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Universidad Tecnológica NacionalFacultad Regional Bahía Blanca
TRABAJO PRACTICO DE
LABORATORIO N°2
Regulación de la intensidad luminosa
Utilizando “PWM”
GASTÓN S GALLEGO
ALBERTO SQUADRONI
LUCIANO VISINTIN
Electrónica de Potencia
Trabajo practico de laboratorio Nª2Universidad Tecnológica NacionalFacultad Regional Bahía Blanca
Noviembre, 2010
Trabajo practico de laboratorio Nª2Universidad Tecnológica NacionalFacultad Regional Bahía Blanca
RESUMEN
Se realizo el diseño y ensayo de un circuito que tuvo como finalidad controlar una lámpara de
CA de 220v mediante un circuito de baja potencia, basándose en el uso de PWM-Modulación
por ancho de pulsos.
Los ensayos de laboratorios constaron de:
Generación y verificación de la señal triangular
Comparación de la señal triangular con la señal de control
Generación de la señal de salida PWM.
Verificación del control de carga
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1- INTRODUCCION
1-1 DESCRIPCION FUNCIONAL DEL CIRCUITO
El funcionamiento del circuito se basa en la generación de una señal triangular que se
compara con una tensión de control continua para lograr así controlar la señal de salida, en
modalidad PWM.
La señal modulada por ancho de pulso es aplicada a la carga a través de un optotriac, el cual
aísla la parte de baja potencia con la de alta potencia, logrando así el control de carga deseado.
A continuación se muestran unas fotografías del circuito implementado
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2- DISEÑO DEL CIRCUITO
Condiciones de diseño:
Vin = 12V (AC)
Vout= Pulsos modulados
Frec=50Hz
El circuito que se implementó fue el siguiente:
3- CALCULO DE LOS PARAMETROS DEL CIRCUITO
3-1 DETECCIÓN DE CRUCE POR CERO
Los transistores Q1y Q2, tipo BC548, trabajan pasando de saturación a corte en forma
alternada, es decir, mientras Q1 satura Q2 debe de estar cortado y así sucesivamente, logrando
de esta manera la generación de una señal triangular, la cual a posteriori se comparará con la
señal de control.
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La configuración utilizada fue la siguiente:
0
Q1
BC548A/PLP
Q2
BC548A/PLP
R1
OndaTriangular
R6
Señal Pulsante
R2
Especificaciones de los BC548:
Icsat=5mA
hfe=100
Vcesat=0.09~0.25V
De aquí calculamos R2
5 0.095
22 982
VmA
RR
Valor comercial R2= 1KΩ
1* _ 0.6 0
5 /
13
500
R Ib V
Ib mA hfe
VR
A
5 /100
0.61
500
1 1200
Ib mA
VR
A
R
Valor comercial R1= 1K5Ω
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3-2 CÁLCULO DE C2
El valor de C2 se calcula para lograr el valor de la onda triangular lo más perfecta posible
repartiendo el tiempo de trepada y bajada como se ve en la siguiente figura:
Tenemos así dos constantes de tiempo:
El circuito a diseñar es el siguiente:
C2
0
Salida Q2R6
R5
Fuente decorriente
Dando valores a ton y toff
ton=9.9ms
toff=100µs
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En toff:
2* 5 9.9C R ms
Siendo R5=3k9Ω (cálculo realizado en la sección 3-3) obtenemos:
El valor comercial adoptado es de C2=2.2 µF
En ton:
6* 2 10R c mS
El valor comercial adoptado es de R6= 47KΩ
3-3 CÁLCULO DE LA FUENTE DE CORRIENTE
En el circuito de la figura
Q3BC558
R6
0
P1
HI
R3
Vcc= 5V
R4
A C2
Partiendo de que Ic=500µA calculamos.
25
500
5 4000
VR
A
R
Valor Comercial R5=3k9
13
500
VR
A
El valor comercial R3=2k2
Estableciendo un resistencia R4=100K, el valor comercial del potenciómetro será: P1=10k.
