dimmer analogico para control de luminosidad

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ESPE DIMMER ANALÓGICO PARA CONTROL DE LUMINOSIDAD 1 Albán Naranjo Rubén, Muñoz Francisco, Pulla Pablo, Vallejo Roberto 1 OBJETIVOS: Objetivo General Diseñar un circuito, el cual me permita controlar la variación de potencia en el encendido de un foco. Objetivos Específicos 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. MARCO TEÓRICO: DIAC: 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. El DIAC normalmente no conduce, sino que tiene una pequeña corriente de fuga. La conducción aparece cuando la tensión de disparo se alcanza. 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 para el funcionamiento de un DIAC son: - Tensión de disparo - Corriente de disparo - Tensión de recuperación - Disipación de potencia Curva Característica TRIAC El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de control tiristores. El triac es en esencia la conexión de dos tiristores en paralelo pero conectados en

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Page 1: Dimmer Analogico Para Control de Luminosidad

ESPE

DIMMER ANALÓGICO PARA CONTROL DE LUMINOSIDAD

1

Albán Naranjo Rubén, Muñoz Francisco, Pulla Pablo, Vallejo Roberto 1

OBJETIVOS:

Objetivo General

• Diseñar un circuito, el cual me

permita controlar la variación de

potencia en el encendido de un foco.

Objetivos Específicos

• 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.

MARCO TEÓRICO:

DIAC:

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.

El DIAC normalmente no conduce, sino que

tiene una pequeña corriente de fuga. La

conducción aparece cuando la tensión de

disparo se alcanza.

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 para el

funcionamiento de un DIAC son:

- Tensión de disparo

- Corriente de disparo

- Tensión de recuperación

- Disipación de potencia

Curva Característica

TRIAC

El Triac es un dispositivo semiconductor que

pertenece a la familia de los dispositivos de

control tiristores.

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

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Albán Naranjo Rubén, Muñoz Francisco, Pulla Pablo, Vallejo Roberto 2

sentido opuesto y compartiendo la misma

compuerta.

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

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

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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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:

• 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.

D1BT137

D2

ECG6407

R2500kΩKey=S

0%

C153nF

V1

120 Vrms 60 Hz 0°

X1120V_100W

XSC1

AB

Ex

t Tri

g+

+

_

_+

_

R310Ω

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Albán Naranjo Rubén, Muñoz Francisco, Pulla Pablo, Vallejo Roberto 5

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

D1BT137

D2

ECG6407

R2500kΩKey=S

75%

C153nF

V1

120 Vrms 60 Hz 0°

X1120V_100W

XSC1

AB

Ex

t Trig

+

+

_

_+

_

R310Ω

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Albán Naranjo Rubén, Muñoz Francisco, Pulla Pablo, Vallejo Roberto 6

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

D1BT137

D2

ECG6407

R2500kΩKey=S

100%

C153nF

V1

120 Vrms 60 Hz 0°

X1120V_100W

XSC1

AB

Ext

Trig

+

+

_

_+

_

R310Ω

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Albán Naranjo Rubén, Muñoz Francisco, Pulla Pablo, Vallejo Roberto 7

CONCLUSIONES:

• 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:

− 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.

• 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-y-

regulacion-de-luces-f1/que-es-un-

dimmer-t25.htm

• URL: fuhrer-

luftwaffe.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