Hardware P9

HARDWARE PRÁCTICA #9
1. Aislar la tierra de la sección digital de la tierra del proceso representado por el
soplador de aire.
2. Generar una señal de sincronía que le permita al microcontrolador determinar en qué
momento la señal de 120 volts/60 Hz se encuentra cruzando el nivel de cero volts.
3. Rectificar de manera controlada la señal de 120 volts/60 Hz, a través de un triac, de
manera que solo una porción de la energía total contenida en esta señal, sea proporcionada a la carga (en este caso, el proceso: el soplador de aire).
PROCEDIMIENTO:
1. Implementa en protoboard la circuitería que se presenta en el esquemático mostrado
bajo la figura 1.
Fig. 1. Interfase para la detección de cruce por cero.
La generación de la señal de sincronía se puede obtener mediante el circuito
mostrado en la figura 1. Se puede apreciar que a través de un puente de diodos se
logra la rectificación de onda completa de la señal de 120 volts/60 Hz.
Posteriormente, mediante un transistor y un negador, se le da cuadratura a la señal
rectificada. Note que cada transición negativa de esta señal cuadrada representará el
cruce de cero deseado.
Fig. 2. Señal rectificada y cruce por cero detectado (hasta antes del inversor).
La figura 2 presenta la transformación de la señal de 120 volts/60 Hz al irse propagando
a lo largo del circuito detector del cruce de cero. Se puede ver que existirá un pequeño
error entre el cruce real de cero y la detección del cero que físicamente estamos
logrando. Dado que el Smith-Trigger se dispara al subir el voltaje por arriba de los 0.7
volts, será hasta entonces cuando la transición positiva que se genere a la salida de la
compuerta, dispare al One-Shot.
Verifica el correcto funcionamiento del circuito detector de cruce de cero, observando
en el osciloscopio las transformaciones que va sufriendo la señal.
Deja fuera de esta conexión, al microcontrolador AT89C2051. Debemos estar seguros
de no hacer un corto entre la tierra de TTL y la tierra de potencia.
Fig. 3. Control de potencia.
Varias partes de la circuitería están involucradas en la figura 3. La primera de ellas,
la constituye el opto-isolator MOC3010 que permite aislar la tierra del microcontrolador con la tierra de potencia. Este circuito integrado está diseñado para manejar un
triac desde una señal TTL. Es muy importante que mantenga bien identificadas las
tierras. La tierra del microcontrolador es la tierra de toda la circuitería digital. Esta
viene desde la fuente de poder que utiliza para generar los cinco volts que polariza
dicha circuitería. La tierra de potencia la representa la referencia del 120 volts. El
socket de donde toma la alimentación, está formado por tres contactos. La figura 4
muestra el arreglo que guardan estos tres puntos. Se asume en esta figura, que el
instalador eléctrico realizó bien su trabajo. Es decir, que el pin de arriba es
efectivamente el vivo, el de abajo es la referencia y el del centro a un lado,
representa el neutro. Verifica lo anterior con un multímetro: ¡NO corras riesgos!
Fig. 4. Conector de alimentación de 120V.A.C.
La tierra física como su nombre lo dice, está conectada físicamente a la tierra. Existe
una forma bien establecida de realizar esta tierra física, pero a grandes rasgos podemos decir que la constituye una varilla de cobre enterrada en la tierra bajo ciertos
minerales que minimicen la resistencia eléctrica entre la varilla y la tierra. Se busca
que el potencial de la tierra (nuestro planeta Tierra) y el potencial de las cosas
conectadas a dicha varilla, sea el mismo en todo momento. El potencial que existe
entre la referencia y la tierra física es casi de cero volts. En teoría debería de ser
cero, sin embargo, en la práctica, por el mismo desbalance que pude existir entre las
fases, existe una pequeña diferencia de potencial. El vivo, es el que "da toque". Este
presenta una diferencia de potencial con respecto a la referencia de 120 volts rms.
La tercera parte del esquemático que se presenta en la figura 3 lo constituye el triac,
dispositivo a través del cual se controla la rectificación de la señal de 120 volts de
alterna. Observe que las terminales del triac están identificadas en forma única por
los pines "MT1", MT2" y "G". Si mezcla MT1 con MT2, el triac no funcionará.
Aunque en teoría, el triac está formado por dos diodos puestos uno a espaldas del
otro, en la práctica, no es lo mismo cómo se conecten. MT2 deberá de conectarse
por el lado de la carga. MT1 deberá de hacerlo por el lado de la referencia del 120
volts.
El triac que se presenta aquí como el MAC223A6, tiene una capacidad de 20
ampers. El consumo de corriente del soplador es de 5 amperios, por lo que no
consideramos que sea necesario agregar a éste un disipador de calor. Es conveniente
sin emabrgo, que tome en cuenta lo anterior, y verifique la necesidad de incorporar
un disipador al triac.
Para probar el funcionamiento del circuito mostrado en la figura 3, utilice el pin de
entrada al MOC3010 para manualmente encender o apagar la carga (soplador de
aire). Mientras mantenga en 5 volts este pin, el soplador deberá mantenerse
operando al voltaje nominal de operación. Al llevar este pin a cero volts, el soplador
deberá mantenerse apagada. Asegúrese de mantener en su posición de encendido, el
interruptor ON/OFF del soplador de aire.
NOTA: El soplador de aire al que se refiere es el FOCO que van a utilizar.