Dimmer Analógico para control de luminosidad

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DIMMER ANALÓGICO PARA CONTROL DE LUMINOSIDAD

OBJETIVOS: Objetivo General •

Diseñar un circuito, el cual me permita controlar la variación de potencia en el encendido de un foco.

Objetivos Específicos •

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•

Armar el circuito de regulación de potencia optimizado, utilizando la menor cantidad de elementos para el desarrollo del mismo. Comprender la aplicación que tiene el DIAC y TRIAC dentro del funcionamiento de un circuito. Observar que lo obtenido en la simulación lo podemos tener al efectuar la conexión de nuestro diseño.

Cuando la tensión de disparo se alcanza, la tensión en el DIAC se reduce y entra en conducción dejando pasar la corriente necesaria para el disparo del SCR o TRIAC. Se utiliza principalmente en aplicaciones de control de potencia mediante control de fase. Los DIAC se fabrican con capacidad de disipar potencia de 0.5 a 1 watt. Las principales características funcionamiento de un DIAC son:

para

el

- Tensión de disparo - Corriente de disparo - Tensión de recuperación - Disipación de potencia

Curva Característica TRIAC

MARCO TEÓRICO: DIAC:

El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de

El DIAC es un diodo de disparo bidireccional, especialmente diseñado para disparar TRIAC y Tiristores, en sí es un dispositivo disparado por tensión. En su diseño tiene dos terminales: MT1 y MT2, como podemos observar en el diagrama.

control tiristores. El DIAC normalmente no conduce, sino que tiene una pequeña corriente de fuga. La La conducción aparece cuando la tensión de disparo se alcanza.

El triac es en esencia la conexión de dos tiristores en paralelo pero conectados en

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DIMMER ANALÓGICO PARA CONTROL DE LUMINOSIDAD sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta.

un voltaje positivo de un valor mínimo para cada tiristor) Entonces, si se controla el tiempo que cada tiristor está en conducción, se puede controlar la corriente que se entrega a una carga y por consiguiente la potencia que consume.

Curva Característica

El triac sólo se utiliza en corriente alterna y al igual que el tiristor, se dispara por la compuerta. Como el triac funciona en corriente alterna, habrá una parte de la onda que será positiva y otra negativa. La parte positiva de la onda (semiciclo positivo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de arriba hacia abajo (pasará por el tiristor que apunta hacia abajo), de igual manera: La parte negativa de la onda (semiciclo negativo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de abajo hacia arriba (pasará por el tiristor que apunta hacia arriba) Para ambos semiciclos la señal de disparo se obtiene de la misma patilla (la puerta o compuerta). Lo interesante es, que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y así, controlar el tiempo que cada tiristor estará en conducción. Recordar que un tiristor sólo conduce cuando ha sido disparada (activada) la compuerta y entre sus terminales hay

DIMMER Es un dispositivo que permite reducir la intensidad de luz de lámparas incandescentes o halógenas con transformador. El principio de funcionamiento, se basa en el control de potencia que se logra variando el ángulo de conducción de un TRIAC, de 30° a 160°.

La acción que realiza un Dimmer es la de recortar la señal de entrada, variando el tiempo en que la carga está en el ciclo de trabajo, lo que lleva a tener en lo posterior una onda recortada dependiendo de la aplicación que se la pueda dar.

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DIMMER ANALÓGICO PARA CONTROL DE LUMINOSIDAD Los Dimmer son dispositivos usados para regular la energía en una o varias lámparas. Así, es posible variar la intensidad de la luz, siempre y cuando las propiedades de la luminaria lo permitan. Actualmente los circuitos más empleados incluyen la función de encendido al paso por cero de la tensión. La disminución del valor eficaz en la bombilla se logra recortando la señal en el momento de subida en el punto que se elija, de tal manera que si cortamos la señal cuando la onda llega a un valor de voltaje llagando al menor punto se encenderá muy poco, mientras que si la cortamos la señal al llegar a valores altos de voltaje se encenderá casi al máximo. El circuito de un Dimmer es simple, el potenciómetro varía el voltaje, el Diac permite la oscilación de la onda de 60Hz o 50 Hz con el Triac, dependiendo del Triac y del Diac será la potencia que podemos regular, en el datasheet de cada uno de ellos encontraremos la cantidad de corriente que soportan, si el circuito lo utilizamos por largo tiempo es ideal colocar un disipador de calor al Triac.

Ventajas del Dimmer Principalmente, entre una de ellas es el ahorro de luz y aumento de la vida útil de las lámparas y en caso de los Dimmer ahorro en la instalación cuando se desea conmutada o por cruzamiento, porque solo se necesita un Dimmer y x cantidad de pulsadores, de tal manera que el precio de un pulsador es inferior al de un interruptor conmutado y la mitad de un cruzamiento y un cable menos en la instalación.

