TRABAJO COLABORATIVO N°1 ACTIVIDAD N° 6

TRABAJO COLABORATIVO N°1

ACTIVIDAD N° 6

JACQUELINE PARADA PARADA: CÓDIGO: 52588930

CLEOPATRA MUÑOZ MOLINA: CÓDIGO: 30521007

ALBERTO CANTILLO DOMINGO: CÓDIGO:

MARCO TULIO HURTADO: CÓDIGO:

ESTHER CUADROS: CÓDIGO: 63286596

ESTUDIANTES

ORLANDO HARKER

TUTOR

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

CODIGO GRUPO: 299019_5

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA_UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGIA E INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA

25 DE ABRIL DE 2013

INTRODUCCION

En el presente trabajo es de carácter práctico, en el que se realiza el diseño del circuito AC-AC monofásico (control de fase) que se alimenta a 120V/60Hz para controlar el Angulo de disparo de un TRIAC, utilizando microcontrolador PIC16F87 y el programa en lenguaje Assembler, para realizar el control de disparo para el Triac.

OBJETIVOS.

OBJETIVO GENERAL.

1. Diseño de circuito de control de un convertidor AC-AC monofásico (control de fase) que se alimenta con para controlar el ángulo de disparo de un TRIAC, utilizando microcontrolador PIC16F87.

2. Realizar el software de programación en lenguaje Assembler con las siguientes condiciones:

• Ángulo de disparo: 0° a 180°.

• Carga resistiva bombilla de 100w

3. El circuito debe ser simulado en Proteus.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Controlar el voltaje, la corriente y la potencia que entrega una fuente de AC a una carga AC.

2. Diseñar el circuito utilizando el programa “PROTEUS” poder simular el circuito de control de un convertidor monofásico de AC- AC.

3. Realizar la configuración y programación del PIC, para poder realizar las conexiones del circuito de control de fase.

I. DESARROLLO DE LOS CIRCUITOS.

a. CIRCUITO DE POTENCIA:

Para el diseño del circuito de potencia se utiliza la técnica de conversión AC – AC

Control de fase directo. El elemento de potencia a utilizar es un TRIAC, que permite el control con carga puramente resistiva

Los conversores AC – AC tienen como característica el cruce por cero.

Para el TRIAC se debe tener en cuenta las características de la carga en este caso de la lámpara de 100W.

Por lo tanto:

• Voltaje nominal: 120V AC.

• Potencia nominal: 100W.

Con estos valores de voltaje y potencia se puede obtener el valor de la corriente nominal RMS a partir de la expresión:

La corriente que circula por la bombilla es de

Para seleccionar el optotriac se toma en cuenta la corriente de compuerta del TRIAC que es de IGT = 25mA con esto se selecciona el optotriac MOC3021, que presenta las siguientes características:

• Voltaje de aislamiento: VISO = 7500V.

• Corriente máxima de led: IF = 50mA.

• Voltaje reverso de led: VF = 3V.

• Potencia del optotriac: PT = 330mW

El voltaje pico inverso del TRIAC es: 155v.

La corriente del TRIAC es: 0.833A (para el caso de que o α = 0).

Se escoge el TRIAC: Q4004L4, que presenta las siguientes características:

• Corriente máxima:

• Voltaje pico inverso:

• Corriente de compuerta:

• Voltaje de compuerta:

La resistencia limitadora R1 permite limitar la corriente de compuerta del TRIAC, la corriente de compuerta IGT = 10mA.

La debe ser de este valor para asegurar el disparo del TRIAC

La potencia que debe disipar la resistencia es:

La resistencia R2, se dimensiona a partir de la corriente necesaria del led del optotriac, esta corriente es de 50mA el valor máximo a partir de sus características; se toma como 25mA como valor de la corriente; y como voltaje de disparo se toma el valor de 12V a partir del voltaje de polarización de la fuente, el valor de la resistencia se calcula a partir de la siguiente ecuación.

La

b. CIRCUITO DE CONTROL.

Corriente nominal que circula en la lámpara.

c. El potencia alimentando el circuito con 110v AC.

d. Este se conecta con una bombilla de 100 watt.

a. La cual está conectada en serie con la salida del opto acoplador

II.

III.

 CONVERTIDORES AC-AC: Estos convertidores se usan para obtener un voltaje variable de , con una fuente fija de y un convertidor monofásico con un Triac. El voltaje de salida se controla variando el tiempo de conducción del TRIAC el ángulo de retardo de disparo . Esos convertidores también se les llaman controladores de voltaje de .

Un TRIAC puede conducir en ambas direcciones, y normalmente se utiliza en el control de fase de ca (por ejemplo, controladores de voltaje de ca). Se pueden considerar como si fueran dos SCR conectados en anti paralelo.

DISPARO POR CORRIENTE ALTERNA.

El disparo por corriente alterna se puede realizar mediante el empleo de un transformador que suministre la tensión de disparo, o bien directamente a partir de la propia tensión de la red con una resistencia limitadora de la corriente de puerta adecuada y algún elemento interruptor que entregue la excitación a la puerta en el momento preciso.

CARACTERÍSTICAS GENERALES Y APLICACIONES. El TRIAC tiene una amplia variedad de aplicaciones relacionadas con el control de corrientes alternas. Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales, que requieren siempre el movimiento de un contacto, siendo la principal la que se obtiene como consecuencia de que el TRIAC siempre se dispara cada medio ciclo cuando la corriente pasa por cero, con lo que se evitan los arcos y sobre tensiones derivadas de la conmutación de cargas inductivas que almacenan una determinada energía durante su funcionamiento.

 MATERIAL NECESARIO

 FUENTES DE VOLTAJE AC.

 REISTENCIAS.

 1N4004

 PUENTE RECTIFICADOR 2W04G.

 SWICHES.

 CAPACITORES.

 BOMBILLA.

 OPTOACOPLADOR

 MICROCONTROLADOR 16F87

 DISEÑO DEL CIRCUITO:

 MICRO CONTROLADOR PIC 16F87.

La señal de sincronización va por el pin RB0/ INT, la señal que indica en qué momento se presenta el ciclo positivo y negativo de la red.

Una vez comienza del ciclo positivo se temporiza con el TIMER cero el momento en el cual se debe enviar el pulso de disparo del ciclo positivo que es enviado por el pin (RA0).

Este pulso tiene una duración de tiempo de disparo de (3 micro/seg) el TRIAC necesita 2.8 micro segundo para activarse, el TRIAC Utilizado es (L 201 E3) este maneja una corriente de 1 amperio; cuando se detecta el inicio del ciclo negativo se procede igual que en el ciclo positivo se envía por el pin (RA 1).

Cada vez que se realiza el inicio del ciclo positivo se verifica el estado de los pulsadores conectado en los pines (RV 1) (RV 2) con estos pulsadores se selecciona el ángulo de disparo que en nuestro caso es desde cero (0) hasta 180 grados máximo.

Se usan dos interrupciones la estándar y por desbordamiento del Timer cero.

 MANEJO DEL DISPARO DEL TRIAC CON EL MICRO CONTROLADOR PIC 16F87.

Como sabemos que la corriente alterna es una onda senoidal, (con semiciclos positivos y negativos). Por lo que se debe controlar la parte de cada semiciclo de la corriente alterna que se le aplica a la carga. Cuando conectamos una carga directamente al tomacorriente, ésta recibe la totalidad de corriente alterna por lo que opera a su máxima potencia, recibe una onda sinodal con un pico positivo y un pico negativo. Utilizamos el TRIAC, ya que este consta de dos rectificadores controlados de silicio (SCR) conectados entre sí con sus dos compuertas unidas. Para que el TRIAC conduzca la corriente, se requiere aplicar una señal de disparo a su compuerta. En esta aplicación dicha señal será controlada por el microcontrolador.

En la onda del voltaje sinodal, se puede notar que la tensión cambia de dirección cada vez que cruza por cero Volts. Por lo que en el cruce por cero es el inicio de una nueva fase, y es el punto de referencia para controlar el disparo de la compuerta del TRIAC.

Se debe considerar que la señal es de por tanto su periodo es:

Cada semiciclo dura 0.8333 ms. Se debemos fraccionar ese tiempo en intervalos determinados a partir del cruce por cero y enviar la señal de disparo al TRIAC

Para detectar la señal sinodal los micro controladores PIC tienen en sus entradas una circuitería de protección que consiste en dos diodos: uno conectado a VSS y otro a VDD. Gracias a estos diodos de protección es posible aplicar voltajes por encima de VDD

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