En proyectos anteriores, se utilizó un condensador para suavizar la señal convertida de CA a CC. El propósito de utilizar el condensador de filtrado era proteger el circuito de carga de cualquier fluctuación y ondulación en el voltaje de entrada. Las fluctuaciones u ondulaciones son bastante comunes cuando los circuitos se encienden y apagan repentinamente. En este proyecto, se diseña un circuito más robusto para manejar las fluctuaciones de entrada. El circuito se construye utilizando OPAM y SCR. Se utiliza para operar un relé que controla el suministro de energía a la carga. Se supone un suministro rectificado de 12V en la entrada del circuito y se obtendrá el mismo voltaje sin ondulaciones en la salida.
Figura 1: Prototipo de protector de voltaje basado en OPAMP y SCR
El circuito desconecta la carga del suministro cuando recibe una fluctuación excesiva. El suministro se puede reanudar presionando un botón de encendido en el circuito. Se supone que la fuente de alimentación ya está convertida a 12 Vcc, pasando la tensión de alimentación principal a un transformador de 12-0-12 V y a un puente rectificador completo.
Componentes necesarios –
Fig. 2: Lista de componentes necesarios para el protector de voltaje basado en OPAMP y SCR
Conexiones de circuito –
El circuito está construido alrededor del 741 OPAM IC. La entrada de 12 V CC se aplica a la entrada no inversora OPAM a través de una red RC. El mismo voltaje se aplica a la entrada inversora del OPAM a través de un divisor de voltaje resistivo (el divisor de voltaje se construye usando las resistencias R2 y R3 en los esquemas). Un voltaje negativo en el pin 4 del IC se define como tierra y un voltaje positivo en el pin 7 se define como entrada de 12 V. La salida se toma del pin 6 del IC y se pasa al pin del puerto del SCR a través de un interruptor de encendido. Se conecta un LED rojo con una resistencia pull-up en serie a la salida OPAM para obtener una señal visual de la continuidad de la energía. El cátodo del SCR está conectado a tierra mientras su ánodo está conectado al ánodo del diodo D3. Los terminales de la bobina de un relé de 24 V están conectados a través del diodo D3 y la entrada de 12 V se proporciona en el punto COM del relé. La carga está conectada entre el punto NO del relé y la tierra común.
Cómo funciona el circuito –
El OPAM está conectado como comparador de voltaje en el circuito. El circuito divisor de potencial formado por las resistencias R2 y R3 se conecta a la entrada inversora OPAM. Los valores de R2 y R3 son los mismos, por lo que proporcionan la mitad del voltaje de entrada al pin inversor. Entonces, al invertir la entrada OPAM se obtienen 6 V en el pin porque el voltaje de entrada es de 12 V.
Cuando se suministra un voltaje de entrada de 12 VCC al circuito, inicialmente la salida del pin 6 de OPAM es BAJA ya que el capacitor C1 en la entrada no inversora de OPAM tarda algún tiempo en cargarse. Cuando C1 está completamente cargado, el voltaje en la entrada no inversora de OPAM, es decir, el pin 3 del IC, se vuelve 12 V, que es mayor que el voltaje en el pin 2 de la entrada inversora, que es 6 V. Como el OPAM actúa como comparador de voltaje, proporciona un voltaje positivo, es decir, 12 V en la salida correspondiente al voltaje positivo en el pin 7 (12 V) del OPAM. El condensador C1 se utiliza para mantener 12 V en el pin 3 (entrada no inversora) del OPAM. Así, en la salida OPAM suministra 12V. Estos 12 V luego se suministran al LED (D1) que se enciende al recibir la salida ALTA. El LED rojo se utiliza para indicar que la alimentación está encendida.
Cuando se presiona el botón de encendido, el puerto SCR comienza a recibir un voltaje positivo que activa el SCR. El SCR requiere poco voltaje en el terminal de la puerta para activarse. Actúa como un cortocircuito y la corriente comienza a fluir del ánodo al cátodo a través de la resistencia R6 y el LED verde se enciende. Por lo tanto, en el punto 'a' (que se muestra en el esquema), la caída de voltaje es cero cuando toda la corriente pasa a tierra a través del SCR. Entonces, el punto 'b' está a 12 V y el relé obtiene los 12 V necesarios en un extremo de su bobina, energizándolo. El punto normalmente abierto (NO) del relé está conectado al pin común (C) y se suministra energía a la carga. El LED verde en el circuito indica que la carga está siendo alimentada.
Cuando hay un corte de energía y la energía se reanuda más tarde, existe la posibilidad de que se produzcan picos elevados en el voltaje de suministro de entrada. Estos picos pueden dañar el circuito de carga. En el circuito, el ánodo SCR no recibe ningún voltaje, por lo tanto permanece apagado. Por lo tanto, el relé tampoco recibe tensión de alimentación y permanece desenergizado. Por lo tanto la carga permanece desconectada de la fuente de alimentación. Hasta que se presiona el botón de encendido, el pasador de la compuerta SCR no se activa y el relé permanece desenergizado, manteniendo la carga fuera del suministro de energía. El diodo D3 conectado en paralelo con el relé se utiliza para evitar la contracorriente del circuito por parte del inductor del relé cuando falla la energía. Así, el inductor se descarga a través de este diodo en caso de un corte de energía.
Cuando se reanuda la energía, se debe presionar el interruptor de encendido para activar nuevamente el SCR, que a su vez opera el relé y reanuda la energía a la carga. El circuito ayuda a reducir el riesgo de un pico de voltaje en la entrada de la carga cada vez que se restablece la energía después de una falla y, por lo tanto, evita daños a la carga.
Pruebas y precauciones –
Se deben tomar las siguientes precauciones al ensamblar este circuito:
La clasificación de corriente y voltaje del relé debe ser mayor o igual a la corriente que se conducirá en la salida. De lo contrario, no podrá proporcionar la corriente y el voltaje requeridos en la salida.
El SCR debe elegirse de acuerdo con la clasificación de corriente y voltaje requerida.
El diodo D3 debe conectarse a la entrada del relé en paralelo para reducir el riesgo de contracorriente de las bobinas del relé durante un corte de energía.
Se debe utilizar un circuito divisor de voltaje que mantenga un voltaje más bajo en el pin inversor del OPAM en comparación con el pin no inerte.
Se debe utilizar un condensador C1 para mantener un voltaje constante en el OPAM sin inversión.
Una vez montado el circuito se debe probar con una fuente de 12V DC. La alimentación de entrada se debe encender y apagar y se debe monitorear el estado de los LED rojo y verde para verificar el funcionamiento del circuito.
Este circuito se puede utilizar como protector de voltaje para proteger contra fluctuaciones en caso de un corte de energía.
Diagramas de circuito
| Diagrama de circuito-OPAMP-SCR-Based-Voltage-Guard |  |