Autor Tema: Dimmer con salida de potencia lineal.  (Leído 40034 veces)

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Desconectado manwenwe

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Dimmer con salida de potencia lineal.
« en: 30 de Octubre de 2015, 09:08:03 »
Buenas,

me pide un cliente que le diseñe un dimmer para una carga resistiva el cual funcione de manera lineal. Dice que los que tiene ahora se regulan muy mal. No hace falta que sea digital, es más lo prefiere regulable con un potenciometro.

Como soy más de electrónica de chispa fina (sé poco de potencia y de alterna) os pido una ayudita a ver si me podeis orientar.

Gracias.
Saludos!
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Desconectado juaperser1

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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #1 en: 30 de Octubre de 2015, 11:16:19 »
Hola Manu, yo no soy ningún experto tampoco, pero si tuviera que hacer un dimer lineal para cargas resisticas empezaría por aquí:



La mayoría de los dimmer lineales son muy parecidos el triac, el diac y la red snubber.

A partir de aquí ir añadiéndole cosas si quieres y tocar los valores de las resistencias dependiendo del potenciómetro que tengas.


Edito: la carga resistiva he supuesto que funciona a 220 alterna lo que es una bombilla vamos, o estamos hablando de otra tensión?

Desconectado stk500

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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #2 en: 30 de Octubre de 2015, 11:27:29 »
Yo te recomiendo el TCA785
http://www.farnell.com/datasheets/1836360.pdf
leerte el Datasheet  ;-)
Saludo

Desconectado Chaly29

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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #3 en: 30 de Octubre de 2015, 13:55:19 »
Hola manwenwe, lamento discernir con stk500 y juaperser1, ya que ninguno de ambas propuestas es lineal

Para hacer algo lineal hay tres posibles métodos, y todo dependiendo de la corriente que consuma la carga y la inversión que el cliente desea gastar.

1) Y la más sencilla, pero también la más costosa. Convertir la corriente en continua (rectificado, filtrado, etc.) y luego con un sencillo PWM ya quedaría lineal, por supuesto deberás de limitar el ciclo de trabajo a un máximo de 71% para no enviarle 310 Vcc a la carga. Pero entre 0% y 71% la variación será lineal.

2) Usando un micro. Deberás de tener un detector de cruce por cero y convertidor A/D para saber en que posición se encuentra el potenciómetro.
Sabiendo la posición del potenciómetro, se calcula que % desea el operador. Con este dato debemos de calcular cuanta señal del semi ciclo del alterna debemos de "mandar" a la carga para que la potencia entregada sea del % deseado.
Sabemos que para entregar la mitad de potencia debemos de mandar la mitad de la señal de alterna, pero para enviar por ejemplo un 25% no debemos de enviar la 1/4 parte del semicilos, ya que deberemos de enviar muy próximo a la mitad, o sea la escala no es lineal por la propia forma senoidal de la corriente.

3) Contando semiciclos, tomamos una determinada cantidad de semicilos (por ejemplo 100) de la señal alterna y solo enviamos el numero de semiciclos necesarios para cumplir con lo requerido.
Por ejemplo si enviamos a la carga 10 semiciclos completos y los 90 restantes no son enviados, pues la carga tendrá el 10% de la señal. Este método solo es útil si la carga es una resistencia por ejemplo de calentamiento. Método sencillo de implementar y funciona muy bien.

Espero te sea de ayuda.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

Desconectado juaperser1

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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #4 en: 30 de Octubre de 2015, 14:54:03 »
Hola manwenwe, lamento discernir con stk500 y juaperser1, ya que ninguno de ambas propuestas es lineal

Para hacer algo lineal hay tres posibles métodos, y todo dependiendo de la corriente que consuma la carga y la inversión que el cliente desea gastar.

1) Y la más sencilla, pero también la más costosa. Convertir la corriente en continua (rectificado, filtrado, etc.) y luego con un sencillo PWM ya quedaría lineal, por supuesto deberás de limitar el ciclo de trabajo a un máximo de 71% para no enviarle 310 Vcc a la carga. Pero entre 0% y 71% la variación será lineal.

