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5/26/2018 Proyecto de Electronicos
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UNIVERSIDAD NACIONAL
TECNOLGICA DEL CONO SUR DE LIMA
Ingeniera Electrnica y Telecomunicaciones
CIRCUITOS ELECTRONICOS I
MODULADOR PWM PARA ENTREGA DE POTENCIA
Alumno:
PUMACAYO FLORES , JESUS DAVID
Profesor:
ING. LUIS MIGUEL VELASQUEZ MACHUCA
2013
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MODULADOR PWM PARA ENTREGA DE POTENCIA
I. OBJETIVOS:En este proyecto electronico, buscamos aplicar
varios de los conceptos aprendidos en clase as como
usar correctamente los dispositivos que se aprendieron a usar en
esta asignatura. As como tal
disear el proyecto final busca utilizar cada uno de los
conocimientos previos de circuitos para el
funcionamiento del mismo, y generar una aplicacin prctica para
nuestro diseo.
En este caso el usar la configuracin de los Amplificadores
Operacionales como comparadores de
voltaje para realizar una modulacin de Ancho de Pulso, se
utilizar para controlar velocidad e
intensidad de algunos elementos electrnicos, como lo pueden ser
ventiladores, motores o incluso
lmparas incandescentes.
II. MARCO TEORICO:La modulacin de ancho de pulso (PWM), o la
duracin de pulso de modulacin (PDM), es una
tcnica muy utilizada para controlar el poder inercial de los
aparatos elctricos, y hacer prcticas
por los mediante interruptores electrnicos de potencia.
El valor medio de tensin (y corriente) alimenta a la carga se
controla variando el interruptor de la
carga dentro y fuera a un ritmo acelerado. Cuanto ms tiempo el
interruptor est en comparacin
con los perodos de descanso, mayor es la potencia suministrada a
la carga.
La frecuencia de conmutacin PWM tiene que ser mucho ms rpido que
lo que afecta a la carga,
es decir, el dispositivo que utiliza el poder. Por lo general
conmutaciones tienen que hacer varias
veces por minuto en una seal elctrica, 120 Hz en un regulador de
la lmpara, de unos pocos
kilohercios (kHz) a decenas de kHz para una unidad de motor y
tambin a las decenas o cientos de
kHz en los amplificadores de audio y computadora fuentes de
alimentacin.
El trmino del ciclo de trabajo describe la proporcin de tiempo
'on' en el intervalo regular o
"perodo" de tiempo, un ciclo de trabajo bajo corresponde a la
energa baja, porque el poder est
apagado durante la mayor parte del tiempo. El ciclo de trabajo
se expresa en porcentaje, 100% es
la carga completa de trabajo.
La principal ventaja de PWM es que la prdida de potencia en los
dispositivos de conmutacin, ya
es muy baja. Cuando un interruptor est apagado no hay
prcticamente ninguna corriente, y
cuando est encendido, casi no hay cada de voltaje en el
interruptor. Prdida de potencia, siendo
el producto del voltaje y la corriente, por lo tanto, en ambos
casos cercano a cero. PWM tambin
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funciona bien con controles digitales, que, debido a su
naturaleza en off apagado, puede
configurar fcilmente el ciclo de trabajo necesario.
La modulacin PWM tambin se ha utilizado en algunos sistemas de
comunicacin que ha sido su
ciclo de trabajo utilizado para transmitir informacin a travs de
un canal de comunicacin.
La modulacin de ancho de pulso utiliza una onda de pulso
rectangular cuyo ancho de pulso se
modula dando como resultado la variacin de la media de valor de
la forma de onda
La forma ms sencilla de generar una seal PWM es el mtodo
intersective, que requiere slo
un diente de sierra o un tringulo de formas de onda (generar
fcilmente con un simple oscilador )
y un comparador . Cuando el valor de la seal de referencia (la
onda sinusoidal de color rojo en la
figura 2) es ms que la forma de onda de modulacin (azul), la
seal PWM (magenta) se encuentra
en estado de alta, de lo contrario se encuentra en estado
bajo.
Un mtodo simple para generar el
tren de impulsos PWM quecorresponde a una seal dada PWM:
la seal (en este caso la onda de color
rojo) se compara con una onda de
diente de sierra (azul). Cuando este
ltimo es menor que el anterior, la
seal PWM (magenta) se encuentra
en estado alto (1). De lo contrario, es
en el estado bajo (0).
III. MATERIALES Y EQUIPO: 02 Condensadores electrolticos de
47Uf. 01 Resistor de 180K, 56K, 22K, 15K, 3.3K, 6.2K, 2K, 10K,510K.
