Controlar el brillo de las lámparas, temperatura de los calentadores y planchas de soldadura o aún pequeños invernaderos, la velocidad de los taladros eléctricos puede ser una necesidad de muchos de los lectores. Para este tipo de aplicación existen circuitos simples y eficientes, como el dimmer o control de potencia que describimos en este artículo. Puede controlar cargas de hasta 400W en la red de 110V y el doble en la red de 220V él demostrará todas sus utilidades con una inversión muy pequeña.
Dimmers son circuitos para controlar el brillo de las lámparas, mientras que los controles de potencia sirven para controlar la velocidad de un motor o la temperatura de un elemento de calentamiento. En realidad, los dos circuitos tienen nombres diferentes sólo en función de la aplicación, pues la configuración electrónica es la misma.
Normalmente se utilizan controles de potencia con dispositivos de estado sólido como SCR y TRIAC que se pueden obtener fácilmente, tienen gran eficiencia y requieren pocos elementos para obtener la configuración deseada.
Lo que describimos en este artículo es un control de potencia que también se puede utilizar como dimmer con un SCR bastante común y barato que es el TIC106 para 4 ampères.
Con este circuito podemos usar un potenciómetro de baja disipación para controlar corrientes elevadas en una carga en una banda que va de poco más del 3% al 99% de la potencia máxima típicamente.
El control es de onda completa, es decir, los dos semiciclos de la energía de la red son controlados de ahí la banda amplia de potencias obtenida.
Conectado en serie con lámparas podemos controlar el brillo de una lámpara; en serie con una pequeña estufa, podemos ajustar la temperatura fácilmente y en serie con herramientas de motores universales tales como taladros, podemos controlar su velocidad.
CARACTERÍSTICAS
* Tensión de alimentación: 110/220 VCA
* Corriente máxima: 4 ampères
* Potencia máxima: 400W en la red de 110V
800W en la red de 220V
* Rango de control: 3 a 99% (tip)
COMO FUNCIONA
Lo que tenemos es un SCR cuyo punto de disparo en los semiciclos de la tensión alternada de la red de energía, varía según la potencia que pretendemos aplicar en la carga.
Así, como muestra la figura 1, si disparamos el SCR al inicio de cada semiciclo, todo este semiciclo será conducido y el resultado será la aplicación de una potencia mayor en la carga.
Si el disparo se hace en la mitad del semiciclo, por ejemplo tendremos un ángulo de conducción menor y por lo tanto la potencia aplicada a la carga también será menor.
Ajustando entonces el ángulo de conducción podemos variar linealmente la potencia aplicada a la carga.
El ángulo de disparo del SCR está determinado por una red RC de retardo, y que tiene un potenciómetro de ajuste.
Así, según el valor del resistor, el capacitor tarda más o menos para alcanzar el punto de ionización de una lámpara neón ligada a la conducción del SCR.
Cuando la constante RC es mayor, el retardo en el disparo es mayor y así la potencia aplicada al circuito de carga es mínima.
Un puente de 4 diodos hace que tengamos solamente semiciclos positivos para el control, pues el SCR es un dispositivo unilateral, o sea, funciona como un diodo conduciendo la corriente en un solo sentido cuando se dispara.
MONTAJE
En la figura 2 tenemos el diagrama completo del control de potencia.
La disposición de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 3.
El SCR debe ser el TIC106B si la red de energía es de 110V y debe ser el TIC106D si la red de energía es de 220V. En ambos casos este componente debe tener un radiador de calor.
El resistor R1 debe ser de 1W pues tiende a calentarse durante el funcionamiento del aparato.
El capacitor C1 debe ser de poliéster metalizado con una tensión mínima de trabajo de 100V. La lámpara de neón puede ser de cualquier tipo.
Para los diodos tenemos dos opciones. Si la corriente de la carga controlada es menor que 2 amperios, se pueden utilizar los 1N4004 en la red de 110V o 1N4007 si la red es de 220V. Cada diodo soporta una corriente de 1A, pero como cada uno conduce sólo la mitad de los semiciclos, en esta configuración podemos usarlos con cargas de hasta 2A.
Para las corrientes en el rango de 2 a 4 amperios, se deben utilizar los 1N5404 para la red de 110V o 1N5407 para la red de 220V.
El fusible de protección puede ser de 5 a 8A dependiendo de la corriente de la carga. Es interesante utilizar un fusible que tenga el doble de la corriente de la carga con que normalmente se emplea el aparato.
PRUEBA Y USO
Para probar el aparato, basta con conectar en su salida una lámpara común de 5 a 100 W.
Actuando sobre el potenciómetro, la lámpara debe variar su brillo de cero hasta el máximo.
Si el cero no se alcanza, aumente el valor de C1, conectando capacitores de 10 nF a 100 nF en paralelo, hasta alcanzar el efecto deseado.
Si la lámpara no alcanza el brillo máximo, el valor de C1 debe reducirse.
Comprobado el funcionamiento del aparato es sólo usarlo.
Los controles de potencia de este tipo, por la conmutación rápida de los SCRs generan una pequeña interferencia que puede afectar a televisores y radios cercanos. Si bien esta interferencia molesta, es inofensiva no causando ningún tipo de peligro a la integridad de los aparatos interferidos.
Un filtro como se muestra en la figura 4, se puede agregar al aparato para eliminar o reducir este tipo de interferencia.
Semiconductores:
D1 a D4 - 1N4004, 1N4007, 1N5404 o 1N5407 - diodos de silicio - ver el texto
SCR - TIC106B (110V) o TIC106D (220V) - diodo controlado de silicio
Resistores
R1 - 10 k ohms x 1W
P1 - 100 k ohms - potenciómetro
R2 - 10 k ohms x 1/8 W
Capacitores:
C1 - 100 nF - poliéster
Varios:
NE-1 - lámpara de neón común
X1 - Toma común
F1 - Fusible de 5 a 10 A
Placa de circuito impreso, soporte de fusible, caja para montaje, cable de fuerza, tornillos, cables, tuercas, radiador de calor para el SCR, botón para el potenciómetro, etc.