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Practica Nº 3 Circuitos detectores de cruce por cero Alexander Rodríguez Sánchez Facultad de Ingeniería l!ctrica" #a$oratorio de lectr%nica de Potencia &ni'ersidad (ecnol%gica )e Pereira Pereira" Colo*$ia+
alerodrigez,utp+edu+co
)a'id -onzales .alencia Facultad de Ingeniería l!ctrica" #a$oratorio de lectr%nica de Potencia &ni'ersidad (ecnol%gica )e Pereira Pereira" Colo*$ia+ da'ago/1,utp+edu+co
)i$er Antonio Arias 0ueno Facultad de Ingeniería l!ctrica" #a$oratorio de lectr%nica de Potencia &ni'ersidad (ecnol%gica )e Pereira Pereira" Colo*$ia+ dianarias,utp+edu+co
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Resumen —El objeto de esta practica, es conocer el comportamiento del circuito montado y de esta manera armar circuitos que nos muestren por pantalla del osciloscopio la detección de cruce por cero de la tensión alterna, a si mismo el uso de diferentes elementos electrónicos, como lo son los optoacopladores y amplificadores operacionales para su implementación, utilizando el menor número posible de elementos en cada circuito sometido a mediciones por el equipo de trabajo. PalabrasClave— protoboar, led, osciloscopio, optoacopladores, puente rectificador amplificadores operacionales, conexión paralelo, conexión serie, compensación, diodo, transistor, tiristor. Abstract— The object of this practice is to kno the beha!ior of the assembled circuit and in this ay armin" circuits that sho us by oscilloscope screen the detection of crossin" by zero of the alternatin" !olta"e, to itself the use of different electronic elements, as they are The optocouplers and operational amplifiers for its implementation, usin" the feest possible elements in each circuit subjected to measurements by the ork equipment. Key words— thyristor, Protoboard, led, oscilloscope, optocouplers, bridge rectifier operational amplifiers, parallel connection, serial connection, compensation, diode, transistor.
cuando se energizan o se desactivan justo cuando la tensión se hace cero, sin embargo, para disparar el tiristor cuando la tensión a través de el es cero, se requiere de un circuito especial de disparo el cual lo llamamos, un detector de cruce por cero, muchos circuitos electrónicos operan con doble polaridad, el detector de cruce por cero censa cuando se produce un cambio de polaridad.
2. !"#$%& i*ple*entar circuitos para la deteccion de cruces por cero de la tension alterna+ &so de dierentes dispositi'os" tales co*o optoacopladores 2 a*pliicadores operacionales para su i*ple*enteacion+ &tilizar el *enor nu*ero de ele*entos para la construccion de cada uno de los circuitos+
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ptoacopladores (iristor C145 6C 3411 Proto$oar Resistencias Condensadores Fuente )C Flu7e sciloscopio digital Interruptores Protecciones
# $%T&'()**$+% En un circuito de potencia, podemos generar componentes de alta frecuencia, los cuales ocasionan problemas de interfrecuencia electromagnética, debido al suicheo de encendido y apagado, causando daños considerable en nuestros equipos, los desarrollos tecnológicos han comprobado que los circuitos de corriente alterna de propósito general producen interferencia magnética
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circuto numero no
analizando el circuito de la igura 3" nota*os :ue solo posee un optoacoplador" cu2o unciona*iento 2a ue descrito en el pre inor*e 2 a dierencia del anterior" en este circuito se anexo un puente rectiicador de onda co*pleta no controlado" al tener una se;al rectiicada" esta entrara al diodo del optoacoplador propuesto para este circuito" ta*$i!n polarizando *ediante una resistencia :ue analizare*os el co*porta*iento de esta en el circuito" por consiguiente" o$ser'a*os :ue al tener el potenci%*etro en su ni'el *áxi*o de i*pedancia" la corriente *áxi*a ue de 13"= a*perios" el transistor de salida tendrá un .cc conectado a su colector asi co*o una resistencia la cual será 'ariada 2 con ello analizar el co*porta*iento del pulso o$tenido+ n esta resistencia se o$tu'o un pulso en $a9o cada 'ez :ue la se;al senosuidal caiga a cero" o$teniendo de esta *anera un detector de cruce por cero+ Fig >
