Projeto, simulação e implementação de circuito com Dimmer

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No entanto, estes controles só podem ser feitos com cargas resistivas, tais como lâmpadas e elementos de aquecimento, ou formados por um único enrolamento indutivo, como motores universais e transformadores. Não se deve usá-los com lâmpadas eletrônicas, fluorescentes ou equipamentos eletrônicos em geral, pois podem danificá-los.

O principal componente desse circuito será o TRIAC que atuará como um interruptor, determinando a quantidade de potência que vai ser aplicada à lâmpada ou outra carga. O potenciômetro irá permitir variar a potência fornecida pelo TRIAC.

Há TRIACs de vários tipos, com capacidade de controlar cargas de até 16 ampères, possibilitando seu uso em aparelhos pequenos como lâmpadas, abajures, liquidificadores, e, até mesmo, grandes equipamentos, como aquecedores de ambiente, estufas, entre outros.

O controle do ângulo de condução de um TRIAC é a principal característica para o funcionamento do circuito. Quando disparado em vários pontos do sinal senoidal gerado pela rede de energia, que pode variar entre 110V ou 220V, é possível obter diferentes potências relacionada a uma carga.

Tomando como base esse conceito, pode-se deduzir que se um disparo for feito no início do semiciclo, todo ele poderá ser recebido pela carga fazendo com que ela obtenha a maior potência. Logo, se o disparo for feito no final do semiciclo, uma pequena parte da energia será passada para a carga, sendo assim uma potência reduzida. Podemos observar isso na Figura 1.

[pic 2]

[pic 3]

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- Fórmulas e cálculos Dimmer

Os Dimmer são dispositivos semicondutores de quatro camadas desenvolvidos para serem usados como controles de potência e osciladores de relaxação. O símbolo e a característica deste tipo de componente é mostrado na figura 2. Eles são usados como dispositivos acionados por sinais externos, na verdade não existem muitos cálculos a serem aplicados nos projetos práticos a não ser os que justamente envolvem estes sinais e as características dinâmicas de seu funcionamento.

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- Corrente de disparo

[pic 6]

Onde:

IT é a corrente de disparo

ICO é a corrente de fuga

∝1 é o ganho do primeiro transistor

∝2 ganho do segundo transistor

- Potência por ciclo

[pic 7]

Onde:

Pd é a potência dissipada por ciclo em watts (W)

UA é a tensão de anodo antes do disparo em volts (V)

IA é a corrente de anodo depois do disparo em amperes (A)

tr é o tempo de comutação para a tensão de anodo-catodo cair de 90% do valor máximo para 10% em segundos (s)

Obs: o parâmetro IT usualmente é dado pelo fabricante do SCR e está na faixa entre 0,1 mA e 100 mA para os tipos mais comuns como os da série TIC da Texas.

- Potência média:

[pic 8]

Onde:

Pd é a disspação média de potência em watts (W)

f é a frequência de comutação em hertz (Hz)

UA é a tensão de anodo antes da comutação em volts (V)

IA é a corrente de anodo depois da comutação em amperes (A)

- Aplicações DC:

[pic 9]

Onde:

Pd é a potência dissipada em watts (W)

Us é a queda de tensão no SCR no estado de condução também, chamada de tensão de saturação em volts (V)

Id é a corrente direta em amperes (A)

Obs: Para SCRs comuns o valor típico de Uf és 2.0 V.

- Tensão de Carga x Atraso no Disparo (anguloe ) – aplicações de meia onda

[pic 10]

Onde:

UL é a tensão na carga

Up é a tensão de pico da tensão senoidal de entrada em volts (V)

Π é 3.1416

Cosα é o cosseno do ângulo de condução em graus

- Tensão na carga para aplicações de onda completa :

[pic 11]

Onde:

UL é o valor instantâneao da tensão de carga em volts (V)

Up é o valor de pico da tensão senoidal de entrada em volts (V)

Π é 3.1416

Cosα é o cosseno do ângulo de condução em graus

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- Simulação:

O circuito mostrado, na Figura 2, representa um circuito típico de um Dimmer com TRIAC, no qual foi baseado este relatório.

A simulação foi feita com os seguintes componentes:

01 Resistor 10k 1W

01 Capacitor 330nF POLIESTER.

01 Potenciômetro 100k

01 TRIAC ideal

01 DIAC ideal

Uma rede RC de retardo, em que R é variável, foi utilizada para obter o disparo do TRIAC em diferentes pontos dos semiciclos de energia da rede usada.

[pic 12][pic