Detector de Cruce Por Cero

Universidad Tecnológica NacionalFacultad Regional Bahía Blanca

TRABAJO PRACTICO DE

LABORATORIO N°2

Regulación de la intensidad luminosa

Utilizando “PWM”

GASTÓN S GALLEGO

ALBERTO SQUADRONI

LUCIANO VISINTIN

Electrónica de Potencia

Trabajo practico de laboratorio Nª2Universidad Tecnológica NacionalFacultad Regional Bahía Blanca

Noviembre, 2010

Trabajo practico de laboratorio Nª2Universidad Tecnológica NacionalFacultad Regional Bahía Blanca

RESUMEN

Se realizo el diseño y ensayo de un circuito que tuvo como finalidad controlar una lámpara de

CA de 220v mediante un circuito de baja potencia, basándose en el uso de PWM-Modulación

por ancho de pulsos.

Los ensayos de laboratorios constaron de:

Generación y verificación de la señal triangular

Comparación de la señal triangular con la señal de control

Generación de la señal de salida PWM.

Verificación del control de carga

Trabajo practico de laboratorio Nª2

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1- INTRODUCCION

1-1 DESCRIPCION FUNCIONAL DEL CIRCUITO

El funcionamiento del circuito se basa en la generación de una señal triangular que se

compara con una tensión de control continua para lograr así controlar la señal de salida, en

modalidad PWM.

La señal modulada por ancho de pulso es aplicada a la carga a través de un optotriac, el cual

aísla la parte de baja potencia con la de alta potencia, logrando así el control de carga deseado.

A continuación se muestran unas fotografías del circuito implementado


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2- DISEÑO DEL CIRCUITO

Condiciones de diseño:

Vin = 12V (AC)

Vout= Pulsos modulados

Frec=50Hz

El circuito que se implementó fue el siguiente:

3- CALCULO DE LOS PARAMETROS DEL CIRCUITO

3-1 DETECCIÓN DE CRUCE POR CERO

Los transistores Q1y Q2, tipo BC548, trabajan pasando de saturación a corte en forma

alternada, es decir, mientras Q1 satura Q2 debe de estar cortado y así sucesivamente, logrando

de esta manera la generación de una señal triangular, la cual a posteriori se comparará con la

señal de control.


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La configuración utilizada fue la siguiente:

0

Q1

BC548A/PLP

Q2

BC548A/PLP

R1

OndaTriangular

R6

Señal Pulsante

R2

Especificaciones de los BC548:

Icsat=5mA

hfe=100

Vcesat=0.09~0.25V

De aquí calculamos R2

5 0.095

22 982

VmA

RR

Valor comercial R2= 1KΩ

1* _ 0.6 0

5 /

13

500

R Ib V

Ib mA hfe

VR

A

5 /100

0.61

500

1 1200

Ib mA

VR

A

R

Valor comercial R1= 1K5Ω


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3-2 CÁLCULO DE C2

El valor de C2 se calcula para lograr el valor de la onda triangular lo más perfecta posible

repartiendo el tiempo de trepada y bajada como se ve en la siguiente figura:

Tenemos así dos constantes de tiempo:

El circuito a diseñar es el siguiente:

C2

0

Salida Q2R6

R5

Fuente decorriente

Dando valores a ton y toff

ton=9.9ms

toff=100µs


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En toff:

2* 5 9.9C R ms

Siendo R5=3k9Ω (cálculo realizado en la sección 3-3) obtenemos:

El valor comercial adoptado es de C2=2.2 µF

En ton:

6* 2 10R c mS

El valor comercial adoptado es de R6= 47KΩ

3-3 CÁLCULO DE LA FUENTE DE CORRIENTE

En el circuito de la figura

Q3BC558

R6

0

P1

HI

R3

Vcc= 5V

R4

A C2

Partiendo de que Ic=500µA calculamos.

