Práctica de Laboratorio Nº 2 Mónica Michelle Villegas Arias (cod. 1094923303), Julian Alberto Torres Giraldo (cod. 1094905498), Andres Felipe Cossio Tovar (cod. 1094910555).
Resumen— en esta práctica de laboratorio, se realiza el montaje de un temporizador con un transistor UJT y un SCR , este temporizador se probara con un bombillo el cual después de un tiempo determinado se encenderá . Palabras clave (Keywords)— UJT, SCR, Relé , corriente, voltaje.
I.
OBJETIVOS
Escoger los componentes adecuados para las mediciones, esto con fines de seguridad y para obtener buenos resultados.
Realizar mediciones de voltajes, frecuencia y periodo en los circuitos propuestos.
Comparar los resultados obtenidos teóricamente con respecto a los montajes realizados y las mediciones realizadas en éstos.
cuyos extremos se obtienen los terminales base 2 (B2) y base 1 (B1).En las proximidades de la base 2 se inserta material tipo P, dando lugar a una unión P-N de cuyo extremo libre se extrae el terminal llamado emisor(E).La versión tipo P está constituida por una barra de silicio inter bases de tipo p, con inserción de material tipo N en la conexión del terminal del emisor. En la versión tipo N cabe decir que el dispositivo presenta una resistencia entre las dos bases (RBB) que ,a efectos del terminal de emisor ,se comporta como un divisor de tensión formado por las secciones correspondientes al tramo comprendido entre B2 y E ,y entre B1 y E , denominadas RB1 y RB2 respectivamente. Un parámetro denominado eta (ð),define la relación entre ellas . Este parámetro depende fundamentalmente de características constructivas ligadas al proceso de fabricación y base indica en las especificaciones técnicas del componente. Funcionamiento del UJT:
II.
MATERIALES EMPLEADOS
Protoboard. Osciloscopio. Supresor de tierra. Relé. Resistencias. Capacitor. Cable AC. Bombillo de 100 w Transistor UJT Rectificador SCR
III. MARCO TEORICO
EL TRANSISTOR UJT: El UJT o transistor uniunión, es un elemento semiconductor que consta de una barra de silicio tipo N(versión tipo N) en
Un circuito de un oscilador de relajación con UJT es un Circuito que sirve para generar señales para dispositivos de control de potencia como Tiristores o TRIAC El capacitor se carga hasta llegar al voltaje de disparo del transistor UJT, cuando esto sucede este se descarga a través de la unión E-B1.
Fig 1 esquemas UJT
El capacitor se descarga hasta que llega a un voltaje que se llama de valle (Vv) de aproximadamente 2.5 Voltios. Con este voltaje el UJT se apaga (deja de conducir entre E y B1) y el capacitor inicia su carga otra vez. (Ver la línea verde en el siguiente gráfico)
Un SCR actúa a semejanza de un interruptor. Cuando esta encendido (ON), hay una trayectoria de flujo de corriente de baja resistencia del ánodo al cátodo. Actúa entonces como un interruptor cerrado. Cuando esta apagado (OFF), no puede haber flujo de corriente del ánodo al cátodo. Por tanto, actúa como un interruptor abierto. Dado que es un dispositivo de estado só1ido, la acción de conmutación de un SCR es muy rápida.
Fig2 funcionamiento UJT
El gráfico de línea negra representa el voltaje que aparece en el resistor R3 (conectado entre B1 y tierra) cuando el capacitor se descarga. Si se desea variar la frecuencia de oscilación se puede modificar tanto el capacitor C como el resistor R1. R2 y R3 también son importantes para encontrar la frecuencia de oscilación. La frecuencia de oscilación está aproximadamente dada por: F = 1/R1C Es muy importante saber que R1 debe tener valores que deben estar entre límites aceptables para que el circuito pueda oscilar. Estos valores se obtienen con las siguientes fórmulas: R1 máximo = (Vs - Vp) / Ip R1 mínimo = (Vs - Vv) / Iv Donde:
El flujo de corriente promedio para una carga puede ser controlado colocando un SCR en serie con la carga. Este arreglo es presentado en la figura 3. La alimentaci6n de voltaje es comúnmente una fuente de 60-Hz de ca, pero puede ser de cd en circuitos especiales. Si la alimentación de voltaje es de ca, el SCR pasa una cierta parte del tiempo del ciclo de ca en el estado ON, y el resto del tiempo en el estado OFF. Para una fuente de 60-Hz de ca, el tiempo del ciclo es de 16.67 ms. Son estos 16.67 ms los que se dividen entre el tiempo que esta en ON y el tiempo que esta en OFF. La cantidad de tiempo que esta en cada estado es controlado por el disparador. Si una porción pequeña del tiempo esta en el estado ON, la corriente promedio que pasa a la carga es pequeña. Esto es porque la corriente puede fluir de la fuente, a través del SCR, y a la carga, só1o por una porción relativamente pequeña del tiempo. Si la señal de la compuerta es cambiada para hacer que el SCR este en ON por un periodo mas largo del tiempo, entonces la corriente de carga promedio será mayor. Esto es porque la corriente ahora puede fluir de la fuente, a través del SCR, y a la carga, por un tiempo relativamente mayor. De esta manera, la corriente para la carga puede variarse ajustando la porci6n del tiempo del ciclo que el SCR permanece encendido.
