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FACULTAD DE ING. ELECTRÓNICA
Y
ELÉCTRICA
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
PROFESOR:
Ing. UNSIHUAY TOVAR ROBERTO
TEMA:
USO DE INVERSORES PARA ILUMINACIÓN EN CASOSEMERGENCIA
ALUMNOS: CÓDIGO:
Yactayo Gabriel, Jorge A. 01114976
Bravo Ochoa, Nahúm 05190005
Albines García, Juan Carlos 01120225
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Ciudad Universitaria, Julio del 2014
USO DE INVERSORES PARA ILUMINACIÓN EN
CASOS EMERGENCIA
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INTRODUCCIÓN
Es bien conocida la importancia que tiene la correcta señalización de seguridad
en los locales públicos y mucho más importante en aquellos que tienen un gran aforo y
afluencia de público, todo esto con la finalidad de proteger y preservar la integridad de
los asistentes ante la ocurrencia de alguna emergencia o imprevisto.
Como sabemos la electrónica está presente en todos los aspectos de la vida del
hombre y este la seguridad!, no es la e"cepción. El presente proyecto tiene por
finalidad mostrar las aplicaciones prácticas de los circuitos de potencia estudiados en la
clase de teor#a.
En este traba$o se implementara un sistema de señalización de emergencia para
una %ala de &eatro, que bien podr#a aplicarse a una sala de Cine, 'uditorio, etc.
(imos la necesidad de plantear el desarrollo de este proyecto, con la finalidad de
poder as# asegurar la evacuación segura del mencionado recinto ante la ocurrencia de
alguna emergencia que pudiera originar el corte de la energ#a el)ctrica y con ello la
ausencia total de visibilidad dentro del recinto, dado que una sala de teatro por la
naturaleza de su uso y diseño es un ambiente muy oscuro, que cuando se apagan
todas sus luces la visibilidad en su interior es nula aun en pleno d#a.
%i bien es cierto, la %ala en mención cuenta con un sistema de señalización con
luces en los peldaños de las escaleras de acceso, estas solo están en funcionamiento
cuando se cuente con la energ#a suministrada por la red comercial, pero ante un corte
del suministro comercial, no se cuenta con un sistema de respaldo que garantice el
funcionamiento de estas luces señalizadoras, a pesar de lo importante que esto resulta.
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El proyecto consiste en la implementación de un sistema de respaldo de energ#a
tipo *+%!, que en forma automática alimente al sistema de luces señalizadoras, ante
un corte de la energ#a del suministro comercial, lo cual permitirá la evacuación rápida y
segura del este recinto ante la ocurrencia de cualquier situación de emergencia.
El sistema a implementar está compuesto principalmente de dos subsistemas un
circuito que permita la carga de un banco de bater#as, que sirva como fuente de energ#a
ante la ausencia de la energ#a del sistema comercial y un circuito inversor, que pase
esta tensión continua a una tensión alterna, dado que las luces señalizadoras son
alimentadas con corriente alterna.
'demás de esto se implementara un sistema de conmutación automática, que
permita encender las luces señalizadoras inmediatamente se detecte la ausencia deenerg#a suministrada por la red comercial.
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MARCO TEÓRICO DEL PROYECTO
En primer lugar veamos algunos e$es temáticos importantes relacionados con la
seguridad en lugares públicos.
ASPECTOS BASICOS DE SEGURIDAD
-oy en d#a ' %E/*012'2 ha adquirido mayor relevancia. En el mundo cada vez son
más las empresas que van tomando conciencia de su importancia y el +erú no es a$eno
al desarrollo de esta 3cultura de prevención4.
+or eso, en nuestro pa#s contamos con normas obligatorias renovadas y adecuadas que
locales de todo tipo tienen que cumplir, sobre todo por un principio humano de
salvaguardar las vidas de sus visitantes y traba$adores frente a un siniestro.
%abemos además que cuando un local toma mayor cantidad de previsiones frente a
cualquier incidente que pudiese surgir, )ste genera un ambiente de confianza entre sus
empleados, clientes y visitantes que repercute de manera positiva en la producción.
as señales de seguridad son un medio eficaz para prevenir accidentes y
salvaguardar vidas y bienes ante siniestros de cualquier magnitud.
a actualización de la 5.&.+. 677.898:9 3%eñales de %eguridad4 es una norma gu#a que
nos enseña a identificar los distintos tipos de riesgo que pudiesen e"istir en un local a
fin de prevenir accidentes y cumplir con las inspecciones t)cnicas de seguridad de
2efensa Civil.
