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FORO TÉCNICO => Foro Técnico => Mensaje iniciado por: JCAK en 25 de Abril de 2008, 02:54:27

Título: RMS(Valor Eficaz), AVG (Valor Promedio), Factor potencia ¿Cómo es esto?
Publicado por: JCAK en 25 de Abril de 2008, 02:54:27: HOLA AMIGOS !!!!

Tengo una gran duda y es la siguiente

He conectado una carga de 0.33 ohms a un TIP125 que recibe una señal PWM de 1ms cada 10ms.
El circuito se alimenta con 5V provenientes de una fuente de PC y el propósito es poner al rojo vivo el filamento de una bujía utilizada en los motorcitos de aeromodelismo (la carga).

Mi miedo es quemar la fuente, porque si bien se calienta el filamento y la medición de indica 350mA, no me quedo tranquilo que la medición esté bien, por lo siguiente:
Fué necesario usar dos fuentes, una para alimentar el generador PWM y otro el TIP, porque si usaba todo con una sola fuente, cuando conectaba la carga era casi un corto y dejaba de funcionar el PWM.

¿Alguien me puede ayudar a determinar este riesgo, porque no se cómo calcularlo?

Muchas gracias
Título: Re: Fuente switching con una carga de 0.33 ohms
Publicado por: Gonzalo_BlackHawk en 25 de Abril de 2008, 13:11:26: Bueno, la potencia disipada en la resistencia dependera del area bajo la curva de la onda de la señal, que en este caso al ser cuadrada es muy facil de calcular conociendo el ciclo de trabajo del pwm. Para un ciclo de trabajo del 100% la corriente sobre la resistencia sera pues casi 15 A (5V/0,33ohms) y para un ciclo de trabajo del 50% será 7,5 A (la mitad) y para un 25% sera 3,75 A
(un cuarto) y asi sucesivamente. Si tu estas diciendo que tienes 1 ms de encendido del transistor cada 10 ms de tiempo entonces estas teniendo un ciclo de trabajo del 10% y una frecuencia de 100 Hz, por lo tanto la corriente eficaz sobre la resistencia será de 1,5 A. Por ese motivo tal vez una sola fuente no este resistiendo todo el consumo.

Ten cuidado al medir corrientes que no son continuas, sobre todo con los testers, aunque tengan la posibilidad de medir corrientes alternas, los rectificadores y amplificadores de los mismos que corrigen el valor para que en el display se muestre el valor la corriente eficaz de la onda alterna, estan calculados para ondas senoidales y por lo tanto el valor que muestran pueden diferir de la realidad en el caso de que la onda no sea de este tipo en particular.

Lo unico que no me quedo claro es si estas filtrando la onda del PWM antes de entregarsela a la resistencia. Si no es asi puedes colocar un capacitor electrolítico (debido a la baja frecuencia no recomiendo inductancias para el filtrado) de un valor algo elevado para que la resistencia reciba una corriente constante y asi poder medir directamente el consumo. De todas formas esto probablemente te aumente la potencia que se disipa en la resistencia y te haga consumir mas corriente de la fuente durante los picos que esta encendido el transistor (porque no solo tiene que alimentar la resistencia sino tambien cargar el capacitor) asi que lo dejo a tu criterio la colocación o no del capacitor, porque no es imprescindible. Espero haberte sido de ayuda.

Un saludo.
Título: Re: Fuente switching con una carga de 0.33 ohms
Publicado por: JCAK en 25 de Abril de 2008, 14:47:12: Hola Gonzalo

Gracias por tu respuesta y aprovecho para publicar el esquema que planteo.

Lo ultimo que me gustaría consultarte es para poder realizar la medición, me interesaría medir el consumo y no me queda claro cómo hacerlo, si es que para eso necesito el capacitor o de qué otra manera se puede hacer.

En cuanto al uso de un capacitor entendí que sería util para que la recistencia reciba una corriente constante pero no entendí donde debería conectarlo y de qué valor aproximado debería ser.

