Regulador de voltaje de 100 Vrms

Regulador de voltaje de 100 Vrms 

Nota: para llevar a cabo este proyecto es necesario un voltímetro real rms. Sin tal instrumento, la regulación del circuito no podrá ser observada. El circuito de la figura 6-15 en un regulador de voltaje rms que utiliza una retroalimentación resistiva. Éste mantendrá el voltaje de la lámpara a 100 Vrms frente a la variación del voltaje de línea desde 110 a 250 V rms. La cantidad de luz emitida por la lámpara dependerá del valor rms real del voltaje a través de ella, dado que el valor rms habla de la capacidad de transferencia de energía de la alimentación de voltaje. Por tanto, si la cantidad de luz emitida por la lámpara se mantiene constante, el voltaje rms a través de las terminales de la lámpara se está manteniendo constante. El circuito de la figura 6-15 trata de hacer justamente eso, es decir, mantener la salida de luz constante. La lámpara puede ser un foco incandescente de 100 W, montado dentro de una caja forrada en su interior con papel aluminio. Se hace un agujero en la caja, y en el hoyo se inserta un tubo hueco de cartón. El tubo puede ser del tipo de las toallas de cocina. Se monta una fotocelda en el otro extremo del tubo de manera que no pueda entrar luz ambiental. Éste respondrá sólo a la luz reflejada en el papel aluminio hacia el tubo de cartón.

La resistencia de la fotocelda es la resistencia de retroalimentación en este circuito, RF. Su posición es diferente de la posición mostrada en la figura 6-11(a), que tenía RF en la parte inferior. En este circuito RFestá en la parte superior. La ubicación apropiada depende de si RF se incrementa al incrementarse la potencia de carga o si RF disminuye al incrementarse la potencia de carga. En este ejemplo, la resistencia de una fotocelda disminuye al incrementarse la potencia de carga (al incrementarse la intensidad de la luz), de manera que RF debe estar en la parte superior. Si lo contrario hubiera sido cierto, RF habría sido colocada en la posición inferior. He aquí cómo el circuito intenta mantener una salida constante de luz. Si el voltaje de línea se incrementa, tendiendo a incrementar la salida de luz, habrá luz que impacte a la fotocelda, por tanto, disminuyendo la resistencia. Al disminuir RF, el voltaje desarrollado a través de la fotocelda se vuelve una porción más pequeña del voltaje de alimentación cd de 24 V. Esto reduce la conducción en el transistor Q1, por tanto, disminuye la velocidad de carga de C1 y ocasiona que el triac se dispare más tarde. El disparo más tardío compensa el voltaje de línea más alto, y el voltaje de la lámpara rms se incrementa sólo en una cantidad muy pequeña. Por otro lado, si el voltaje de línea de ca disminuye, tendiendo a disminuir el voltaje rms de la lámpara, la salida de luz reducida ocasionará que se incremente RF. Esto permite a RF recibir una mayor proporción del voltaje de alimentación cd de 24 V. El voltaje de activación de Q1, por tanto, se eleva, ocasionando que C1 se cargue más rápido y que el triac se dispare más temprano. El disparo más temprano cancelará el decremento en el voltaje de línea ca y el voltaje rms de la lámpara se mantendrá casi constante. Para probar este circuito, conecte un voltímetro rms real a través de la lámpara. Ajuste el potenciómetro R2 de manera que el voltaje de carga sea de 100 Vrms cuando el voltaje de línea

ca sea de 120 V rms (el voltaje de línea se puede medir en un voltímetro detector de picos, debido a que se trata de una onda senoidal). Después incremente el voltaje de línea 250 V rms (si fuera posible) y ajuste R3 de manera que el voltaje de la lámpara siga siendo 100 V rms. Quizá tenga que ir de aquí para allá entre estos ajustes algunas veces, dado que los potenciómetros interactuarán unos con otros. Si el voltaje de línea ca no pudiera ser elevado hasta 250 Vrms, llévelo tan alto como pueda y después realice el ajuste de R3. Cuando estos ajustes estén completos, usted podrá variar el voltaje de línea ca en cualquier lugar desde 110 hasta 250 V rms con el voltaje de la lámpara mantenido en 100 V rms 2 V. Haga esto en incrementos equivalentes del voltaje de línea y haga una tabla que muestre el voltaje del línea ca, el voltaje de lámpara rms real, y el ángulo de retardo de disparo (medido con un osciloscopio). Observe que cuando el ángulo de retardo de disparo está en las cercanías de 90º, toma sólo un cambio pequeño en el retardo de disparo el compensar por un cambio determinado en el voltaje de línea. Aún cuando el ángulo de retardo está lejos de 90º, ya sea por abajo o por arriba, el circuito producirá un cambio mayor en el retardo de disparo para compensar por el mismo cambio en la línea de voltaje. ¿Podría usted explicar esto? Si usted está inclinado por las matemáticas, podrá encontrar interesante integrar algunas de las formas de onda del voltaje de carga. Busque en un buen libro de cálculo de ingeniería para ver cómo integrar estas formas de onda para resolver los valores rms. Esta integración no es fácil porque usted no está integrando el voltaje de carga en sí mismo, sino el cuadrado del voltaje de carga. La “s” en “rms” representa square (en español cuadrado).