TRABAJO
COLABORATIVO FASE 1
ELECTRÓNICA
INDUSTRIAL
Presentado por:
Luis Eduardo Armesto – Cód.:
91421481
Luis Alberto Sánchez – Cód.:
16786.134
Rafael Martin Moncayo- Cód.:12.993.081
José Eder Bonilla- Cód.: 10389384
Neftalí
Sanchez – Cód.:
Tutor
Grupo: 299019_6
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA.
Escuela de ciencias básicas de tecnológica e
ingeniería
Ingeniería electrónica.
Octubre 2016
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CONTENIDO
Página
Con el transcurrir del
tiempo la tecnología cobra mayor importancia en el desarrollo de los pueblos es
así como el curso Electrónica Industrial como propósito fundamental la
formación sólida del pensamiento científico – tecnológico manifestado en la
capacidad para representar y manipular circuitos de potencia , la información
que contienen y de esta manera poder modelar matemáticamente un sistema electrónico
con el fin de estudiarlo, aportar nuevo conocimiento o mejorar el conocimiento
existente, por lo tanto desde este punto de vista en el ámbito profesional
brinda una herramienta de suma importancia en la solución de problemas que
ameritan ser simulados o modelados dependiendo de las necesidades del usuario,
por ejemplo en el ámbito ordinario es evidente la utilización de dispositivos
electrónicos de potencia, la transformación de voltajes en sus diferente formas
e intensidades muy útiles en la automatización de procesos industriales y
aplicaciones de laboratorio ,de otra parte este curso proporciona al estudiante
los conceptos necesarios para la comprensión de la teoría y la práctica de los
sistemas utilizados en la vida cotidiana
que se complementa con simulaciones realizadas en software especializado
para la exploración a fondo de los conceptos analizados en la parte teórica.
Otro factor importante
que cabe mencionar es que este curso incentiva el espíritu investigativo del
estudiante induciéndolo en el uso de estrategias que le permitan el acceso a la
información y la consulta de fuentes bibliográficas, con el fin de satisfacer
sus propias necesidades de aprendizaje y realizar futuras aplicación a la
solución de problemas de su entorno, es así como en el presente trabajo
colaborativo se aplicaron los conocimientos adquiridos a lo largo de este
proceso de aprendizaje y especialmente en el módulo de Electrónica Industrial,
Unidad 1, basada en circuitos convertidores de AC-DC. , se estudia el principio
de trabajo y características de los SCR, en el desarrollo de un circuito
convertidor de corriente alterna (AC) a corriente directa (DC). Posteriormente
se realiza la etapa de diseño y después se monta el circuito de control donde
se ponen a prueba todos los conocimientos.
OBJETIVOS
- Diseñar un software para poder simular el circuito de control de un convertidor AC- DC.
- Comparar las señales que ofrece el circuito para poder determinar las diferencias que muestra el ángulo de disparo, y el ángulo de conducción del SCR.
- Comprender la configuración del PIC para poder realizar las conexiones del circuito de control de fase
- Realizar los cálculos de ángulo de disparos
- Montar el funcionamiento del circuito del proyecto en Proteus
Un circuito que
convierte corriente alterna (AC) a corriente directa (DC), a base de SCR se le
denominan rectificadores controlados; su principal objetivo es disminuir o
suprimir un semi-ciclo de la corriente sinodal o que en la carga ambos semi
ciclos sean de la misma polaridad para que el valor promedio de esta nueva
tensión sea diferente de cero.
RECTIFICADOR
CONTROLADO DE SILICIO (SCR)
El
SCR es utilizado para el control de potencia eléctrica, de conducción unidireccional(en un solo
sentido); que al igual que un diodo rectificador puede conducir una corriente de Ánodo a
Cátodo (IAK) en polarización directa y se comporta
virtualmente como un circuito abierto en polarización inversa (VKA) debido a la alta resistencia
que presenta en inverso.
A diferencia del diodo rectificador, el SCR cuenta
con una condición adicional para conducir. Esta es que en la tercera terminal,
llamada compuerta (Gate) de control o de disparo, en la cual se necesita una
señal capaz de producir la conducción del SCR. Esta compuerta permite controlar
el instante, dentro del posible semiciclo de conducción, en que la conducción
de corriente se inicia; lo cual significa que podrá circular corriente en una
magnitud promedio o RMS que dependerá del instante en que el SCR sea disparado,
pudiéndose así controlar la potencia de la carga.
TIRISTOR SCR S2025L
El tiristor SCR es un dispositivo
electrónico que tiene la característica de conducir la corriente eléctrica en
un solo sentido tal como lo hace un diodo, pero para que comience a conducir el
tiristor SCR necesita ser activado, mientras el tiristor SCR no sea activado
este no conducirá. Cuando el tiristor SCR no conduce se le puede considerar
como un interruptor abierto y mientras conduce como un interruptor
cerrado.
Los
tiristores SCR cuentan con 3 pines a los cuales se les llama ánodo, cátodo y puerta
o compuerta, en el caso del 2N5061 están ubicados como se ve en la imagen;
cuando el tiristor SCR entra en conducción o se activa la corriente en el irá
del ánodo hacia el cátodo tal como ocurre en los diodos. Fuente: http://mrelbernitutoriales.com/tiristor-scr/
Información
general del producto
Número de pieza de
Digi-Key
|
S2025L-ND
|
Cantidad disponible
|
0
|
Fabricante
|
|
Número de pieza del
fabricante
|
S2025L
|
Descripción
|
SCR 200V 25A Standard
Recovery Through Hole TO-220 Isolated Tab
|
Estado Libre de plomo /
Estado RoHS
|
Sin plomo / Cumple con RoHS
|
Nivel de sensibilidad a
la humedad (MSL)
|
1 (ilimitado)
|
Fuente:
http://www.digikey.com/product-detail/es/littelfuse-inc/S2025L/S2025L-ND/967727
Obtenemos el
periodo (T), y la frecuencia angular.