Fig >+ -raica del cruce por cero
i*ple*enta*os el circuito de la igura 1"con el o$9eto de 'eriicar la respuesta del del circuito ante la 'ariaci%n de la resistencia R8" :ue en nuestro caso ue ree*plazo por un potenci%*etro de 17" con el potenci%*etro i*ple*entado en el circuito" tu'i*os pa oportunidad de 'ariar su resistencia hasta el 'alor indicado en el pre inor*e por la pre'ia si*ulaci%n para de esta *anera o$tener resultados no a9enos al pre inor*e" 'ariándolo desde su i*pedancia *íni*a hasta la *áxi*a" re'isando el co*porta*iento de la or*a de honda entregada por el circuito en el osciloscopio de esta *anera interpreta*os el co*porta*iento con la or*a de onda o$tenida del circuito asi co*o con el pulso o$tenido en el *o*ento :ue se detecta$a el cruce por cero" por consiguiente" el grupo de tra$a9o conclu2o :ue a *edida :ue el 'alor de R8 con'erge" el ancho del pulso se hacia *as pe:ue;o+ #as or*as de onda o$tenidas serán *ostradas en la igura 8+
Pode*os o$ser'ar de la graica :ue el pulso pro'ocado por el optoacoplador es de or*a senusoidal 2 este 'aria dependiendo de c%*o uno 'a ca*$iando de or*a ordenada el 'alor de la resistencia R8" de la *is*a or*a :ue se *odelo en el circuito de igura 8+
)i$u9o del cruce por cero pendiente <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
circuito de la igura 3 segundo *onta9e del pre
Análisis del circuito de la igura =+
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del nodo ?@ de la entrada del a*pliicador operacional" lo i*planta*os en el circuito de la igura =" co*parando la se;al alterna de entrada la se encuentra 2a rectiicada en este punto con una tensi%n de reerencia de 4." ?.reB4.+ n el *o*ento :ue el a*pliicador operacional de tecta :ue la se;al rectiicada tiene un ni'el de cero co*o tensi%n" en este preciso instate se genera un pulso el cual indica :ue la sel;al en ese preciso instante es cero 'oltios+ #a anterior descripci%n ueron encontradas en el $anco de tra$a9o durante el desarrollo de esta practica" i*ple*entado ísica*ente el circuito de la igura =" el cual consta de un circuito rectiicador de onda co*pleta" las respuestas o$tenidas en el desarrollo se *uestran en la igura 5
co*o lo pode*os o$ser'ar"" la graica se esti*o de tal *anera :ue pudi!ra*os 'er con claridad el *o*ento en :ue el a*pliicador operacional detecta el cruce por cero 2 de esta *anera nota*os e'idente*ente el correcto unciona*iento de este circuito para inalizar la practica+
-. &E/)%T01 -.# or que es necesario filtrar la tensión alterna usada en los circuitos detectores de cruce por cero2 n los circuitos detectores de cruce por cero" lo :ue $usca*os es encontrar el punto donde la intererencia *agn!tica se hace *íni*a teniendo en cuenta :ue su 'alor *íni*o es cuando la tensi%n se hace cero ?.B4+ #os ele*entos utilizados para esta la$or tales co*o los optoacopladores 2 los a*pliicadores operacionales" son de alta sensi$ilidad cuando son so*etidos al ruido" sin e*$argo" lo :ue real*ente de$e*os priorizar en estos dispositi'os es la generaci%n de una respuesta alta*ente iel 2 para o$tener esta" la se;al :ue de$e llegar al ele*ento" de$e ser pura*ente senusiodal" esta es la raz%n por la cual se realiza su iltrado
=