2) Usando un micro. Deberás de tener un detector de cruce por cero y convertidor A/D para saber en que posición se encuentra el potenciómetro.
Sabiendo la posición del potenciómetro, se calcula que % desea el operador. Con este dato debemos de calcular cuanta señal del semi ciclo del alterna debemos de "mandar" a la carga para que la potencia entregada sea del % deseado.
Sabemos que para entregar la mitad de potencia debemos de mandar la mitad de la señal de alterna, pero para enviar por ejemplo un 25% no debemos de enviar la 1/4 parte del semicilos, ya que deberemos de enviar muy próximo a la mitad, o sea la escala no es lineal por la propia forma senoidal de la corriente.

3) Contando semiciclos, tomamos una determinada cantidad de semicilos (por ejemplo 100) de la señal alterna y solo enviamos el numero de semiciclos necesarios para cumplir con lo requerido.
Por ejemplo si enviamos a la carga 10 semiciclos completos y los 90 restantes no son enviados, pues la carga tendrá el 10% de la señal. Este método solo es útil si la carga es una resistencia por ejemplo de calentamiento. Método sencillo de implementar y funciona muy bien.

Espero te sea de ayuda.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

muy intenresante e instructivo, me lo apunto  :)


pero:

Citar
1) Y la más sencilla, pero también la más costosa. Convertir la corriente en continua (rectificado, filtrado, etc.) y luego con un sencillo PWM ya quedaría lineal, por supuesto deberás de limitar el ciclo de trabajo a un máximo de 71% para no enviarle 310 Vcc a la carga. Pero entre 0% y 71% la variación será lineal.

para esto no haria falta también un micro y un paso por cero?
« Última modificación: 30 de Octubre de 2015, 15:07:36 por juaperser1 »

Desconectado KILLERJC

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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #5 en: 30 de Octubre de 2015, 15:15:28 »
Citar
para esto no haria falta también un micro y un paso por cero?

No necesitas un paso por cero, ya que rectificaste la tension de alterna... es decir tenes una continua y lo unico que haces es chopearla/trozarla ( un PWM ).
Elegis una frecuencia que no cause problemas, por ejemplo si es una resistencia podrias tener una frecuencia pequeña pero ya seria equivalente a la opcion 3 de Chaly... Mi estacion de trabajo (soldador) utiliza la opcion 3 :P.
« Última modificación: 30 de Octubre de 2015, 15:20:15 por KILLERJC »

Desconectado manwenwe

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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #6 en: 30 de Octubre de 2015, 15:19:21 »
Hola manwenwe, lamento discernir con stk500 y juaperser1, ya que ninguno de ambas propuestas es lineal

Para hacer algo lineal hay tres posibles métodos, y todo dependiendo de la corriente que consuma la carga y la inversión que el cliente desea gastar.

1) Y la más sencilla, pero también la más costosa. Convertir la corriente en continua (rectificado, filtrado, etc.) y luego con un sencillo PWM ya quedaría lineal, por supuesto deberás de limitar el ciclo de trabajo a un máximo de 71% para no enviarle 310 Vcc a la carga. Pero entre 0% y 71% la variación será lineal.

2) Usando un micro. Deberás de tener un detector de cruce por cero y convertidor A/D para saber en que posición se encuentra el potenciómetro.
Sabiendo la posición del potenciómetro, se calcula que % desea el operador. Con este dato debemos de calcular cuanta señal del semi ciclo del alterna debemos de "mandar" a la carga para que la potencia entregada sea del % deseado.
Sabemos que para entregar la mitad de potencia debemos de mandar la mitad de la señal de alterna, pero para enviar por ejemplo un 25% no debemos de enviar la 1/4 parte del semicilos, ya que deberemos de enviar muy próximo a la mitad, o sea la escala no es lineal por la propia forma senoidal de la corriente.

3) Contando semiciclos, tomamos una determinada cantidad de semicilos (por ejemplo 100) de la señal alterna y solo enviamos el numero de semiciclos necesarios para cumplir con lo requerido.
Por ejemplo si enviamos a la carga 10 semiciclos completos y los 90 restantes no son enviados, pues la carga tendrá el 10% de la señal. Este método solo es útil si la carga es una resistencia por ejemplo de calentamiento. Método sencillo de implementar y funciona muy bien.