Tiempo de disparo, para el semiciclo
negativo
Si realizamos el mismo procedimiento
para los ángulos de 60°, 90 y 120°, obtendremos los siguientes resultados:
ANGULO
|
TIEMPO
DE DISPARO SCR1 (+)
|
TIEMPO DE DISPARO SCR2 (-)
|
30°
|
1,389 ms
|
9,722 ms
|
60°
|
2,778 ms
|
11,112 ms
|
90°
|
4,168 ms
|
12,501 ms
|
120°
|
5,557 ms
|
13,890 ms
|
ETAPA DE ONDA COMPLETA CON DIODO Y CARGA DE 1000 W ETAPA RECTIFICADORA DE ONDA COMPLETA
CON SCR
CIRCUITO DE CRUCE POR CERO
ETAPA DE ACOPLE
PULSADOR
CONMUTABLE, PIC 16F877A , LCD LM44L
DESARROLLO PASO 3
CÁLCULO DE DISEÑO
1.
Debemos determinar las características del SCR, para
saber que pueda soportar la carga resistiva por lo tanto hacemos el respectivo
cálculo del sistema resistivo de 1000 w,
teniendo en cuenta que la alimentación del circuito es de 120v AC a 60Hz.
2.
Realizando los cálculos
obtenemos la resistencia de la carga
máxima que debe soportar el tiristor para el circuito, el cual debe soportar
una carga máxima de de 8,3 amperios, cuya tensión inversa de 120 voltios RMS y como frecuencia de entrada
de 60Hz. De acuerdo de esta información el SCR para este circuito debe de estar
en un rango por encima de 8,3 amperios,
por lo tanto se debe elegir los tiristores del grupo TO220.
3.
Ahora debemos calcular
los tiempos de disparo para los 4 SCR como también el tiempo de cada uno.
4.
El periodo (T), y la
frecuencia angular.
SIMULACIÓN EN PROTEUS.
Disparo
de 450
Disparo
de 900
Disparo
de 1200
Disparo
de 1600
CÓDIGO DE COMPILACIÓN EN SOFTWARE CPW
#include
<16f877.h>
#fuses
HS,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP,NODEBUG,XT,PUT
#DEVICE ADC=10
#use delay(clock=4M)
#use fast_io(B)
#define
use_portd_lcd_TRUE
#include <lcd.c>
#include
<stdlib.h>
#byte porta=0x05
#byte portb=0x06 #byte portc=0x07 #byte portd=0x08
#byte porte=0x09
#byte trisa=0x85 #byte trisb=0x86 #byte trisc=0x87
#byte trise=0x89
#byte TMR1L=0x0E #byte TMR1H=0x0F #byte T1CON=0x10
#byte PIE1=0x8C
#byte PIR1=0x0C #byte timer0=0x01 #byte
OPTION_REG=0x81
#byte INTCON=0x0B
#bit RA0=porta.0
#bit RA1=porta.1 #bit RA2=porta.2 #bit RA3=porta.3
#bit RA4=porta.4
#bit RA5=porta.5
#bit RB0=portb.0
#bit RB1=portb.1 #bit RB2=portb.2 #bit RB3=portb.3
#bit RB4=portb.4
#bit RB5=portb.5 #bit RB6=portb.6 #bit RB7=portb.7
#bit RC0=portc.0
#bit RC1=portc.1 #bit RC2=portc.2 #bit RC3=portc.3
#bit RC4=portc.4
#bit RC5=portc.5 #bit RC6=portc.6 #bit RC7=portc.7
Int a; Int grados;
#INT_TIMER1
void
TIMER1_isr(void) { RB7=1; setup_timer_1(T1_DISABLED);
clear_interrupt(INT_TIMER1); }
#int_EXT
void EXT_isr(void) {
if (a==0)
{ setup_timer_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_8);
if (RA0==1) { set_TIMER1(1131);}
if (RA1==1) { set_Timer1(2037);}
if (RA2==1) { set_Timer1(4075);}
if (RA3==1) { set_Timer1(5433);}
if (RA4==1) { set_Timer1(7244);}
a=1; ext_int_edge(H_TO_L); }
Else
{a=0; RB7=0; ext_int_edge(L_TO_H);
setup_timer_1(T1_DISABLED); }
clear_interrupt(INT_EXT);
}
void main () {
trisa=0b11111111;
trisb=0b01111111; trisc=0b00000000;
trise=0b00000000;
lcd_init();
RB7=0; a=0;
enable_interrupts(INT_EXT); enable_interrupts(GLOBAL);
setup_timer_1(T1_DISABLED); enable_interrupts(INT_TIMER1);
ext_int_edge(L_TO_H);
while(true) {
if
(RA0==1) { lcd_send_byte(0,0x01); LCD_GOTOXY(1,1);
PRINTF(LCD_PUTC,"ANGULO DISPARO");
LCD_GOTOXY(1,2);
PRINTF(LCD_PUTC,"25°");
DELAY_MS(50); }
if
(RA1==1) { lcd_send_byte(0,0x01); LCD_GOTOXY(1,1);
PRINTF(LCD_PUTC,"ANGULO DISPARO");
LCD_GOTOXY(1,2);
PRINTF(LCD_PUTC,"45°");
DELAY_MS(50); }
if
(RA2==1) { lcd_send_byte(0,0x01); LCD_GOTOXY(1,1);
PRINTF(LCD_PUTC,"ANGULO DISPARO");
LCD_GOTOXY(1,2);
PRINTF(LCD_PUTC,"90°");
DELAY_MS(50); }
if
(RA3==1) { lcd_send_byte(0,0x01); LCD_GOTOXY(1,1);
PRINTF(LCD_PUTC,"ANGULO DISPARO");
LCD_GOTOXY(1,2);
PRINTF(LCD_PUTC,"120°");
DELAY_MS(50); }
if
(RA4==1) { lcd_send_byte(0,0x01); LCD_GOTOXY(1,1);
PRINTF(LCD_PUTC,"ANGULO DISPARO");
LCD_GOTOXY(1,2);
PRINTF(LCD_PUTC,"160°");
DELAY_MS(50); }
}
}
Compilacion
Link de videos https://youtu.be/7ID8eif3ne0
https://youtu.be/T55Eabx0gb8
CONCLUSIONES
- Luego de aprender a utilizar el programa Proteus y aplicar los conocimientos en lenguaje Assembler y con ayuda de software se facilita crear un programa a partir de unos pocos pasos es más fácil desarrollar el programa que el desarrollo de control de fase utilizando circuitos de disparo con condensadores y resistencias.
