HARDWARE. La alimentación eléctrica (II)

En la entrada anterior vimos la necesidad de emplear una fuente de alimentación para hacer funcionar al Spectrum, así como su interior, incluyendo el diagrama eléctrico. Ahora vamos a analizar su funcionamiento:

El primer componente con el que se encuentra la corriente es el transformador. Éste, como su nombre indica, transforma los 220V de CA que le llegan en 9V de CA.

Señal en la entrada del transformador

Señal en la salida del transformador

A la salida del transformador está el rectificador de doble onda o puente de Graetz, formado por los cuatro diodos. Debido a la polarización de los diodos, según el pico de tensión que le llegue en ese momento (positivo o negativo), unos conducirán y otros no lo harán. Cuando un diodo está polarizado directamente, es decir se le aplica un positivo a su terminal positivo y un negativo a su terminal negativo, conduce la corriente, actúa como un interruptor cerrado. Si se polariza inversamente, aplicando un negativo en su terminal positivo y un positivo en su terminal negativo, actúa como un interruptor abierto, no conduce la corriente. Este comportamiento del diodo en particular y del circuito rectificador en general, hace que en la salida del mismo tengamos la señal de la gráfica de abajo.

Señal en la salida del rectificador

Como puede apreciarse, los picos negativos han desaparecido, quedándonos solamente con los positivos y con la misma tensión de 9V. Esta señal se aplica al circuito de filtro, formado por los condensadores. Los condensadores son unos componentes que almacenan enrgía eléctrica. Dependiendo de su capacidad, almacenarán más o menos cantidad y, dependiendo de la circuiteria a la que se les asocie, tardarán más o menos tiempo en cargarse o descargarse. Es ésta cualidad la que se aprovecha para producir una señal de corriente contínua. 

 Detalle de los condensadores de filtro. Tras ellos pueden apreciarse dos de los cuatro diodos que forman el circuito rectificador, asi como parte del transformador.

Cuando le llega un pico de tensión al condensador, éste se carga casi instantáneamente. Recordemos que la frecuencia de la corriente alterna es 50 Hz, lo que quiere decir que a los condensadores les llegan 50 picos en un segundo. Debido a la gran capacidad de los condesadores, éstos se descargan más lentamente de lo que tarda en llegarles el siguiente pico de tensión, por lo que la señal en la salida del circuito de filtro, formado por éstos condensadores, es casi una señal contínua. Podemos verlo más claramente en la siguiente gráfica.

Señal en la salida del filtro

Para poder comparar el tiempo de descarga de los condensadores con la llegada de los picos de tensión, éstos se han representado en líneas discontíuas. La señal de salida verdadera es la que está en trazo contínuo. Ésta también es la señal que hay en la salida de la fuente de alimentación.

Como se puede ver, la señal de salida de una fuente de alimentación no es perfectamente contínua, sino que se producen pequeñas "montañas", llamadas rizado. Este rizado depende de la capacidad de los condensadores que actúan como filtro. A mayor capacidad, menos rizado. Sin embargo no podemos usar condensadores de capacidades muy grandes ya que, por un lado, tenemos un límite físico (tamaño) y, por otro, cuanta más capacidad tiene un condensador, más caro cuesta. Un valor típico es el que tiene el de la fuente del Spectrum (4400 micro Faradios).

En el caso de la gráfica el rizado se ha exagerado para poder explicarlo y verlo. En la realidad esto supone apenas una variación de pocos micro voltios, algo que no afecta al circuito que se quiere alimentar, por lo que se puede considerar que la salida de la fuente es una señal contínua casi perfecta.

Señal en la salida de la fuente de alimentación

Si eres de los que conocen el funcionamiento de las fuentes de alimentación, quizá estés echando de menos un úlimo componente entre el filtro y la salida final de la fuente: el estabilizador. Efectivamente, la fuente del Spectrum no tiene un estabilizador de corriente, por lo que las variaciones de tensión de la red en la entrada, se traducen en variaciones de tensión en la salida. Esto es bastante peligroso, sobre si todo si lo que vamos a conectar es un circuito tan delicado como un ordenador. La explicación para esta carencia tan importante en la fuente del Spectrum es que la alimentación eléctrica continúa con más circuitería en la propia placa del ordenador, justo donde se enchufa el conector.

 

 Lado de las pistas de la placa de circuito impreso

POLARIDAD DEL CONECTOR FUENTE-SPECTRUM. Puede resultar interesante, si no necesario, saber en algunas ocasiones cuál es la polaridad de la clavija de alimentación para sustituir la fuente en caso de avería, por otra de mayor potencia, para conectar ciertos periféricos o, simplemente, para cacharrear con el ordenador (mucho cuidado con esto, ya que hoy en día es casi imposible encontrar un Spectrum de recambio en buen estado). En las fotos de más abajo puedes ver detalladamente las polaridades de la clavija y del conector del Spectrum, siendo el polo negativo o tierra (GND) el tubillo interno de la clavija y el positivo la parte cilíndrica metálica del cuerpo. El cable que lleva la banda roja de los dos que forman el paralelo es, justamente, el polo negativo o tierra.

Polaridades de la clavija y conector del Spectrum

En la próxima entrada veremos el circuito estabilizador de tensión y el resto de circuitería relacionada con la alimentación eléctrica, que se encuentra dentro del propio Spectrum.

Quiero agradecer a la fuente de alimentación de mi Spectrum el haberse prestado a esta sesión de fotos, así como a su previo desmantelado y posterior reensamblado.

También quiero agradecer a Gattaca el haber recomendado en su blog una visita al mio. Puedes encontrar el blog de Gattaca aquí http://megahercios.blogspot.com