En la prevención de desastres de origen natural o tecnológico, uno de los aspectos más
importantes es la señalización.
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as señales normadas por 152EC;+1 y aceptadas por 2efensa Civil cumplen la función
de orientar a la población sobre cuáles son las zonas de seguridad, las zonas de peligro
o de alto riesgo, los lugares prohibidos, las zonas donde es obligatorio el uso de
equipos de seguridad, la identificación de equipos de emergencia y de lucha contra
incendios, las rutas de evacuación y en caso de producirse una emergencia sean
reconocidas inmediatamente gracias a sus colores y formas geom)tricas.
as p)rdidas de vidas y bienes no son producidas únicamente por el fenómeno, sino
tambi)n por el incumplimiento y poca importancia que se les da a estas señales. +or
esto, el 1nstituto 5acional de 2efensa Civil, considera fundamental la difusión y el
conocimiento masivo de las señales básicas de seguridad preventiva, siempre con el
ob$etivo de iniciar a toda persona en la práctica de hábitos de seguridad para su
autoprotección frente a situaciones de emergencia.
SEÑALIACION
C!"#e$%!&
%e entiende por señalización, el con$unto de est#mulos que condicionan la actuación del
individuo que los recibe frente a unas circunstancias riesgos, protecciones necesarias autilizar, etc.! que se pretenden resaltar.
Clases de señali'a#i("&
a señalización empleada como &)cnica de %eguridad puede clasificarse en función del
sentido por el que se percibe en
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&iene por ob$eto la %eñalización de %eguridad que se deberá establecer en los centros
y locales de traba$o
5o se aplica a
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b! a superficie luminosa que emita una señal podrá ser de color uniforme, o llevar un
pictograma sobre un fondo determinado.
c! %i un dispositivo puede emitir una señal tanto continua como intermitente, la señal
intermitente se utilizará para indicar, con respecto a la señal continua, un mayor grado de peligro o una mayor urgencia de la acción requerida.
d! 5o se utilizarán al mismo tiempo dos señales luminosas que puedan dar lugar a
confusión, ni una señal luminosa cerca de otra emisión luminosa apenas diferente.
Cuando se utilice una señal luminosa intermitente, la duración y frecuencia de los
destellos deberán permitir la correcta identificación del mensa$e, evitando que pueda
ser percibida como continua o confundida con otras señales luminosas.
e! os dispositivos de emisión de señales luminosas para uso en caso de peligro grave
deberán ser ob$eto de revisiones especiales o ir provistos de una bombilla au"iliar.
NORMA DE SEGURIDAD PARA UNA SALA DE PROYECCIÓN
C!"sidera#i!"es $ara su 2u"#i!"a,ie"%!&
9. +rohibición absoluta de fumar en su interior.
>. 5o superar la capacidad de las %ala
6. En ningún caso se reducirán los anchos de salida de la sala : pasillos : o se
entorpecerán los mismos.
?. +ara los pasillos internos : área de camarines etc. : se cumplirán las
prescripciones dadas en el punto anterior.
@. as puertas internas que conducen a un medio de escape estarán
permanentemente habilitadas sin ningún tipo de trabas.
A. a totalidad de las puertas que conducen al e"terior de %ala las
correspondientes al ingreso principal y aquellas posteriores que permiten la
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salida al e"terior desde la zona de camarines o escenario! tambi)n estarán
permanentemente habilitadas sin ningún tipo de trabas.
B. os sistemas de iluminación y señalización de emergencia deberán estar
permanentemente en funcionamiento.
. En toda función se deberá prever la presencia de un t)cnico que controle la
activación, ante una emergencia, del grupo electrógeno que alimenta las luces de
la %ala ante un corte de energ#a.
7. os sistemas de e"tinción matafuegos, hidrantes, lluvia de escenario! y aquellos
correspondientes a la detección de incendios, deberán estar en condiciones de
operatividad antes de cada función.
98. %e deberá garantizar la presencia de una persona en la puerta de acceso a la
%ala para el mane$o de las puertas y telón.