- Se logró desarrollar el software para poder simular en tiempo real el ángulo de disparo del SCR representado en un porcentaje de la señal.
- Los simuladores electrónicos representan una aproximación confiable de los circuitos puestos a prueba, faltaría desarrollarlos de manera práctica para comprobar su funcionamiento real
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
• Datateca.unad.edu.co. (2016). Circuitos Rectificadores. [online] Available at: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/243006/Contenidos/Circuitos_con_diodos/circuitos_rectificadores.html [Accessed 17 Oct. 2016].
• Anon, (2016). [online] Available at: http://potencia.eie.fceia.unr.edu.ar/electronica%20IV/a%20subir/RPTC1de22Parte.pdf [Accessed 17 Oct. 2016].
• Jose, (2012). Diodo scr. [online] Es.slideshare.net. Available at: http://es.slideshare.net/LuisJose12/diodo-scr [Accessed 17 Oct. 2016].
• Html.rincondelvago.com. (2016). Rectificador de onda completa. [online] Available at: http://html.rincondelvago.com/rectificador-de-onda-completa.html [Accessed 17 Oct. 2016].
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TRABAJO
COLABORATIVO FASE 2
ELECTRÓNICA
INDUSTRIAL
Presentado por:
Luis Alberto Sánchez C – Cód.: 16.786.134
Luis Eduardo Armesto – Cód.:
91421481
Rafael Martin Moncayo- Cód.:12.993.081
José Eder Bonilla- Cód.: 10389384
Neftalí Sanchez – Cód.: 15441015
Tutor
Grupo: 299019_6
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA.
Escuela de ciencias básicas de tecnológica e
ingeniería
Ingeniería electrónica.
Noviembre 2016
CONTENIDO
Página
INTRODUCCIÓN -
3 -
OBJETIVOS -
4 -
DESARROLLO
PASO 2 - 5 -
DESARROLLO
PASO 3 15.
CÁLCULO DE
DISEÑO 15.
Cálculo de
retardo de disparo 16.
SIMULACIÓN
EN PROTEUS. 17.
Angulo
Disparo 20 17.
Angulo
Disparo 40 18.
Angulo
Disparo 60 18.
Angulo
Disparo 90 19.
Angulo
Disparo 1200 19.
Programa
Pic C 20.
Link de
video 21.
CONCLUSIONES 22.
BIBLIOGRAFIA 23
-
INTRODUCCIÓN
La electrónica
Industrial es un campo de la tecnología
cobra mayor importancia en el desarrollo como propósito científico –
tecnológico manifestado en la capacidad para manipular circuitos de potencia,
la información que contienen y de esta manera poder modelar matemáticamente un
sistema electrónico con el fin de estudiarlo, aportar nuevo conocimiento o
mejorar el conocimiento existente, por lo tanto desde este punto de vista en el
ámbito profesional brinda una herramienta de suma importancia en la solución de
problemas que ameritan ser simulados o modelados dependiendo de las necesidades
del usuario, por ejemplo en el ámbito ordinario es evidente la utilización de
dispositivos electrónicos de potencia, la transformación de voltajes en sus
diferente formas e intensidades muy útiles en la automatización de procesos
industriales y aplicaciones de laboratorio ,de otra parte este curso
proporciona al estudiante los conceptos necesarios para la comprensión de la
teoría y la práctica de los sistemas utilizados en la vida cotidiana que se complementa con simulaciones
realizadas en software especializado para la exploración a fondo de los
conceptos analizados en la parte teórica.
Otro factor importante
que cabe mencionar es que este curso incentiva el espíritu investigativo del
estudiante induciéndolo en el uso de estrategias que le permitan el acceso a la
información y la consulta de fuentes bibliográficas, con el fin de satisfacer
sus propias necesidades de aprendizaje y realizar futuras aplicación a la
solución de problemas de su entorno, es así como en el presente trabajo
colaborativo se aplicaron los conocimientos adquiridos a lo largo de este
proceso de aprendizaje y especialmente en el módulo de Electrónica Industrial,
Unidad 1, basada en circuitos convertidores de AC-DC. , se estudia el principio
de trabajo y características de los SCR, en el desarrollo de un circuito
convertidor de corriente alterna (AC) a corriente directa (DC). Posteriormente
se realiza la etapa de diseño y después se monta el circuito de control donde
se ponen a prueba todos los conocimientos.
OBJETIVOS
·
Diseñar
un software para poder simular el circuito de control de un convertidor AC- AC.
·
Comparar
las señales que ofrece el circuito para poder determinar las diferencias que
muestra el ángulo de disparo, y el ángulo de conducción de Triac.
