Como se vió anteriormente el equipo no cuenta con una adecuada interfase para regular los actuadores es decir, el dispositivo está diseñado para operar de forma on/off. Es por ello que durante el presente seción se implementará la interfase a actuadores. Primero se verá el funcionamiento de un temporizador oscilador tipo 555 que permita implementar controladores de regulación, como segundo punto se verá como se sincronizará dicho oscilador con la línea eléctrica, como una tercera parte revisaremos como actuara la interfase de potencia con lo anterior para dar por resultado el actuador.
2.11.1. Temporizador-Oscilador 555
Una forma práctica para modular por ancho de pulso consiste en usar un circuito integra- do llamado 555. Este circuito integrado está disponible en un encapsulado de 8 terminales doble en línea.
Para comprender su operación primero se verá su modelo interno, para posteriormente trabajar en un oscilador RC. Consiste en dos comparadores con amplificadores operacionales,
26
Figura 2.24: Diagrama del Oscilador LM555.
Se tiene un divisor de voltaje que divide el suministro de voltaje Vcc en tercios. Entonces se tendrá un tercio de Vcc en la entrada no inversora (positiva) del comparador de reestablec- imiento con amplificador operacional, y se tendrá dos tercios de Vcc en la entrada inversora
(negativa) del comparador de restablecimiento con amplificador operacional (reset).
2.11.2. Modo Oscilador
En principio debemos considerar que el flip-flop se encuentra restablecido. Por lo tanto
para este estado la salida principal Output en la terminal 3 es un LOW=0 Volts digital, lo que se puede considerar como potencial de tierra. Otras consideraciones que debemos tener son:
1. Que la terminal de reestablecimiento en la terminal 4 (Reset) se encuentra desha- bilitada.
2. La terminal de control (terminal 6) también se encuentra deshabilitada, para de- shabilitar esta terminal de debe conectar a tierra mediante un capacitor de 0.01µF.
Por lo cual tenemos cuatro terminales para ocuparnos, estas son: disparo (trigger, 2), salida principal (output,3), umbral (threshold, 6), y descarga (discharge, 7).
El análisis comienza cuando el voltaje en la terminal de disparo está por debajo de + 4V por acción externa del circuito. Cuando esto ocurre el comparador de establecimiento conmuta de 0 al voltaje de saturación. Esta señal de establecimiento es aplicada a la entrada S del flip-flop, en consecuencia este establece un comando en su salida principal (Output).
Simultáneamente la salida de descarga (terminal 7) se va a alta impedancia, de tal manera que no hay posibilidad de descargar corriente a tierra. Durante este proceso la terminal del umbral (terminal 6) debe ser menos positiva que dos tercios del voltaje Vcc para que el comparador de restablecimiento esté en LOW.
Una vez que el flip-flop ha sido establecido, permanecerá en ese estado hasta que una
27
Figura 2.25: Circuito de interface a actuador.
1. El voltaje en la terminal de disparo (terminal 2) debe ser mayor a un tercio de Vcc, removiendo el encendido de la terminal S del flip-flop.
2. El voltaje en la terminal del umbral debe ser mayor a dos tercios de Vcc.
Cuando la terminal del umbral esta por encima de dos tercios de Vcc, la entrada difer- encial del comparador de restablecimiento igualará las marcas de polaridad del amplificador
operacional. Esto enviará a VSAT, llevando a HIGH la terminal R del flip-flop. Con lo cual
éste se restablece llevando la terminal de salida nuevamente a tierra y también se lleva a saturación el transistor de descarga. Por lo tanto la descarga queda apagada y se descarga a tierra. La salida del 555 es compatible con los dispositivos TTL.
2.11.3. Sincronización con línea eléctrica
Para sincronizar el oscilador con la línea se utilizará un rectificador de señal y después se
utilizará un diodo Zener para limitar dicho voltaje a 5 volts, para efectos de una adecuada descarga se conectará una resistencia de 10kΩ en paralelo al diodo Zener. En este punto se
conectará la terminal de disparo del oscilador (trigger, 2). La sincronización se realizará cada cruce por cero.
2.11.4. Interfase de potencia
La señal obtenida del oscilador (output, 3) se conectará a un optoacoplador el cual ac- cionará el "triac"que se encuentra conectado a nuestro circuito de los diferentes equipos (Enfriador, Calefactor, y Humidificador). Verfigura 2.25.
28
Figura 2.26: Diagramas eléctricos de sistemas modificados a) Calefactor, b) Enfriador, c)
29
Figura 2.27: a) Pulso mínimo, b) Pulso máximo
2.11.5. Diagramas eléctricos de interfases a actuadores
Ahora se verá como se introduce el circuito de lafigura 2.25 a nuestros diagramas eléctri-
cos. Para efectos de hacer un diagrama más sencillo, se simplificará la notación del circuito
anterior, lo que quiere decir que se pondrá como una caja negra en la cual se tendrán dos entradas (una de potencia y una de control) y una de salida (potencia), este diagrama puede observarse en lafigura 2.26.
Es importante remarcar que esta modificación únicamente se realizará en estos circuitos
(enfriador, calefactor y humidificador) y no es aplicable a ningún otro circuito del prototipo
ya que solo se requiere de modulación en estos sistemas.
Las figuras 2.27a y 2.27b muestran el comportamiento del oscilador y de la interfase de
potencia en el actuador, se puede oservar que está oscilando a 785.39 rad/seg, y como se verá en el capítulo siguiente el proceso es de dinámias muy lentas (polos a freuencias del orden de 1×10−1 rad/sec frecuencias a las que el oscilador 555 no filtrará señales). Por lo tanto
los efectos del actuador son despreciables.