dimmer analogico para control de luminosidad
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DIMMER ANALÓGICO PARA CONTROL DE LUMINOSIDAD
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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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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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• 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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• 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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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
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Hoja de Datos del TRIAC BT 137