Termostato Digital Con Pic 16f877a

ELECTRONICA DE POTENCIA 1 Pgina 1

FUNDAMENTO TEORICO

Clculo de la potencia

Para calcular la potencia que consume un dispositivo conectado a un circuito elctrico se multiplica el valor de la tensin, en volt (V), aplicada por el valor de la intensidad (I) de la corriente que lo recorre (expresada en ampere).

Para realizar ese clculo matemtico se utiliza la siguiente frmula:

P = V I

Expresado en palabras: Potencia (P) es igual a la tensin (V) multiplicada por la Intensidad (I).

Como la potencia se expresa en watt (W), sustituimos la P que identifica la potencia por su equivalente, es decir, la W de watt, tenemos tambin que: P = W, por tanto,

W = V I

Expresado en palabras: Watt (W) es igual a la tensin (V) multiplicada por la Intensidad (I).

Si conocemos la potencia en watt de un dispositivo y la tensin o voltaje aplicado (V) y queremos hallar la intensidad de corriente (I) que fluye por un circuito, despejamos la frmula anterior y realizamos la operacin matemtica correspondiente:

Si observamos la frmula W = V I veremos que el voltaje y la intensidad de la corriente que fluye por un circuito elctrico son directamente proporcionales a la potencia; es decir, si uno de ellos aumenta o disminuye su valor, la potencia tambin aumenta o disminuye de forma proporcional.

Entonces podemos deducir que, 1 watt (W) es igual a 1 ampere de corriente ( I ) que fluye por un circuito, multiplicado por 1 volt (V) de tensin o voltaje aplicado.

1 watt = 1 volt 1 ampere

A modo de ejemplo, resolvamos el siguiente problema:

Cul ser la potencia o consumo en watt de una ampolleta conectada a una red de energa elctrica domstica monofsica de 220 volt, si la corriente que circula por el circuito de la ampolleta es de 0,45 ampere? Sustituyendo los valores en la frmula tenemos: P = V I P = 220 0,45 P = 100 watt


Es decir, la potencia de consumo de la ampolleta ser de 100 W. Si en el mismo ejemplo quisiramos hallar la intensidad de la corriente que fluye por la ampolleta y conocemos la potencia y la tensin o voltaje aplicada al circuito, usamos la frmula

Si realizamos la operacin utilizando los mismos datos del ejemplo anterior, tendremos:

Para hallar la potencia de consumo en watt de un dispositivo, tambin se pueden utilizar cualquiera de las dos frmulas siguientes:

o

Con la primera, el valor de la potencia se obtiene elevando al cuadrado el valor de la intensidad de corriente en ampere (A) que fluye por el circuito, multiplicando a continuacin ese resultado por el valor de la resistencia en ohm o ohmio ()que posee la carga o consumidor conectado al propio circuito.

Ver: PSU: Fsica, Pregunta 08_2005

Con la segunda frmula obtenemos el mismo resultado elevando al cuadrado el valor del voltaje de la red elctrica y dividindolo a continuacin por el valor en ohm o ohmio () que posee la resistencia de la carga conectada.

Kilowatt/hora

Usando el watt y el segundo resultan unidades muy pequeas, por ello, para medir la potencia elctrica se usa otra unidad llamada kilowatt-hora.

Esta unidad proviene de despejar energa (E) de la ya conocida ecuacin

Despejando la ecuacin, la energa queda

Entonces la unidad de energa sera

1 julio = 1 watt x 1 segundo pero 1 kilowatt = 1.000 watt y 1 hora = 3.600 segundos, por lo tanto:

1 Kilowatt-hora = 1 KWh = 1.000 watt x 3.600 segundos = 3,6 x 106 julios

O, tambin:

1 KWh = 3.600.000 julios


Cuando la corriente circula por un conductor, los electrones pierden energa al colisionar al interior del conductor, como consecuencia de esto, aumenta la temperatura; es decir, la energa elctrica se disipa en forma de calor. Si el conductor es muy fino, ste se calienta hasta ponerse incandescente, este efecto tiene aplicacin en estufas, hornos elctricos, ampolletas, etc.

