A escolha de uma fonte de alimentação para laboratório dependerá das necessidades específicas da aplicação, como precisão exigida, faixa de tensão e corrente, eficiência e orçamento disponível. Cada tipo tem suas vantagens e desvantagens, sendo importante selecionar o adequado de acordo com o contexto em que será utilizado.
O que é SCPI e LabVIEW?
SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments) e LabVIEW são dois conceitos relacionados à automação e controle de instrumentação e equipamentos na área de eletrônica e instrumentação.
SCPI (comandos padrão para instrumentos programáveis):
Definição: SCPI é um padrão de comunicação que define um conjunto de comandos e convenções de sintaxe usados para controlar e comunicar-se com instrumentos de medição programáveis e equipamentos de teste, como osciloscópios, multímetros, geradores de sinais e fontes de alimentação programáveis.
Objetivo: O SCPI fornece uma linguagem comum e um conjunto de comandos que permitem que engenheiros e cientistas controlem, configurem e coletem dados de forma consistente de uma variedade de instrumentos de diferentes fabricantes, facilitando a interoperabilidade e a automação em um laboratório ou ambiente de testes.
Exemplo: Um comando SCPI típico pode ser "SET VOLTAGE 5.0" para definir a tensão de saída de uma fonte de alimentação programável para 5,0 volts.
LabVIEW:
Definição: LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) é um ambiente de desenvolvimento de software e sistemas desenvolvido pela National Instruments (agora parte da Keysight Technologies) usado para aquisição de dados, controle de instrumentação e automação de sistemas.
Objetivo: O LabVIEW permite que engenheiros e cientistas criem aplicações gráficas personalizadas e testem sistemas usando uma interface gráfica intuitiva. Os usuários podem arrastar e soltar elementos visuais chamados “blocos funcionais” para projetar o fluxo de controle e a lógica de sua aplicação.
Aplicações: O LabVIEW é usado em uma ampla variedade de campos, como automação industrial, instrumentação e controle de processos, aquisição de dados, engenharia de sistemas, robótica e pesquisa científica.
Vantagens: O LabVIEW é especialmente útil para criar interfaces de usuário personalizadas e sistemas de controle de instrumentação. Ele pode ser integrado a uma ampla variedade de hardware e dispositivos de medição e controle, incluindo aqueles que usam comandos SCPI.
Em resumo, SCPI é um padrão de comunicação para controle de instrumentos de medição programáveis e equipamentos de teste utilizando comandos de texto, enquanto LabVIEW é um ambiente de desenvolvimento de sistemas que permite a criação de aplicações gráficas e sistemas de controle customizados, facilitando a automação e a interação com a instrumentação, inclusive aquela utilizando SCPI como protocolo de comunicação. Ambos são importantes na área de automação e controle de sistemas de medição e teste.
Esses dois protocolos ou programas como LabVIEW e SCPI não são exclusivos de fontes programáveis. Podem existir fontes de alimentação de laboratório de outros tipos que também
