Acoplamiento óptico entre un sistema digital y una etapa de potencia 1. Introducción 2. Utilización de opto acopladores 3. Ejemplo de cálculo de una carga según el triac seleccionado 4. Conclusión . !i"liogra#$a I%&'()UCCI*% Muchos sistemas digitales controlan a otros sistemas o realizan funciones de control tales que deben ser interconectados a una etapa de manejo de potencia, con base en TIRISTORS !triacs, S"R, etc.# para actuar sobre cargas resisti$as o inducti$as en sistemas de iluminaci%n, o en procesos industriales o en control de $elocidad de motores, entre otros. l manejo de potencia, es decir la manipulaci%n de altas corrientes, de hasta $arios centenares de amperios, implica el tener consideraciones de seguridad el&ctrica para los o perarios ' de protecci%n para el sistema digital. s deseable que la intercone(i%n entre ambas etapas !la digital ' la de potencia# se haga por un medio de acoplamiento que que perm permit ita a aisl aislar ar el&c el&ctr tric icam amen ente te los los dos dos sist sistem emas as.. sto sto se pued puede e logr lograr ar con con los los disp dispos osit iti$ i$os os llam llamad ados os O)TO*"O O)TO*"O)+* )+*ORS ORS,, mediante los cuales cuales se obtiene un acoplamien acoplamiento to %ptico ', al mismo mismo tiempo, tiempo, un aislamient aislamiento o el&ctrico. )or ello tambi&n se les conoce como O)TO*IS+*ORS O)TO*IS+*ORS.. l acoplamiento se efect-a en el rango del espectro infrarojo a partir de dispositi$os emisores de luz, usualmente IR !infrarojo# +s !diodos emisores de luz#, actuando como emisores ' utilizando dispositi$os detectores de luz !optodetectores#, actuando como receptores. +a raz%n fundamental fundamental para lle$ar lle$ar a cabo acoplamient acoplamiento o %ptico ' aislamie aislamiento nto el&ctrico el&ctrico es por protecci%n protecci%n de la etapa o sistema digital 'a que si ocurre un corto en la etapa de potencia, o cualquier otro tipo de anomal/a el&ctrica, el O)TO*"O)+*OR O)TO*"O)+*OR protege toda la circuiter/a digital de control. l sistema digital puede $ariar entre un sistema discreto o un sistema sistema de ma'or integraci%n integraci%n !en escalas SSI, SSI, MSI, 0+I o 0+SI# 0+SI# o un sistema integrado integrado programabl programable e a ni$el ni$el de memori memorias as !)RO !)ROM M o )RO )ROM# M# o a ni$el ni$el de dispos dispositi iti$os $os progra programab mables les 1inte 1intelig ligent entes2 es2 !micro !micropro proces cesado adores res,, microc microcont ontrol rolado adores res,, dispos dispositi iti$os $os l%gico l%gicos s progra programab mables les,, arreg arreglos los l%gico l%gicos s progra programab mables les,, contr controla olador dores es l%gico l%gicos s programables o computadores#.
U&I+I,ACI*% )E (-&( AC(-+A)('E 0eamos 0eamos a continuaci continuaci%n %n algunos algunos dispositi dispositi$os $os O)TO*I O)TO*IS+* S+*ORS ORS,, e(tra/dos e(tra/dos del manual manual de reemplazo reemplazos s " !para !para dispositi$os semiconductores#, en donde se pueden apreciar $arias tipos de elementos de O)TO*"O)+*MI4TO5 por fototransistor, fototransistor, fotodarlington, fotoS"R, fotoS"R, fotoTRI*", foto6T, foto6T, etc. Todos Todos ellos se estudian en la teor/a de la optoelectr%nica con dispositi$os semiconductores basados en Silicio !Si# o ermanio !e#.
Trabajaremos, a manera de ejemplo, con el O)TO*"O)+*OR MO" 3788 !o MO" 3787# que corresponde al caso " 379: !o 379;# de los diagramas anteriores. +a siguiente es la distribuci%n de pines del circuito integrado !I"# optoaclopador seleccionado. 4" significa que este pin o patilla no se conecta.
Con#iguración de pines l siguiente es el diagrama de bloques general para la cone(i%n de un sistema digital a una etapa de potencia mediante el uso de un optoaclopador.
)iagrama de "lo/ues para intercone0ión de un sistema digital y un sistema de potencia "ontinuando con el ejemplo, como sistema de potencia $amos a trabajar con un sistema de iluminaci%n !carga resisti$a# cu'a potencia es manejada por un TRI*". n lo que sigue, se e(pondr
(%&AE E&3%)A' !3IC( C(% +(5ICA )I5I&A+ -(I&I6A7
(%&AE I +A +*5ICA )I5I&A+ E %E5A&I6A.
