pasos.
4. Switch H.
La lógica
combinaciona
l se aplica a
un switch H,
que controla
la polaridad
de cada
bobina
haciendo
girar al motor
en un sentido
y otro.
El decodificador Gal16V8 utiliza el siguiente programa, donde X y Y son las entradas, Y es el menos significativo, y las salidas son a, b, d, e, refiriéndose a las bobinas en ese orden.
Se utilizan buffers y Fets para no permitir que se caiga la señal a la salida del Gal16V8
CHIP STEPER GAL16V8 w 2 X Y 5 6 7 8 9 GND 11 12 13 14 15 e d b a VCC EQUATIONS a=/X*/Y + X*Y b=X*/Y + X*Y d=/X*Y + X*/Y e=/X*/Y + /X*Y
S SSeeeaaapppllliiicccaaalllaaassseeecccuuueeennnccciiiaaaaaayyybbbpppaaarrraaaeeelllmmmoootttooorrrdddeee222bbbooobbbiiinnnaaassscccooonnnuuunnnpppuuueeennnttteeeHHH,,,aaarrrrrreeegggllloooooobbbttteeennniiidddooodddeeelll c cciiirrrcccuuuiiitttoooSSSTTTAAA444333444AAA
C
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Los motores a pasos nos proporcionan precisión en cuanto al ángulo de giro, y con esto podemos tener sistemas completos como: poleas, brazos, sistemas de recorrido, etc. Se pueden observar las alternativas de operación de estos motores, ya sea en 2 o 4 bobinas la circuitería necesaria para controlarlos en: sentido de giro, amarre, velocidad, y el torque que desarrollan.
Práctica 9 Inversor DC-AC
O
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La finalidad de la práctica, como su nombre lo indica, es la conversión de voltaje directo en alterno alimentando su respectiva carga
M
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• 2 Mosfet (canal N) • Oscilador • Circuito inversor (7404) • Transformador (3 amperes) • 2 Fuentes conmutadas • Carga en ACI
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TransformadorDispositivo eléctrico que consta de una bobina de cable situada junto a una o varias bobinas más, y que se utiliza para unir dos o más circuitos de corriente alterna (CA) aprovechando el efecto de inducción entre las bobinas (véase Electricidad). La bobina conectada a la fuente de energía se llama bobina primaria.
Las demás bobinas reciben el nombre de bobinas secundarias. Un transformador cuyo voltaje secundario sea superior al primario se llama transformador elevador. Si el voltaje secundario es inferior al primario este dispositivo recibe el nombre de transformador reductor. El producto de intensidad de corriente por voltaje es constante en cada juego de bobinas, de forma que en un transformador elevador el aumento de voltaje de la bobina secundaria viene acompañado por la correspondiente disminución de corriente.
• Transformador De Potencia
Son grandes dispositivos usados en los sistemas de generación y transporte de electricidad y en pequeñas unidades electrónicas. Los transformadores de potencia industriales y domésticos, que operan a la frecuencia de la red eléctrica, pueden ser monofásicos o trifásicos y están diseñados para trabajar con voltajes y corrientes elevados. Para que el transporte de energía resulte rentable es necesario que en la planta productora de electricidad un transformador eleve los voltajes, reduciendo con ello la intensidad.
Las pérdidas ocasionadas por la línea de alta tensión son proporcionales al cuadrado de la intensidad de corriente por la resistencia del conductor. Por tanto, para la transmisión de energía eléctrica a larga distancia se utilizan voltajes elevados con intensidades de corriente reducidas. En el extremo receptor los transformadores reductores reducen el voltaje, aumentando la intensidad, y adaptan la corriente a los niveles requeridos por las industrias y las viviendas, normalmente alrededor de los 240 voltios.
Los transformadores de potencia deben ser muy eficientes y deben disipar la menor cantidad posible de energía en forma de calor durante el proceso de transformación. Las tasas de eficacia se encuentran normalmente por encima del 99% y se obtienen utilizando aleaciones especiales de acero para acoplar los campos magnéticos inducidos entre las bobinas primaria y secundaria. Una disipación de tan sólo un 0,5% de la potencia de un gran transformador genera enormes cantidades de calor, lo que hace necesario el uso de dispositivos de refrigeración. Los transformadores de potencia convencionales se instalan en contenedores sellados que disponen de un circuito de refrigeración que contiene aceite u otra sustancia. El aceite circula por el transformador y disipa el calor mediante radiadores exteriores
En el campo de la electrónica se suelen utilizar con más frecuencia transformadores con capacidades de alrededor de 1 kilovatio antes de los rectificadores, que a su vez proporcionan corriente continua (CC) al equipo. Estos transformadores electrónicos de energía se fabrican normalmente con bloques de láminas de aleación de acero, llamadas laminaciones, alrededor de las cuales se instalan las bobinas de hilo de cobre.