·
Comprender
la configuración del PIC para poder realizar las conexiones del circuito de
control de fase.
·
Realizar
los cálculos de ángulo de disparos
·
Montar
el funcionamiento del circuito del proyecto en Proteus
DESARROLLO PASO 2
DC /AC CONVERTERS
Este
informe se centra en DC para inversores de potencia de corriente alterna, cuyo
objetivo es transformar eficientemente una alimentación de CC fuente a una
fuente de corriente alterna de alta tensión, de forma similar a la energía que
estaría disponible en una toma de corriente eléctrica. Inversores se utilizan
para muchas aplicaciones, como en situaciones en las que las fuentes de
corriente continua de baja tensión, tales como baterías, paneles solares o
celdas de combustible deben ser convertidos para que los dispositivos puedan
funcionar con corriente alterna. Un ejemplo de tal situación sería la conversión
de energía eléctrica de una batería de coche para correr un ordenador portátil,
TV o celular teléfono.
El
método en el que se invierte la corriente continua de baja tensión, se completa
en dos etapas. El primero siendo la conversión de la alimentación de CC de baja
tensión a una fuente de corriente continua de alto voltaje, y el segundo paso
siendo la conversión de la alta fuente de CC a una forma de onda de CA mediante
modulación de ancho de pulso. Otro método para completar el resultado deseado
sería convertir primero la alimentación de CC de baja tensión a AC, y a
continuación, utilizar un transformador para aumentar el voltaje a 120 voltios.
Este proyecto se centró en el primer método se describe y específicamente la
transformación de una fuente de corriente continua de alta tensión en una
salida de corriente alterna.
De
los diferentes inversores DCAC en el mercado hoy en día existen básicamente dos
formas diferentes de CA. Salida generada: onda sinusoidal modificada, y la onda
sinusoidal pura . Una onda sinusoidal modificada puede ser visto como más de
una onda cuadrada de una onda sinusoidal; que pasa a la alta tensión de
corriente continua de cantidades especificadas de tiempo para que la potencia
media y la tensión rms son los mismos que si se tratara de una onda sinusoidal.
Estos tipos de inversores son mucho más barato que inversores de onda
sinusoidal pura y por lo tanto son alternativas atractivas.
Inversores
de onda sinusoidal pura, por otro lado, producen una salida de onda sinusoidal
idéntica a la potencia que sale de una toma de corriente eléctrica. Estos
dispositivos son capaces de ejecutar los dispositivos más sensibles que una
versión modificada onda sinusoidal puede dañar tales como: impresoras láser,
computadoras portátiles, herramientas eléctricas, relojes digitales y equipo
médico. Esta forma de alimentación de CA también reduce el ruido audible en
dispositivos tales como fluorescentes luces y carreras cargas inductivas, como
motores, más rápido y silencioso debido a la baja distorsión armónica.
DC y AC actual
En
el mundo de hoy en la actualidad hay dos formas de transmisión eléctrica,
corriente continua (DC) y Corriente Alterna (CA), cada uno con sus propias
ventajas y desventajas. de alimentación de CC es simplemente el aplicación de
un voltaje constante de equilibrio a través de un circuito resultante en una
corriente constante. Históricamente, la electricidad fue la primera
transmitida comercialmente por Thomas Edison, y fue una línea de alimentación
de CC. Sin embargo, esta electricidad era de bajo voltaje, debido a la
incapacidad para intensificar tensión de CC en el momento, por lo que no era
capaz de la transmisión de energía a largas distancias.
Cuando
se aumenta el voltaje, la corriente disminuye y al mismo tiempo la pérdida de
potencia disminuye exponencialmente; por lo tanto, reduce la transmisión de
alto voltaje pérdida de potencia. Por esta razón la electricidad se ha generado
en las centrales eléctricas y entregadas a los hogares y empresas a través de
la alimentación de CA. La corriente alterna, a diferencia de la CC, oscila
entre dos valores de tensión en una frecuencia especificada, y su constante
cambio de corriente y tensión que hace que sea fácil avanzar hacia arriba o
abajo del voltaje. Para situaciones de
larga distancia de transmisión de alto voltaje y todo lo que se necesita para
avanzar hacia arriba o hacia abajo la tensión es un transformador.
Por
lo tanto, la transmisión eléctrica se ha basado principalmente en la
alimentación de CA, el suministro de la mayor parte hogares estadounidenses con
una fuente de corriente alterna de 120 voltios. Cabe señalar que desde 1954 ha
habido muchos sistemas de transmisión de corriente continua de alta tensión en
práctica en todo el mundo con la llegada de DC / DC convertidores, lo que
permite el paso a paso fácil hacia arriba y abajo de la CC voltajes.
Al
igual que la corriente continua, existen muchos dispositivos tales como
herramientas eléctricas, radios y televisores que se ejecutan fuera de la
CA poder. Por tanto, es crucial que
existen dos formas de transmisión de energía eléctrica; el mundo no puede ser
alimentado con una forma sencilla. Entonces se convierte en una cuestión vital
para no existiendo formas fáciles de transformar CC a la corriente alterna y
viceversa de una manera eficiente. Sin esta capacidad de las personas estarán
restringidos a lo que los dispositivos que utilizan dependiendo de la fuente de
electricidad disponible electrónico. AC eléctrica / DC convertidores y
convertidores CC / CA permiten a las personas de esta libertad en la
transferencia de energía eléctrica.
Inversores y Aplicaciones
Los
inversores son dispositivos que pueden convertir la energía eléctrica de forma
continua en el de AC. Ellos vienen en todas las formas y tamaños, desde las funciones
de baja potencia, tales como encender una radio de coche a la de respaldo hasta
un edificio en caso de corte de energía. Los inversores pueden venir en muchas
variedades diferentes, que difieren en precio, potencia, eficacia y propósito.
