Práctica de Laboratorio Nº 2

Resumen— en esta práctica de laboratorio, se realiza el montaje de un

temporizador con un transistor UJT y un SCR , este temporizador se

probara con un bombillo el cual después de un tiempo determinado se

encenderá .

Palabras clave (Keywords)— UJT, SCR, Relé , corriente, voltaje.

I. OBJETIVOS

Escoger los componentes adecuados para las

mediciones, esto con fines de seguridad y para obtener

buenos resultados.

Realizar mediciones de voltajes, frecuencia y periodo

en los circuitos propuestos.

Comparar los resultados obtenidos teóricamente con

respecto a los montajes realizados y las mediciones

realizadas en éstos.

II. MATERIALES EMPLEADOS

Protoboard.

Osciloscopio.

Supresor de tierra.

Relé.

Resistencias.

Capacitor.

Cable AC.

Bombillo de 100 w

Transistor UJT

Rectificador SCR

III. MARCO TEORICO

EL TRANSISTOR UJT:

El UJT o transistor uniunión, es un elemento semiconductor

que consta de una barra de silicio tipo N(versión tipo N) en

cuyos extremos se obtienen los terminales base 2 (B2) y base 1

(B1).En las proximidades de la base 2 se inserta material tipo

P, dando lugar a una unión P-N de cuyo extremo libre se extrae

el terminal llamado emisor(E).La versión tipo P está

constituida por una barra de silicio inter bases de tipo p, con

inserción de material tipo N en la conexión del terminal del

emisor.

En la versión tipo N cabe decir que el dispositivo presenta una

resistencia entre las dos bases (RBB) que ,a efectos del

terminal de emisor ,se comporta como un divisor de tensión

formado por las secciones correspondientes al tramo

comprendido entre B2 y E ,y entre B1 y E , denominadas RB1

y RB2 respectivamente. Un parámetro denominado eta

(ð),define la relación entre ellas . Este parámetro depende

fundamentalmente de características constructivas ligadas al

proceso de fabricación y base indica en las especificaciones

técnicas del componente.

Funcionamiento del UJT:

Un circuito de un oscilador de relajación con UJT es un

Circuito que sirve para generar señales para dispositivos de

control de potencia como Tiristores o TRIAC

El capacitor se carga hasta llegar al voltaje de disparo del

transistor UJT, cuando esto sucede este se descarga a través de

la unión E-B1.

Fig 1 esquemas UJT

El capacitor se descarga hasta que llega a un voltaje que se

llama de valle (Vv) de aproximadamente 2.5 Voltios.

Con este voltaje el UJT se apaga (deja de conducir entre E y

B1) y el capacitor inicia su carga otra vez. (Ver la línea verde

en el siguiente gráfico)

Mónica Michelle Villegas Arias (cod. 1094923303), Julian Alberto Torres Giraldo (cod. 1094905498), Andres Felipe Cossio

Tovar (cod. 1094910555).

Fig2 funcionamiento UJT

El gráfico de línea negra representa el voltaje que aparece en el

resistor R3 (conectado entre B1 y tierra) cuando el capacitor se

descarga.

Si se desea variar la frecuencia de oscilación se puede

modificar tanto el capacitor C como el resistor R1. R2 y R3

también son importantes para encontrar la frecuencia de

oscilación.

La frecuencia de oscilación está aproximadamente dada por:

F = 1/R1C

Es muy importante saber que R1 debe tener valores que deben

estar entre límites aceptables para que el circuito pueda oscilar.

Estos valores se obtienen con las siguientes fórmulas:

R1 máximo = (Vs - Vp) / Ip

R1 mínimo = (Vs - Vv) / Iv

Donde:

Vs = es el valor del voltaje de alimentación (en nuestro circuito

es de 20 Voltios)

Vp = valor obtenido dependiendo de los parámetro del UJT en

particular

Ip = dato del fabricante

TEORIA Y OPERACIÓN DE LOS SCR:

Un rectificador controlado de silicio (SCR, rectificador

controlado de silicio) es un dispositivo de tres terminales usado

para controlar corrientes mas bien altas para una carga. El

símbolo esquemático del SCR se presenta en la figura 3.

Fig3. Símbolo esquemático y nombres de las terminales de un SCR.

Un SCR actúa a semejanza de un interruptor. Cuando esta

encendido (ON), hay una trayectoria de flujo de corriente de

baja resistencia del ánodo al cátodo. Actúa entonces como un

interruptor cerrado. Cuando esta apagado (OFF), no puede

haber flujo de corriente del ánodo al cátodo. Por tanto, actúa

como un interruptor abierto. Dado que es un dispositivo de

estado só1ido, la acción de conmutación de un SCR es muy

rápida.

El flujo de corriente promedio para una carga puede ser

controlado colocando un SCR en serie con la carga. Este

arreglo es presentado en la figura 3. La alimentaci6n de voltaje

es comúnmente una fuente de 60-Hz de ca, pero puede ser de

cd en circuitos especiales.

Si la alimentación de voltaje es de ca, el SCR pasa una cierta

parte del tiempo del ciclo de ca en el estado ON, y el resto del

tiempo en el estado OFF. Para una fuente de 60-Hz de ca, el

tiempo del ciclo es de 16.67 ms. Son estos 16.67 ms los que se

dividen entre el tiempo que esta en ON y el tiempo que esta en

OFF. La cantidad de tiempo que esta en cada estado es

controlado por el disparador.