99. El hall de entrada a la %ala, espec#ficamente la superficie y camino que
comunica al e"terior del edificio, deberá mantenerse libre sin ningún tipo de
reducción o presencia de elementos.
SISTEMA DE SEÑALIACIÓN AUTOMATIADO
Des#ri$#i(" de u"a Sala de %ea%r!
*na sala de teatro cuenta con amplias puertas de ingreso frontales, puertas posteriores
y una salida de emergencia ubicada cerca al escenario. as butacas se organizan en
tres bloques y cuentan con pasillos con peldaños! a sus costados y dos pasillos
centrales que separa estos bloques. Cerca a la puerta de ingreso principal, as# como en
la salida de emergencia se encuentran carteles luminosos que señalan la salida, estos
funcionan con pilas recargables, de tal manera que aun en un posible corte del
suministro de energ#a comercial podrán seguir funcionado en forma correcta. Cada
pasillo, de los cuatro e"istentes en la sala de &eatro, tiene en cada uno de sus peldaños
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una luz que sirve como un indicador de los peldaños que facilitan el desplazamiento de
las personas cuando la sala est) con la iluminación ba$a o esta est) apagado.
' continuación mostramos algunas imágenes del recinto, para que nos esclarezcan el
panorama y nos den una mayor compresión de la disposición f#sica del recinto.
Señali'a#i(" e" l!s $eldañ!s& en cada peldaño de los pasillos se encuentran
ubicados focos incandescentes de 988D, estos cuentan con un sistema difusor para
atenuar en brillo de la luz y servir de luces piloto para señalar los peldaños cuando la
sala del auditorio no se encuentre iluminado.
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Le%rer!s lu,i"!s!s& están ubicados cerca de la puerta de ingreso y salida de
emergencia, para señalizarlas y as# permitir una rápida evacuación del lugar.
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DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO&
' continuación mostramos un diagrama de bloques general de nuestro sistema.
Como podemos apreciar en el diagrama de bloques arriba mostrado, podemos separar
nuestro sistema en dos grandes bloques principales el circuito cargador de bater#as
automático y el circuito inversor.
UPS 3U"i"%erru,$%i)le P!4er S+s%e,5
*+% es la abreviatura de *ninterrumptible +oer %ystem, %istema de Energ#a
1ninterrumpida!.
UTILIDAD Y 6UNCIONES
*n *+% se usa para alimentar a un equipo electrónico o el)ctrico, que si se detiene o sealtera su funcionamiento por un problema en la alimentación el)ctrica, resulta costoso,
tanto en dinero como en tiempo, por p)rdida de información o en daños en sus
componentes.
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*n *+% se compone de ? partes
9. *n rectificador que rectifica la corriente alterna de entrada, proveyendo corriente
continua para cargar a una bater#a. 2esde )sta se alimenta a un inversor que la
convierte nuevamente en alterna. uego de haberse descargado la bater#a, )sta se
recarga generalmente en un tiempo de a 98 horas, por lo cual la capacidad del
cargador debe ser proporcional al tamaño de la bater#a necesaria.
>. *na bater#a cuya capacidad en 'mperes -ora! depende del tiempo autonom#a!
durante el cual debe entregar energ#a cuando se corta la entrada del equipo *+%.
6. *n 1nversor que convierte la corriente continua de la bater#a en corriente alterna,adecuada para alimentar a los equipos conectados a la salida del *+%. %u capacidad
de potencia depende del consumo total de los equipos a alimentar.
?. *n conmutador Fy:+ass! de > posiciones que permite conectar la salida con la
entrada del *+% Fy +ass! o con la salida del inversor.
UPS Ti$! ON LINE
En este tipo de *+%, el Conmutador está normalmente conectado a la salida del
1nversor. a corriente pasa por el rectificador en forma permanente, carga la bater#a y
además alimenta el 1nversor, que a su vez provee de corriente alterna a la salida.
%i se corta la tensión de la entrada, las bater#as siguen alimentando al 1nversor, por lo
cual la salida no sufre ninguna interrupción por el corte. El rectificador debe estar
dimensionado para proporcionar más potencia que el 1nversor, pues además debe
recargar a la bater#a luego de una descarga. 'mbos deben poder traba$ar con toda su
potencia en forma permanente.
