Indice:
-Objetivo el proyecto: -Introduccion: -Marco teórico: -Material y equipo -Procedimiento -Observaciones: -Conclusiones:
Objetivo el proyecto: Comprobar el manejo de cargas de corriente alterna, por ejemplo una lámpara incandescente o un pequeño motor, desde un circuito electrónico que genera señales de control de bajo nivel. Relé de estado solido
Introduccion: Un relé de estado sólido, como su nombre lo indica, es un dispositivo que utiliza un interruptor de estado sólido (por ejemplo un transistor o un tiristor), en lugar de contactos mecánicos (como los de los relés normales), para conmutar cargas de potencia a partir de señales de control de bajo nivel. Estas últimas pueden provenir, por ejemplo, de circuitos digitales y estar dirigidas a motores, lámparas, solenoides, calefactores, etc. El aislamiento entre la circuitería de control y la etapa de potencia lo proporciona generalmente un optoacoplador. La conmutación propiamente dicha puede ser realizada por transistores bipolares, MOSFETs de potencia, triacs, SCRs, etc. Un relé de estado sólido ofrece varias ventajas notables respecto a los tradicionales relés y contactores electromecánicos: son más rápidos, silenciosos, livianos y confiables, no se desgastan, son inmunes a los choques y a las vibraciones, pueden conmutar altas corrientes y altos voltajes sin producir arcos ni ionizar el aire circundante, generan muy poca interferencia, proporcionan varios kilovoltios de aislamiento entre la entrada y la salida, etc. El proyecto es un relé de estado sólido cuya salida se hace a través de un triac, por lo tanto, está destinado a manejar cargas de corriente alterna. En la figura se muestra el diagrama esquemático del circuito.
Marco teórico:
Optoacoplador Un optoacoplador combina un dispositivo semiconductor formado por un fotoemisor, un fotoreceptor y entre ambos hay un camino por donde se transmite la luz. Todos estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP.
Funcionamiento del optoacoplador La señal de entrada es aplicada al fotoemisor y la salida es tomada del fotoreceptor. Los optoacopladores son capaces de convertir una señal eléctrica en una señal luminosa modulada y volver a convertirla en una señal eléctrica. La gran ventaja de un optoacoplador reside en el aislamiento eléctrico que puede establecerse entre los circuitos de entrada y salida
Los fotoemisores que se emplean en los optoacopladores de potencia son diodos que emiten rayos infrarrojos (IRED) y los fotoreceptores pueden ser tiristores o transistores. Cuando aparece una tensión sobre los terminales del diodo IRED, este emite un haz de rayos infrarrojo que transmite a través de unapequeña guia-ondas de plástico o cristal hacia el fotorreceptor. La energía luminosa que incide sobre el fotorreceptor hace que este genere una tensión eléctrica a su salida. Este responde a las señales de entrada, que podrían ser pulsos de tensión
TRIAC Un TRIAC o Tríodo para Alternar Corriente es un dispositivo semiconductor, de la familia de los tiristores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna. Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR en direcciones opuestas. Posee tres electrodos: A1, A2 (en este caso pierden la denominación de ánodo y cátodo) y puerta. El disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente al electrodo puerta. Aplicaciones
Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas. Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés. Funciona como interruptor electrónico y también a pila. Se utilizan TRIACs de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apagacorrectamente al final de cada semiciclo de la onda de Debido a su poca estabilidad en la actualidad su uso es muy reducido Control de fase (potencia) En la figura "control de fase" se presenta una aplicación fundamental del triac. En esta condición, se encuentra controlando la potencia de ac a la carga mediante la conmutación de encendido y apagado durante las regiones positiva y negativa de la señal senoidal de entrada. La acción de este circuito durante la parte positiva de la señal de entrada, es muy similar a la encontrada para el diodo Shockley. La ventaja de esta configuración es que durante la parte negativa de la señal de entrada, se obtendrá el mismo tipo de respuesta dado que tanto el diac como el triac pueden dispararse en la dirección inversa. La forma de onda resultante para la corriente a través de la carga se proporciona en la figura "control de fase". Al variar la resistencia R, es posible controlar el ángulo de conducción. Existen unidades disponibles actualmente que pueden manejar cargas de más de 10kW. (Boylestad) Corriente alterna. Material y equipo Taladro Plancha
Cloruro férrico Recipiente de plástico Broca de 1/64 Hoja de acetato PC Cautin Pasta para soldar Soldadura R1 - 330 Ohmios, 0.5W R2 - 270 Ohmios, 0.5W R3, R5- 2.2K Ohmios
R4 - 220 Ohmios R6 - 10K Ohmios R7 - 39 Ohmios C1, C2 - 0.01uF D1, diodo zener - 15V, 0.5W D2, D4, diodo, 1N4004 D3, indicador LED Q1, transistor- 2N3904 U1, optoacoplador - MOC3010 Q2, Triac Q4015L5, 400V/16A. F1, fusible 10 A Placa fenólica
Procedimiento 1) Realizamos el siguiente circuito en simulación
2) Una vez que confirmamos el funcionamiento en el simulador pasamos al siguiente paso
3) Exportamos el diseño a PCB
4) Imprimimos el diseño en acetato
5) Realizamos el procedimiento de planchado con el acetato en la placa fenólica
6) Cuando terminamos el paso anterior continuamos con la quema de la placa con el cloruro férrico
7) Posteriormente realizamos la perforación de la placa
8) Soldamos cada componente en la placa
Observaciones: Al finalizar el proyecto fue posible apreciar que podemos manejar cargas de corriente alterna como por ejemplo el de una lámpara incandescente con un circuito electrónico que genera señales de control de bajo nivel.
Conclusiones: Este proyecto permitió conocer e identificar el funcionamiento básico que nos puede realizar un relé de estado sólido fabricándolo con los componentes como son el Triac, Zener, Transistor y Optoacoplador en sus distintas conducciones y comprender lo cotidiano que se ha convertido este dispositivo para muchos aparatos del mercado industrial ya que su funcionamiento no depende de un voltaje especifico en la bobina y otra ventaja es que a diferencia de un electroimán este dispositivo no genera chispa. Por otra parte la desventaja es que este circuito no poco contactos NC.