El propósito de un convertidor de corriente CC / CA es normalmente para tomar
el poder DC suministrada por una batería, tal como una batería de coche de 12
voltios, y la transforman en una fuente de alimentación de CA de 120 voltios
operando a 60 Hz, emulando la potencia disponible en una toma de corriente
doméstica ordinaria.
Modulación de ancho de pulso
En
los convertidores de potencia electrónicos y motores, PWM se utiliza
ampliamente como un medio de suministrar energía alternando los dispositivos
actuales (AC) con una fuente disponible de corriente continua (DC) o de
avanzada DC / AC conversión. Variación de ciclo de trabajo de la señal PWM para
proporcionar un voltaje DC a través de la carga en una patrón específico
aparecerá a la carga como una señal de CA, o puede controlar la velocidad de
los motores que lo haría de lo contrario se ejecute sólo a la velocidad
completa o fuera. Esto se explica más adelante en esta sección. El patrón en el
que ciclo de trabajo de una señal PWM varía puede ser creado a través de
componentes analógicos sencillos, un convertidor digital microcontrolador, o
circuitos específicos PWM integrado.
Control
PWM analógica requiere la generación de dos señales de referencia y de las
compañías que se alimentan en un comparador que genera señales de salida en
base a la diferencia entre el Señales. La referencia señal
es sinusoidal y a la frecuencia de la señal de salida deseada, mientras que el portador
de señal es a menudo ya sea un diente de
sierra o una onda triangular a una frecuencia significativamente mayor que la
de referencia. Cuando el señal portadora excede la referencia, la señal de
salida del comparador está en un estado, y cuando la referencia está en un
voltaje más alto, la salida está en su segundo estado.
Con
el fin de la fuente de una salida con una otras tecnologías de conmutación
señal PWM, el transistor o se utilizan para conecte la fuente a la carga cuando
la señal es alta o baja. Configuraciones, totales o parciales del puente son esquemas
de conmutación comunes utilizados en la electrónica de potencia.
Configuraciones de puente completo requieren el uso de cuatro Dispositivos de
conmutación y se conocen como HBridges a menudo debido a su orientación con
respecto a una carga.
La implementación del Diseño
Para
aplicar en la práctica el diseño de este convertidor de corriente DCAC, ciertos
pasos tuvieron que ser llevados a garantizar que todos los bloques de las
funciones del proyecto correctamente. Con el fin de hacer esto todo el proyecto
fue el primero colocado en un circuito para asegurar la funcionalidad y donde
cualquier fallo o imprecisiones debido a la pequeña las pérdidas no calculados
podrían ser explicados. El proyecto tenía que ser colocado en el tablero en una
específica orden de modo que cada bloque podría ponerse a prueba para ver si la
salida deseada se produjo antes de pasar al siguiente paso.
Los
primeros bloques de función para ser construidos eran la referencia de seis
voltios, onda sinusoidal y onda portadora generadores. Los generadores de onda
sinodal y portadoras funcionan independientemente uno de otro y por lo tanto
eran capaces de ser construido al mismo tiempo. Algún tiempo se gastó en estas
dos secciones del proyecto debido a que su funcionalidad a la frecuencia
precisa, la forma y amplitudes afectará el resultado de la señal PWM. Algunos problemas también despiertan a cabo
del diseño original de estos bloques de funciones que habrá se discute más
adelante en la sección de dificultades. Después de la operación exitosa de
estos bloques de la PWM a continuación, la señal podría ser construido,
mediante el enrutamiento de la señal sinusoidal a través de un amplificador
(para asegurar la correcta amplitud) y mediante el enrutamiento de tanto la
onda sinusoidal y onda portadora a través de los comparadores correctas a la
HBridge los conductores se aplicó con éxito la señal PWM.
Los
chips de controlador HBridge constaba de cuatro MOSFETs NCHANNEL. La parte
final era filtro para ser colocado a través de la carga de la HBridge. El
equipo tuvo dificultades con la búsqueda o la aplicación del diseño de nuestro
filtro original con bajo voltaje, componentes baja corriente. Sin embargo
cuando se trataba de encontrar piezas que podrían manejar la cantidad de
voltaje y corriente que este dispositivo necesita coincidencias lo que dificulta
en la aplicación total de nuestro diseño.
El
problema para producir 120 voltios RMS de salida de onda sinusoidal pura, en
ella se encuentra en la forma en que este proyecto se ha diseñado, cargas
diferentes permitirá la salida de este proyecto varíe de la salida RMS de 120
voltios. Una forma en que este problema podría ser combatido haría ser la
introducción de un sistema de control de bucle cerrado. Este sistema se vería
en la salida del inversor y comprobar para asegurarse de que esta es la salida
correcta, si esta salida no es lo que debería ser, entonces este sistema tiene
el poder de volver atrás y ajustar la configuración en el circuito de control
de modo que la salida es el deseado 120 voltios RMS onda sinusoidal. Un
diagrama simple que se muestra a continuación muestra la idea básica de un
bucle cerrado sistema de control.
El resultado sería el escalado y
se compara con una referencia de salida ideales, tal vez la onda sinusoidal
referencia (Bubba oscilador) en el circuito de control (su tamaño y forma no
cambian), de modo que el cambio en salida de tensión puede ser explicada.
Cuando este cambio se detecta el factor de amplificación del no amplificador
inversor para la referencia de onda sinusoidal que se muestra en la Figura
puede ser ajustado de esta manera cambiar la señal de PWM y ajustar eficazmente
la salida.
