Unitat 13 : Control de càrregues amb optoacobladors.

(1)

Unitat 13 : Control de càrregues amb optoacobladors.

13.1 > Control de càrregues des de la ChipKIT.

Si l’objectiu està en el control de càrregues importants que demanin una intensitat superior a la que pot oferir un port qualsevol de la ChipKIT ( 18 mA ), caldrà cercar un component que així ho permeti.

En aquesta unitat treballarem amb els optoacobladors. En una altra ens ocuparem dels transistors.

--- 13.2 > Optoacobladors.

Fotoemissor és un component que emet llum quan per ell passa un corrent elèctric. Exemple: díode LED.

Fotoreceptor és un component que permet a través d’ell el pas de corrent quan és excitat per un determinat llum. Exemples: fototransistor, fototriac, fotodíode, fototiristor.

Optoacoblador és tot component format per un fotoemissor i un fotoreceptor de manera que entre ells hi ha un camí per on es transmet el llum.

També són coneguts amb el nom d’optoaïlladors, donat que poden passar senyals d’un circuit a un altre sense connexió elèctrica.

Els optoacobladors substitueixen als relés. En relació amb aquests, presenten una més elevada velocitat de commutació i una total eliminació dels rebots.

ChipKITU13-1

(2)

---

13.3 > Optotriac S202S02.

Els terminals de la dreta són els d’entrada de senyal ( input ). S’ha d’alimentar amb 3 V CC ( compte amb la polaritat ) inserint un resistor de entre 30 Ω i 50 Ω en un dels cables.

Els terminals de l’esquerra són els de sortida ( output ). El senyal ha de ser altern sinusoïdal de 250 V màxim i de consum màxim 8 A.

La intensitat pel circuit d’entrada serà com a màxim de 50 mA aproximadament. Aquesta, com altres dades, es poden veure a:

http://www.ortodoxism.ro/datasheets/Sharp/mXusrsu.pdf

El S202S02 disposa de detector de pas per zero ( Zero-Cross Circuit ) que espera que el senyal de 220 V sigui 0 per deixar-la passar. Amb Optotransistor

Optotransistor (Darlington)

Optodíode Optotiristor

Optotriac

ChipKITU13-2

(3)

això es minimitzen les sobretensions en la càrrega en el moments de connexió i desconnexió.

--- 13.3.1 > Connexions de l’optotriac S202S02.

Esquema elèctric →

V

f

= 3 V R S202S02

230 V 8 A màx

ChipKITU13-3

(4)

Mesures d’intensitat i de voltatge al circuit Input

---

13.3.2 > Activació d’una làmpada de 230 V, 100 W amb l’optotriac S202S02.

Compte: Quan mesurem el corrent al circuit Output hem de col·locar el born vermell del tèster i el selector a 10A.

Circuit Input ( + - ) Amb R = 47 Ω

I ( mA ) 35,2

V

R

( V ) 1,66

Amb R = 33 Ω

I ( mA ) 46,7

V

R

( V ) 1,6

R

V

f

= 3 V

S202S02

Làmpada 100 W 230 V

ChipKITU13-4

(5)

Mesures d’intensitat i de voltatge als circuits Input i Output

---

13.3.3 > Connexions per l’activació de la làmpada de 220 V 100 W des de la ChipKIT.

Quan un pin de la ChipKIT actua com sortida dóna com a màxim 18 mA. Aquest corrent s’ha d’amplificar per poder activar el circuit Input ( + - ) de l’optotriac S202S02.

Tot el conjunt de connexions per l’activació de la làmpada des del pin 12 ( és el que aquí hem usat ) de la ChipKIT es presenta a continuació.

Circuits Input ( + - ) i Output ( ∼ ) Amb R = 47 Ω

I

INPUT

( mA ) 35

V

R

( V ) 1,68

I

OUTPUT

( mA) 426

Amb R = 33 Ω

I

INPUT

( mA ) 50,2

V

R

( V ) 1,59

I

OUTPUT

( mA) 427

Xarxa 230 V

Optotriac S202S02

230 V

100 W 3 V 30 Ω

680 Ω

BC 547

+6 V

P0 ChipKIT Uno32

0 V

ChipKITU13-5

(6)

Projecte 13001

Usant l’optotriac S202S02, prepara un projecte en el qual en 3 ocasions consecutives la làmpada de 230 V, 100 W estigui 3 s apagada i després 3 s encesa. Finalment ha de quedar apagada.