Los transformadores a niveles de entre 1 y 100 vatios se usan principalmente como transformadores reductores, para acoplar circuitos electrónicos a los altavoces de equipos de radio, televisión y alta fidelidad (véase Grabación de sonido y reproducción). Conocidos como transformadores de audio, estos dispositivos utilizan sólo una pequeña fracción de su potencia nominal para la producción de señales en las frecuencias audibles, con un nivel de distorsión mínimo. Los transformadores se valoran según su capacidad de reproducción de frecuencias de ondas audibles (entre 20 Hz y 25 KHz) con distorsiones mínimas a lo largo de todo el espectro de sonido (véase Frecuencia; Sonido).
A niveles de potencia por debajo de un milivatio, los transformadores se utilizan sobre todo para acoplar frecuencias extremadamente elevadas (UHF), frecuencias muy altas (VHF), frecuencias de radio (RF) y frecuencias intermedias (IF), así como para aumentar su voltaje. Estos transformadores de alta frecuencia operan por lo general en circuitos sintonizados o resonantes, en los que se utiliza la sintonización para eliminar ruidos eléctricos no deseados cuyas frecuencias se encuentran fuera del rango de transmisión deseado.
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Construir un oscilador de señal cuadrada simétrico. Etapa de switcheo se realiza con Mosfet, y para esta etapa se requirió una señal cuadrada Q y su negación /Q para lograr un switcheo a una frecuencia determinada de tal modo que si la derivación central esta conectada a Vdd = 12V y se conecta a una derivación del transformador (con Q) un switch con MOSFET que se conecte a tierra, le estará induciendo 12V al primario con una frecuencia de 100 Hz y este nos entregara 120V en el secundario ya que nuestro transformador es de 1:10 y en tanto a la otra fase se le este aplicando la señal invertida ya mencionada (/Q).
Esto nos proporcionara en nuestro primario un flujo de corriente y una caída de voltaje en el primario y este por efecto inductivo del campo magnético generado y cortando las líneas de campo en el secundario y este secundario a su ves acondicionado en calibre y vueltas se nos entregue 10 veces más en volts a lo que entra en el primario
C
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El sistema entregó a la carga 240 V funcionando mejor a una frecuencia de
aproximadamente 2.3 KHz, logrando encender a la perfección un foco de 40 W. Sin embargo se apreciaba un fuerte efecto de carga al caerse el voltaje al colocarle una carga de 100W, a alrededor de 30 V.
Se probo la capacidad de la fuente para suministrar corriente utilizando el voltaje variable positivo a 12V y el voltaje variable negativo a 0V, simulando la Tierra del diagrama.
•
Práctica 10 Modulador de Ancho de Pulso Manual y
Automático PWM
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El fin de la realización de esta práctica es desarrollar un dimmer de DC a base de la modulación por ancho de pulso.
M
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• TL074 • LM741 (2) • Capacitores (100 µF, 0.1 µF) • Resistencias (10 kΩ, 1 kΩ, 47 kΩ, 100 kΩ, 82 kΩ y de 3.3 kΩ) • Potenciómetro (100 kΩ) • Mosfet IRFZ44 • Foco de 12 voltsI
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Fundamentos De la Modulación De Anchura De Pulso (PWM)
Hay muchas formas de modulación usadas para comunicar la información. Cuando una señal de alta frecuencia tiene una amplitud variada en respuesta a una señal frequecny más baja tenemos (modulación de la amplitud). Cuando la frecuencia de la señal se varía en respuesta a la señal de modulación tenemos FM (modulación de la frecuencia). Estas señales se utilizan para la modulación de radio porque la alta señal de portador de la frecuencia es necesidades de la radiación eficiente de la señal. Cuando la comunicación por pulsos fue introducida, la anchura de la amplitud, de la frecuencia y del pulso se convierte en opciones posibles de la modulación. En muchos accione los convertidores electrónicos donde el voltaje de la salida puede ser uno de dos valores que la única opción es modulación del tiempo medio de la conducción.
1. Modulación Linear
La modulación más simple a interpretar es donde el promedio EL la época de los pulsos varía proporcional con la señal de modulación. La ventaja del proceso linear para este uso miente en la facilidad de la desmodulación. La señal de modulación se puede recuperar del PWM por la filtración baja del paso. Para una sola onda del seno de la frecuencia baja como señal de modulación que modula la anchura de un tren de pulso fijo de la frecuencia (fs) los espectros están según lo demostrado en el higo 2. Un filtro bajo del paso puede extraer claramente el fm componente de modulación.