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%olo si hay alguna falla en el sistema rectificador:bater#a:convertidor, se conecta el
conmutador al Fy:+ass para permitir que no haya interrupciones en la alimentación de
la salida. Como la corriente de entrada se rectifica, un *+% ;5 15E puede corregir la
frecuencia de entrada.
; sea que un *+% ;5 15E +*E2E E%&'F11G'0 &E5%1=5 H I0EC*E5C1'. ' este
sistema se le llama tambi)n de doble conversión, pues tiene un primer conversor de
corriente que es el 0ectificador, y un segundo conversor que es el 1nversor.
&anto la entrada como la salida pueden ser monofásicas o trifásicas, según la potencia
del *+%.
Este tipo de *+% ;5 15E de doble conversión es el más adecuado para alimentar
equipos muy importantes yJo muy sensibles a los problemas de la energ#a de
alimentación %ervers, Centrales, Equipos de comunicación de voz y datos, +CKs con
rel)s y contactores con bobinas de corriente alterna, etc.!.
0epresentación gráfica del funcionamiento del *+% ;5 15E
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MODELOS DE UPS ENERGIT TIPO ON LINE&
os Lodelos de *+% ;5 15E de Energit %.'., pueden traba$ar con sus Fater#as
1nternas para poco tiempo de autonom#a o con Fater#as E"ternas para largo tiempo de
autonom#a.
Con Fater#as 1nternas, ya que el 0ectificador y el 1nversor están diseñados para
entregar permanentemente la potencia nominal. a única diferencia es con el
funcionamiento del 0ectificador como cargador.
+ara bater#as internas de ba$a capacidad, el cargador está preparado para cargar con
poca corriente, por lo que cuando se necesitan bater#as e"ternas de gran capacidadpara larga autonom#a, se debe generalmente! agregar un Cargador e"terno a fin de
poder recargar las bater#as en un tiempo adecuado a 9> horas!.
Consultar al 2epartamento de (entas de Energit %' por los modelos de *+% ;n ine
de
MEntrada Lonofásica : %alida Lonofásica de 9 a 98 Nva.
MEntrada &rifásica : %alida Lonofásica de 98 a >8 Nva.
MEntrada &rifásica : %alida &rifásica de 98 a >88 Nva.
UPS Ti$! STAND7BY
En este tipo de *+%, el Conmutador está normalmente conectado a la l#nea de entrada
Fy +ass!, llevando la energ#a de la entrada directamente a la salida /eneralmente a
trav)s de un estabilizador de tensión y filtro de l#nea!.
%i se corta la tensión de entrada, el conmutador conecta la salida al 1nversor, el cual
comienza a funcionar instantáneamente, alimentando a la salida desde las bater#as.
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2esde que se realiza el corte de la l#nea de entrada o que está fuera de rango normal!
hasta que se repone la alimentación de >>8 (olts a la salida, pasa un tiempo del orden
de @ milisegundos o O de ciclo!, que es generalmente imperceptible para los equipos
informáticos o electrónicos en general.
2icho tiempo se denomina &1EL+; 2E C;5L*&'C1=5 y es lo que diferencia a la
prestación entre un *+% %&'52 FH de un *+% ;5 15E.
+or otro lado, el Cargador provee solo la corriente para recargar y mantener cargada a
la bater#a y no a la salida. H el 1nversor traba$a tomando energ#a desde la bater#a solo
cuándo la l#nea de entrada esta anormal.
+or ello, el dimensionamiento del *+% %&'52 FH es de menor tamaño y mucho más
económico, pues tanto el 0ectificador : Cargador y el 1nversor son de menores
dimensiones.
;tra diferencia entre un *+% %&'52 FH y un *+% ;5 15E, es que como en la
condición de la l#nea normal, la entrada pasa a la salida casi en forma directa
estabilizada o filtrada!, no se puede cambiar la frecuencia, por lo cual un *+% %&'52
FH no puede corregir ni estabilizar frecuencia.
os *+% %&'52 FH se pueden utilizar en +CKs, grupos de +CKs, pequeños servers,
equipos electrónicos de todo tipo, equipos de audio y comunicaciones de voz y datos no
cr#ticos, +CKs con rel)s de corriente continua, etc.
