1. INTRODUCCION Los dimmer o dímer sirven para regular la energía en una o varias lámparas, con el fin de variar la intensidad de la luz que emiten (siempre y cuando las propiedades de la lámpara lo permitan). Actualmente los circuitos más empleados incluyen la función de encendido al "paso por cero" de la tensión. La disminución del valor eficaz en la bombilla se logra recortando la señal en el momento de subida en el punto que se elija (si cortamos la señal cuando la onda llega a 60 V p.e. se encenderá muy poco, mientras que si la cortamos al llegar a 200 V se encenderá casi al máximo). Existen sistemas más complejos capaces de regular el flujo de iluminación para otro tipo de lámparas (fluorescentes, de bajo consumo, etc.) pero son más complicados. Algunos dimmer pueden ser controlados remotamente a través de controladores y protocolos especiales. En el caso de la iluminación para escenarios uno de los protocolos más utilizados es DMX (Digital MultipleX), que es un protocolo de comunicaciones usado para controlar la iluminación de escenarios, o DMX512, el cual permite que la intensidad de las luces convencionales pueda ser sincronizada con las luces de efectos especiales, máquinas de humo, etc.
2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GENERAL Construir un controlador de fase y relé de estado solido que controle el ángulo de disparo, y también controlar la velocidad – iluminación.
2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS ESP ECIFICOS
Implementarlo con TRIAC y DIAC Comprobar su aumento de luminosidad del foco Investigar un circuito en el cual se pueda visualizar lo que se requiere. Determinar la implicación en la salida de un circuito rectificador controlado por medio de SCR.
3. MARCO TEORICO Se llama relé de estado sólido a un circuito híbrido, normalmente compuesto por un optoacoplador que aísla la entrada, un circuito de disparo, que detecta el paso por cero de la corriente de línea y un triac o dispositivo similar que actúa de interruptor de potencia. Su nombre se debe a la similitud que presenta con un relé electromecánico; este dispositivo es usado generalmente para aplicaciones donde se presenta un uso continuo de los contactos del relé que en comparación con un relé convencional generaría un serio desgaste mecánico, además de poder conmutar altos amperajes que en el caso del relé electromecánico destruirían en poco tiempo los contactos. Estos relés permiten una velocidad de conmutación muy superior a la de los relés electromecánicos Existe una gran variedad de aplicaciones de potencia basados en los tiristores como elementos de control. Su propiedad de conmutación de corte a conducción y viceversa resulta muy útil cuando se desea controlar la transferencia de potencia a una carga.Las aplicaciones más comunes de uso doméstico son los reguladores de luz, control de velocidad de motores, etc.
Se quiere entregar una determina energía de la red eléctrica a una carga (Z L) y, para ello, se utiliza un tiristor (en este caso un SCR) como dispositivo de control y un circuito de disparo que controla ese tiristor . Este circuito de disparo introduce un desfase φ respecto al inicio de la onda sinusoidal; a φ se le denomina ángulo de desfase o de disparo y a π - φ ángulo de conducción.
1) 0 ≤ α < φ. El SCR está bloqueado. En estas condiciones no circula ninguna corriente por la carga v (IL=0) y la V AK = Vmsenφ
2) φ ≤ α < π. En el instante α = π el circuito de disparo aplica un pulso que hace entrar el SCR a conducción. Aparece una corriente por la carga de valor IL = Vmsenα/ZL, si se desprecia la caída de tensión en el SCR (V AK~0V). En esas condiciones, V S = VL+V AK ≈ VS.
3) π ≤ α < 2π . En el instante α = π el SCR conmuta a corte de forma natural. En el semiperiodo negativo el SCR se mantiene a corte porque la tensión del ánodo es inferior a la del cátodo. La corriente es nula (IL = 0) y la V AK = Vmsenα
En términos eficaces, la corriente eficaz (rms) entregada a la carga se obtiene mediante la siguiente ecuación
y, de una manera similar, la tensión eficaz (rms) de la carga
La potencia eficaz entregada a la carga se define como el producto de la corriente eficaz por la tensión eficaz.