-.3 4ue efecto puede causar el no filtrar la tensión de muestreo en los pulsos2 &na se se;al distorsiona" deor*ada o sucia" se puede decir :ue es una se;al :ue de$ería ser iltrada para iniciar cual:uier proceso electr%nico" la se;al no iltrada al ser aplicada a la entrada del dispositi'o usado" para detectar el cruce por cero puede ocasionar un *al unciona*iento del ele*ento usado en la practica de la$oratorio" por lo tanto los resultados $uscados no serán los ideales de$ido a las se;ales de entrada su*inistradas de or*a no deseado" teniendo co*o resultado un pulso incorrecto en la interaz del osciloscopio+
-.5 6os esquemas planteados en esta pr7ctica pueden usarse cuando se usan $*s o micro *2 &n *icrocontrolador es un circuito integrado progra*a$le" capaz de e9ecutar ordenes gra$adas en su *e*oria" los *icrocontroladores son utilizados para roles de rendi*iento crítico" donde sea necesario actuar co*o un procesador digital de se;al" por lo tanto" el es:ue*a propuesto en esta práctica puede ser codiicado en siste*a nu*!rico hexadeci*al al *o*ento de usar u *icrocontrolador+
alta*ente tiles" por lo tanto cuentan con un a*plio ca*po de aplicaci%n" :ue 'an desde co*parar se;ales co*o lo de*ostra*os en la practica tres del la$oratorio de electr%nica de potencia" hasta aplicaciones *as co*ple9as las cuales per*iten la *ezcla de siste*as *as co*ple9os" co*o siste*as *ecánicos 2 neu*áticos entre otros" co*o para construir indicadores de ni'el" de$ido a su acilidad :ue orece al *o*ento de la etapa de dise;o del *is*o" ta*$i!n son de gran inter!s al *o*ento de aplicar esta tecnología en tra$a9os relacionados con la instru*entaci%n+ #a 'eracidad de los resultados nos per*iti% cuantiicar el dese*pe;o del circuito real" de *anera cualitati'a con respecto a las características o$tenidas *ediante herra*ientas co*putacionales" per*iti!ndonos tener co*o resultado un excelente dese*pe;o so$re los circuitos ela$orados+ Por lo tanto pode*os concluir" :ue los resultados son satisactorios sie*pre 2 cuando sea*os cuidadosos al *o*ento de e9ecutar la practica paso a paso en cada uno de los ele*entos de cada circuito+ #a a2uda del *onitor 2 el docente ueron unda*entales al *o*ento de despe9ar cada duda :ue entorpezca el a'ance del *is*o+
1 R#C+#()AC%(#-
/. C(C0-%(#- se pudo 'eriicar co*o un a*pliicador operacional" el cual lo pode*os to*ar co*o un co*parador" lo pode*os usar co*o un detector de cruce por cero de tensi%n alte;a utilizando el ni'el cero de la tensi%n co*o reerencia 2 de esta *anera detectar el *o*ento en :ue la se;al pasa de positi'o a negati'o repitiendo de *anera cíclica esta se;al+ Pudi*os 'eriicar la alta cesi$ilidad :ue presentan los dispositi'os cuando se enrentan a intererencias indeseadas co*o lo puede ser el ruido al *o*ento de tener diicultades en la o$tenci%n de la onda desaeada en la practica" la cual de$e ser si*ilar a la presentada en el pre inor*e estriada del si*ulador" dicha ano*alía en la onda inal se de$e a la se;al de entrada por ser una se;al no iltrada 2 deor*ada+ (odos los circuitos detectores de cruce por cero" son esencial*ente sencillos en su ar:uitectura ísica" pero
n esta práctica" reco*enda*os tener claridad de los circuitos al *o*ento de construir el dise;o electr%nico 2 de esta *anera reducir la pro$a$ilidad de error al *o*ento de energizarlo" de la *is*a *anera" realizar un che:ueo pre'io a los e:uipos :ue se encuentran en el $anco de tra$a9o para no to*ar datos errados 2 lo *as i*portante" es pro$ar cada uno de los ele*entos :ue co*ponen el circuito el!ctrico" 2a :ue es un error atal construir un circuito si*ulado" con ele*entos en condiciones no adecuadas+
. !%!%RA34A D1E httpGGHHH+google+co* Fecha lunes 8 de Fe$rero de 841" hora 44 p+*+ D8E httpsGGes+Hi7ipedia+orgGHi7iG Fecha lunes 8J de Fe$rero de 841" hora >= p+*+ D3E Apuntes del curso de electr%nica de potencia D>E Apuntes del curso de electr%nica uno+ D=E -uía de la$oratorio de electr%nica de potencia
5 D5EhttpGGHHH+proesor*olina+co*+arGtutorialesGenicaKpo t+ht* echa *i!rcoles" 8 de e$rero de 1" /=4 p* DE
httpsGGsites+google+co*GsiteGtiristorescircuitosGscr@ en@ac echa *i!rcoles" 8 de e$rero de 1" /== p*
