Electrónica Básica: Dimmer +

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Los variadores de velocidad para motores de corriente continua, o aquellos que se utilizan para regular el nivel de iluminación LED, en la actualidad, utilizan sistemas conmutados (switching) de alta frecuencia, con la propuesta de una alta eficiencia energética. Esto, sin lugar a dudas, es muy importante cuando buscamos optimizar consumos eléctricos a partir de fuentes de energía limitadas, tales como baterías o súper-capacitores. Los beneficios que la tecnología nos ofrece, en muchas ocasiones, empalidece ante el ruido eléctrico que introducen estos sistemas conmutados en la red (EMI). Por un lado, obtenemos eficiencia energética mientras que por el otro, inundamos de ruido eléctrico todo lo que nos rodea. ¿Existe algún sistema que nos libere de estos problemas y nos ofrezca beneficios extras? Veámoslo en este artículo.

Como mencionamos en el encabezado del artículo, los variadores comerciales de velocidad de motores DC o de iluminación LED, además de ser un manantial de ruidos eléctricos de todo tipo y especie, son específicos para la función que fueron creados y son comercializados. Es decir, utilizarlos para propósitos diferentes a los que están destinados, puede generar su destrucción automática. Un ejemplo simple de esto es la alimentación de diferentes circuitos que se nos ocurra construir, por ejemplo, que trabajen a diferentes tensiones. Claro, para esto existe lo que conocemos como fuente de alimentación regulada y ajustable, sin embargo, no siempre necesitamos disponer de corriente continua para nuestros desarrollos. Muchas veces necesitamos una detección de paso por cero y en otras oportunidades, muchos hemos tenido la fantasía de tener un transformador variable gigante, que pudiera entregarnos una tensión alterna, no por pasos o saltos fijos, sino con variación continua entre, por ejemplo, 0Volt y 12Volts (o Voltios).

Electrónica Básica: Dimmer +

El montaje de hoy podría definirse como esto; un transformador variable entre 0Volts y la tensión máxima que se nos ocurra tener en este desarrollo, que siempre será útil para nuestro banco de trabajo, con la ventaja adicional de brindarnos una tensión rectificada en onda completa. Por supuesto, nosotros trabajaremos y te mostraremos una idea conceptual que luego tú adaptarás a tus necesidades. La idea básica es muy simple y sencilla, sólo requiere de unos pocos componentes fáciles de conseguir en el mercado y se puede armar en una tarde de trabajo. Lo primero que debemos obtener es un transformador de 12Volts (TR1) que sea capaz de suministrar una corriente importante o útil (nosotros seleccionamos uno de 3Amper) y un puente rectificador (Br1) que pueda manejar sin problemas esa cantidad de corriente, por ejemplo un puente de 8Amper tendrá un trabajo cómodo en nuestro diseño. La “magia” del proyecto estará a cargo de un Tiristor (T3) que se encargará de brindar conexión a GND, en forma controlada, variando de este modo el valor de tensión eficaz sobre la carga conectada en la salida. Vale reiterar, en este punto de la explicación, que este circuito no es para obtener una fuente regulada, sino que entregará una tensión pulsante y será útil para ser utilizado como Dimmer aplicado a iluminación o al control de velocidad de motores de corriente continua. Queremos dejar bien aclarado este punto para evitar ilusiones truncadas.