El circuito se alimentará con una fuente de tensión partida de ±12V (J1). Utilizará el transformador de la mesa para alimentar un rectificador de onda completa con punto medio, cuya entrada se conectará a J3. A la salida del rectificador, sobre R12, aparecerá una onda sinusoidal rectificada, la que es ingresada al comparador U1B. La otra entrada del comparador U1B está conectada a una tensión del orden de los 500mV, provista por el divisor resistivo R6-R8. A la salida del comparador se obtendrán pulsos estrechos
sincronizados con el cruce por cero de la tensión en el transformador, que se utilizan para excitar la base del transistor NPN Q3. El transistor Q3 (ver siguiente figura, izquierda), actúa como llave y el transistor Q1, actúa como fuente de corriente constante. El diodo D6 se coloca para proteger a la juntura base emisor de Q3 de la tensión en reversa que impone U1B en estado bajo. Q1 permite la carga de C1 a pendiente constante mientras Q3 esté abierto. Cuando Q3 se cierra por acción de la corriente inyectada desde el comparador U1B en cada cruce por cero de la tensión del transformador. El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de control por tiristores. El triac es en esencia la conexión de dos tiristores en paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta. El triac sólo se utiliza en corriente alterna y al igual que el tiristor, se dispara por la compuerta. Como el triac funciona en corriente alterna, habrá una parte de la onda que será positiva y otra negativa. La parte positiva de la onda (semiciclo positivo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de arriba hacia abajo (pasará por el tiristor que apunta hacia abajo), de igual manera: La parte negativa de la onda (semiciclo negativo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de abajo hacia arriba (pasará por el tiristor que apunta hacia arriba) Para ambos semiciclos la señal de disparo se obtiene de la misma patilla (la puerta o compuerta). Lo interesante es, que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y así, controlar el tiempo que cada tiristor estará en conducción. (recordar que un tiristor sólo conduce cuando ha sido disparada (activada) la compuerta y entre sus terminales hay un voltaje positivo de un valor mínimo para cada tiristor) Entonces, si se controla el tiempo que cada tiristor está en conducción, se puede controlar la corriente que se entrega a una carga y por consiguiente la potencia que consume. El triac controla el paso de la corriente alterna a la lámpara (carga), pasando continuamente entre los estados de conducción (cuando la corriente circula por el triac) y el de corte (cuando la corriente no circula) Si se varía el potenciómetro, se varía el tiempo de carga del condensador causando que se incremente o reduzca la diferencia de fase de la tensión de alimentación y la que se aplica a la compuerta
Nota: la diferencia de fase o la fase entre dos señales u ondas se define como el ángulo (diferencia de tiempo) que existe entre los dos orígenes de las mismas. Existe un gran número de posibilidades para realizar en la práctica el disparo del TRIAC, pudiéndose elegir aquella que más resulte adecuada para la aplicación concreta de que se trate. Se pueden resumir en dos variantes básicas:
1. Disparo por corriente continua, 2. Disparo por corriente alterna. DISPARO POR CORRIENTE CONTINUA. En este caso la tensión de disparo proviene de una fuente de tensión continua aplicada al TRIAC a través de una resistencia limitadora de la corriente de puerta. Es necesario disponer de un elemento interruptor en serie con la corriente de disparo encargado de la función de control, que puede ser un simple interruptor mecánico o un transistor trabajando en conmutación. Este sistema de disparo es el normalmente empleado en los circuitos electrónicos alimentados por tensiones continuas cuya función sea la de control de una corriente a partir de una determinada señal de excitación, que generalmente se origina en un transductor de cualquier tipo.
DISPARO POR CORRIENTE ALTERNA. El disparo por corriente alterna se puede realizar mediante el empleo de un transformador que suministre la tensión de disparo, o bien directamente a partir de la propia tensión de la red con una resistencia limitadora de la corriente de puerta adecuada y algún elemento interruptor que entregue la excitación a la puerta en el momento preciso.
CARACTERÍSTICAS GENERALES Y APLICACIONES. La versatilidad del TRIAC y la simplicidad de su uso le hace ideal para una amplia variedad de aplicaciones relacionadas con el control de corrientes alternas. Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales, que requieren siempre el movimiento de un contacto, siendo la principal la que se obtiene como consecuencia de que el TRIAC siempre se dispara cada medio ciclo cuando la corriente pasa por cero, con lo que se evitan los arcos y sobre tensiones derivadas de la conmutación de cargas inductivas que almacenan una determinada energía durante su funcionamiento. Resumiendo, algunas características de los TRIACS:
- El TRIAC conmuta del modo de corte al modo de conducción cuando se inyecta corriente a la compuerta. Después del disparo la compuerta no posee control sobre el estado del TRIAC. Para apagar el TRIAC la corriente anódica debe reducirse por debajo del valor de la corriente de retención I h. - La corriente y la tensión de encendido disminuyen con el aumento de temperatura y con el aumento de la tensión de bloqueo. - La aplicación de los TRIACS, a diferencia de los Tiristores, se encuentra básicamente en corriente alterna. Su curva característica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes. Esto es debido a su bidireccionalidad. - La principal utilidad de los TRIACS es como regulador de potencia entregada a una carga, en corriente alterna.
4. DISEÑO Y MATERIALES TRIAC BT137
Potenciómetro 250K
DIAC DB4
Capacitor de Poliéster 0,1 a 250 V
Resistencia 4,7K Ώ
Protoboard
Foco a 110V
5. CONCLUSIONES
Podemos ver que este circuito es muy importante para poder controlar diferentes tipos de cargas y que con un pequeño disparo en el gate la carga se enciende. Al realizar el laboratorio en el osciloscopio las formas de onda no se veían de manera clara y es por esto que solo se pudo ver el voltaje de carga y del diac ya que la forma de onda de la corriente de gate no se pudo apreciar debido a tras corrientes parásitas de la alimentación del circuito. Podemos concluir que con los datos obtenidos el laboratorio se realizo de manera exitosa a excepción de las formas de onda que no se observaron claramente.
6. VENTAJAS
Ninguna parte mecánica sujeta a desgaste Conexión y desconexión de la carga solo cuando la tensión pasa por cero Ausencia de perturbaciones eléctricas en la conmutación Amplio margen de la tensión de control Aislamiento galvánico elevado entre circuito de control y carga Elevada resistencia mecánica Ausencia de ruido en la conmutación
7. WEBGRAFIA
http://electronicapractica2012.blogspot.com/
http://galeon.com/konnan2001/CONTROL.HTML
http://www.soloelectronica.net/rele_solido.htm