Espero te sea de ayuda.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Muchas gracias Carlos,

me interesa la 3, básicamente porque el cliente no quiere transformador para reducir costo.  La carga es resistiva: algo así como un calentador para fundir hilo.

Me puedes explicar un poco mejor como se implementa esta opción: gracias!!

Saludos,
Manu.
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Desconectado Chaly29

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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #7 en: 30 de Octubre de 2015, 16:53:05 »
Hola manwenwe, ahora estoy un poco apurado, pero más tarde paso a explicarte con más detalles la opción 3.

Igual en ninguna de las opciones anteriores e hablado del uso de algún tripo de transformador, es más, en ninguna de las opciones se usa un transformador porque no sería ni lógico ni necesarios. Por supuesto descontando el pequeño transformador usado para alimentar la parte electrónica e incluso, dependiendo el circuito ni este puede llegar a ser necesario.

Pero bueno, luego te explicaré la opción numero 3 que es muy buena para tu caso

Un saludo.

Atte. CARLOS.

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Desconectado manwenwe

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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #8 en: 30 de Octubre de 2015, 22:16:14 »
Hola manwenwe, ahora estoy un poco apurado, pero más tarde paso a explicarte con más detalles la opción 3.

Igual en ninguna de las opciones anteriores e hablado del uso de algún tripo de transformador, es más, en ninguna de las opciones se usa un transformador porque no sería ni lógico ni necesarios. Por supuesto descontando el pequeño transformador usado para alimentar la parte electrónica e incluso, dependiendo el circuito ni este puede llegar a ser necesario.

Pero bueno, luego te explicaré la opción numero 3 que es muy buena para tu caso

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Gracias Carlos, ya me explicas. Sin tener mucha idea: ¿sería suficiente con un triac y un microcontrolador que controle el encendido y apagado del triac teniendo en cuenta los 60hz de la red AC (para no tener que contar ciclos). Es sólo una idea: realmente no sé ni como se dispara un triac  :oops:

Saludos!
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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #9 en: 31 de Octubre de 2015, 01:42:49 »
Hola manwenwe, primero responderé tus preguntas:

¿sería suficiente con un triac y un microcontrolador que controle el encendido y apagado del triac teniendo en cuenta los 60hz de la red AC (para no tener que contar ciclos).

Para empezar tengamos en cuenta un detalle de los triac's. Al triac's con un simple pulso tu lo disparas, pero no hay forma por la cual nosotros podamos producir su corte, o sea con el pulso lo disparamos y entrará en conducción, y conducirá hasta el próximo cruce por cero donde el solo se desactivará y no conducirá hasta el próximo pulso de disparo.

Sabiendo lo anterior, trataremos de manejar números redondos así todo resulta más sencillo de entender.
Sabemos que un ciclo de onda senoidal está formado por dos semi ciclos, para poder hacer un control con incrementos de 1% necesitaríamos 100 semi ciclos, o lo que sería igual a 100/2 = 50 ciclos completos, y como la frecuencia de la red es de 60 Hz nos quedaría:

60 ciclos ----> 1 seg.
50 ciclos ----> X seg.

Luego por regla de 3 simple:

( 50 x 1 ) / 60 = 0.833 seg.

Entonces cada 0.833 segundos que es lo mismo que 833 mili segundos, tenemos que la red eléctrica realiza 100 semi ciclos. O lo que es lo mismo cada semi ciclo duraría 833 / 100 = 8.33 mili segundos

Y ahora viene la respuesta que estás buscando:

Si por ejemplo nosotros queremos una potencia de solo 43% (elegida al azar), con enviar una señal HI por un pin que dure 43 x 8.33 = 358.19 mseg., seguida de una señal LOW de 833 - 358.19 = 474.81 mseg. y luego nuevamente regresamos a la señal de HI, ya estamos generando una señal lineal con un ciclo activo del 43% y como los tiempos coinciden con los tiempos de los ciclos de la señal alterna de la red, pues te confirmo que si es posible el uso de un PIC y un triacs para hacer lo que deseas.
En definitiva, lo anterior es como hacer un PWM con un periodo total de 833 mili segundos y realizar un control con incrementos del 1% para el periodo activo.