Si una porción pequeña del tiempo esta en el estado ON, la

corriente promedio que pasa a la carga es pequeña. Esto es

porque la corriente puede fluir de la fuente, a través del SCR, y

a la carga, só1o por una porción relativamente pequeña del

tiempo. Si la señal de la compuerta es cambiada para hacer que

el SCR este en ON por un periodo mas largo del tiempo,

entonces la corriente de carga promedio será mayor. Esto es

porque la corriente ahora puede fluir de la fuente, a través del

SCR, y a la carga, por un tiempo relativamente mayor. De esta

manera, la corriente para la carga puede variarse ajustando la

porci6n del tiempo del ciclo que el SCR permanece encendido.

Fig4. Relación de circuito entre la fuente de voltaje ,un SCR y la carga

Como lo sugiere su nombre, el SCR es un rectificador, por lo

que pasa corriente sólo durante los semiciclos positivos de la

fuente de ca. El semiciclo positivo es el semiciclo en que el

ánodo del SCR es mas positivo que el cátodo. Esto significa

que el SCR de la figura 4 no puede estar encendido más de la

mitad del tiempo. Durante la otra mitad del ciclo, la polaridad

de la fuente es negativa, y esta polaridad negativa hace que el

SCR tenga polarizaci6n inversa, evitando el paso de cualquier

corriente a la carga.

FORMAS DE ONDA DE LOS SCR

Los términos populares para describir la operación de un SCR

son ángulo de conducción y ángulo de retardo de disparo. El

ángulo de conducción es el numero de grados de un ciclo de ca

durante los cuales el SCR esta encendido. El ángulo de retardo

de disparo es el numero de grados de un ciclo de ca que

transcurren antes de que el SCR sea encendido. Por supuesto,

estos términos están basados en la noción de que el tiempo

total del ciclo es igual a 360 grados.

En la figura 5 se muestran las formas de onda de un circuito de

control con SCR para un ángulo de retardo de disparo. Al

momento que el ciclo de ca inicia su parte positiva, el SCR esta

apagado. Por tanto tiene un voltaje instantáneo a través de sus

terminales de ánodo y cátodo igual al voltaje de la fuente. Esto

es exactamente lo que se vería si se colocara un interruptor

abierto en un circuito en lugar del SCR. Dado que el SCR

interrumpe en su totalidad el suministro de voltaje, el voltaje a

través de la carga (VLD) es cero durante este lapso. La extrema

derecha de las ondas ilustran estos hechos. Mas a la derecha en

los ejes horizontales, se muestra el voltaje de ánodo a cátodo

(VAK) cayendo a cero después de aproximadamente un tercio

del semiciclo positivo. Esto es el punto de 60°. Cuando VAK cae

a cero, el SCR se ha "disparado", o encendido. Por tanto, el

ángulo de retardo de disparo es de 60°. Durante los siguientes

120° el SCR se comporta como un interruptor cerrado sin

voltaje aplicado a sus terminales. El ángulo de conducci6n es

de 120°. El ángulo de retardo de disparo y el ángulo de

conducci6n siempre suman 180°.

Fig5. Formas de ondas ideales del voltaje de la terminal principal (VAK) y el

voltaje de carga de un SCR. Para un ángulo de retardo de disparo de unos

60o, un ángulo de conducción de 120o.

En la figura 5, la forma de onda del voltaje de carga muestra

que, al dispararse el SCR, el voltaje de la fuente es aplicado a

la carga. El voltaje de carga entonces sigue al voltaje de la

fuente por el resto del semiciclo positivo, hasta que el SCR

nuevamente se apaga. El estado OFF ocurre cuando el voltaje

de la fuente pasa por cero.

En general, estas formas de onda muestran que antes de que el

SCR se dispare, el voltaje es retirado de entre las terminales del

SCR, y la carga ve un voltaje cero. Después de haberse

disparado el SCR, la totalidad del suministro de voltaje es

retirado a través de la carga, y el SCR presenta voltaje cero. El

SCR se comporta como un interruptor de acción rápida.

Área de disparo seguro.

En esta área (Figura 6) se obtienen las condiciones de disparo

del SCR. Las tensiones y corrientes admisibles para el disparo

se encuentran en el interior de la zona formada por las curvas:

• Curva A y B: límite superior e inferior de la tensión puerta-

cátodo en función de la corriente positiva de puerta, para una

corriente nula de ánodo.

• Curva C: tensión directa de pico admisible VGF.

• Curva D: hipérbola de la potencia media máxima PGAV que

no debemos sobrepasar.

Fig.6. Curva características de puerta del tiristor.

El diodo puerta (G) - cátodo (K) difiere de un diodo de

rectificación en los siguientes puntos:

Una caída de tensión en sentido directo más elevada.

Mayor dispersión para un mismo tipo de tiristor.

IV. CONCLUSIONES

Al realizar estos montajes, hay que tener en cuenta las

características de los componentes utilizados, ya que

si se sobrepasan éstas se pueden generar daños en el

circuito e incluso accidentes.

V. REFERENCIAS

http://www.inele.ufro.cl/bmonteci/semic/applets/pag_

scr/pag_scr.htm .

www.unicrom.com/Tut_transistor_ujt.asp.