El sistema de control de bucle
cerrado permitiría que el sistema a la salida de la tensión correcta y poder no
importa lo que la carga. A veces, ciertas cargas pueden causar fluctuaciones y
picos de voltaje dentro de la parte del circuito de conducción, específicamente
alrededor de los MOSFETs. Este proyecto pretende tener en tener en cuenta estas
fluctuaciones de voltaje, corriente y proteger los MOSFETs con las
incorporaciones de amortiguadores RC y los diodos Zener a través de cada uno de
los MOSFETs. El equipo completó más investigación y descubrió este problema
puede ser fácilmente resuelto con la introducción de tensión transitoria
Supresión (TVS) diodos. Estos diodos son diodos Zener con características
especiales (tales como la supresión de alta transitoria voltajes) que los hacen
ideales para este tipo de aplicaciones de potencia. El equipo incluso fue tan
lejos como para ordenar estos diodos, sin embargo el tiempo no estaba
disponible para aplicarlas al circuito. Diodos TVS son especiales en que son
capaces de soportar la tensión rápido y picos de corriente que puede ocurrir en
el MOSFET
Conmutación, además de ser una
alternativa barata a los amortiguadores de RC. Para esta aplicación un diodo
TVS de calificación 170 voltios sería utilizado, y para asegurar que duraría
una calificación de 1500 vatios fue elegido. Este equipo recomienda que, de
cualquier proyecto futuro que estos diodos o cualquier otro circuito de
protección se apliquen en todos cada uno de los 4 MOSFETs utilizados en la
HBridge para protegerlos contra sobretensiones que pueden ocurrir en básico conmutación o por cargas inductivas.
Diseño de
Filtros
Otro
obstáculo importante en la implementación
el diseño del filtro, el original diseño era un simple filtro de paso
bajo inductor capacitor un polo diseñado para pasar todas las señales de bajo
50kHz. La primera vez que el circuito Compaginación el equipo utilizó baja
tensión, condensadores de potencia baja y inductores que estaban disponibles en
la tienda de ECE WPI. Usando este método el filtro funcionaba como era diseñado
y el único obstáculo era para pedir piezas diseñadas para el voltaje y la
corriente necesaria. Los problema despertar en la búsqueda de estas partes,
debido a que los componentes de filtro necesarios para ser capaz de manejar por
lo menos 400volts y 4amps (por razones de fiabilidad) estas partes eran muy
grandes y voluminosos.
Por lo tanto, con el fin de
subsanar este problema, el equipo volvió a cero en el diseño del paso bajo
filtro, en lugar de un filtro de paso bajo de primer orden sencilla, se utiliza
un filtro de paso bajo de dos polos. El uso de este enfoque no sería el doble
de componentes en el filtro, pero el tamaño de estos componentes ser
considerablemente más pequeño, más ligero y cuestan menos. Después de la
primera verificación de que este filtro trabajaría con baja Tensión / piezas
actuales de la tienda, el equipo comprado componentes que podrían manejar la
corriente y exigió tensión del filtro y se llevaron a cabo pruebas en el nuevo
filtro.
Este nuevo filtro con la alta
tensión / componentes se la aplicamos cargas pequeñas a través de ella.
Entonces decidimos volver a revisar todos los valores de los componentes con un
analizador de capacitor inductor, en la medición de los inductores se determinó
que sus valores eran mucho mayor que lo que queríamos. Con el fin de obtener de
inductancias y 1.2mH y 4mH decidimos descansar porciones de los toroides y
luego compararlos con el analizador para determinar el número correcto de
devanados. Aunque esto nos permitió crear efectivamente un filtro preciso, lo
que funcionado correctamente, la salida todavía distorsiona significativamente
cuando está bajo carga.
La Distorsión y descubrió una
frecuencia de 50 kHz, lo que significaba que el filtro no se filtraba. Los
inductores que hemos seleccionado, resulta que tienen núcleos de baja calidad,
los cuales saturados alrededor de 0,75 A. Esta es, obviamente, mucho menos que
nuestra salida 2A nominal, y no lo haría para un producto terminado. Si
compramos mejor inductores, o si sustituimos las capacitancias con valores más
altos (con el fin de permitir inductancias inferiores), o aumentar la
frecuencia de conmutación (también con la intención de reducir las
inductancias), la corriente de saturación se aumentar de manera significativa,
y nuestro sistema volverá a comportarse correctamente.
Bubba
oscilador
El Bubba oscilador es un circuito
que proporciona una onda sinusoidal filtrada de cualquier frecuencia que desee
el usuario en base a la configuración de resistencias y condensadores en el
circuito. El circuito se completa esta tarea con cuatro amplificadores
operacionales que, o bien tampón o amplificar la señal. Este oscilador es un
desplazamiento de fase oscilador, pero a diferencia de otras variedades de
desplazamiento de fase que requieren cambios de fase de 90 grados o más, el
bubba oscilador sólo se requiere un cambio de 45 grados con el fin de
funcionar. Esto es debido a los cuatro amplificadores operacionales, que cuando
se coloca en serie, producen un total giro de 180 °.
El oscilador
Bubba ofrece algunas características que otros osciladores no pueden, el factor
más importante es que el estabilidad de frecuencia mantiene sin dejar de dar
una salida de baja distorsión. La razón de esto consiste en los cuatro filtros
que pasa la señal a través, que proporciona una señal clara y estable en el
punto P5.
Cuatro fases
RC filters idéntica a cambiar la señal de 45 grados cada uno. Esto causa un
desplazamiento de fase de 180 grados que luego se devuelve a un desplazamiento
de fase de cero grados con el amplificador inversor colocado a través de la
primera amplificador operacional. La matemática detrás del desplazamiento de
fase del filtro se muestra en la ecuación:
Otro efecto secundario de la filtración, sin
embargo, es que la señal se atenúa, lo suficiente para que la señal debe ser
amplificada de modo que el oscilador funciona. Sólo funcionará si la señal se
pasa de nuevo en el sistema es el mismo que el que comenzó como.
