acoplamiento de dc y ac
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA TULA TEPEJI
Materia:
CIRCUITO ELECTRÓNICO PARA EL ACOPLAMIENTO DE
LA ETAPA DE CONTROL EN CORRIENTE DIRECTA A
UNA CARGA ALIMENTADA POR CORRIENTE ALTERNA
Catedrático: Ing. Raúl Antonio Hernández del Castillo
Alumno:
Carlos Alberto Monroy Barrios
Grupo: 2MC-G1
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA TULA TEPEJI
T. S. U. MECATRÓNICA
Materia: ELECTRÓNICA ANALÓGICA
CIRCUITO ELECTRÓNICO PARA EL ACOPLAMIENTO DE
LA ETAPA DE CONTROL EN CORRIENTE DIRECTA A
UNA CARGA ALIMENTADA POR CORRIENTE ALTERNA
Antonio Hernández del Castillo
Carlos Alberto Monroy Barrios
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA TULA TEPEJI
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
CIRCUITO ELECTRÓNICO PARA EL ACOPLAMIENTO DE
LA ETAPA DE CONTROL EN CORRIENTE DIRECTA A
UNA CARGA ALIMENTADA POR CORRIENTE ALTERNA
OBJETIVO
Construir un sistema que permita el acoplamiento de la etapa de control en corriente directa a la
etapa de potencia en corriente alterna, considerando tanto aspectos técnicos (en cuanto al
correcto funcionamiento del sistema) como aspectos económicos (el sistema debe ser de bajo
costo).
INTRODUCCIÓN.
Se llama fototransistor a un transistor sensible a la luz, normalmente a los infrarrojos. La luz incide
sobre la región de base, generando portadores en ella. Esta carga de base lleva el transistor al
estado de conducción.
Un optoacoplador, también llamado optoaislador o aislador acoplado ópticamente, es un
dispositivo de emisión y recepción que funciona como un interruptor excitado mediante la luz
emitida por un diodo LED que satura un componente opto-electrónico, normalmente en forma de
fototransistor o fototriac. De este modo se combinan en un solo dispositivo semiconductor, un
fotoemisor y un fotorreceptor cuya conexión entre ambos es óptica.
Un TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los
transistores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es
bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar
la corriente alterna.
DESARROLLO.
1. Diseño del sistema.
Primero determinamos, a través de una propuesta inicial de nuestro circuito, su modo de
operación:
D1MAC15-10
S1
MOTOR
M
X1PHOTODIODE
X2PHOTOTRANSISTOR
X3LED
V10 V
R1220Ω
R2
75Ω
X4PHOTODIODE
GND
D21N5758
R3
47Ω
V2
120 V 60 Hz 0Deg
Optoacoplador
Fotointerruptor
La fuente de corriente directa alimentará al foto-interruptor (formado por un LED emisor de luz
infrarroja y un foto-transistor) el cual alimentará al LED infrarrojo del optoacoplador que activará a
la salida a Triac del optoacoplador permitiendo el paso se corriente a la compuerta del TRIAC que
entrará en conducción y cerrará el circuito para poner en marcha a la carga, en este caso, un
motor monofásico.
2. Cálculo del circuito de control.
Para el cálculo del circuito de control, primero hacemos la propuesta de los elementos que
conformarán al circuito para usar los datos de su ficha técnica correspondiente.
Para un fotodiodo IR333C (LED infrarrojo):
= 20; = 1.5
Para un foto-transistor PT331C (detector del fotodiodo):
= 20; = 1.3
Para un optoacoplador con salida a triac MOC3011:
:
= 10; = 1.5; = 100
: ! = 250; "#! = 1; = 300
Para un TRIAC MAC-12D:
$ = 18; $" = 0.72
Con esta información disponible procedemos a hacer los cálculos:
− ( − )*)+,)+) = 0; - = 6 / )*)+,)+) = 1.5
6 − (01 − 1.5 = 0; ( = = 20
0( =4.5
2021034= 5567
− 8 − 9:4 − − )*)+,)+) = 0;
- = 6, 9:4 = 1.7, = 1.3 / )*)+,)+) = 1.5
6 − 802 − 1.7 − 1.3 − 1.5 = 0; - = 20 (= )
08 =1.5
2021034= ?67
Proponemos una resistencia de R3=1KΩ para limitar la corriente en la compuerta.
3. Prueba del circuito de control.
Se procede a construir el circuito con los siguientes elementos:
• 1 Foto-interruptor ITR 8102.
• 1 Optoacoplador MOC3011
con salida a triac.
• 1 TRIAC MAC-12D
• 1 LED verde
• Resistencias eléctricas de ½ W
• Resistencia eléctrica 1KΩ a 5W
• Protoboard
• Carga (lámpara o motor
monofásico)
• Fuente de corriente directa a 6
V o eliminador con salida a 6V DC
Conectando primero como carga una lámpara incandescente, probamos el circuito:
Cuando un objeto bloquea el paso de luz infrarroja, el fototransistor está desactivado, por
lo que el foto-interruptor se comporta como un interruptor abierto. Cuando retiramos el
objeto que bloquea al haz de luz, el fototransistor se activa y permite el flujo de corriente
hacia el fotodiodo del optoacoplador que a su vez activa a la salida a triac permitiendo el
flujo del pulso de tensión a la compuerta del TRIAC y quedando este en estado de
conducción. El foto-interruptor se comporta como un interruptor cerrado. Ahora, se
sustituye la carga por un motor monofásico con las siguientes características:
• Motor monofásico a 127V y 60Hz de CA, potencia de 0.37kW (0.5HP); = 5.5
Se escogió el TRIAC MAC-12D porque la
corriente máxima que puede conducir
es de 12A, por lo que el valor de 5.5 A
está por debajo del límite máximo y el
dispositivo puede operar sin problemas.
MATERIAL Y EQUIPO.
Para el desarrollo de circuito se requirió lo siguiente:
CANTIDAD DESCRIPCIÓN PRECIO
UNITARIO
PRECIO
TOTAL
1 Foto-interruptor ITR 8102 $9,00 $9,00
1 Diodo emisor de luz (LED) color verde $2,00 $2,00
1 Optoacoplador con salida a Triac MOC 3011 $18,00 $18,00
1 TRIAC MAC 12D $19,00 $19,00
1 Resistencia eléctrica de alambre 1kΩ a 5 Watts $4,00 $4,00
1 Resistencia eléctrica 56Ω a ½ Watt $1,00 $1,00
1 Resistencia eléctrica 20Ω a ½ Watt $1,00 $1,00
1 Resistencia eléctrica 220Ω a ½ Watt $1,00 $1,00
1 Resistencia eléctrica 5Ω a ½ Watt $1,00 $1,00
Total = $56,00
Observaciones y conclusiones.
Mediante el uso del optoacoplador con salida a triac y del TRIAC es posible controlar el
arranque y paro de una carga (motor eléctrico) a través de un circuito de control en
corriente directa; con estos dispositivos es posible controlar equipos que trabajan con
corriente alterna y reducir la parte de control a un circuito electrónico que opera con
corriente directa. Con el optoacoplador, el acoplamiento de ambas partes (control y
potencia) se reduce a solamente un haz de luz.