Control Pwm Analogico Con Optoaislamiento y Detector de Cruce Por Cero

LABORATORIO DE ELECTRONICA DE POTENCIA INFORME N° 5 CONTROL PWM ANALÓGICO CON OPTOAISLAMIENTO Y DETECTOR DE CRUCE POR CERO. David Andrés Sarmiento Nova Roger Libardo Mantilla Mejía

Introducción Uno de los métodos más comunes para variar el valor eficaz de una tensión alterna es por medio del llamado control por ángulo de fase, en el cual, dado un semi ciclo de la red, el interruptor se acciona o dispara en un determinado ángulo, haciendo que la carga esté conectada a la entrada por un intervalo de tiempo menor o igual a un semiciclo. Dicho de otro modo, el control por ángulo de fase, como su propio nombre indica, está basado en la regulación del ángulo de disparo de los tiristores. Usualmente se habla de ángulo de disparo, o ángulo de fase α, como el instante de tiempo a partir del paso por cero de la tensión de entrada en el que se dispara un tiristor. Para el caso de una carga resistiva, el ángulo de disparo puede valer entre 0º y 180º. Los valores de tensión, corriente y potencia en la carga dependerán, no solo del ángulo de disparo, como también del tipo de carga alimentada, como se verá a continuación.

Objetivos -

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Identificar cada una de las etapas que componen el control pwm analógico con opto aislamiento y detector de cruce por cero. Explicar y analizar las imágenes obtenidas en la práctica de laboratorio del circuito ya nombrado Explicar el funcionamiento del circuito montado en el laboratorio.

Marco teórico CONTROL PWM (POR ANGULO DE FASE). La modulación por ancho de pulsos también conocida como PWM, de una señal o fuente de energía es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica Existen muchas aplicaciones en las que la información debe ser transmitida entre dos circuitos eléctricamente aislados uno de otro. Este aislamiento puede ser conseguido mediante relés, transformadores de aislamiento y receptores de línea. Pero la optoelectrónica ha desarrollado otro dispositivo capaz de resolver esta situación, los OPTOAILSADORES, también conocidos o llamados como OPTOACOPLADORES los cuales se utilizan en muchas aplicaciones entre las cuales hacen parte del control PWM los cuales nos brindan la posibilidad de controlar transmitir una señal del uno al otro sin contacto o conexión eléctrica entre ellos. Este control se ejerce de 2 formas muy importantes las cuales son: Unidireccional y bidireccional. Con el control pwm prácticamente se busca evitar el nivel de continua variando el voltaje eficaz y la fase. Cruce por cero: Optó acoplador en cuya etapa de salida se encuentra un triac de cruce por cero. El circuito interno de cruce por cero conmuta al triac sólo en los cruce por cero de la corriente alterna.


Resultados y análisis obtenidos en la práctica de laboratorio Para la realización de este laboratorio realizamos el montaje del circuito siguiente circuito:

Representa la etapa de rectificación del controlador PWM. ya con el circuito en funcionamiento se procedió a medir en cada una de las salidas de las etapas que se presentan en el circuito por medio de un osciloscopio las señales de voltaje que se producen.

En la cual se convierte la corriente alterna en corriente directa, rectificando el semi ciclo negativo de la onda de tensión.

Grafica B. Para las cuales se obtuvieron las siguientes graficas: Grafica A.

Esta grafica corresponde a la tensión de la etapa B, la cual corresponde al detector de cruces por cero. Los circuitos detectores de cruce por cero y de niveles de voltaje, son circuitos comparadores de señales, que una vez realizada esta comparación de ambas señales emiten un resultado binario (nivel alto o bajo). El cual puede ser utilizado para realizar ciertas tareas de control básico para activar o desactivar algún dispositivo eléctrico de media o alta potencia.

Esta grafica se tomó en el siguiente punto del circuito.