/* Control Sortides. Encesa bombeta 230 V AC controlada mitjançant optotriac S202S02 des del pin 12 de la ChipKIT */

void setup() {

Serial.begin(9600);

pinMode(12, OUTPUT); // Posem el pin 12 com sortida.

for ( int x = 1; x <=3; x = x+1)

{ digitalWrite(12, LOW); // Posem el pin 12 en estat baix.

delay(3000);

digitalWrite(12, HIGH);

delay(3000);

}

digitalWrite(12, LOW);

} void loop() {}

---

ChipKITU13-6

(7)

13.4 > Estudi de l’optoacoblador TLP 521.

El CI S202S02 té la particularitat que només pot activar circuits de CA.

La sèrie TLP 521 constitueix una molt bona alternativa com a relé d’estat sòlid per a actuar com interruptor per a moltíssimes aplicacions ja sigui amb CC o CA.

Hi ha 3 integrats: TLP521-1 , TLP521-2 i TLP521-4.

Per conèixer informació detallada d’aquest tipus d’optoacobladors:

http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/400/318858_DS.pdf 1 : Ànode

2: Càtode 3: Emissor 4: Col·lector

1,3 : Ànode 2,4: Càtode 5,7: Emissor 6,8: Col·lector

1,3,5,7 : Ànode 2,4,6,8: Càtode 9,11,13,15: Emissor 10,12,14,16: Col·lector

ChipKITU13-7

(8)

Per conèixer més a fons la gama d’optoacobladors TLP521:

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/toshiba/2233.pdf

--- Projecte 13002

Mitjançant l’optoacoblador TLP 521, fes un projecte en el qual en 3 ocasions consecutives un primer LED connectat al pin 11 estigui 3 s apagat i després 3 s encès. Quedant-se encès aquest primer LED, un segon LED connectat al pin 12, fa la mateixa seqüència d’encesa i apagat que el primer. Finalment els dos s’han d’apagar al mateix moment.

+ 6 V

P11 P12

1 3 2 4

0 V

16 15 14 13

TLP521-4 ChipKIT

Uno32

LED

+ 6 V

0 V

L L

R R

1 2

L , L : 1 2

R , R : 1 2 330 ohm

ChipKITU13-8

(9)

ChipKIT Uno32 Font CC

commutada 6 V TLP 521-4

330 Ω LED

pin 11 pin 12

TLP 521-4

ChipKITU13-9

(10)

des dels pins 11 i 12 de la ChipKIT */

void setup() {

for ( int x = 1; x <=3; x = x+1)

delay(3000);

digitalWrite(11, HIGH); // Posem el pin 11 en estat alt delay(3000);

}

for ( int x = 1; x <=3; x = x+1)

delay(3000);

digitalWrite(12, HIGH); // Posem el pin 12 en estat alt delay(3000);

}

} void loop() {}

--- Projecte 13003

Mitjançant l’optoacoblador TLP 521, fes un projecte en el qual es controli el variador de freqüència J7 d’Omron i un motor trifàsic 380 V / 220 V i ¼ CV acoblat a ell, de manera que el motor durant 2 s estigui aturat; després durant 5 s giri en sentit horari; 3 segons més aturat i finalment giri 5 s en sentit antihorari. Usa, per exemple, els pins 11 i 12 per al control dels dos tipus de rotació.

ChipKITU13-10

(11)

+ 6 V

P11 P12

1 3 2 4

0 V

16 15 14 13

S1 S2 SC

TLP521-4

U/T1 V/T2 W/T3

R/L1 S/L2

M 3

220 V / 50 Hz Variador J7

ChipKIT Uno32

380 V / 220 V 1/4 CV

Variador J7 Omron

Motor Trifàsic 380 V / 220 V 1/4 CV

TLP 521-4

ChipKIT Uno32 Font CC

commutada 6V

ChipKITU13-11

(12)

/* Control Sortides. Control Variador de frequencia i motor trifasic mitjançant optoacoblador TLP 521 des dels pins 11 i 12 de la ChipKIT */

void setup() {

digitalWrite(11, LOW); // Posem el pin 11 en estat baix.