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MODELOS DE UPS ENERGIT TIPO STAND7BY&
3SEG8N AUTONOM9A RE:UERIDA5&
; UPS CON BATER9AS INTERNAS/
+'0' +;C; &1EL+; 2E '*&;5;LP' 2e @ a 68 minutos
Estos tiempos son los necesarios para archivar lo que se estaba procesando cuando
sobreviene un corte de energ#a.
En estos modelos normalmente las bater#as son internas, de ba$a capacidad,
contenidas en el mismo gabinete que la parte electrónica, herm)ticas, involcables ylibres de mantenimiento, del tipo de electrolito absorbido.
El 0ectificador : Cargador de bater#as es tambi)n pequeño y el 1nversor esta
t)rmicamente dimensionado para poco tiempo de traba$o.
Lodelos con bater#as internas
ong &ime : F1 de ?88, A88 y B@8 (' y modelos especiales con transformador de◾
aislación galvánica para registradores fiscales y otros con forma de onda %E5;12E
para Circuitos Cerrados de &(, audio y video.
&op ine : F1 de @@8 a ?888 ('◾
; UPS CON BATER9AS E
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1nclusive se les puede conectar una o varias lámparas para iluminación de emergencia
sin que se supere la capacidad de potencia nominal del Equipo *+%.
En estos modelo las bater#as son normalmente colocadas sobre una plataforma o
estanter#a o me$or aún en un gabinete porta bater#as, lo cual es una me$or condición
est)tica y de seguridad el)ctrica.
El 0ectificador : Cargador de bater#as está diseñado para la recarga en a 98 horas!
de bater#as grandes y el 1nversor está dimensionado t)rmicamente para funcionar varias
horas.
Lodelos con Fater#as E"ternasong &ime : FE de ?88 y A88 (' con un cargador de bater#as de @ amperes de◾
corriente continua.
&op ine : FE desde @@8 (' a ?888 (' con un cargador de bater#as de B a 98◾
amperes.
TIPOS DE BATER9AS E (olts. %u capacidad está definida por el tiempo
autonom#a! que se desea traba$ar con el *+% sin alimentación normal. El tipo de
bater#as puede ser de electrolito l#quido, preferentemente totalmente cerradas sin
mantenimiento, o de electrolito absorbido herm)ticas, involcables, de mayor costo!.
Eventualmente con bater#as e"ternas de gran capacidad, se requiere un cargador
adicional al del *+% para recargar a las bater#as en un tiempo que no supere las 98
horas, para recuperar carga antes de que se presente otro corte de energ#a.
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+otencia nominal de un *+% se debe considerar la suma de las potencias de consumo
de todos los equipos conectados a la salida del *+%, e incluir un eventual crecimiento
previsto.
CIRCUITO INVERSOR DE TENSIÓN
El esquema en bloques de la imagen superior intenta ser muy claro. El corazón del
desarrollo se basa en un oscilador que se encargará de generar una señal de @8 o A8
ciclos por segundo para activar los transistores L;%IE& quienes se encargan de
conmutar, a trav)s de cada uno de los bobinados del transformador &9, la energ#a que
le suministra la bater#a Fat9. &9 es un transformador convencional de >>8('C a :7(olts
Q 7(olts. El bobinado correspondiente a los 7(olts se conectarán a los L;%IE& y laparte de >>8('C será la salida hacia la carga luces!.
Con un transformador &9 de la tensión antes especificada y de > 'mperes de capacidad
de suministro de corriente podemos colocar cargas de hasta 68D sin problemas. +or
último y a la izquierda del diagrama se puede ver el bloque correspondiente al cargador
de la bater#a Fat9. 'qu# utilizaremos un sistema que cargará la bater#a hasta el valor
correcto y luego cortará la carga de manera automática hasta que la tensión de la
bater#a descienda y vuelva a reiniciarse el ciclo de carga.
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' continuación mostramos en diagrama del circuito inversor
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En la etapa de potencia, a la salida del circuito, encontramos los transistores L;%IE&
10IG??5, el transformador &9 y un capacitor de 988nI:A68( para suavizar los picos de
conmutación inducidos en el transformador. ' este capacitor se le puede dar cualquier valor hasta 9uI siempre utilizando capacitores de poli)ster! o se pueden colocar varios
en paralelo tratando de no superar ese valor má"imo recomendado.
