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FORO TÉCNICO => Foro Técnico => Mensaje iniciado por: Blanca Sánchez en 22 de Enero de 2008, 02:38:57
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Hola:
Pues les platico lo que tengo en mente:
Objetivo:
Quiero controlar la temperatura de un recipiente de agua. Para ello, utilizo una resistencia cuya valor es de 20 ohms que se alimenta de la corriente alterna. La resistencia la conecto a un triac (BTA41-600V) que a su vez se conecta a un MOC3041 (cruce por cero) y finalmente éste se conecta al pic.
1. Quisiera controlar la potencia suministrada a la resistencia a través de un convertidor CA on - off.
2. Este tipo de convertidores deja pasar un número definido de ciclos (n) y después abre el interruptor (TRIAC) otro número de ciclos (m).
3. Leí que este tipo de control se usa en aplicaciones de calefacción industrial.
4. La forma en la estructuraría mi programa del pic sería la siguiente:
- Por ejemplo si deseo pasar un ciclo y bloquear otro:
(http://img205.imageshack.us/img205/7707/grafica1cp0.jpg)
a) Habilito el pin de mi microcontrolador (RA4) que está conectado al MOC3041, que a su vez se conecta al Triac y éste a la resistencia. [Primer ciclo]
b) Activo un TIMER (16.6 ms) [sigue corriendo el primer ciclo]
c) Deshabilito TIMER y el pin del PIC. [empieza el segundo ciclo en punto A]
d) Activo un TIMER (16.6 ms)
Justificación:
Creo que este convertidor es muy sencillo en cuanto a programación y permite reducir las armónicas generadas por las acciones de conmutación.
Preguntas:
1. ¿Qué opinan acerca de este método?
2. ¿Es cierto que este sistema se utiliza en calefactores industriales?
3. ¿Existe algo más sencillo?
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No sé si se utilizará industrialmente, pero me parece un método correcto y sencillo. Además, te puedes olvidar de detección de cruces por 0 porque hay optoacopladores que lo hacen por ti (MOC3041) y tu programa sólo tendría que controlar el tiempo de encendido y apagado de la resistencia a una frecuencia muy baja, lógicamente.
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Depende del proceso, pero industrialmente se utiliza PID o FuzzyLogic
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Hola!
Nocturno, el optoacoplador se va a desactivar cuando la señal cruce por cero, pero el microcontrolador debe estar al tanto de cuando la señal vuelva a cruzar por cero para activar el opto de nuevo, a menos que se me esté olvidando algún pequeño detalle. :D
Murder, para hacer la detección del cruce por cero hay varios métodos, te recomiendo el siguiente...
(http://img524.imageshack.us/img524/3273/dibujoay0.jpg)
Conectas la línea de AC directamente a la terminal RB0 de un PIC y mediante el uso de la interrupción externa en RB0 puedes estar al tanto de en qué ciclo se encuentra la AC. Cuando está en el semiciclo positivo verás una lectura de 5V en el pin RB0, cuando está en el negativo verás 0V. Todo esto gracias a unos diodos de protección electrostática con los que cuentan todos los PICs, los cuales al recibir un voltaje alto lo dividen y lo dejan caer en la resistencia de 1Mohm. Adjunto el siguiente documento que explica a detalle la interfaz con AC, directamente de Microchip.
http://www.4shared.com/file/35582685/fbc7bafd/PIC_Interfacing_to_AC_Power_Lines.html
Recomiendo que entre la AC y el PIC también coloques un pequeño fusible para evitar que ocurran accidentes, es un proceso peligroso así que ten mucho cuidado al jugar con la corriente alterna.
Sobre tu idea de usar timers a 16.6ms, creo que eventualmente se desincronizaría tu timer con el de la CA, no sé que tan importante será que estén corriendo sincronizados para tu resistencia.
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Hola:
Como siempre, agradezco mucho sus atenciones.
Es muy importante para mi saber si este proceso es correcto... gracias Nocturno por darme tu punto de vista...
Observaciones
Es cierto que este proceso trabajaría a baja frecuencia (serían múltiplos de 16.66 ms) y no logro definir si este sería un inconveniente a la hora de calentar el agua.
Sin embargo, me he decidido por este proceso aunque con las inseguridades antes mencionadas.
Finalmente, me gustaría postear mis avances en este mensaje. Si es exitoso podría funcionar para alguien más. Si no lo es, algo aprenderemos... espero empezar esta misma tarde.
Gracias por sus opiniones.
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Gracias migsantiago:
Hola!