Electrónica Básica: Dimmer +

Como puedes ver en el diagrama de funcionamiento, la salida de tensión a la carga es pulsante a 100Hz (o 120Hz según la frecuencia de red) y bajo ningún concepto se debe colocar un capacitor (o condensador) electrolítico a la salida del puente rectificador. Esta inclusión impediría el correcto funcionamiento del tiristor (en el corte) y se perdería la funcionalidad de este variador de tensión eficaz de salida. El Tiristor (SCR), como vemos en el circuito, está excitado por el transistor uniunión (o unijuntura) 2N2646 (o equivalente) que a su vez, es activado por la carga presente sobre el capacitor (o condensador) C1. Esta parte del circuito es alimentada por el generador de corriente constante formado por T1, R1, P2 y R5 que permiten cargar, con mayor o menor rapidez, el capacitor C1. Cuando en los extremos de este capacitor se alcanza un nivel de umbral suficiente, el transistor T2 entra inmediatamente en conducción provocando un pico de tensión sobre R4 y de este modo, se dispara el tiristor. Para terminar de comprender el funcionamiento del circuito, podemos agregar el concepto de que un tiristor, una vez disparado (o cebado), conduce hasta que la tensión aplicada en sus extremos se hace cero, es decir, hasta el final del semiciclo. Por eso es importante la ausencia de  un electrolítico a la salida del puente rectificador, porque la tensión debe llegar a cero para “cortar” el Tiristor. Por último, R6 y C2 forman lo que se conoce como Red Snubber y se utiliza para proteger al Tiristor.

Tal como lo puedes ver en el video, este tipo de atenuadores o Dimmers, fueron muy populares trabajando con Triacs y variando la intensidad de luminarias incandescentes durante décadas. Mucha gente también lo utilizaba para regular la velocidad de pequeños motores que no poseían cargas variables de esfuerzo. Luego, con el desarrollo de las fuentes conmutadas todo se hizo más pequeño, más elegante, más “energéticamente eficiente” y las lámparas incandescentes dejaron su reinado a las CFL (lámparas de bajo consumo) o, actualmente, a la iluminación LED. Sin embargo, todo lo que hemos ganado en prestaciones, lo hemos perdido en tremendos ruidos eléctricos inducidos en la red. Hasta han tenido que crearse normativas de contralor para verificar que la EMI generada por estos sistemas no supere valores que, en los comienzos, eran alarmantes. Observa que muchos circuitos encargados de controlar iluminación LED se esfuerzan en resaltar el cumplimiento de normativas referidas a este “problema invisible” que es la EMI (Interferencia Electromagnética).

Nuestro circuito no tiene nada de nuevo y lo tiene todo de antiguo, sin embargo, es un aporte para comprender varias cosas. Por un lado, la manera en que podemos variar la tensión eficaz de una onda senoidal rectificada, para luego aprovecharla de distintas formas. Nosotros la mostramos en iluminación, sin embargo, tú puedes transformar y utilizar esa energía en cualquier otra aplicación útil para tus necesidades. Ya lo has visto en el video, ahora sólo tienes que descubrir donde lo estabas necesitando y aplicar allí el concepto. Por otro lado, muchos aprendimos que un Tiristor es un diodo convencional que se puede activar a voluntad, en el momento que se nos ocurra y dejará circular corriente (como un diodo clásico) hasta que la tensión en sus extremos se haga cero. Luego de esto, para que vuelva a conducir, tendremos que volver a “activarlo”.

Descubrimos también que los Dimmers para iluminación LED es algo que podemos construir nosotros mismos y hacerlos funcionar a la tensión que sea necesaria, es decir, no estamos cautivos de lo que nos ofrezca el mercado. Esto último es el mejor aprendizaje: comprender que nosotros podemos hacerlo, de manera sencilla y bien, sin “ensuciar” la red eléctrica, por más novatos que seamos y aquí está el significado del signo “+”, indicando que el valor extra de las cosas comienza cuando las puedes hacer tú mismo, con tus propias manos. Anímate, hay un grupo de gente muy trabajadora en el Foro de Electrónica de NeoTeo que puede ayudarte a dar tus primeros pasos en este apasionante mundo. ¡Te esperamos!


Avatar de Mario
Autor: Mario
  • triak01

    ¡Bravo, bravo, bravisimo!!!!…,Excelente articulo señores en verdad siempre oportunos en mis proyectos, felicidades. Aprovecho para pedir un articulo sobre monitor de posicion de un dimmer. Por su puesto con electronica basica.

  • drazielr

    Mario que software usas para tus PCBs y esquematicos?

  • XxAnimationxX

    Muy buen aporte, cuando estaba en carrera hicimos uno pero microcontrolado por PWM, pero es mucho mejor este analogo.

