En la industria, en sistemas de telecomunicaciones, monitoreo de datos y en muchos otros lugares se utilizan circuitos sensibles a las variaciones de tensión. En muchos casos, los circuitos no poseen un sistema que corte la alimentación en el caso de una subtensión y esto puede ser perjudicial para su funcionamiento. En este artículo describimos un circuito simple que dispara una alarma en una condición de subtensión.
La mayoría de los equipos modernos cuentan con circuitos sofisticados para la gestión de energía.
Sin embargo, en muchos lugares tales circuitos no están presentes lo que lleva a la necesidad del profesional de agregar su propia solución para detectar una condición de subtensión.
Es lógico que, ante la necesidad de un circuito de ese tipo, el profesional optar por una solución simple y accesible.
Simple, en el sentido de que puede ser implementada con componentes comunes y accesibles, en el sentido de que los componentes usados ??puedan ser obtenidos con facilidad en cualquier parte.
El circuito que presentamos es bastante simple, pudiendo detectar subtensiones en un rango de valores que depende sólo del zener usado.
Conforme podemos ver por el circuito de la figura 1, en la condición de tensión normal, o por encima de un cierto valor definido como límite, el diodo zener conduce, polarizando el transistor de modo que él mantenga baja la tensión en la conducción del SCR.
Si la tensión cae por debajo del punto de conducción del diodo zener, el transistor va al corte y con ello, la tensión de conducción del SCR sube, haciendo que dispare.
El SCR usado puede disparar un relé que controle un sistema de aviso como directamente un circuito de sirena o Sonalert.
Se puede utilizar un circuito independiente para alimentar el sistema de aviso, lo que permite que se utilice no sólo para indicar una condición de subtensión, así como el corte de energía.
En el caso del circuito de aviso, se considerará una caída de tensión del orden de 2 V en el SCR en conducción. Así, para una alimentación de 9 V se puede utilizar un relé de 6 V.
El resistor en serie con el zener depende de la tensión monitoreada. La siguiente tabla proporciona los valores recomendados para zeners de 400 mW.
Zener R1
5 V 330 ohms x ½ W
6 V 470 ohms x ½ W
9 V 1 k ohms x ½ W
12 V 1k5 ohms x ½ W
15 V 2k2 ohms x 1 W
18 V 4k7 ohms x 1 W
24 V 6k8 ohms x 1 W
36 V 10 k ohms x 1 W
48 V 15 k ohms x 1 W
El capacitor C1 sirve para evitar que las oscilaciones muy rápidas (transientes negativos y cortes) disparen el circuito. Su valor se puede cambiar en función de la inercia deseada para el circuito.
Una vez disparado, el circuito se mantiene, aunque la tensión vuelva a la normalidad. Para rearmar el circuito es necesario apagar y conectar el circuito nuevamente. Otra forma de rearmar es colocar entre el ánodo y el cátodo del SCR un interruptor de presión NA.
En la figura 2 tenemos una sugerencia de placa de circuito impreso para el caso de ser usado un relé DIL.
Si se utiliza otro tipo de relé, se deben realizar cambios en el diseño de la tarjeta.
Recordamos que en la condición de espera, cuando el relé se encuentra desarmado, el consumo del circuito es muy bajo.
En la figura 3 tenemos una configuración que dispara un Sonalarme de 6 V.
En la figura 4 tenemos una opción de utilizar un oscilador de audio transistorizado que proporciona un buen volumen en un pequeño altavoz para un tono ajustado en el trimpot.
Para usar, basta con conectar el circuito en paralelo con la línea de alimentación continua que debe monitorearse.
Una posibilidad interesante de uso para ese circuito sería su transformación en una protección "crowbar" como muestra la figura 5.
Retirando el relé y conectando el ánodo del SCR directamente a la línea positiva de alimentación, el circuito entra en corto con el disparo del SCR. Esto hace que el fusible de protección se quema, interrumpiendo la alimentación.
Evidentemente, este circuito sólo funcionará cuando la tensión cae por debajo del umbral determinado por el zener, pero no a cero.
Un punto importante que debe ser considerado en la elección del zener para la protección es que su curva característica posee una "rodilla", lo que significa que no pasa de forma brusca de la conducción para la no conducción y viceversa.
La transición lenta significa que el disparo del circuito no va a ocurrir exactamente en la tensión zener, sino en un valor cercano a ella que debe ser analizado previamente al montar el prototipo.
Q1 - BC548 o equivalente - transistores NPN de uso general
D1 - 1N4148 - diodo de uso general
SCR - TIC106 o equivalente - diodo controlado de silicio
Z1 - Zener según la tensión de disparo deseada - 400 mW o 1 W de disipación
R1 - Conforme tensión - ver texto
R2 - 10 k ohms x 1/8 W - resistor
R3 - 1 k ohms x 1/8 W - resistor
C1 - 1 a 100 uF x 6 V - capacitor electrolítico - ver texto
K1 - Relé de 50 mA - tensión de acuerdo con la alimentación
B1 - 6 a 12 V - pilas o batería
Varios:
Placa de circuito impreso, soporte de pilas o conector de batería, hilos, soldadura, etc.