MATERIALES: • • • •

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1 Protoboard 1 DIAC (ECG6407) 1 TRIAC (BT137) 1 Condensador de 53nF cerámico a 250 V. 1 Resistencia de 10 a 1 W 1 Potenciómetro de 500k 1 Foco de 120V/100W 2 Cables lagarto – lagarto

CRITERIO DE DISEÑO: En el diseño el objetivo es manejar el disparo del DIAC que en nuestro caso es un NTE6407 que tiene un voltaje de disparo típico de ±28V y una corriente de 25µA lo que implica alta sensibilidad de disparo. Además debemos acoplar el DIAC al gate del TRIAC que controlará el funcionamiento del foco, en tal virtud debemos considerar que la corriente máxima en la compuerta es de 50mA por lo que debemos también preocuparnos de ese valor para asegurar el disparo y la conducción del TRIAC. Para manejar analógicamente la variación de la luminosidad contaremos con un potenciómetro de 500K que asegurará una corriente lo suficientemente baja como para mantener apagado el TRIAC (240µA). Pondremos una resistencia de 10 Ω para evitar un cortocircuito y una potencia de 1 W para asegurarnos de que soporte corrientes altas y disipe más calor. El condensador lo usamos como filtro por si los filamentos del foco provocan algún armónico.

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SIMULACIONES: •

Cuando el potenciómetro está al 0 %: el recorte de potencia es del 30% aproximadamente.

0% R2 500k Key=S

XSC1

R3 10

X1 120V_100W D2

ECG6407 C1 53nF

D1 BT137

V1

  +    A _

  +    B _

120 Vrms 60 Hz 0°

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  g    i   r    T    t   x _   +   E

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Cuando el potenciómetro está al 75%: El recorte de potencia del menos al 15%.

75% R2 500k Key=S

XSC1

R3 10

X1 120V_100W D2

ECG6407 C1 53nF

D1 BT137

V1

  +    A _

  +    B _

120 Vrms 60 Hz 0°

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  g    i   r    T    t   x _   +   E

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Cuando el potenciómetro está al 100% el recorte de potencia es del 0%.

100% R2 500k Key=S

XSC1

R3 10

X1 120V_100W D2

ECG6407 C1 53nF

D1 BT137

V1

  +    A _

  +    B _

120 Vrms 60 Hz 0°

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DIMMER ANALÓGICO PARA CONTROL DE LUMINOSIDAD CONCLUSIONES: •

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El punto más importante para el control de potencia mediante un dimmer analógico está en la elección del DIAC pues de éste depende directamente el corte de la onda sinusoidal y evidentemente el recorte de potencia. Lo más importante es escogerlo dependiendo de la aplicación que le deseemos dar. Hay DIAC que se disparan a los 28V como otros que lo hacen a los 63V. El manejo del TRIAC simplemente es consecuencia del DIAC que usemos pues de éste depende directamente su disparo y su accionamiento. El potenciómetro debe ser escogido correctamente de tal manera que podamos usar en su totalidad su resistencia y no tener problemas de sensibilidad. Recomendamos usar potenciómetros de alto valor para asegurar el apagado del TRIAC y empezar desde potencia 0 en la variación. De lo que notamos en las pruebas de nuestro dimmer analógico el capacitor usado simplemente filtra armónicos en el circuito pues recorta junto con la resistencia los armónicos de alta frecuencia. Debemos conectar el potenciómetro de tal manera que a mayor giro horario mayor luminosidad. No hay que olvidarse de la resistencia de 10Ω en serie con el potenciómetro para evitar un corto en la red al dejar el potenciómetro en cero, la dejamos lo más baja posible para no afectar los cálculos iniciales y compensar dicho valor bajo con una potencia de valor considerable para soportar la disipación de la corriente. Hay que notar que existen diversos circuitos en la red y que posiblemente no sirven por lo que recomendamos tratar de calcular los valores adecuados de

nuestros elementos en basa a la hojas técnicas.

RECOMENDACIONES: −

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Es necesario conocer cuáles son los parámetros de los valores de cada uno de los elementos que se van a utilizar, de tal manera que para realizar esto debemos basarnos en las hojas técnicas de cada uno de ellos. Al momento de conectar los cables del foco con nuestras salidas del circuito, debemos conocer cuál es la conexión específica de cada uno de ellos, ya que si nos equivocamos en este paso vamos a tener un gran problema porque podemos llegar a hacer un corto en el diseño que tenemos.

FUENTES DE INFORMACIÓN: FECHA DE ACCESO: 22 de Noviembre del 2010. •

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URL: www.unicrom.com/Tut_DIAC.asp Gráficas de Multisim 11 URL: www.comunidadelectronicos.com/pr oyectos/dimmer-variac.htm URL: y silix.foroactivo.com/iluminacion-yregulacion-de-luces-f1/que-es-undimmer-t25.htm URL: fuhrerluftwaffe.blogspot.com/2009/02/di mmer.html

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ANEXOS: Hoja de Datos del DIAC NTE 6407 NTE

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Hoja de Datos del TRIAC BT 137

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