Nocturno, el optoacoplador se va a desactivar cuando la señal cruce por cero, pero el microcontrolador debe estar al tanto de cuando la señal vuelva a cruzar por cero para activar el opto de nuevo, a menos que se me esté olvidando algún pequeño detalle. :D
Es cierto, por eso consideré utilizar un timer a 16.66 ms.... pero en tu mensaje comentas lo siguiente:
Sobre tu idea de usar timers a 16.6ms, creo que eventualmente se desincronizaría tu timer con el de la CA, no sé que tan importante será que estén corriendo sincronizados para tu resistencia.
Es cierto, por las centésimas de ms en algún momento se desfasaría el proceso que sugiero... aunque creo que podría resolver ese problema mediante la programación del pic y del Timer.
mmm...
Espero demostrarlo...
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Migsantiago, sigo pensando que no es necesario detectar el cruce por 0.
Imagina un supuesto en el que la frecuencia establecida por el software del amigo murderslon encienda la resistencia durante 10 segundos y la apague durante 5 segundos.
En ese caso, durante 10 segundos se envía un 1 al opto y durante 5 segundos se envía un 0. Así de sencillo: ni detección de alterna ni nada por el estilo.
Si utilizas un opto con detección como el MOC3041, cuando tú envíes un 1 no saldrá de manera inmediata, sino que esperará al siguiente cruce por 0, con lo que evitas implementar eso en el PIC.
En el momento del paso a 0, será el TRIAC el que espere al cruce por 0. También te lo ahorras en el PIC.
A lo mejor estoy diciendo una locura, pero creo que así funcionaría.
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Buenas, coincido con Manolo, para mi no es necesario detectar cruce por cero, tengo implementado un PID, con una salida PWM, que tiene un ciclo util maximo de 1seg, y lo unico que hago es encender los calefactores, proporcional al resultado del PID, PID = 70%, calefactores encendidos 700ms, etc. funciona perfectamente con una exactitud de 1 grado, que es la minima resolucion que tengo (para la aplicacion sobra), incluso esta implementado en un sistema con una gran inercia termica, y deja la temperatura bien en el SP.
El ciclo del PWM, esta ajustado en un segundo por razones experimentales solamente, la maquina tiene 9 PID´s, con un 18F452, y funciona muy bien.
Saludos.
Alejandro.
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En microchip hay algo al respecto, adjunto el archivo. Creo que el código tabién esta disponible.
Saludos,
Diego.
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Buenas, coincido con Manolo, para mi no es necesario detectar cruce por cero, tengo implementado un PID, con una salida PWM, que tiene un ciclo util maximo de 1seg, y lo unico que hago es encender los calefactores, proporcional al resultado del PID, PID = 70%, calefactores encendidos 700ms, etc. funciona perfectamente con una exactitud de 1 grado, que es la minima resolucion que tengo (para la aplicacion sobra), incluso esta implementado en un sistema con una gran inercia termica, y deja la temperatura bien en el SP.
El ciclo del PWM, esta ajustado en un segundo por razones experimentales solamente, la maquina tiene 9 PID´s, con un 18F452, y funciona muy bien.
Saludos.
Alejandro.
JEje, también voy a utilizar un PIC18F452.
Gracias dhmejia, voy a leer de inmediato el archivo pdf.
Gracias, muchas gracias.
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En lazos de temperatura esa forma de control es la mas correcta y economica...
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Ahora entiendo, no conocía los moc con detección de cruce por cero :o
Entonces estoy de acuerdo contigo Manolo, no hace falta la detección vía software, se puede hacer con hardware, pero ahora me entra otra duda... la resistencia no va a ser controlada a modo de dimmer, entonces tampoco es necesario encenderla justo en el instante en que cruza por cero... considerando que va a ser encendida o apagada por periodos mayores a 8.33ms (duración del semiciclo).
Si se considera que la resistencia va a funcionar de esa forma, solo bastaría conectar un moc normal sin detección de cruce por cero para encenderla o apagarla.
Nunca he puesto en práctica el control PID y no sé cómo lo vayan a implementar aquí pero creo que usar el timer de 16.6ms debería ser de 8.33ms porque hay que considerar que el triac se apagará cada cruce por cero.
Saludos y corríjanme si estoy mal jejeje
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Hola migsantiago: el tema del cruce por cero es para evitar las espúreas generadas en el momento que está circulando mucha corriente por la resistencia y el triac corta la tensión, si bien no es una carga inductiva, pero es una corriente bastante considerable, por ende si el triac está cercano al pic, esas variaciones tan bruscas producen armónicos de alta frecuencia que pueden afectar al micro.