Por el cálculo que vos me explicás, saco en conclución que la fuente de un PC aguantaría perfectamente 1.5A de consumo. ¿es correcto lo que digo?

Desde ya, muchas gracias por tu ayuda.
Título: Re: Fuente switching con una carga de 0.33 ohms
Publicado por: Gonzalo_BlackHawk en 25 de Abril de 2008, 16:51:37: Hola JCAK. Con respecto a lo de la fuente de la PC, quedate tranquilo que podrá ofrecerte la corriente que necesitas, esas bestias estan preparadas para entregar corriente que da miedo.

Algo que no me habia dado cuenta es que el TIP125 es un transistor del tipo darligton (Eso me pasa por leer apurado :D) y una característica de este tipo de transistores es que tienen una caida de tensión colector-emisor elevada, inclusive en saturación, el transistor TIP125 tiene una Tension colector emisor de saturación de 2V con 3A de consumo, lo cual no puede despreciarse en el calculo de corriente. Revisa el datasheet para comprobar los valores de VCEsat pero estoy casi seguro de ello.

Primero yo calcularia la corriente que pasaria por la resistencia en forma teórica, para no tener que probar el circuito a ciegas sin saber si va a explotar algo o no. En este caso es bastante simple, Si el ciclo de trabajo es 100% entonces la corriente sobre la resistencia seria igual a:

I = (Vcc - Vcesat)/R donde Vcesat es la tensión colector emisor del transitor en saturación (vamos a suponerla en 2V).

Para nuestro caso serian 9A de corriente eficaz por la resistencia. Ahora bien, como el ciclo de trabajo es de solo 10% entonces podemos suponer para nuestro caso que la corriente eficaz en la resistencia sera un 10% a la correspondiente a la de 100% de ciclo de trabajo de PWM (Esto no es asi, la corriente circula intermitentemente por la resistencia, pero como en el caso de la corriente senoidal, la corriente eficaz es la intensidad de corriente continua que disipa la misma potencia en la resistencia que la corriente alternada a saber). Por lo tanto, tendriamos 900 mA de corriente eficaz sobre la resistencia.

Una vez hechos los calculos y conociendo que la corriente esta dentro de los parametros normales, puedes probar el circuito y medir. Puedes utilizar un tester si lo deseas, pero no te aseguro precision, en realidad lo conveniente y lo mas preciso es agarrar un osciloscopio y visualizar la tension en la resistencia durante al menos un periodo y luego calcular la corriente en base al area comprendida entre la curva de tension, la abscisa de la tensión 0V y el inicio y el fin del periodo de la onda, que representa la potencia disipada en la misma. Una vez obtenida esta potencia, puedes sacar la corriente.

Con respecto a lo del capacitor, retiro lo dicho, un capacitor podría tal vez exigirle demasiada corriente durante el estado de encendido al transistor, y como el TIP125 solo aguanta 4A habria que primero calcular un poco si la demanda durante ese milisegundo no sobrepasa las especificaciones del transitor. Lo que si te permitiria el transitor (A grandes rasgos podrias colocar uno con valores entre 100uF y 470uF en paralelo a la resistencia) es poder medir con el tester la corriente continua sobre la resistencia. Ten en cuenta que al suministrarle corriente el 100% del tiempo estas incrementando el valor eficaz de la misma y por ende la potencia entregada a la resistencia. Luego me cuentas que tal te fue.

Un saludo.
Título: Re: Fuente switching con una carga de 0.33 ohms
Publicado por: ma4826 en 25 de Abril de 2008, 18:09:35: Citar
Para nuestro caso serian 9A de corriente eficaz por la resistencia. Ahora bien, como el ciclo de trabajo es de solo 10% entonces podemos suponer para nuestro caso que la corriente eficaz en la resistencia sera un 10% a la correspondiente a la de 100% de ciclo de trabajo de PWM (Esto no es asi, la corriente circula intermitentemente por la resistencia, pero como en el caso de la corriente senoidal, la corriente eficaz es la intensidad de corriente continua que disipa la misma potencia en la resistencia que la corriente alternada a saber). Por lo tanto, tendriamos 900 mA de corriente eficaz sobre la resistencia.