  • Alejandro

    Disculpen la pregunta si es algo tonta pero si la onda es con crestas porque no se ve que los leds parpaden?…

    • Anónimo

      #4 El parpadeo no se nota, ya que lo hace 50 veces por segundo, mas del doble de lo que el ojo es capaz de ver, en este efecto de "persistencia" del ojo humano se basa el cine.

  • Senju

    Muy bueno!! a ver si se me ocurre ponerme un dia e intentar hacerlo!!
    ¿Que valor aproximado puede costar todos los componentes?

  • luis

    Muy bueno mario,me haces acordar a mi profe que tanto nos inchaba con las formas de onda y el ancho de pulso y nosotros no le dabamos bola,y que es tan importante.Este circuito se puede usar para cargar baterias de auto,obviamente cambiandole el tip 126 por uno mucho mas groso que maneje 10 amper por lo menos,como dijo graziel que buenos pcbs.que te mandas,yo muchas veces no hago nada justamente por ese motivo.No tengo un buen sofwere y lo termino haciendo a mano alzada y me pudre.Saludos a todos y aguante NEOTEO!!!!!!!!

  • Miguel

    una pregunta de uno que es novato y no tiene mucho conocimiento en esto: porque no hacer un dimmer para leds usando solo un resistor variable?? en mi carro (un honda accord) trae uno de esos en el tablero y regula la intensidad de la luces del tablero.. o como es que funciona esto?? disculpen mi total ignorancia.

    • XxAnimationxX

      #8 El dimmer usualmente se usa para tensiones alternas, en el caso de mario fue pasarlo a cargas pequeñas, pero regularmente se usa para motores de corte en donde la velocidad debe ser fija y tensiones grandes como la red electrica (120V rms), por lo tanto al mandar mas señal cuando en el rotor hay una "carga" se aumenta el area de la señal para mas torque y mantener la velocidad, ese fue el que yo hice con microcontrolador (claro tocaba un circuito adicional de cruce por cero), pero como comente antes, si es analogo es mejor porque es mucha mas rapida la respuesta, en conclusion sirve para manejar la cantidad de tension que se le aplica a una carga alterna; Si se añade un optotriac en el gate SCR se maneja la red alterna en un solo ciclo y aislando el circuito de control del de carga, si se remplaza el SCR por un TRIAC se maneja la señal alterna en ambos flancos.

    • manu

      #8 Si usa un resistor variable para controlar la tensión estas tirando potencia a la "basura"

  • marcoantonio6502

    pase hoy por Neoteo y veo con asombro como el señor mario sacco adiciona ahora la distribucion de componentes en el pcb, despues de que ha mandado a la china al que lo sugiere incluyendome.
    como cambian los tiempos…ah y muy buen proyecto se le felicita.

  • OscarRosas

    Hola Mario primeramente agradecerte por el aporte que nos das. Estoy tratando de desarrollar el proyecto pero no se por que no me funciona ya revise varias veces el circuito y las conexiones estan bien, durante el funcionamiento el tiristor se queda ON todo el tiempo, revisando los voltajes me sale el zener con 2.1 V es esto correcto? no deberia estar a sus 8.2 voltios?. Muchas gracias de antemano.

  • Anónimo

    saludos

    la configuración de los transistores es la misma que trae un tiristor como los SCR, se conforma por dos transistores manipulados por gatillo que cuando supera el umbral de voltaje de sebado y corriente de funcionamiento conducen entre corte y saturacion, el angulo de fase depende del condensador conectado a gnd.

    buen proyecto

  • antonioj

    hola, muy interesante el proyecto pero quisiera saber el circuito o la manera de hacer UNA LUMINARIA TIPO LED, agradeceria cualquier ayuda

  • Jesus

    puedo usar este circuito para variar la luz en lamparas ahorradoras de energia???

  • david inocencio

    hola el dimmer de mi honda accord mod 2000 no funciona y el electrico me dice que tiene un corto que hago que tipo de especialista me lo puede arreglar ya que ningun electrico me lo arregla ya no se a donde llevarlo por favor contestenme gracias por su atencion y su pagina espero me puedan ayudar saludos

  • martin curipan

    una consulta en q se diferencia un dimmer y un potenciometro?