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pero tengo una maquina de Humo que lleva un calentador y va con un pic y un Solide State Relay, que apaga y enciende el calentador con un
un interruptor Termico tambien para regular la temperatura
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Hola rafael: en ese caso no es de gran cantidad de corriente, por lo tanto no creo que genere grandes inconvenientes, pero uno nunca sabe....
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Hola Flacoclau
Suena confuso lo de generación de espúreas, considerando que es una resistencia la que se está alimentando y que el triac solo se apaga cuando el voltaje está en cero, la corriente también sería cero, no creo que genere picos de voltaje. Pero como tú dices más vale prevenir, a pesar que la carga no es inductiva. :mrgreen:
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Cuando tenemos una carga resistiva no se generan picos (eso solo sucede con las cargas inductivas), si no que lo se genera son armónicos, ya que al trocear una senoide con el triac, esta se puede descomponer por Furier dando los armónicos.
Un saludo
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ahhhhhhhhh, furier y los armonicos, jajaja me hacen recordar las clases de potencia :mrgreen:, pero una resistencia calefactora en si no seria como una bobina. Me explico, una vez vi una resistencia calefactora pero era tipo alambre de nicrom enrollado y aislado, entonces si esta bobinado algo de henrios debe tener, minimo pero debe tener, osea no es resistencia 100% pura como son las de carbon, por eso una vez un profesor me dijo que deberia consegruir resitencias de carbon y no de alambre para una red snubber de un tiristor, por lo anterior. Si estoy equivoco que alguien me auxilie :mrgreen: para no seguir con conceptos errados :D
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Claro que tiene algo de coeficiente de autoinducción, pero es despreciable frente al resto de los parámetros, no es significativo.
Un saludo
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ok jfh900, me alegro que lo que me dijeron no era una verdad a medias, jejeje, pero por siacazo en lo posible tratare de colocar resistencias de carbon en las redes snubber. :mrgreen:
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Disculpen que no haya contestado sus mensajes, pero tengo unos inconvenientes con este trabajo pues estoy muy confundida con respecto al rendimiento de este sistema.
Antes de continuar quiero comenzar diciendo que no entiendo muy bien como se producen los armónicos....
en este mensaje:
Hola Flacoclau
Suena confuso lo de generación de espúreas, considerando que es una resistencia la que se está alimentando y que el triac solo se apaga cuando el voltaje está en cero, la corriente también sería cero, no creo que genere picos de voltaje. Pero como tú dices más vale prevenir, a pesar que la carga no es inductiva. :mrgreen:
Factor de potencia
Según entiendo, cuando la carga es resistiva ocurre lo que comenta migsantiago: el voltaje y la corriente cruzan por cero al mismo tiempo y por tanto el factor de potencia es 1.
PERO...
Como comenta jfh900:
Cuando tenemos una carga resistiva no se generan picos (eso solo sucede con las cargas inductivas), si no que lo se genera son armónicos, ya que al trocear una senoide con el triac, esta se puede descomponer por Furier dando los armónicos.
Un saludo
Es decir que cuando la señal senoide es continua el factor de potencia es 1, pero cuando se troza la senoide, el factor de potencia cambia....
1a. Pregunta: ¿A esto se refieren con los armónicos?
Quisiera poner un ejemplo para que se entienda lo del factor de potencia:
Se tiene una resistencia de 10 ohms, donde el número de ciclos activos (n) es 25 y los inactivos (m) 75.
1. El voltaje de salida (rms) se calcula:
(http://img150.imageshack.us/img150/3306/ecuacin1wo4.jpg)
y la corriente (rms) en la carga es:
(http://img259.imageshack.us/img259/8965/ecuacin2qn8.jpg)
por tanto, la potencia en la carga es:
(http://img90.imageshack.us/img90/2968/ecuacin3sr6.jpg)
como la corriente en la carga es la misma en la fuente, entonces:
(http://img134.imageshack.us/img134/3107/ecuacin4dh9.jpg)
entonces:
(http://img178.imageshack.us/img178/7213/ecuacin5pt3.jpg)
AHORA:
Lo mas importante para mi es saber ¿en qué repercute que tenga un factor de potencia bajo?. Lo anterior porque por errores de diseño en mi circuito impreso, necesito reducir la corriente que pasa por la resistencia. Entiendo que un factor de potencia bajo indica que no se está aprovechando toda la energía... y es evidente porque ese es el sentido de este tipo de controladores, pero entonces esa energía desperdiciada la consume el triac?
Deseo que mi mensaje sea claro y si no es así, indíquenmelo por favor.
