UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA TULA TEPEJI

Materia:

CIRCUITO ELECTRÓNICO PARA EL ACOPLAMIENTO DE

LA ETAPA DE CONTROL EN CORRIENTE DIRECTA A

UNA CARGA ALIMENTADA POR CORRIENTE ALTERNA

Catedrático: Ing. Raúl Antonio Hernández del Castillo

Alumno:

Carlos Alberto Monroy Barrios

Grupo: 2MC-G1

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA TULA TEPEJI

T. S. U. MECATRÓNICA

Materia: ELECTRÓNICA ANALÓGICA

CIRCUITO ELECTRÓNICO PARA EL ACOPLAMIENTO DE

LA ETAPA DE CONTROL EN CORRIENTE DIRECTA A

UNA CARGA ALIMENTADA POR CORRIENTE ALTERNA

Antonio Hernández del Castillo

Carlos Alberto Monroy Barrios

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA TULA TEPEJI

ELECTRÓNICA ANALÓGICA

CIRCUITO ELECTRÓNICO PARA EL ACOPLAMIENTO DE

LA ETAPA DE CONTROL EN CORRIENTE DIRECTA A

UNA CARGA ALIMENTADA POR CORRIENTE ALTERNA

OBJETIVO

Construir un sistema que permita el acoplamiento de la etapa de control en corriente directa a la

etapa de potencia en corriente alterna, considerando tanto aspectos técnicos (en cuanto al

correcto funcionamiento del sistema) como aspectos económicos (el sistema debe ser de bajo

costo).

INTRODUCCIÓN.

Se llama fototransistor a un transistor sensible a la luz, normalmente a los infrarrojos. La luz incide

sobre la región de base, generando portadores en ella. Esta carga de base lleva el transistor al

estado de conducción.

Un optoacoplador, también llamado optoaislador o aislador acoplado ópticamente, es un

dispositivo de emisión y recepción que funciona como un interruptor excitado mediante la luz

emitida por un diodo LED que satura un componente opto-electrónico, normalmente en forma de

fototransistor o fototriac. De este modo se combinan en un solo dispositivo semiconductor, un

fotoemisor y un fotorreceptor cuya conexión entre ambos es óptica.

Un TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los

transistores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es

bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar

la corriente alterna.

DESARROLLO.

1. Diseño del sistema.

Primero determinamos, a través de una propuesta inicial de nuestro circuito, su modo de

operación:

D1MAC15-10

S1

MOTOR

M

X1PHOTODIODE

X2PHOTOTRANSISTOR

X3LED

V10 V

R1220Ω

R2

75Ω

X4PHOTODIODE

GND

D21N5758

R3

47Ω

V2

120 V 60 Hz 0Deg

Optoacoplador

Fotointerruptor

La fuente de corriente directa alimentará al foto-interruptor (formado por un LED emisor de luz

infrarroja y un foto-transistor) el cual alimentará al LED infrarrojo del optoacoplador que activará a

la salida a Triac del optoacoplador permitiendo el paso se corriente a la compuerta del TRIAC que

entrará en conducción y cerrará el circuito para poner en marcha a la carga, en este caso, un

motor monofásico.

2. Cálculo del circuito de control.

Para el cálculo del circuito de control, primero hacemos la propuesta de los elementos que

conformarán al circuito para usar los datos de su ficha técnica correspondiente.

Para un fotodiodo IR333C (LED infrarrojo):

= 20; = 1.5

Para un foto-transistor PT331C (detector del fotodiodo):

= 20; = 1.3

Para un optoacoplador con salida a triac MOC3011:

:

= 10; = 1.5; = 100

: ! = 250; "#! = 1; = 300

Para un TRIAC MAC-12D:

$ = 18; $" = 0.72

Con esta información disponible procedemos a hacer los cálculos:

− ( − )*)+,)+) = 0; - = 6 / )*)+,)+) = 1.5

6 − (01 − 1.5 = 0; ( = = 20

0( =4.5

2021034= 5567

− 8 − 9:4 − − )*)+,)+) = 0;

- = 6, 9:4 = 1.7, = 1.3 / )*)+,)+) = 1.5

6 − 802 − 1.7 − 1.3 − 1.5 = 0; - = 20 (= )

08 =1.5

2021034= ?67

Proponemos una resistencia de R3=1KΩ para limitar la corriente en la compuerta.

3. Prueba del circuito de control.

Se procede a construir el circuito con los siguientes elementos:

• 1 Foto-interruptor ITR 8102.

• 1 Optoacoplador MOC3011

con salida a triac.

• 1 TRIAC MAC-12D

• 1 LED verde

• Resistencias eléctricas de ½ W

• Resistencia eléctrica 1KΩ a 5W

• Protoboard

• Carga (lámpara o motor

monofásico)

• Fuente de corriente directa a 6

V o eliminador con salida a 6V DC

Conectando primero como carga una lámpara incandescente, probamos el circuito:

Cuando un objeto bloquea el paso de luz infrarroja, el fototransistor está desactivado, por

lo que el foto-interruptor se comporta como un interruptor abierto. Cuando retiramos el

objeto que bloquea al haz de luz, el fototransistor se activa y permite el flujo de corriente

hacia el fotodiodo del optoacoplador que a su vez activa a la salida a triac permitiendo el

flujo del pulso de tensión a la compuerta del TRIAC y quedando este en estado de

conducción. El foto-interruptor se comporta como un interruptor cerrado. Ahora, se

sustituye la carga por un motor monofásico con las siguientes características:

• Motor monofásico a 127V y 60Hz de CA, potencia de 0.37kW (0.5HP); = 5.5

Se escogió el TRIAC MAC-12D porque la

corriente máxima que puede conducir

es de 12A, por lo que el valor de 5.5 A

está por debajo del límite máximo y el

dispositivo puede operar sin problemas.

MATERIAL Y EQUIPO.

Para el desarrollo de circuito se requirió lo siguiente:

CANTIDAD DESCRIPCIÓN PRECIO

UNITARIO

PRECIO

TOTAL

1 Foto-interruptor ITR 8102 $9,00 $9,00

1 Diodo emisor de luz (LED) color verde $2,00 $2,00

1 Optoacoplador con salida a Triac MOC 3011 $18,00 $18,00

1 TRIAC MAC 12D $19,00 $19,00

1 Resistencia eléctrica de alambre 1kΩ a 5 Watts $4,00 $4,00

1 Resistencia eléctrica 56Ω a ½ Watt $1,00 $1,00

1 Resistencia eléctrica 20Ω a ½ Watt $1,00 $1,00

1 Resistencia eléctrica 220Ω a ½ Watt $1,00 $1,00

1 Resistencia eléctrica 5Ω a ½ Watt $1,00 $1,00

Total = $56,00

Observaciones y conclusiones.

Mediante el uso del optoacoplador con salida a triac y del TRIAC es posible controlar el

arranque y paro de una carga (motor eléctrico) a través de un circuito de control en

corriente directa; con estos dispositivos es posible controlar equipos que trabajan con

corriente alterna y reducir la parte de control a un circuito electrónico que opera con

corriente directa. Con el optoacoplador, el acoplamiento de ambas partes (control y

potencia) se reduce a solamente un haz de luz.