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Ingeniería Mecatrónica
Materia:
Electrónica Industrial
Maestro:
Víctor Hugo Benítez
Reporte practica 1
Aislamiento de etapa de control y de potencia
Óptico y magnético
Alumnos:
Castro Echeverría Roberto
Soto Verduzco Edgar Emir
Introducción
Muchos sistemas digitales controlan a otros sistemas o realizan funciones de
control tales que deben ser interconectados a una etapa de manejo de potencia,
con base en TIRISTORES (triacs, SCR, etc.) para actuar sobre cargas resistivas o
inductivas en sistemas de iluminación, o en procesos industriales o en control de
velocidad de motores, entre otros.
El manejo de potencia, es decir la manipulación de altas corrientes, de hasta
varios centenares de amperios, implica el tener consideraciones de seguridad
eléctrica para los operarios y de protección para el sistema digital.
Es deseable que la interconexión entre ambas etapas (la digital y la de potencia)
se haga por un medio de acoplamiento que permita aislar eléctricamente los dos
sistemas.
Esto
se
puede
lograr
con
los
dispositivos
llamados
OPTOACOPLADORES, mediante los cuales se obtiene un acoplamiento óptico y,
al mismo tiempo, un aislamiento eléctrico. Por ello también se les conoce como
OPTOAISLADORES. El acoplamiento se efectúa en el rango del espectro infrarojo a partir de dispositivos emisores de luz, usualmente IRED (infra-rojo) LEDs
(diodos emisores de luz), actuando como emisores y utilizando dispositivos
detectores de luz (optodetectores), actuando como receptores.
La razón fundamental para llevar a cabo acoplamiento óptico y aislamiento
eléctrico es por protección de la etapa o sistema digital ya que si ocurre un corto
en la etapa de potencia, o cualquier otro tipo de anomalía eléctrica, el
OPTOACOPLADOR protege toda la circuitería digital de control. El sistema digital
puede variar entre un sistema discreto o un sistema de mayor integración (en
escalas SSI, MSI, VLI o VLSI) o un sistema integrado programable a nivel de
memorias (EPROM o EEPROM) o a nivel de dispositivos programables
"inteligentes" (microprocesadores, microcontroladores, dispositivos lógicos
programables, arreglos lógicos programables, controladores lógicos programables
o computadores).
El relé o relevador, es un dispositivo electromecánico. Funciona como un
interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina
y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten
abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph
Henry en 1835.
El relevador como aislador de etapas:
-La gran ventaja de los relés electromagnéticos es la completa separación
eléctrica entre la corriente de accionamiento, la que circula por la bobina del
electroimán, y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se
puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de
control.
-También ofrecen la posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el
uso de pequeñas señales de control.
- El Relé es activado con poca corriente, sin embargo puede activar grandes
máquinas que consumen gran cantidad de corriente.
- Con una sola señal de control, puedo controlar varios relés a la vez.
Materiales
1 Fuente de 12Vdc
1 Regulador de Voltaje a 5Vdc 7805
2 Compuertas lógicas AND 7408
1 Compuerta lógica NOT 7404
3 Optocopladores 4N25
3 Relevadores de 5V
3 Mosfets IRF520
4 Switches
4 Diodos 1N4001
3 Resistencias 330Ω
3 Resistencias 5KΩ
3 Resistencias 1MΩ
1 Motor de 12Vdc
1 Lampara de 12 Vdc
1 Buzzer de 12 Vdc
Datasheets
Diagrama eléctrico del circuito
Conclusiones
Roberto Castro Echeverria
Con esta práctica me pude dar cuenta de la gran utilidad que tiene aislar la
etapa de potencia de la de control. Le encuentro la gran utilidad de que podemos
hacer un control con 5Vdc los cuales no representan un riesgo para el ser humano
para controlar dispositivos que manejen voltajes peligroso y no estar interactuando
directamente con el dispositivo peligroso. Por ejemplo una persona que maneje
una maquina con energía peligrosa puede estar controlando la maquina a
distancia fácilmente solo con unos botones gracias al circuito de control. Otra gran
utilidad es que la estar hay lado si pasa un error en el área de potencia y se
queman algunas piezas el circuito de control no se vería afectado y no se tiene
que volver a armar o diseñar, a menos que el error si este en la parte de control, lo
único que se cambiaria seria el optocoplador, que en el caso de esta practica era
muy barato. Lo mismo si se usa un circuito para aislar con relevadores, solamente
se cambiaría los relevadores, aunque estos son más caros. Comparando estos
dos tipos de aislamientos creo que elegiría el de optocopladores porque, salio mas
barato, aunque no tengo idea de como serian sus precios a niveles industriales,
también porque los relevadores son de accionamiento electromecánico y por el
desgaste mecánico creo que duraría menos ese circuito que el de optocopladores
que solo tiene un led y un transistor dentro, claro, si se le da un uso muy
prolongado e intenso. Ya tenía una idea en mente de esto de aislar circuitos, ya
que esto también se usa en los circuitos neumáticos y es muy parecido. Esto
también se puede aplicar a otro tipo de circuitos.
Cuando fuimos a comprar los materiales, no encotramos varios, pero no fue
problema ya que compramos equivalentes y funcionaron de la manera esperada.
Como comentario, usted puso en el pizarrón que el optocoplador en la parte
del transistor llevaría una resistencia de 330, pero en el simulador no funciono,
solo con arriba de 1k. Al momento de armar el circuito lo hicimos igual que en el
diagrama de la simulación, pero nos dimos cuenta que por ejemplo el motor
conectado con el mosfet podíamos pararlo con los dedos, pero si lo conectábamos
directamente a la fuente de 12V no, entonces se nos ocurrió ponerle a resistencias
mas pequeñas al optocoplador porque era lo único que tenia resistencia, y le
pusimos la de 330, y el motor era mas fuerte y no lo pudimos para, pero no
supimos porque si se supone que el mosfet esta conectado a 12V.
Soto Verduzco Edgar Emir
En la práctica se utilizaron diferentes componentes electrónicos. Para la
parte lógica se usaron algunas and, un integrado de negación para lograr que se
cumplan las salidas que se necesitan con las respectivas entradas.
La
alimentación que se utilizo fue una fuente de 12 volts, donde se puso un regulador
de voltaje que disminuye el voltaje a 5 volt, el ideal para los componentes
electrónicos, de esta manera se tenia la alimentación para la parte electrónica y
alimentación para la potencia con una misma fuente. Para la etapa de potencia se
le agregaron unos opto acopladores que nosotros usamos los 4n25 que
funcionaron correctamente con el circuito que se diseño, y además se utilizaron
por falta de componentes el IRF520 (mosfet) que funciono bien con el circuito, que
fue el que nos recomendaron para reemplazar el IRF510.
El circuito funciono correctamente tanto con opto acopladores como con
relevadores, se utilizo un switch con enclave para dar la opción de utilizar los opto
acopladores o los relevadores.
Para la activación de los relevadores se puso la bobina en serie con un
transistor de esta manera cuando el transistor pasara corriente el relevador se
activa y cumple con su propósito.
Bibliografía
http://www.monografias.com/trabajos35/acoplamiento-optico/acoplamientooptico.shtml
http://www.unicrom.com/Tut_relay.asp
http://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9