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Lo mas importante para mi es saber ¿en qué repercute que tenga un factor de potencia bajo?. Lo anterior porque por errores de diseño en mi circuito impreso, necesito reducir la corriente que pasa por la resistencia. Entiendo que un factor de potencia bajo indica que no se está aprovechando toda la energía... y es evidente porque ese es el sentido de este tipo de controladores, pero entonces esa energía desperdiciada la consume el triac?
Un factor de potencia bajo, hace que malgastes energia, hay procesos donde es imposible compensarlo, otros donde es antieconomico, y otros donde es factible trabajar para eliminar su efecto.
Si a lo que te refieres es si el Triac manejara el 100% de esa corriente, la respuesta es si, por lo cual las pistas de tu circuito deberan soportar esa corriente (y mas si es posible).
Creo que tu pregunta va relacionada con un defecto de dimensionado de las pistas que hiciste en otro hilo, no es asi??
Saludos.. :mrgreen:
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Hola Blanca.
Tus cálculos son erróneos. Si aplicas el valor eficaz para calcular la potencia en la carga, también has de utilizar el mismo valor para calcular la potencia en el generador. No puedes utilizar el valor eficaz en un caso y en el otro utilizar el valor máximo.
Por otra parte con cargas resistivas el factor de potencia siempre vale la unidad. Para que dicho factor sea distinto de uno tendremos que conectar elementos capacitivos o inductivos.
Para terminar los armónicos aparecen cuando dejamos de tener una señal senoidal pura y la controlamos con un triac. El análisis de estos armónicos se hace mediante el análisis de Fourier. Estos armónicos influyen en el resto de los circuitos produciendo interferencias.
Un saludo
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Creo que tu pregunta va relacionada con un defecto de dimensionado de las pistas que hiciste en otro hilo, no es asi??
Saludos.. :mrgreen:
Así es MHLSOFT porque quisiera corregir ese error sin modificar mi circuito... ya me comentaron muchos usuarios (a los que agradezco su tiempo) que le colocara un cable paralelo a las pistas... pero quisiera encontrar otra solución, porque mi intención es presentar un circuito de "buena" calidad, y pues esos cables no se verán muy bien.... admito que soy muy terca, pero como a muchos principiantes me "duele" que apesar de los "cuidados" que se tienen para hacer una placa (y con componentes de montaje superficial) al final resulte que se pasan por alto detalles VITALES en el diseño...
Por otro lado, estoy considerando todos los detalles del rendimiento del circuito, porque en última instancia me importa poco la estética frente a la eficiencia de un trabajo... y por eso estoy revisando como afecta mi sistema el hecho de que yo maneje menos corriente... y ligado a eso, encontré el ejemplo anterior en un libro donde indica que manejar una corriente menor implica un factor de potencia menor...
Un factor de potencia bajo, hace que malgastes energia, hay procesos donde es imposible compensarlo, otros donde es antieconomico, y otros donde es factible trabajar para eliminar su efecto.
Y la energía malgastada.... a donde vá?
Sin embargo:
Hola Blanca.
Tus cálculos son erróneos. Si aplicas el valor eficaz para calcular la potencia en la carga, también has de utilizar el mismo valor para calcular la potencia en el generador. No puedes utilizar el valor eficaz en un caso y en el otro utilizar el valor máximo.
Por otra parte con cargas resistivas el factor de potencia siempre vale la unidad. Para que dicho factor sea distinto de uno tendremos que conectar elementos capacitivos o inductivos.
Un saludo
Entonces el factor de potencia es 1 con elementos resistivos, aún con este tipo de controladores... y por tanto el fp no representa un problema en cuanto a este sistema. Lo que debo considerar son las interferencias producidas por los armónicos...
Créanme que el ejemplo anterior lo saqué de libro: Electrónica de Potencia de Rashid....
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Hola Blanca Sanchez!
y para usted experimentar todos eso o hacerlos tiene usted ahi los Elementos????
ya que he vistos simple y componente discreto, como ejemplo un Acuario :mrgreen:
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jeje Blanca, la energía desperdiciada se convierte en campo magnético en el caso de la inductancia.
Yo ya no me preocuparía por los armónicos, considerando que enciendes y apagas la resistencia en lapsos de mucho tiempo. Solo enfócate a darle la dimensión adecuada a las pistas y construye tu circuito de control. Hay que empezar con algo. :mrgreen:
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jeje Blanca, la energía desperdiciada se convierte en campo magnético en el caso de la inductancia.
Yo ya no me preocuparía por los armónicos, considerando que enciendes y apagas la resistencia en lapsos de mucho tiempo. Solo enfócate a darle la dimensión adecuada a las pistas y construye tu circuito de control. Hay que empezar con algo. :mrgreen:
Tambien esa energia se transforma y pierde como calor a disipar en el triac... :mrgreen: