Control de Potencia e

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Control de Potencia en AC con triac y microcontrolador PIC 16F628A

El TriacEl Triac es un dispositivo que es capaz conducir en ambas direcciones, por lo que es útil para usarlo en control potencia de corriente alterna, posee un pin a través del cual se controla la conducción.

La conducción empieza cuando se ingresa una corriente de magnitud mínima positiva o negativa por la compuerta (Pin G), una vez que el triac entra en conducción, la compuerta pierde el control y el triac permanecerá conduciendo hasta que la corriente que circula entre A1 y A2 sea menor a una corriente de mantenimiento , si necesitamos que el triac vuelva a conducir debemos lanzar otro pulso de corriente en el gate, aun cuando existen mas formas de disparar el triac, para el propósito presente solo usaremos la que hemos mencionado.

Control de Fase Si conectamos la fuente Vac directamente a la carga y suponiendo que la carga "LOAD" es puramente resistiva, la potencia en la carga viene dada por:

Donde: : es el voltaje efectivo de la onda senoidal

: Es el valor en de la carga resistiva.

Ahora, que pasa si permitimos que se transfiera corriente a la carga solo a partir de un cierto ángulo de disparo al cual llamaremos " ", la tensión que llega a la carga tendría la forma de la onda de color verde como muestra la siguiente figura.

Símbolo esquemático del triac

IGT

IH

P =V 2

AC

R

VAC

R Ω

α

Control de fase

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16/04/2015http://voltiosybytes.blogspot.com/2014/02/control-de-potencia-en-ac-con-triac-y.html

El ángulo puede tomar cualquier valor entre y radianes, la potencia promedio que recibe la carga en función del ángulo de disparo , estará dada por la fórmula:

Donde es la amplitud de la onda senoidal.Por simetría del problema solo es necesario integrar hasta .

De la misma manera si queremos calcular el voltaje efectivo de la nueva onda "senoidal troceada" , en función del ángulo tenemos:

A continuación graficamos la dependencia entre el ángulo " ", la potencia promedio " " y el voltaje efectivo de la onda troceada " "

El anterior gráfico, muestra como variando el ángulo de disparo (eje ) del triac, podemos variar la potencia que se suministra a la carga. EN el grafico, es el valor efectivo máximo que corresponde al valor efectivo de una senoidal completa es decir

Un circuito típico para manejar cargas en AC es como el de la figura siguiente:

El proceso que llevara a cabo el microcontrolador para variar potencia mediante el triac consta de los siguientes pasos:

1: - Detectar inicio de un nuevo medio ciclo de onda 2: - Esperar un tiempo t correspondiente al ángulo alfa 3: - Enviar la señal de disparo al circuito de control 4: - Volver al paso 1

Para detectar el principio de un medio ciclo de onda, usaremos este circuito cuya salida conectaremos al pin de Interrupción externa.

α 0 πα

P = ⋅ dα1π

∫ π

α

[A ⋅ sin(α)]2

R

P = [π − α + sin(2α)]A2

2πR

12

Api

α

=Vrms

A

2π− − √

[π − α + sin(2α)]12

− − − − − − − − − − − − − − − √

α PVrms

Gráfica de Ángulo de disparo, Potencia y Tensión Eficaz

XVmax

A

2√

Circuito 1, para variación de potencia con triac



En el Circuito 2 muestran las formas de onda generadas en cada etapa del circuito conformador, este circuito se encarga de acondicionar la señal de la red para que el PIC16f628A detecte cada medio ciclo de la red, por medio de la interrupción externa (pin B0).

El código usado para probar el circuito es el siguiente, se usa esta usando el oscilador interno a 4MHz:

1: #include"16f628a.h" 2: #use delay(clock=4000000) 3: #use standard_io(a) 4: #use standard_io(b) 5: #FUSES NOWDT //No Watch Dog Timer 6: #FUSES INTRC_IO //Internal RC Osc, no CLKOUT 7: #FUSES PUT //Power Up Timer 8: #FUSES PROTECT //Code protected from reads 9: #FUSES NOBROWNOUT //No brownout reset 10: #FUSES MCLR //Master Clear pin enabled 11: #FUSES NOLVP //No low voltage prgming, B3(PIC16) or B5(PIC18) used for I/O 12: #FUSES NOCPD //No EE protection 13: #FUSES RESERVED //Used to set the reserved FUSE bits 14: #DEFINE PIN_TTRIAC1 PIN_A3 15: #DEFINE PIN_TTRIAC2 PIN_b2 16: // El programa funciona de la siguiente manera: 17: // El circuito de conformacion de onda, conectado al pin de INT0 18: // hace que se genere una interrupcion en cada inicio de medio ciclo de la onda senoidal 19: // de la red, asi para 60Hz, se generara una interrupcion cada 1/(2*60Hz)=8.33ms 20: // Cuando se produzca la interrupcion, desde la rutina EXT_ISR 21: // se habilitara la interrupcion INT_T0 y se cargara el registro TIMER0 con un valor "k" 22: // Luego vendra la interrupcion por desbordamiento de Timer0, y disparara el triac, 23: // el valor de "k" se hara variar continuamente para conseguir un efecto de destello

Circuito 2, para detectar cruce por cero de la onda senoidal.

Circuito 3, circuito completo para probar el ejemplo.



24: #int_TIMER0 25: void INT_T0(void) 26: { 27: output_high(PIN_TTRIAC1); 28: output_high(PIN_TTRIAC2); 29: delay_us(10); 30: output_low(PIN_TTRIAC1); 31: output_low(PIN_TTRIAC2); 32: disable_interrupts(INT_TIMER0); 33: } 34: int k=0; 35: #int_EXT 36: void EXT_isr(void) 37: { 38: set_timer0(k--); 39: enable_interrupts(INT_TIMER0); 40: } 41: void config (void) 42: { 43: setup_timer_1(T1_DISABLED); 44: setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1); 45: setup_ccp1(CCP_OFF); 46: setup_comparator(NC_NC_NC_NC); 47: setup_vref(FALSE); 48: enable_interrupts(INT_EXT); 49: ext_int_edge(l_to_h);// interrupcion externa por flanco de subida 50: setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_32);//timer con desbordamiento maximo de t=1/(2*60Hz)=8.33ms 51: enable_interrupts(GLOBAL); 52: disable_interrupts(Int_Timer0);//deshabilitamos interrupcion de timer 0 53: set_tris_b(1); 54: set_tris_a(0); 56: } 57: void main (void) 58: { 59: config(); 61: while(true) 62: { 63: // 64: } 65: }

Descargar Código Fuente

Vídeo de demostración

Este ensayo puede servir como base para implementar un controlador de temperatura o de cualquier variable, directamente en AC. Los PCB que se muestran el vídeo contienen los circuitos expuestos, me despido hasta una próxima entrada.



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