Por supuesto debes de tener algunas cosas en consideración, por ejemplo, que la potencia del triacs sea suficiente para poder controlar la exigida por la resistencia, es aconsejable el uso de un opto triacs con cruce por cero, para facilitar el control del triac´s de potencia y para aislar el circuito de control de la tensión de red. Y el uso de este método es solo factible si la resistencia calefactora posee una mínima inercia termina, o sea que no se enfríe muy rápidamente.
Igual necesitarás el uso de un conversor A/D para sensar el potenciómetro controlado por el usuario.

Es sólo una idea: realmente no sé ni como se dispara un triac  :oops:

Para comandar un triacs te recomiendo este circuito:



En tu caso el puedes eliminar R4 y C1 ya que comentas que la carga es puramente resistiva, pero igual te recomendaría que lo dejes, ya que no es nada caro y puede ser de ayuda.

Espero la explicación te sea de ayuda, cualquier duda la consultas.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

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Desconectado manwenwe

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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #10 en: 31 de Octubre de 2015, 07:52:57 »
Muchas gracias Carlos,

en lo que me pierdo es en lo que se apagan cuando cruzan por cero. ¿Y si utilizo un SSR para alterna). He visto algunos muy baratos y se disparan con 3.3V ó 5V. He visto también que hay algunos que detectan el cruce por cero y otros no: por lo que sobreentiendo que los que detectan el cruce por cero autómáticamente te generan un disparo interno en el triac que lleven dentro.

He encontrado este documento de crydom:

http://www.crydom.com/en/tech/newsletters/solid%20statements%20-%20ssrs%20switching%20types.pdf

Parece ser que no es como pensaba (estoy editando el post). Los de cruce por cero se enciende justo al siguiente cruce por cero y se apagan con el flanco de bajada y los random se encienden y apagan instantaneamente. ¿Mejor un SSR no? Así no tengo que hacer un PWM sino simplemente un "on" y un "off". Casi que prefiero los random pero no estoy seguro. Además es probable que la entrada de control esté ya optoacoplada...

Saludos!

Saludos!
« Última modificación: 31 de Octubre de 2015, 08:05:15 por manwenwe »
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Desconectado KILLERJC

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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #11 en: 31 de Octubre de 2015, 08:23:28 »
No se que es mas barato pero para mi un TRIAC es mucho mas barato.

La opcion del cruce por 0 es para evitar que conmute con alta potencia, no es lo mismo conmutar a 0V que a 311V con 3A por ejemplo de corriente. Si podes separarlo en semiciclos que mejor.
Si no dispone el optotriac un cruce por 0 para disparar el TRIAC, deberias implementarlo con el PIC, es decir deberias ingresar con la fase al PIC + unos diodos de clamping (1 resitencia 2 diodos), es decir mas HW. Esto es para poder conmutar en 0V. Cuando se detecta el cruce por 0 lo activas. Como ventaja de esto es que sabes donde esta el cruce por 0

En fin esa es la ventaja .. Se apagan al cruzar por 0 los TRIAC pero si vos mantenes activo el optotriac por el tiempo necesario para vos es como si nunca se apagara el TRIAC y termina siendo un control ON/OFF como vos queres. En fin seria 2 (o 1) formulas simples lo que tendrias que aplicar,

- Una que transforme los 8/10/12 bits (promedialos asi eliminas un poco el ruido, 4/8 muestras) del ADC a un valor de 0 a 100
- Una formula que transforme esos 0 a 100 en tiempo de delay, ni siquiera formula, por el tiempo que tarda le pones un for(i=0;i<duty;i++) { //Aca delays de duracion 1 semiciclo }
Cuando termina esos delay haces los delays de (100-duty)