Una de las aplicaciones ms tiles de la energa elctrica es su transformacin en calor. Como el calor es una forma de energa, se mide en julios, pero existe una unidad para medir el calor: la calora. Esta se puede transformar en julios por medio de principio de equivalencia definido por James Joule, que establece

1 julio = 0,24 caloras

Entonces, para encontrar el calor proporcionado por una corriente elctrica, basta multiplicar la energa en joule por 0,24; es decir, el calor se puede obtener de la siguiente forma:

Q = P t x 0,24 caloras

siendo esta frmula la expresin de la ley de Joule cuyo enunciado es el siguiente:

"El calor desarrollado por una corriente elctrica al circular por un conductor es directamente proporcional al tiempo, a la resistencia del conductor y al cuadrado de la intensidad de la corriente."

Si una batera se utiliza para establecer una corriente elctrica en un conductor, existe una transformacin continua de energa qumica almacenada en la batera a energa cintica de los portadores de carga.

Esta energa cintica sepierde rpido como resultado de las colisiones de los portadores de carga con el arreglo de iones, ocasionando un aumento en la temperatura del conductor. Por lo tanto, se ve que la energa qumica almacenada en la batera es continuamente transformada en energa trmica.

Considrese uncircuito simple que consista de una batera cuyas terminales estn conectadas a una resistencia R, como en la figura 4.3. La terminal positiva de la batera est al mayor potencial. Ahora imagnese que se sigue una cantidad de carga positiva Q movindose alrededor del circuito desde el punto a a travs de la batera y de la resistencia, y de regreso hasta el punto a. El punto a es el punto de referencia que est aterrizado y su potencial se ha tomado a cero.

Como la carga se mueve desde a hasta b a travs de la batera su energa potencial elctrica aumenta en una cantidad V Q (donde V es el potencial en b) mientras que la energa potencial qumica en la batera disminuye por la misma cantidad. Sin embargo,


como la carga se mueve desde c hasta d a travs de la resistencia, pierde esta energa potencial elctrica por las colisiones con los tomos en la resistencia, lo que produce energa trmica. Obsrvese que si se desprecia la resistencia de los alambres interconectores no existe prdida en la energa en las trayectorias bc y da. Cuando la carga regresa al punto a, debe tener la misma energa potencial (cero) que tena al empezar.

Un circuito consta de una batera o fem E y de una resistencia R. La carga positiva fluye en la direccin de las manecillas del reloj, desde la terminal negativa hasta la positiva de la batera. Los puntos a y d estn aterrizados. La rapidez con la cual la carga Q pierde energa potencial cuando pasa a travs de la resistencia est dada por :

U Q = V = IV t t

donde I es la corriente en el circuito. Es cierto que la carga vuelve a ganar esta energa cuando pasa a travs de la batera. Como la rapidez con la cual la carga pierde la energa es igual a la potencia perdida en la resistencia, tenemos :

P = IV

En este caso, la potencia se suministra a la resistencia por la batera. Sin embargo, la ecuacin anterior puede ser utilizada para determinar la potencia transferida a cualquier dispositivo que lleve una corriente I, y tenga una diferencia de potencial V entre sus terminales. Utilizando la ecuacin anterior y el hecho de que V=IR para una resistencia, se puede expresar la potencia disipada en las formas alternativas :

P= IR = V R

Cuando I est en amperes, V en volts, y R en ohms, la unidad de potencia en el SI es el watt (W). La potencia perdida como calor en un conductor de resistencia R se llama calor joule; sin embargo, es frecuentemente referido como una perdida IR. Una batera o cualquier dispositivo que produzca energa elctrica se llamafuerza electromotriz, por lo general referida como fem.

Ejemplo. Potencia en un calentador elctrico


Se construye un calentador elctrico aplicando una diferencia de potencial de 110V a un alambre de nicromo cuya resistencia total es de 8?. Encuntrese la corriente en el alambre y la potencia nominal del calentador.

Solucin

Como V=IR, se tiene :

Se puede encontrar la potencia nominal utilizando P=IR :

P = IR = (13.8 A) (8) = 1.52 kW

Si se duplicaran el voltaje aplicado, la corriente se duplicara pero la potencia se cuadruplicara.