En la imagen se pueden ver los pulsos en los cuales se presentan los cruces por cero de la señal de salida del rectificador con respecto a la salida del mismo, estos son señales que representan una salida lógica que le suministra pulsos de frecuencia, en otras palabras este dispositivo tiene la característica de transformar una señal de corriente directa en pulsos con una frecuencia especifica.

Grafica C.

En esta etapa del circuito de disparo, para generar la onda PWM sincronizada, se requiere de una onda de diente de sierra sincronizada con la red eléctrica, esta onda se basa en la generación de una rampa lineal, la misma que llega a su condición inicial cuando se produce el cruce por cero de la onda senoidal. Una forma para generar una rampa lineal, es utilizando la integración de una señal de valor constante, para esto se utiliza un amplificador operacional en configuración de integrador. El circuito integrador, realiza la integración en forma negativa a la onda de voltaje de entrada. Entonces para generar la rampa con pendiente positiva, el voltaje de entrada tiene que ser negativo y constante.

GraficaD. Estas graficas corresponden a la etapa comparadora del control PWM, en la cual varia los anchos del pulso al cambiar la posición del potenciómetro. Esta grafica corresponde a la salida de la etapa integradora del PWM.


voltaje de referencia bajo

Voltaje de referencia medio

En la generación del circuito de disparo, el circuito comparador realiza la función de comparar la señal diente se sierra con el voltaje de referencia. El voltaje de referencia, es el voltaje que determina el Angulo de disparo por medio de una señal PWM para el circuito de potencia, este voltaje puede provenir desde el controlador o directamente desde un potenciómetro. Para el diseño del circuito comparador se toma en cuenta la señal de diente de sierra. Al momento del cruce por cero de la onda. La PWM tiene que estar en nivel bajo para tener apagado el optotriac. Cuando el voltaje de la rampa sea mayor al de la referencia, la señal PWM se coloca en alto, en ese instante se genera el ángulo de disparo. Al aumentar el voltaje de referencia, el ángulo de disparo aumenta, entonces la condición del TRIAC es menor y por ende el voltaje aplicado a la lámpara disminuye cuando el voltaje de referencia aumenta. Grafica E.

Voltaje de referencia alto.

Esta grafica corresponde a un voltaje de continua. con la operación mat. del osciloscopio (grafica Roja.) y se obtuvo la medición de la tensión en el bombillo. Tensión en el bombillo.

Esta grafica corresponde a la tensión del


bombillo con el valor del potenciómetro en mínimo.

lo tanto un ancho del pulso es mayor y por ende la tensión de salida sería menor, y si la tensión esta con un valor bajo al de referencia se generara un ancho del pulso menor y como consecuencia una señal de tensión mayor.

Conclusiones - Se concluyó que a medida que se aumenta la tensión en el bombillo el ángulo de disparo también aumenta.

Potenciómetro con valor de R medio

- Mediante el control del ángulo de fase se puede controlar el nivel de iluminación del bombillo. - El control PWM tiene muchas aplicaciones como en el caso de la práctica para control de iluminación, control de velocidad de motores etc.

Con valor de R alto

-Se pudo observar que la frecuencia de la señal de salida es muy similar a la señal diente de sierra pero el ciclo de trabajo está en función de la señal portadora. - El ángulo de disparo aumenta o disminuye al aumentar o disminuir la tensión en bombillo y su iluminación también es directamente proporcional a estos cambios.

Estas graficas corresponden a la tensión del bombillo variando la posición del potenciómetro (muy grande, la mitad y muy cercana a cero). En la primera imagen se presenta una tensión de referencia alta y por

Referencias articulo online: Diseño y construcción de un controlador análogo digital (autor Víctor Daniel Zambrano Pérez) http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/1 877/1/CD-2452.pdf Articulo online: http://www.oocities.org/tiger928rs/pwm.htm

Control Pwm Analogico Con Optoaislamiento y Detector de Cruce Por Cero

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