Lo hice con delays por que es mas simple xD, se termino el programa :/ Y cada 0.83s estarias actualizando el "duty" con el potenciometro. o 1s para 50Hz. Si queres para ambas frecuencias y no para una sola ya ahi vas a tener que ingresar si o si con fase al PIC

De querer hacerlo con un TRIAC/SSR que conmute en cualquier momento primero te enfrentas a grandes potencias ( depende de lo que alimentes obviamente ) Y luego tenes que "linearizar" la funcion seno. Ya que como dijo Chaly antes, cortar al 10% de la alterna no significa que tengas un 10% de la potencia de salida. Deberias tener una tabla o una formula para pasar el valor del seno a ese porecentaje. Lo cual no creo que sea muy economico en termino de tiempo computacional
« Última modificación: 31 de Octubre de 2015, 08:32:23 por KILLERJC »

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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #12 en: 31 de Octubre de 2015, 10:33:52 »
Ya comprendo.

Ok. Pero si utilizo un SSR con cruce por cero y los diodos de clamping como me indicadas encenderé con el PIC justo cuando cruza por cero y con un delay lo apagaré de nuevo justo cuando cruza por cero. ¿Me equivoco?. Lo que no comprendo bien es como funcionan los diodos de clamping.

Hay SSRs de 1A en AC por 2-3€. No es un coste significativo para mi cliente.

Gracias y saludos!
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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #13 en: 31 de Octubre de 2015, 11:00:22 »
Los diodos de clamping evitan que la tension supere la de fuente:



Lo que si esta es la coneccion mas barata y hace que se pierda la aislacion entre PIC - 220V. Cuando la tesion de entrada es mayor se cierra a traves del diodo D1 conduciendo y a fines practicos la tension se mantiene en un Vcc-0.7V o un 1 para vos, en caso que la tension sea inversa el circuito se cierra por D2 y a la entrada lo unico que tenes es la caida de tension del diodo es decir 0.7V.  Todo lo demas cae en R que es una resistencia grande de 1M normalmente.
Entonces: Semiciclo positivo tenes un 1 en la entrada, semiciclo negativo tenes un 0

Siguiendo con el tema del SSR vs TRIAC

Tenes lo mismo que antes. El control es identico tanto en un SSR como en el TRIAC, van a arrancar en el mismo tiempo, van a activarse de la misma forma,etc

Seguro que el SSR es una combinacion de un opto + 2 TRIAC dentro, o un opto mas una logica para disparar 2 SCR, el tema esta en la potencia, el circuito que paso Chaly es facil de modificar hasta para una carga inductiva, o la potencia necesaria, solo cambias el TRIAC de potencia y listo, mientras que con el SSR vas a tener que cambiar todo el SSR. El SSR es equivalente al conjunto opto + TRIAC del circuito de Chaly
Aca creo que depende ya de vos. Creo que en cualquier casa de electronica compras un TRIAC pero no un SSR, y es por eso la idea de Chaly (lo que pienso yo, mas que nada por la reparacion si es que se necesita ), pero bueno... Creo que ya aca depende de vos que elegis. La parte de control es identica en uno u otro, no cambiaria nada.

Datasheet de uno de la fabrica que pasaste para que veas el circuito interno:
http://www.crydom.com/en/products/catalog/c_x.pdf

EDIT: No se por que me preocupo tanto por la aislacion si al final no va a tener un transformador :P. Y seguro que termina con una fuente con un zener.
« Última modificación: 31 de Octubre de 2015, 11:11:09 por KILLERJC »

Desconectado manwenwe

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Re:Dimmer con salida de potencia lineal.
« Respuesta #14 en: 31 de Octubre de 2015, 11:23:18 »
Perdón por mi ignorancia, pero ese circuito te dice en que semiciclo estás pero no cuando hay un cruce por cero: ¿o lo que haces es polling (o interrupción) cuando ves que pasas de '1' a '0' (o viceversa)?

Por cierto, que me recomendais para el AC-DC (alimentad PIC): ¿un módulo de baja potencia (unos 10€) o un puente de diodos + un zener?

Muchisimas por todos los aportes. Cuando lo termine PROMETO compartir proyecto en Altium y código del PIC.

Saludos!
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