IMPLEMENTACION DEL PROYECTO


Se debe implementar un calentador elctrico programable por PIC que permita calentar

la temperatura hasta los 50 C luego de lo cual esta debe apagarse y permanecer as hasta

que la temperatura descienda nuevamente por debajo de ese umbral .

En este proyecto tenemos 2 partes bien definidas la parte de control y la parte de

potencia propiamente dicha.

ETAPA DE POTENCIA Compuesta por la cocina y el triac y el optotriac

ETAPA DE CONTROL Compuesta por el PIC16f877a y el sensor de temperatura LM35

ETAPA DE CONTROL


Lista de Materiales

Un Display LCD de 16*2

PIC 16f877a

Un 7805 regulador de voltaje

Cristal de cuarzo de 4 Mhz

Sensor de Temperatura LM35

Potencimetro de 10K

Resistencia de 100 ohms watio

2 Resistencias de 220 ohms watio

Resistencia de 4.7 K ohms watio

Resistencia de 220 ohms watio

2 Condensadores cermicos de 33 pico faradios

2 Condensadores cermicos de 100 nano faradios

Condensador electroltico de 1 uf 50 volts

Diodo Led Rojo

2 Protoboard s

1 Fuente de 5 Volts DC

ETAPA DE POTENCIA

Lista de Materiales

Triac BTA12

Optotriac MOC3011

Resistencia de 330 ohms 10 Watts

Cocina Elctrica de 600 Watts


CALCULO DE LA POTENCIA

Tenemos que calcular la potencia que consume nuestra cocina para poder escoger el

Triac mas adecuado a nuestros requerimientos

Tenemos la corriente de 220 volts

La cocina elctrica tiene una resitencia interna de 74. Ohms

Haciendo nuestro calculo de la potencia

P = V2 / R

Tenemos entonces que:

P = 2202 Volts / 74.5 Ohms

P = 649.664 Watts

Entonces la potencia total consumida por nuestro circuito ser de 649.664 Watts

Haciendo nuestro clculo del amperaje

A = P /V

A = 2.95 Amperios

Tenemos que utilizar un Triac que soporte al menos 700 watts y un Amperaje de 4

Amperios como minimo.

Encontramos que el BTA12 es el mas adecuado para nuestro propsito .


Soporta una corriente de 600 volts y un amperaje de 12 A


FUNCIONAMIENTO

Nuestro circuito al encender mostrara la temperatura ambiente en el display .

Ponemos el puerto RA0 como anlogo

Setup_adc_ports(RA0_ANALOG); //PONE PUERTO RA0 ANALOGO

En este momento la temperatura registrada por el LM35 que ingresa por RA0 sera

convertida por el PIC

temp1=read_adc(); //LEE EL VALOR DEL PIN

temp=(temp1*0.01960784314*100); //CONVIERTE EL VALOR LEIDO DE HEXA AL REAL el numero 0.01960784314 viene de dividir (5/255) y el resultado se multiplica por 100 para alcanzar 150 grados

Cuando la temperatura este por debajo de los 50 C

if(temp


FOTOS DEL PROYECTO


BIBLIOGRAFIA

ELECTRONICA DE POTENCIA, JOSE BERNAVENT

ANALISIS DE SISTEMAS ELECTRICOS WILLIAM STEVENSON

DANIEL W. HART - ELECTRONICA DE POTENCIA

SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA GLOVER

HTTP://WWW.TODOPIC.COM.AR/FOROS/INDEX.PHP?TOPIC=16065.20

HTTP://WWW.TODOPIC.COM.AR/FOROS/INDEX.PHP?TOPIC=35951.0

HTTP://NEOELECTRO.WORDPRESS.COM/AUTHOR/IVANMZR/PAGE/2/

HTTP://WWW.PSICOFXP.COM/FORUMS/ELECTRONICA.149/473243-DIAGRAMA-PARA-

DIMMER-SOPORTE-1KW.HTML

Documents

Termostato Digital Con Pic 16f877a