Vs = es el valor del voltaje de alimentación (en nuestro circuito es de 20 Voltios) Vp = valor obtenido dependiendo de los parámetro del UJT en particular Ip = dato del fabricante TEORIA Y OPERACIÓN DE LOS SCR: Un rectificador controlado de silicio (SCR, rectificador controlado de silicio) es un dispositivo de tres terminales usado para controlar corrientes mas bien altas para una carga. El símbolo esquemático del SCR se presenta en la figura 3.
Fig3. Símbolo esquemático y nombres de las terminales de un SCR.
Fig4. Relación de circuito entre la fuente de voltaje ,un SCR y la carga
Como lo sugiere su nombre, el SCR es un rectificador, por lo que pasa corriente sólo durante los semiciclos positivos de la fuente de ca. El semiciclo positivo es el semiciclo en que el ánodo del SCR es mas positivo que el cátodo. Esto significa que el SCR de la figura 4 no puede estar encendido más de la mitad del tiempo. Durante la otra mitad del ciclo, la polaridad de la fuente es negativa, y esta polaridad negativa hace que el SCR tenga polarizaci6n inversa, evitando el paso de cualquier corriente a la carga.
FORMAS DE ONDA DE LOS SCR Los términos populares para describir la operación de un SCR son ángulo de conducción y ángulo de retardo de disparo. El ángulo de conducción es el numero de grados de un ciclo de ca durante los cuales el SCR esta encendido. El ángulo de retardo de disparo es el numero de grados de un ciclo de ca que transcurren antes de que el SCR sea encendido. Por supuesto, estos términos están basados en la noción de que el tiempo total del ciclo es igual a 360 grados.
retirado a través de la carga, y el SCR presenta voltaje cero. El SCR se comporta como un interruptor de acción rápida.
Área de disparo seguro.
En esta área (Figura 6) se obtienen las condiciones de disparo del SCR. Las tensiones y corrientes admisibles para el disparo se encuentran en el interior de la zona formada por las curvas:
En la figura 5 se muestran las formas de onda de un circuito de control con SCR para un ángulo de retardo de disparo. Al momento que el ciclo de ca inicia su parte positiva, el SCR esta apagado. Por tanto tiene un voltaje instantáneo a través de sus terminales de ánodo y cátodo igual al voltaje de la fuente. Esto es exactamente lo que se vería si se colocara un interruptor abierto en un circuito en lugar del SCR. Dado que el SCR interrumpe en su totalidad el suministro de voltaje, el voltaje a través de la carga (VLD) es cero durante este lapso. La extrema derecha de las ondas ilustran estos hechos. Mas a la derecha en los ejes horizontales, se muestra el voltaje de ánodo a cátodo (VAK) cayendo a cero después de aproximadamente un tercio del semiciclo positivo. Esto es el punto de 60°. Cuando VAK cae a cero, el SCR se ha "disparado", o encendido. Por tanto, el ángulo de retardo de disparo es de 60°. Durante los siguientes 120° el SCR se comporta como un interruptor cerrado sin voltaje aplicado a sus terminales. El ángulo de conducci6n es de 120°. El ángulo de retardo de disparo y el ángulo de conducci6n siempre suman 180°.
• Curva A y B: límite superior e inferior de la tensión puertacátodo en función de la corriente positiva de puerta, para una corriente nula de ánodo.
Fig5. Formas de ondas ideales del voltaje de la terminal principal (VAK) y el voltaje de carga de un SCR. Para un ángulo de retardo de disparo de unos 60o, un ángulo de conducción de 120o.
Fig.6. Curva características de puerta del tiristor.
En la figura 5, la forma de onda del voltaje de carga muestra que, al dispararse el SCR, el voltaje de la fuente es aplicado a la carga. El voltaje de carga entonces sigue al voltaje de la fuente por el resto del semiciclo positivo, hasta que el SCR nuevamente se apaga. El estado OFF ocurre cuando el voltaje de la fuente pasa por cero.
El diodo puerta (G) - cátodo (K) difiere de un diodo de rectificación en los siguientes puntos:
En general, estas formas de onda muestran que antes de que el SCR se dispare, el voltaje es retirado de entre las terminales del SCR, y la carga ve un voltaje cero. Después de haberse disparado el SCR, la totalidad del suministro de voltaje es
• Curva C: tensión directa de pico admisible VGF. • Curva D: hipérbola de la potencia media máxima P GAV que no debemos sobrepasar.
Una caída de tensión en sentido directo más elevada. Mayor dispersión para un mismo tipo de tiristor.
IV. CONCLUSIONES Al realizar estos montajes, hay que tener en cuenta las características de los componentes utilizados, ya que si se sobrepasan éstas se pueden generar daños en el circuito e incluso accidentes.
V. REFERENCIAS
http://www.inele.ufro.cl/bmonteci/semic/applets/pag_ scr/pag_scr.htm . www.unicrom.com/Tut_transistor_ujt.asp.