(%&AE -A'A AE5U'A' )I-A'( 8 -E'I&I' (%I&('E( A)ICI(%A+ )E +A A+I)A
n ocasiones ha' dificultades por problemas de corriente para disparar el TRI*", en cu'o caso una soluci%n alterna ser/a con un transformador de IM)=+SOS o de )=+SOS, con el cual no ha' acoplamiento %ptico pero se logra un acoplamiento inducti$o. +a relaci%n de espiras del transformador es 8 58.
=n transformador de impulsos t/pico es el "*R >:?:* serie 7:8:@. Se utiliza en aplicaciones industriales ' en electromedicina. *hora bien, si la carga no es resisti$a, es necesario adicionar una red R" o R+ para garantizar el disparo del TRI*". sta red tiene cierta complejidad, pero permite asegurar precisi%n en los disparos ', adem
EE-+( )E C3+CU+( )E U%A CA'5A E59% E+ &'IAC E+ECCI(%A)( n este ejemplo partimos de dos hechos5 la potencia se controlar< con un TRI*", ' la carga a manejar ser< resisti$a como en el caso de las l
8. efinici%n de par>7 0#. ste $oltaje es RMS IA +a corriente consumida por cada l. "
4OT* >5 "ada TRI*" debe lle$ar su buen disipador de calor. 4o ol$ide que cuando se manejan altas corrientes, ha' tendencia a fuerte disipaci%n de potencia en forma de calor ' este es el principal enemigo de los semiconductores. "ontinuando con el ejemplo, supongamos que se tiene5 0A 887 0 !de la l/nea de alimentaci%n de $oltaje# BA 97 Batts !potencia nominal de cada una de las l, se tiene5 I A 97D887 A 7.3?3 * A 3?3 m* +uego, aplicando el paso 3, se tiene 4 A ?D7.3?3
4A8?.@ +
⇒
n forma pr
C(%C+UI*% Siempre que se $a'a a interconectar un sistema digital cualquiera a un sistema de potencia, es necesario hacer optoacoplamiento, para garantizar aislamiento el&ctrico. e no hacerlo se corren enormes riesgos que se traducir
!I!+I(5'A:;A -
Go'lestad Robert ' 4ashelsH' +ouis. Electrónica. &eor$a de Circuitos. ditorial )rentice all ispanoamericana, M&(ico, 8JJ;. Malone' K. Timoth'. Electrónica Industrial. )ispositi
=0ico> 2??? anual de reemplazos EC5. Sil$ania, =S*, >777 Billiams, *rthur. icroprocesadores> dispositi peri#=ricos y de inter#az. erie de circuitos integrados. Mc raL ill, M&(ico, 8J;J. Ing. %elson 'úa Ce"allos nelsonruaitm.edu.co ecano de las tecnolog/as en lectr%nica ' en Mantenimiento de quipo Giom&dico
triac>n?399a >n??@@ >n?7:8a Scr c87?m +m3@7 :98c )ic 8?f?>;a
E)I)(' )E %I6E+ )E A5UA E% &A%@UE BI& %E5A&I6E I%-U&. MEDIDOR DE NIVEL DE AGUA EN 4 PUNTOS DE UN TANQUE CON SEÑALES NEGATIVAS DE ENTRADA En los diseños anteriores he observado que debido al voltaje positivo aplicado a los sensores introducidos en el agua, a lo largo del tiempo se van depositando en ellos partes de sólidos minerales que normalmente tiene el agua como consecuencia del fenómeno llamado electrólisis. Estas adherencias en los sensores hacen que se produzca una capa de color verde que cuando se hace mu gruesa, destrue al sensor adem!s lo va aislando del agua, lo que provoca que el sistema deje de funcionar por esta corrosión.
El cambio que he hecho en este diseño, ha sido colocar en los sensores voltajes cero, o sea a tierra, para lo cual he tenido que usar componentes electrónicos diferentes como por ejemplo utilizar transistores "#" en lugar de #"# con sus respectivos cambios de polarización.
El problema que se presenta con este tipo de aplicación. Es que para poder apreciar su adecuado funcionamiento, se hace necesario dejar que transcurra largo tiempo de operación bajo estas condiciones adversas. El tiempo puede ser de meses o de años, por esta razón es que he tenido que ir cambiando, sobre todo la parte de los sensores. $dem!s de esto, la dureza del agua cambia seg%n la zona donde se est& aplicando este sistema, lo que complica m!s el proceso de mejoramiento del proecto
'especto al terminal o sensor, he sustituido el forro de cobre que ven(a utilizando, por una capa de estaño o soldadura, a que el estaño no es f!cilmente corrosible por el agua.
$ continuación presento el diagrama electrónico el circuito impreso color verde para ser grabado en la l!mina de cobre.