delay(2000);

digitalWrite(11, HIGH); // Posem el pin 11 en estat alt.

delay(5000);

digitalWrite(12, LOW); // Posem el pin 12 en estat baix.

delay(3000);

digitalWrite(12, HIGH); // Posem el pin 12 en estat alt.

delay(5000);

} void loop() {}

--- Projecte 13004

Mitjançant l’optoacoblador TLP 521, prepara un projecte en el qual es controli el variador de freqüència J7 d’Omron i un motor trifàsic 380 V / 220 V i ¼ CV acoblat a ell, de manera que, via port sèrie, el motor giri

TLP 521-4

ChipKITU13-12

(13)

en sentit horari quan s’enviï un 1, antihorari quan s’enviï un 2 i romangui aturat quan s’enviï un 0. Qualsevol de les situacions s’ha de poder interrompre en tot moment enviant ( send ) el caràcter adient a través de la pantalla del Serial Monitor.

// Control Variador frequencia J7 via port serie amb interrupcions int caracterenviat = 0;

void setup()

{Serial.begin(9600);

pinMode(11,OUTPUT);

digitalWrite(11,LOW);

} void loop()

{while ( Serial. available ()) { caracterenviat = Serial.read();

if( caracterenviat == '1' ) {digitalWrite(12,LOW);digitalWrite(11,HIGH); } if( caracterenviat == '2' ) {digitalWrite(11,LOW);digitalWrite(12,HIGH); } if( caracterenviat == '0' ) {digitalWrite(11,LOW);digitalWrite(12,LOW);}

} }

--- Projecte 13005

Fes un projecte amb el mateix objectiu que el del projecte 13004 però usant funcions.

// Control Variador frequencia J7 via port serie amb interrupcions int caracterenviat = 0;

void setup()

{Serial.begin(9600);

} void loop()

{while ( Serial. available ()) { caracterenviat = Serial.read();

if( caracterenviat == '1' ) { girhorari(); } if( caracterenviat == '2' ) { girantihorari();}

if( caracterenviat == '0' ) { aturat();}

} }

void girhorari() // Funció a la qual ens dirigim quan es detecta la interrupcio {digitalWrite(12,LOW);

ChipKITU13-13

(14)

void girantihorari() // Funció a la qual ens dirigim quan es detecta la interrupcio {digitalWrite(11,LOW);

digitalWrite(12,HIGH);

}

void aturat() // Funció a la qual ens dirigim quan es detecta la interrupcio {digitalWrite(11,LOW);

}

---

Projecte 13006

Elabora un projecte amb el mateix objectiu que el del 13004 però usant switch - case - break.

/* Control Variador de frequencia i motor trifasic via port serie amb switch, case , break i sense funcions */

int caracterenviat = 0;

void setup() {

} void loop()

{if ( Serial. available ())

{ caracterenviat = Serial.read();

switch ( caracterenviat) {

case '1': {digitalWrite(12,LOW);digitalWrite(11,HIGH); } break;

case '2': {digitalWrite(11,LOW);digitalWrite(12,HIGH); } break;

case '0': {digitalWrite(11,LOW);digitalWrite(12,LOW);}

break;

} } }

---

ChipKITU13-14

(15)

Projecte 13007

Prepara un projecte amb el mateix objectiu que el del 13004 , usant també switch - case - break i també funcions.

/* Control Variador de frequencia i motor trifasic via port serie amb switch, case , break */

int caracterenviat = 0;

void setup() {

}

void girhorari() // Funció a la qual ens dirigim quan es detecta la interrupcio {digitalWrite(12,LOW);digitalWrite(11,HIGH); }

void girantihorari() // Funció a la qual ens dirigim quan es detecta la interrupcio {digitalWrite(11,LOW);digitalWrite(12,HIGH); }

void aturat() // Funció a la qual ens dirigim quan es detecta la interrupcio {digitalWrite(11,LOW);digitalWrite(12,LOW);}

void loop()

{if ( Serial. available ())

{ caracterenviat = Serial.read();

switch ( caracterenviat) { case '1': girhorari();

break;

case '2': girantihorari();

break;

case '0': aturat();

break;

} } }

ΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞΞ

ChipKITU13-15