25

500

5 4000

VR

A

R

Valor Comercial R5=3k9

13

500

VR

A

El valor comercial R3=2k2

Estableciendo un resistencia R4=100K, el valor comercial del potenciómetro será: P1=10k.


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3-4 CIRCUITO COMPARADOR

Este circuito simplemente compara la señal triangular con una tensión continua que se puede

regular en un rango comprendido entre 0 y 3V.

A continuación se presenta una fotografía que muestra las dos señales de entrada al

comparador obtenidas durante el ensayo del circuito.

Se calcula R7 para limitar la corriente en el optotriac (moc 3020)

Vcc= 5V

HI

0

If=10mA

D1

Entrada del MOC

12

R7

De esta manera:

57

10

VR

mA

R7=500 Ω

Valor comercial R7 =470Ω


-7-


Para la tensión de control.

U1

OP-07

3

2

74

6

1

8+

-

V+

V-

OUT

OS1

OS2

3V

2V

Vcc= 5V

HI

0

OndaTriangular

P2

Se reparten las tensione como se indica la figura

Como el operacional no debe poseer ganacia utilizamos un potenciómetro P2 =470Ω

3-5 CIRCUITO DE ALTERNA

Simplemente se adoptaron R8 y R9 de manera de limitar la corriente del triac

Valor comercial R8=R9=330Ω

4- SIMULACIÓN

Utilizando el software de diseño y simulación asistida por computadora, Orcad 9.22. se

simuló el circuito en cuestión.

En primer lugar se midió la señal de salida para diferentes valores de P2 obteniendo:

Para P2 =470Ω:


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Para P2 =220Ω

Se observa claramente como el circuito modula variando la tensión de continua en la entrada

no inversora del operacional

5- ENSAYOS DE LABORATORIO

Se realizaron una serie de ensayos de laboratorio los cuales se describen a continuación:

5-1 PRUEBA DEL FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUTO DE BAJA POTENCIA

Para verificar el funcionamiento antes de conectar la alimentación de 220V, por razones de

seguridad se comprobó que el control funciona manejando un led. De esta manera se pudo

chequear en forma visual junto con la medición a través del osciloscopio el correcto

funcionamiento del circuito.

5-2 FUNCIONAMINETO DEL DETCTOR DE CRUCE POR 0

Se midió la señal del circuito detector de cruce por 0 y se realizo con el osciloscopio en modo

choppeado la comparación con la señal de control.

Las señales obtenidas fueron las siguientes:


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5-3 MEDICION DE LA SEÑAL MODULADA

Para probar el correcto funcionamiento se midió la salida del circuito de baja potencia

observándose la señal modulada.

La señal obtenida fue la siguiente:


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6- DISEÑO FINAL

Se realizo el diseño de la placa utilizando un software de diseño cuyo resultado fue:

Se observa que se realizo un diseño modular para este circuito y para el trabajo posterior.

Se implemento un sistema de jumpers para desconectar las etapas del circuito que no se

utilizaron

6- CONLUSIONES

Con pequeñas señales de baja potencia se logra mediante la aislación óptica que provee el

moc 3020 controlar señales de alterna de mayor potencia.

El manejo de la lámpara se realiza por medio de triac BT136 que le entrega la energía a la

lampar en forma de paquetes. (Es un rectificador controlado).


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PLAN DE TRABAJO

El presente plan de trabajo se llevó a cabo en el laboratorio de Electrónica Básica de la

Universidad tecnológica Nacional facultad regional Bahía Blanca, y el mismo consistió en:

1) Calculo teórico de los componentes del circuito

2) Armado e implantación del mismo

3) Pruebas de Laboratorio

4) Entrega del presente Informe

LUGAR DE TRABAJO

El lugar de trabajo fue en el Laboratorio de Electrónica Básica de la Universidad Tecnológica Nacional Regional Bahía Blanca

BIBLIOGRAFIA DE REFERENCIA

1. Hojas de datos de los dispositivos

2. Apuntes de la catedra

3. Ned Mohan , Power Electronics

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