domingo, 1 de julio de 2007

Control de potencia con Triac

Las computadoras ofrecen la facilidad de programarlo casi todo. Dado que pueden manejarse en función a eventos, tiempos y acciones del usuario realizar sistemas en los cuales el control de equipos quede a cargo de ellas no presenta dificultad alguna, y menos aún con las nuevas herramientas de desarrollo visual que facilitan la programación y potencian la relación con el usuario a través de interfaces gráficas. Pero cuando se requiere controlar potencias, tales como lámparas incandescentes, tubos fluorescentes, motores, electrodomésticos, etc. el tema comienza a complicarse ya que los puertos de comunicaciones de las computadoras sólo pueden manejar señales de muy baja tensión y corriente. Para ello se requiere de interfaces de potencia basadas en dispositivos capaces de accionar potencia a partir de señales débiles. A esto debe agregarse sistemas de protección y aislamiento que permitan separar físicamente la parte lógica (la computadora) de la parte de potencia (la inteface).
El proyecto que se presenta en esta nota permite comandar dispositivos que requieran 220VCA con hasta 1500W de consumo utilizando para ello el puerto paralelo de la computadora.
EL PUERTO PARALELO:También denominado puerto de impresora ó LPT éste puerto dispone de tres canales de comunicaciones cuyos pines envían señales desde y hacia la computadora todos al mismo tiempo, de ahí el término paralelo. Inicialmente la plataforma PC permite disponer de hasta un máximo de tres puertos paralelos, usualmente denominados LPT1, LPT2 y LPT3. Exceptuando las nuevas computadoras iMac de la firma Apple Computers todas las computadoras personales disponen al menos de un puerto paralelo al cual generalmente se lo llama LPT1. A comienzos de la computación personal (cuando reinaban las XT) el puerto paralelo venía incluido en la plaqueta controladora de vídeo. Luego, con la llegada de las controladoras VGA el puerto comenzó a ser incorporado en las controladoras de unidades de disco (mas conocidas como multifunción). Pero con la quinta generación en PC (cuando apareció el Pentium de Intel) cambió todo nuevamente quedando la placa multifunción incorporada a la placa base del sistema o Motherboard. Los terminales del puerto paralelo sólo pueden manejar señales digitales, cuyos valores de tensión representan estados altos o bajos. Cuando no hay tensión en el pin se asume un estado lógico bajo mientras que cuando hay una tensión cercana a los 5v el estado asumido es el alto. Cada pin puede drenar un máximo de 50mA, insuficiente para manejar cualquier tipo de carga mediana o pesada. Pero es suficiente para encender un diodo LED.
Para controlar el estado de los pines del puerto paralelo basta con escribir un número entero positivo de 8 bits en la dirección del mismo. El pin de datos 0, que físicamente está conectado al terminal 2 del contector, asume el peso 1. Este es el bit de menos peso en la palabra de datos de dicho puerto. Siguiendo la tabla de abajo observará que es muy simple manejar puntualmente cada uno de los pines.
Terminal 2 3 4 5 6 7 8 9
Bit 0 1 2 3 4 5 6 7
Peso 1 2 3 8 16 32 64 128
Por ejemplo, si queremos hacer que los terminales 4, 6, 8 y 9 del puerto paralelo se enciendan quedando los otros apagados debemos sumar los valores correspondientes a esos pines y enviar dicho resultado a la dirección del puerto. En este ejemplo el dato a enviar sería: 4 + 16 + 64 + 128 lo que equivale a 212
Para que todos los pines se enciendan tendremos que enviar el valor 255, mientras que para que todos se apaguen deberemos enviar el valor 0.
La dirección del puerto LPT1 usualmente es 378, la del puerto LPT2 suele ser 278 y la del puerto LPT3 casi siempre es 3BC. Aunque esto depende de como esté configurado su hardware. Una forma de determinar la dirección del puerto es presionando la tecla Pause al comienzo de la carga del sistema operativo. Verá una tabla donde el BIOS reporta los parámetros básicos del equipo, incluyendo datos sobre los puertos.
EL PROYECTO:Como mencionamos antes, este circuito permite manejar cargas que funcionen con 220V de la red eléctrica y que consuman no mas de 1500W. Las posibilidades son: Lámparas, cafeteras, veladores, electrodomésticos, accesorios, etc. Televisores y equipos de sonido también pueden ser conectados, pero seria inútil ya que éstos equipos requieren ser encendidos por "soft" presionando la tecla Power. Entonces, al darle alimentación el equipo quedará a la espera de ser encendido.
La señal digital proveniente del puerto es limitada en corriente y aplicada al cátodo del LED interno del optoacoplador. El ánodo de ese diodo es cableado a MASA digital (pin 25 del puerto paralelo). El brillo producido por el LED acciona el Triac del opto, que, a su vez, acciona el triac de potencia. La red RC conectada en paralelo con el triac de potencia limita la velocidad de evolución de la tensión ante cargas inductivas.
El optoacoplador incluye en su interior un circuito de detección de cruce por cero (denominado ZCC). Este sistema hace que la conmutación sea posible sólo cuando el semiciclo de la corriente alterna se encuentra en 0V.
El optoacoplador puede ser un MOC3040 ó un MOC3041. El triac debe ser capaz de manejar 8A sobre 400V. Es indispensable montar el Triac en un buen disipador térmico.
El circuito mostrado arriba corresponde a un solo canal. Para montar un sistema de mas canales repetir este tantas veces como canales necesarios. Recuerde conectar sólo un circuito a cada pin del puerto paralelo.
IMPORTANTE:Este tipo de circuitos trabajan sobre la red eléctrica de 220V. Cualquier error, además de ocasionar daños serios en la computadora, pueden provocarle lesiones en su cuerpo. Incluso, si es una persona con problemas cardíacos o tiene un marcapasos tocar con sus manos el triac o cualquier otro componente no aislado puede matarlo.
Sea muy cauto durante el armado y revise muy bien todo. Siempre es mejor tomarse unos segundos mas en ver todo nuevamente y revisar conexiones que tomarse unas vacaciones en el hospital ó hacer una inspección del interior del crematorio.