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3-4 CIRCUITO COMPARADOR
Este circuito simplemente compara la señal triangular con una tensión continua que se puede
regular en un rango comprendido entre 0 y 3V.
A continuación se presenta una fotografía que muestra las dos señales de entrada al
comparador obtenidas durante el ensayo del circuito.
Se calcula R7 para limitar la corriente en el optotriac (moc 3020)
Vcc= 5V
HI
0
If=10mA
D1
Entrada del MOC
12
R7
De esta manera:
57
10
VR
mA
R7=500 Ω
Valor comercial R7 =470Ω
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Para la tensión de control.
U1
OP-07
3
2
74
6
1
8+
-
V+
V-
OUT
OS1
OS2
3V
2V
Vcc= 5V
HI
0
OndaTriangular
P2
Se reparten las tensione como se indica la figura
Como el operacional no debe poseer ganacia utilizamos un potenciómetro P2 =470Ω
3-5 CIRCUITO DE ALTERNA
Simplemente se adoptaron R8 y R9 de manera de limitar la corriente del triac
Valor comercial R8=R9=330Ω
4- SIMULACIÓN
Utilizando el software de diseño y simulación asistida por computadora, Orcad 9.22. se
simuló el circuito en cuestión.
En primer lugar se midió la señal de salida para diferentes valores de P2 obteniendo:
Para P2 =470Ω:
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Para P2 =220Ω
Se observa claramente como el circuito modula variando la tensión de continua en la entrada
no inversora del operacional
5- ENSAYOS DE LABORATORIO
Se realizaron una serie de ensayos de laboratorio los cuales se describen a continuación:
5-1 PRUEBA DEL FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUTO DE BAJA POTENCIA
Para verificar el funcionamiento antes de conectar la alimentación de 220V, por razones de
seguridad se comprobó que el control funciona manejando un led. De esta manera se pudo
chequear en forma visual junto con la medición a través del osciloscopio el correcto
funcionamiento del circuito.
5-2 FUNCIONAMINETO DEL DETCTOR DE CRUCE POR 0
Se midió la señal del circuito detector de cruce por 0 y se realizo con el osciloscopio en modo
choppeado la comparación con la señal de control.
Las señales obtenidas fueron las siguientes:
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5-3 MEDICION DE LA SEÑAL MODULADA
Para probar el correcto funcionamiento se midió la salida del circuito de baja potencia
observándose la señal modulada.
La señal obtenida fue la siguiente:
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6- DISEÑO FINAL
Se realizo el diseño de la placa utilizando un software de diseño cuyo resultado fue:
Se observa que se realizo un diseño modular para este circuito y para el trabajo posterior.
Se implemento un sistema de jumpers para desconectar las etapas del circuito que no se
utilizaron
6- CONLUSIONES
Con pequeñas señales de baja potencia se logra mediante la aislación óptica que provee el
moc 3020 controlar señales de alterna de mayor potencia.
El manejo de la lámpara se realiza por medio de triac BT136 que le entrega la energía a la
lampar en forma de paquetes. (Es un rectificador controlado).
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PLAN DE TRABAJO
El presente plan de trabajo se llevó a cabo en el laboratorio de Electrónica Básica de la
Universidad tecnológica Nacional facultad regional Bahía Blanca, y el mismo consistió en:
1) Calculo teórico de los componentes del circuito
2) Armado e implantación del mismo
3) Pruebas de Laboratorio
4) Entrega del presente Informe
LUGAR DE TRABAJO
El lugar de trabajo fue en el Laboratorio de Electrónica Básica de la Universidad Tecnológica Nacional Regional Bahía Blanca
BIBLIOGRAFIA DE REFERENCIA
1. Hojas de datos de los dispositivos
2. Apuntes de la catedra
3. Ned Mohan , Power Electronics