Como las ecuaciones anteriores muestran la
atenuación total del sistema es ¼ de la señal original, por lo tanto la
amplificación del amplificador de inversión debe ser de magnitud 4. Cuando se
acopla este conocimiento con el desplazamiento de fase de 180 grados de los
filtros se puede determinar que el amplificador tiene un valor de 4. Para que
el circuito para pasar de nuevo a la señal original y, por tanto oscilar.
En todos los osciladores es que es casi
imposible conseguir una amplificación exacta de la señal. Si la amplificación
es demasiado pequeño, entonces la señal del oscilador decaerá a la nada, sin
embargo, si es demasiado grande la señal de amplificación seguirá hasta que
choca con los rieles de los amplificadores operacionales. Esto significa que
algún tipo de retroalimentación no lineal debe ser implementado con estos
osciladores de modo que la señal proporcionada voluntad en realidad ser una
onda sinusoidal estable.
El oscilador bubba (así como otros
osciladores de desplazamiento de fase) resuelve este problema por la misma
naturaleza de los amplificadores operacionales, cuando la señal es amplificada
de nuevo en el circuito de la señal se recorta en los picos de la onda sinodal.
Esto se debe a la amplitud está llegando a los carriles de la amp op
permitiendo que la señal estabilizar y proporcionar retroalimentación no lineal
de la necesaria.
Configuración HBridge
Un convertidor HBridge o full bridge es una
configuración de conmutación compuesto por cuatro interruptores en un arreglo
que se asemeja a un H. Mediante el control de los diferentes interruptores en
el puente, un positivo, negativo o tensión zero potential se puede colocar a
través de una carga. Cuando esta carga es un motor, estos estados corresponden
adelante, atrás, dentro y fuera. El uso de una configuración HBridge para
accionar un motor.
El circuito HBridge consta de
cuatro interruptores correspondientes a alta lado izquierdo, alta lado derecho,
lado izquierdo baja, y baja del lado derecho. Hay cuatro posibles posiciones de
conmutación que se pueden utilizar para obtener voltajes a través de la carga.
Estas posiciones se resumen en la Tabla. Tenga en cuenta que todos los demás posibilidades
son omitidos, ya que tendrían la potencia de cortocircuito a tierra, que puede
causar daños en el dispositivo o agotan rápidamente la fuente de alimentación.
Los conmutadores que se utilizan
para implementar un HBridge pueden ser mecánicos o construidos a partir de transistores de estado
sólido. La selección de los interruptores adecuados varía en gran medida. El
uso de PChannel MOSFETs en la parte alta y NCHANNEL. MOSFET del lado de baja es
más fácil, pero el uso de todos los MOSFETs NCHANNEL y un controlador FET,
menor "On" resistencia se puede obtener lo que resulta en pérdida de
potencia reducida.
El uso de todos los MOSFETs
NCHANNEL requiere un conductor, ya que a fin de convertir en una caída por
arriba NCHANNEL MOSFET, tiene que haber una tensión mayor que la tensión de
conmutación (en el caso de un inversor de potencia, 170V). Esta dificultad es a menudo superada por
circuitos de excitación capaz de cargar un condensador externo al potencial. Controladores
MOSFET y discusión de cómo lograr este potencial más alto.
DESARROLLO
PASO 3
El
periodo (T), y la frecuencia angular.
FRECUENCIA
|
PERIODO
|
FRECUENCIA ANGULAR
|
 |
 |
  |
El tiempo de disparo
para el Angulo de 360° è 
è 
è
Este tiempo de disparo TRIAC que
controla el semiciclo positivo.
Tiempo de disparo, para el semiciclo negativo.
CÁLCULO
DE DISEÑO
Y
se obtuvo los siguientes resultados:
Angulo
|
VRMS
|
Corriente
|
200
|
 ]
1/2
  120V 1 - + 
120v [ 0.94]=112.8Vrms
|
I=
 |
400
|
1/2
 120V 1 - +
120V [0.8]=105.6Vrms
|
I=
 |
600
|
1/2
  120V
1-
120V[0.82]=98.4Vrms
|
I=
 |
900
|
1/2
  120V 1-
120V[0.71]=85.2Vrms
|
I=
 |
1200
|
1/2
  120v
1-
120V[0.59]=70.8Vrms
|
I=
 |
Cálculo
de retardo de disparo
Si realizamos el mismo procedimiento
para los ángulos de 20°, 40°,60°, 90° y 120°, obtendremos los siguientes
resultados:
ANGULO
|
TIEMPO
DE PRIMER DISPARO (+)
|
TIEMPO DE SEGUNDO
DISPARO (-)
|
20°
|
0,9261ms
|
9,2611 ms
|
40°
|
1,8522ms
|
10,1872 ms
|
60°
|
2,778 ms
|
11,112 ms
|
90°
|
4,168 ms
|
12,501 ms
|
120°
|
5,557 ms
|
13,890 ms
|
PULSADOR
CONMUTABLE, PIC 16F877A, LCD LM44L
ETAPA RECTIFICADORA DE ONDA COMPLETA
Y DETECTOR DE CRUCE ZERO
SIMULACIÓN EN PROTEUS
A continuación presentamos los resultados de la simulación con el
software proteus.
Angulo
Disparo 20
Angulo Disparo 40
Angulo Disparo 60.