Espectros de PWM 2. PWM Diente De Sierra
La forma análoga más simple de generar la frecuencia fija PWM está por la comparación con una forma de onda linear de la cuesta tal como un diente de sierra. Según lo considerado en la figura, la señal de salida pasa a ALTO cuando la onda del seno es más alta que el diente de sierra. Se pone en ejecución esto usando un comparador donde el voltaje de salida vaya a una lógica ARRIBA cuando la entrada es mayor que la otra.
PWM diente de sierra.
Otras señales con los bordes rectos se pueden utilizar para la modulación que un portador de levantamiento de la rampa generará PWM con la modulación del borde de fuga/posterior.
Modulación Del Borde De fuga/posterior
Es más fácil tener un integrador con un reajuste para generar la rampa en el higo 4 pero la modulación es inferior doblar la modulación del borde.
3. PWM Muestreado Regular
El esquema ilustrado de arriba genera un borde de la conmutación en instante de la travesía la onda del seno y el triángulo.
Esto es un esquema fácil a poner en ejecución con electrónica análoga pero sufre la imprecisión y deriva de todo el cómputo análogo así como tener dificultades de generar los bordes múltiples cuando la señal tiene incluso un ruido agregado pequeño. Muchos moduladores ahora se ponen en ejecución digital pero hay dificultad del está computando la intercepción exacta la onda de modulación y el portador.
PWM muestreado regular hace la anchura del pulso proporcional al valor de la señal de modulación al principio del período del portador. En el higo 5 la intercepción de los valores de la muestra con el triángulo determina los bordes de los pulsos. Para una onda diente de sierra de la frecuencia fs las muestras están en 2fs.
Hay muchas maneras de generar una señal modulada anchura del pulso con excepción del diente de sierra fijo del seno de la frecuencia. Para tres sistemas de la fase la modulación de un inversor de la fuente del voltaje puede generar una señal de PWM para cada pierna de la fase por la comparación de la forma de onda deseada del voltaje de la salida para cada fase con el mismo diente de sierra. Un alternativa que es más fácil de poner en ejecución en una computadora y da una
PROFUNDIDAD más grande de la MODULACIÓN está utilizando la MODULACIÓN del VECTOR del ESPACIO.
4. Profundidad De la Modulación
Para la monofásico un inversor moduló por una comparación del seno-sine- diente de sierra, si comparamos una onda del seno de la magnitud a partir de la -2 a +2 con un triángulo a partir de la - 1 a +1 la relación linear entre la señal de entrada y la señal de salida media es perdido. Una vez que la onda del seno alcance el pico del triángulo los pulsos estarán de anchura máxima y la modulación entonces saturará. La profundidad de la modulación es el cociente de la señal actual al caso cuando la saturación es el comenzar justo. Así la onda del seno del pico 1,2 comparado con un triángulo con el pico 2,0 tendrá una profundidad de la modulación de m=0.6.
Modulación De Anchura De Pulso Saturada
Si se controla el voltaje de salida de los convertidores monofásicos o completos, mediante la variación del ángulo de retraso, el ángulo de extinción o el ángulo simétrico, sólo habrá un pulso por cada medio ciclo en la corriente de entrada del convertidor, como resultado la armónica de menor orden será la tercera. Resulta difícil filtrar una corriente armónica de orden menor. En el control por modulación del ancho de pulso (PWM), los conmutadores del convertidor se cierran y abren varias veces durante medio ciclo, el voltaje de salida se controla variando el ancho de los pulsos. Las señales de compuerta se generan comparando una onda triangular con una señal de corriente directa.
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TECNOLOGÍAS CMOS.
En informática, acrónimo de Complementary Metal Oxide Semiconductor (Semiconductor Complementario de Óxido Metálico). Es un dispositivo semiconductor formado por dos transistores de efecto de campo de óxido metálico (MOSFET), uno del tipo n y otro del tipo p, integrados en un único chip de silicio. Utilizados por lo general para fabricar memoria RAM y aplicaciones de conmutación, estos dispositivos se caracterizan por una alta velocidad de acceso y un bajo consumo de electricidad. Pueden resultar dañados fácilmente por la electricidad estática.