02Resistor de 1K. 02 Resistor de 47k. 02 Transistores BJT iguales
BC548A.
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02Transistoes NPN 2N3904. 01 Multimetro. 02 Fuentes de
Alimentacin. Osciloscopio. Cables de conexin. 01 Protoboard. 02
Diodos LED. Un generador de funciones.
IV.PROCEDIMIENTO.Entrega de Potencia
La modulacin PWM se puede utilizar para controlar la cantidad de
energa entregada a la carga
sin incurrir en prdidas que se derivaran de la entrega de
potencia lineal por medio de resistencia.
Posibles inconvenientes de esta tcnica son las pulsaciones
definido por el ciclo de trabajo,
frecuencia de conmutacin y las propiedades de la carga. Con una
frecuencia lo suficientemente
alta de conmutacin y, cuando sea necesario, con otros pasivos
filtros electrnicos , el tren de
pulsos se puede alisar y se recuper de forma de onda analgica
promedio.
De alta frecuencia PWM sistemas de control de potencia son
fcilmente realizables con los
interruptores de semiconductores. Como se explic anteriormente,
casi no hay energa disipada
por el interruptor de encendido o apagado del estado. Sin
embargo, durante las transiciones entre
estados activos e inactivos, de tensin y corriente son
diferentes de cero y por lo tanto el poder se
disipa en los interruptores. Cambiando rpidamente el estado
entre completamente encendido y
apagado completamente (normalmente menos de 100 nanosegundos),
la disipacin de energa en
los switches pueden ser muy bajos en comparacin con el poder de
ser entregada a la carga.
La regulacin de Voltaje
La modulacin PWM se utiliza tambin en eficientes reguladores de
voltaje . Por el cambio de
voltaje a la carga con el ciclo de trabajo oportuno, el
resultado se aproximar a una tensin en el
nivel deseado. El ruido de conmutacin suele ser filtrada con un
inductor y un capacitor .
Un mtodo mide la tensin de salida. Cuando es inferior a la
tensin deseada, se enciende el
interruptor. Cuando el voltaje de salida es superior a la tensin
deseada, se apaga el interruptor.
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- Explicacin
Para empezar los diodos rectificarn la seal que sale de nuestro
transformador que la ha
disminuido a solo 6V por fase, que posteriormente sumaremos en
una sola lnea rectificada,
para poder operar el positivo de nuestro amplificador
operacional.
Posteriormente nuestro voltaje de referencia ser el mismo de
entrada rectificada, y ser
comparada con nuestra otra fase rectificada. Por lo cual
prcticamente no habr prdida de
voltaje, con lo cual podremos llevarla a nuestro segundo
operador operacional, que con esta
seal comparar la otra seal, que ser regulada por el
potencimetro, para determinar el nivel
que ser el lmite entre prendido y apagado de nuestro circuito.
Siendo este tambin un divisor
de voltaje que como tal establece el voltaje de referencia que
necesitamos.
Y el Voltaje de salida de nuestro amplificador llegar a la
entrada del MOC para activarlo, y
hacer el switcheo con el Triac, para que pueda activar las
salidas de nuestro circuito, y as variar
la seal de salida. Pero como el Triac maneja AC debemos hacer un
pequeo puente a nuestra
fase para que la salida funcione como debe ser.
Calculo de las resistencia en la parte del transistor:
D1
1N4001
R1
10k
R24.7k
D21N4001
D31N4001
D41N4001
2
3
7
8
4
1
5 6
U1
LM111
R310k
Q1
2N3906
R447k
C10.1uF
R547k
R6100k
R733k
2
3
7
8
4
1
5 6
U2
LM111
1
2
6
4
U3
MOC3021
R810k
R9
1k
U4Q2004L4
41%
RV1
10k
R10
47k
D1(A)
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Anlisis con diferentes valores en el potencimetro:
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ANEXOS PARA EL TRABAJO:
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V. Conclusiones. Teniendo un voltaje d referencia en cada una de
las terminales de nuestro AO podemos
estabilizar y controlar cierto nivel de activacin para el
siguiente circuito, para que sea un
lmite de on y off. Siendo el encendido cuando se rebasa ese
nivel, y el apagado cuando
nuestro voltaje tiende a llegar por debajo de nuestro limite
propuesto.
Podemos observar tambin como es que la salida de nuestro
comparador de voltaje,manejado como seal de PWM tambin es en salida
una seal cuadrada, que vara su
amplitud.
Dependiendo del valor que tome nuestro potencimetro, que en este
caso junto con el
arreglo de resistencias acta como divisor de voltaje, para
establecer los parmetros
necesarios para el ltimo AO.