900mA sería la corriente media no la corriente eficaz,

Potencia 9A 10% ciclo -> P = 10% I² R = 8.1*R
Potencia 0.9A 100% ciclo -> P = I² R = 0.81*R

La Ieficaz según tu propia definicion es I = 8.1^(0.5) = 2.85 A

Saludos,

Miguel Angel.
Título: Re: Fuente switching con una carga de 0.33 ohms
Publicado por: jfh900 en 25 de Abril de 2008, 20:14:00: El valor eficaz de una forma de onda cuadrada es:

U_{efi}=\frac{A}{sqrt{K}}

Siendo a su vez K, la fracción del periodo que está a nivel alto (A):

\frac{T}{K}

Un saludo
Título: Re: Fuente switching con una carga de 0.33 ohms
Publicado por: Gonzalo_BlackHawk en 25 de Abril de 2008, 20:53:15: Uh, si, me corrijo, tremenda burrada me he mandado :D :D y eso que lo he estudiado en la facultad en los primeros años, se supone que deberia saberlo :D :D. Gracias gente por las correciones.

Un saludo desde Argentina.
Título: Re: Fuente switching con una carga de 0.33 ohms
Publicado por: JCAK en 01 de Mayo de 2008, 18:02:47: Acá estoy de nuevo .... con mis deberes hechos .... y si, de eso se trata ¿no?, de ir a los libros, romperse el coco y no esperar todo servido. ..... bueno, muy bien .... yo me pase un montón de horas porque no entiendo muchas cosas de las que me explicaron, hasta que logré clarificar como era que lograban obtener esos valores y el resultado fué el siguiente:

Resistencia de la carga 0,33 ohms
Tensión de alimentación 5,00 Volts
Tensión colector emisor de saturación del transistor Vce(sat) 2,00 Volts
Frecuencia 100,00 Hz = 10,00 ms
Duración del pulso 1000,00 Hz = 1,00 ms
Vrms = Vpeak x RaizCuadrada(Duración / Frecuencia) 0,95 Volts
Vavg = Vpeak x (Duración / Frecuencia) 0,30 Volts
I (Corriente = Tensión / Resistencia) 9,09 Amp
Irms = Ipeak x RaizCuadrada(Duración / Frecuencia) 2,87 Amp
Iavg = Ipeak x (Duración / Frecuencia) 0,91 Amp

Algunas formulas las publico por si a otro le sirven y les aclaro que es aplicable solo a ondas cuadradas, otro tipo de onda se calcula diferente.

Ahora me quedan tres preguntas .....

La primer pregunta es:
El TIP125 tiene estos valores de Vce(sat)
Para una IC= -3A, IB = -12mA ........... Vce(sat) = -2v
Para una IC= -5A, IB = -20mA ........... Vce(sat) = -4v
¿En que caso debo utilzar uno u otro valor para el cálculo anterior?
¿Si la alimentación es de 12V la Irms aumentaría y estaría por arriba de los 3A, es en ese caso que debo considerar 4V en lugar de 2V?

La segunda pregunta es:
No entiendo bien la diferencia entre RMS y AVG
¿Qué es lo que tengo realmente como tensión o corriente de salida, el resultado RMS o el AVG?
¿A los fines prácticos, para qué debo tener en cuenta uno u otro valor?

La tercer pregunta es:
No entiendo para que me sirve obtener el siguiente valor, ¿en que me ayuda obtener este dato?
Irms/Iavg = 1 / RaizCuadrada(Duración / Frecuencia) = 3.16

Un abrazo grande y gracias

Julio