Control de Potencia con PIC
Los tiristores son muy usados en el control de potencia, ya sea en cargas resistiva resistivas s o inductivas inductivas tales como como motores, motores, solenoide solenoides, s, calefact calefactores ores.. En comparación a los dispositivos mecanicos como los “reles”, los tiristores ofrecen mayor fiabilidad, mejores prestaciones y menor costo, además de que que el tiem tiempo po de resp respue uest sta a es meno menorr que que si se usar usara a un disp dispos osit itiv ivo o electromecánico. Una de las aplicaciones de uso domestico es el regulador de luz, en la figura1 se muestra un esquema de este circuito, esta basado en un triac y un optoacoplador que separa la etapa de potencia de la etapa digital, nos sirve para proteger el dispositivo de control ya que solo funciona con un nivel máximo de 5v, a diferencia de la etapa de potencia, que comúnmente se usa 220v o 110v. Para Para el cont contro roll de pote potenc ncia ia rea realiza lizado do a trav travez ez de seña señale les s digi digita tale les s provenientes de dispositivos digitales o microprocesadores. Para evitar que el circui circuito to digita digitall de contr control ol sea dañado dañado por la red red de alime alimenta ntació ción n es preciso aislar ambos sistemas. Las técnicas de aislamiento están basadas en optoacopladores o transformadores; un optoacoplador es unidireccional, la señal va en un único sentido a diferencia de un transformador que es bidireccional; además este es mas usado debido al costo. La mayoría de optoacopladores no tiene la capacidad de conducir grades cantidades de corriente, por ello se os utiliza como disparadores de triacs. En l siguiente figura se muestra un ejemplo de un circuito de disparo con optoacoplador
Para el circuito del laboratorio se utilizaron un optoacopldor MOC3021, y un transformador, el optoacoplador se lo utiliza como interface entre la etap d control y la etapa de potencia, debido a que no puede conducir grandes cant cantid ida ades des de corr corrie ient nte e se lo util utiliz iza a como como disp dispar arad ador or del del tria triac; c; el transformador, debido a su característica de ser bidireccional se lo utiliza, conjuntamente con el opamp 741 como un circuito detector de cruce por
cero, para asegurar que el triac se dispara correctamente y no en las transiciones, lo cual lo destruiría.
+5v
TR1 RV1
U2 7 1
+88.8 ACVolts
3
% 7 1
6 2 s
10k
t l 8 . o 8 V 8 C + A
4 5
LM741
TRAN-2P2S
L1
U3
R1
CRYSTAL
13 14 1
8 9 10
1k
6
2
4
12V
U1
2 3 4 5 6 7
R2
1
100
X1
OSC1/CLKIN OSC2/CLKOUT MCLR/Vpp/THV
RB0/INT RB1 RB2 RB3/PGM RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD
RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+ RA4/T0CKI RA5/AN4/SS RC0/T1OSO/T1CKI RC1/T1OSI/CCP2 RE0/AN5/RD RC2/CCP1 RE1/AN6/WR RC3/SCK/SCL RE2/AN7/CS RC4/SDI/SDA RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7
R2(1)
33 34 35 36 37 38 39 40
RV2
MOC3021
U4 % 0 8
Q7010L5
1k
15 16 17 18 23 24 25 26 19 20 21 22 27 28 29 30
A B
PIC16F877
C D
0
0
0
0
0
1
El circuito contiene 6 interruptores, los cuales varian la potencia que se entrega a la carga a un 10%, 30%, 50%, 70%, 90% y 100%, su funcionamiento es variar el angulo de disparo en las dos combas de la señal de entrada. En la siguiente figura se muestra como varia la señal de entrada, la primera oda es a señal se saida del transformador, tiene una amplitud de 12v, a seguna señal es la salida del opamp, nos muestra cada vez que la señal de entrada pasa por cero, recorando que el transformador no desfasa la señal de entrada de220v, la tercera señal es la salida del microcontrolador, actualmente esta apagada, y la cuarta señal es la tensión en el triac,se observa que esta abierto, por ello su grafica es idéntica a la señal de entrada.
Ahora variamos la potencia entregada al 10%, se observa como el pic dipara al tiristor cada 1ms, la señal del tiristor se ve recortada al final, pasdos los 7ms, el tiristor se cortocircuita solo por 1ms, que es cuando se cierra el circuito y el foco enciende con una intensidad baja.
Ahora variamos la potencia entregada a un 50%, se observa que el microcontrolador dispara cada 4ms para cada comba como en el caso anterior, luego la forma de onda del iristor es recortada a la mitad de cada comba, esto quiere decir que en los primeros 4ms el tiristor eta abierto, el foco no encenderá en ese timpor, luego el pic dispara o manda su señal por un intervalo de 1ms, con esto se dispara el tiristor cortocircuitando sus terminales, con esto se logra ue el foco encienda durante los siguientes 4ms hasta que la tensión se haga cero, uevamente se espera otros 4ms para volver a disparar, pero en este caso es en la comba negativa de la señal de entrada, y asi se repite cada periodo.
Finalmente se presiona el ultimo botón, con el que entregamos una potencia casi del 100% a la carga, en la figura se muestra como el microcontrolador dispara cada 500us, activa su señal por 1ms y espera unos 8ms, repite el mismo proceso en la parte negativa de la señal, ahora en la señal del tiristor se observa que casi en todo su periodo, esto quiere decir que el tiritor cortocircuita sus terminales casi en todo su periodo, de esta manera le llega corriente en un 99% de la potencia total logrando que el foco encienda a su máxima intensidad