Angulo Disparo 90
Angulo Disparo 120
Programa Pic C
#include <16f877.h>
#fuses HS,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP,NODEBUG,XT,PUT
#DEVICE ADC=10
#use delay(clock=4M) #use fast_io(B)
#define use_portd_lcd_TRUE
#include <lcd.c>
#include <stdlib.h>
#byte porta=0x05
#byte portb=0x06 #byte portc=0x07 #byte portd=0x08
#byte porte=0x09
#byte trisa=0x85 #byte
trisb=0x86 #byte trisc=0x87
#byte trise=0x89
#byte TMR1L=0x0E #byte
TMR1H=0x0F #byte T1CON=0x10
#byte PIE1=0x8C
#byte PIR1=0x0C #byte
timer0=0x01 #byte OPTION_REG=0x81
#byte INTCON=0x0B
//#byte TMR2L=0x0E
#byte TMR2H=0x0F #byte
T2CON=0x10
//#byte PIE2=0x8C
#byte PIR2=0x0C #byte
timer2=0x01
#bit RA0=porta.0
#bit RA1=porta.1 #bit
RA2=porta.2 #bit RA3=porta.3
#bit RA4=porta.4
#bit RA5=porta.5
#bit RB0=portb.0
#bit RB1=portb.1 #bit
RB2=portb.2 #bit RB3=portb.3
#bit RB4=portb.4
#bit RB5=portb.5 #bit
RB6=portb.6 #bit RB7=portb.7
#bit RC0=portc.0
#bit RC1=portc.1 #bit
RC2=portc.2 #bit RC3=portc.3
#bit RC4=portc.4
#bit RC5=portc.5 #bit RC6=portc.6 #bit RC7=portc.7
Int a,b; Int grados;
#INT_TIMER1
void
TIMER1_isr(void) { RB7=1; setup_timer_1(T1_DISABLED);
clear_interrupt(INT_TIMER1); }
#INT_EXT
void EXT_ISR(void) {
if (a==0) {
setup_timer_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_8);RB7=1;
if (RA0==1)
{ set_Timer1(65420);}
if (RA1==1)
{ set_Timer1(65320);}
if (RA2==1)
{ set_Timer1(65195);}
if (RA3==1)
{ set_Timer1(65020);}
if (RA4==1) {
set_Timer1(64900);}
ext_int_edge(H_TO_L); RB7=0; a=1; }
Else {
setup_timer_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_8);RB7=1;
if
(RA0==1) { set_Timer2(65420);}
if
(RA1==1) { set_Timer2(65320);}
if
(RA2==1) { set_Timer2(65195);}
if
(RA3==1) { set_Timer2(65020);}
if
(RA4==1) { set_Timer2(64900);}
ext_int_edge(L_TO_H); RB7=0;
a=0;
setup_timer_1(T1_DISABLED); }
}
void main () {
trisa=0b11111111;
trisb=0b01111111;
trisc=0b00000000;
trise=0b00000000;
lcd_init(); RB7=0; a=0; b=0;
enable_interrupts(INT_EXT); enable_interrupts(GLOBAL);
setup_timer_1(T1_DISABLED);
enable_interrupts(INT_TIMER1);
ext_int_edge(L_TO_H);
while(true) {
if
(RA0==1) { lcd_send_byte(0,0x01);
LCD_GOTOXY(1,1);PRINTF(LCD_PUTC,"UNAD - ELEC INDUST");
LCD_GOTOXY(1,2);PRINTF(LCD_PUTC,"ANGULO DISPARO 20°");
DELAY_MS(50); }
if
(RA1==1) { lcd_send_byte(0,0x01);
LCD_GOTOXY(1,1);PRINTF(LCD_PUTC,"UNAD - ELEC INDUST");
LCD_GOTOXY(1,2); PRINTF(LCD_PUTC,"ANGULO DISPARO 40°");
DELAY_MS(50);}
if
(RA2==1) { lcd_send_byte(0,0x01);
LCD_GOTOXY(1,1);PRINTF(LCD_PUTC,"UNAD - ELEC INDUST");
LCD_GOTOXY(1,2);PRINTF(LCD_PUTC,"ANGULO DISPARO 60°"); DELAY_MS(50);}
if
(RA3==1) { lcd_send_byte(0,0x01);
LCD_GOTOXY(1,1);PRINTF(LCD_PUTC,"UNAD - ELEC INDUST");
LCD_GOTOXY(1,2);PRINTF(LCD_PUTC,"ANGULO DISPARO 90°");
DELAY_MS(50);}
if
(RA4==1) { lcd_send_byte(0,0x01);
LCD_GOTOXY(1,1);PRINTF(LCD_PUTC,"UNAD - ELEC INDUST");
LCD_GOTOXY(1,2);PRINTF(LCD_PUTC,"ANGULO DISPARO 120°");
DELAY_MS(50);}
}
}
Link de video
Link you tube video: https://youtu.be/kX4dBcA-djM
CONCLUSIONES
v
El
programa Proteus facilita crear un programa a partir de unos pocos pasos es más
fácil desarrollar el programa que el desarrollo de control de fase utilizando
circuitos de disparo con Triac y con condensadores y resistencias.
v
Se
logró desarrollar el software para poder simular en tiempo real el ángulo de
disparo del Triac representado en un
porcentaje de la señal.
v
Los
simuladores electrónicos representan una aproximación confiable de los
circuitos puestos a prueba, faltaría desarrollarlos de manera práctica para
comprobar su funcionamiento real.
v
El
Triac es un elemento de la electrónica industrial que tiene muchas ventajas en
aplicaciones.
BIBLIOGRAFIA
v Datateca.unad.edu.co. (2016). Circuitos
Rectificadores. Available at:
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/243006/Contenidos/Circuitos_con_diodos/circuitos_rectificadores.html.
v
https://web.wpi.edu/Pubs/E-project/Available/E-project-042507-092653/unrestricted/MQP_D_1_2.pdf
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parcero excelente tu aporte muy buen bloc
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