El Mosfet :
El Mosfet de potencia es un dispositivo controlado por voltaje, que requiere solo de una pequeña corriente de entrada. La velocidad de conmutación es muy alta siendo del orden de los nanosegundos. Los Mosfet de potencia están encontrando cada vez mas aplicaciones en los convertidores de alta frecuencia y alta potencia. Los Mosfet no tienen los problemas de los fenómenos de ruptura secundaria que tienen los BJT. Sin embargo, tienen problemas de descargas electrostáticas, por lo que su manejo requiere de cuidados especiales. Además, es relativamente difícil protegerlos bajo condiciones de falla por corto circuito.
Los Mosfet son de dos tipos: De agotamiento.
De enriquecimiento.
Un Mosfet tipo agotamiento de canal n se forma en un sustrato de silicio de tipo p, *(fig1), con dos silicios n+ fuertemente dopados para tener conexiones de baja resistencia. La compuerta esta aislada del canal mediante una delgada capa de oxido. Las tres terminales se conocen como compuerta, drenaje y fuente. Normalmente, el sustrato se conecta a la fuente. El voltaje de compuerta a fuente, Vgs, puede ser positivo o negativo. Si Vgs es negativo algunos de los electrones del área del canal n serán repelidos y se creara una región de agotamiento por debajo de la capa de oxido que resultara en un canal efectivo mas angosto y una alta resistencia de drenaje a fuente, Rds. Si Vgs se hace suficientemente negativo, el canal se agotara totalmente ofreciendo un alto valor Rds, y no habrá flujo de corriente de drenaje a fuente, Ids = 0. Cuando esto ocurre, el valor de Vgs se conoce como voltaje de estrechamiento, Vp. Por otra parte, Vgs se hace positivo, el canal se ensancha, e Ids aumenta debido a la reducción en Rds. Con un Mosfet tipo agotamiento de canal p, se invierten las polaridades de Vds, Ids y Vgs.
Un mosfet de enriquecimiento de canal n, no tiene un canal físico. Si Vgs es positivo, un voltaje inducido atraerá a los electrones del substrato p, y los acumulara en la superficie por debajo de la capa de oxido. Si Vgs es mayor o igual que un valor conocido como voltaje de umbral ,Vt, se acumulara un numero suficiente de electrones para formar un canal virtual n y la corriente fluirá del drenaje a la fuente. Si se tarta de uno de canal p las polaridades Vds, Ids y Vgs se invierten.
Características.
Tienen una impedancia de entrada muy alta. La compuerta utiliza una corriente de fuga muy pequeña del orden de los nano amperes. La ganancia de corriente, que es la relación de la corriente de drenaje, Id, y la corriente de entrada de la compuerta, Ig, es típicamente del orden de 10 a la 9. Sin embargo, la ganancia de corriente no es un parámetro importante. La transconductancia, que es la relación de la corriente de drenaje al voltaje de la compuerta, define las características de transferencia, siendo un parámetro muy importante.
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El circuito consta de dos osciladores que generan una onda curadaza y dos integradores. Utilizando la teoría que se tiene acerca del amplificador operacional en modo integrador se generarán dos rampas. Ambas tendrán constantes de tiempo distintas de manera que una sea de mayor frecuencia que otra.
Una vez que se tienen las dos rampas a la salida del amplificador bastará con llevarlas a un comparador para producir el tren de pulsos de distinto ancho (PWM).
A la salida de este comparador se colocará la carga de dc (foco 12 volts) que será habilitado mediante un Mosfet.
El foco por tanto estará aumentando y disminuyendo de intensidad y logrará apagarse y prenderse en su totalidad.
Ahora bien, lo que respecta al control manual del Dimer bastará con tomar una de las rampas que es la de menor frecuencia y comparar su señal con la señal proveniente de un potenciómetro; de esta manera se tendrá la segunda rampa simulada cuando se varié la resistencia y con esto se producirán pulsos de distinto ancho como en el caso del control automático.
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Es prioritario hacer notar que la modulación por ancho de pulso es una técnica utilizada en áreas como las telecomunicaciones y sistemas de control (para constantes de: tiempo, temperatura, velocidad), etc.
Sin embargo aplicada a control de potencia es una técnica que además de ser sencilla de implementar, resulta muy efectiva para controlar Potencia de DC sin desperdiciar energía como en los métodos resistivos.
De hecho en comparación con la práctica de los dimmers tanto analógico como digital, la respuesta de este sistema fue similar pero aún así de mayor calidad, por ejemplo, solamente se manejó voltaje DC mientras la otra al acoplar el circuito y manejar voltaje AC como DC proporcionaba distorsión en las señales resultantes de salida.
Espero haber aprovechado el curso aprendiendo la mayor cantidad de conceptos sobre el control de la potencia.