*n fusible en la alimentación, al punto medio del transformador, siempre será una
buena medida de seguridad y precaución. 0emarcamos entonces lo importante a saber
y entender lo que habitualmente es el bobinado primario de un transformador, aqu# es
la cone"ión de salida hacia una lámpara de ba$o consumo. o que siempre es el
bobinado secundario de un transformador, aqu# se conecta a los transistores deconmutación y a la bater#a según como indica el circuito.
os transistores R9 y R> serán activados por un circuito integrado CL;% C2?8?BF queestará conectado para funcionar como un oscilador libre y que nos entregará una onda
cuadrada en cada una de sus salidas R y JRJ!JRJ S R negada!, invertidas 98T entre s#.
Esto resultará en que una de las salidas estará en estado lógico alto mientras la otra se
encuentre en estado lógico ba$o y viceversa. Este modo de funcionamiento alternará la
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conducción de R9 y R> induciendo una tensión alterna útil en el secundario de &9, muy
cercana al valor nominal de tensión del transformador. En este punto debemos
mencionar siempre que la tensión de salida dependerá de la carga que le conectes a la
salida del transformador &9.
%i de$as la salida libre, puede que obtengas hasta 688( de tensión, pero al conectar una
carga notarás que ese valor disminuirá y se establecerá entre los 9B@ y los >@8 (olts,
insistimos de acuerdo a la potencia consumida por la carga. %i colocas cargas mayores
a 68 o ?8D la tensión caerá a valores inoperables.
%i deseas obtener mayor potencia de salida, debes incrementar la capacidad en
'mperes de &9 e intentar disminuir la tensión de 7 Q 7('C a A Q A('C del mismo
transformador para obtener mayor potencia de salida. &ambi)n aumenta el valor nominal del fusible de protección.
El circuito formado por +9, C9 y 06 se encargan de fi$ar la frecuencia de traba$o del
C2?8?BF
Estos responden a la fórmula & S ?,?8 U 0 U C
2onde 0 se e"presa en ;hms, C en Iaradios y & en segundos, siendo ?,?8 un valor
constante.
2e este modo, podemos 3$ugar4 con distintos valores de capacitores y resistores hasta
lograr una frecuencia que nos entregue el me$or rendimiento de &9, el que se observará
logrando la má"ima tensión de salida. Esto significará que el núcleo será capaz de
transmitir la mayor cantidad de energ#a desde un bobinado hacia el otro y que la
frecuencia lograda será la óptima para este propósito.
El #ir#ui%! i"%egrad! CD=>=?
Fásicamente el Circuito 1ntegrado CL;% C2?8?B es un multivibrador que puede ser
utilizado como astable o monoestable. +ara la implementación de uno o de otro circuito
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utiliza tan solo una capacidad con una resistencia, haciendo realmente sencillo el
cálculo de la frecuencia de salida.
El mismo posee tres salidas de frecuencia la frecuencia principal pin 96! y dos salidas
complementarias, una negada y la otra normal, estas dos son divisores de frecuencias,
es decir, son salidas equivalentes a la mitad de la salida principal.
a principal venta$a de este oscilador, es que su ciclo de traba$o es constante del @8V,
con una oscilación muy estable.
'dmite un amplio rango de tensiones de alimentación desde 6 ( hasta 9@( y permite
obtener frecuencias de oscilación de hasta 9 L-z.
(eamos el diagrama en bloques del circuito completo
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(eamos detalladamente la función de estos pines
C7TIMING 3$i" .5& Entre este terminal y el 6 se conecta el capacitor que se necesite.
R7TIMING 3$i" @5& Entre este terminal y el 6 se conecta la resistencia que sea
necesaria.
RC COMON 3$i" 5& Este terminal es el común entre la resistencia y el capacitor.
3$i" =5& 'qu# se debe colocar un nivel ba$o de tensión para que el circuito funcione
como '%&'FE.
ASTABLE 3$i" 5& 'qu# se debe colocar un nivel alto de tensión para que el circuito
funcione como '%&'FE, si este terminal no se utiliza se debe colocar un nivel ba$o de
tensión contrariamente con el terminal ?.
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TRIGGER 3$i" 5& 2isparo negativo. Este se utiliza para la configuración de un
monoestable con disparo negativo por nivel ba$o!, aqu# se debe colocar un nivel ba$o de
tensión para que el circuito comience con el periodo monoestable.
Vss 3$i" ?5& &erminal de masa.
TRIGGER 3$i" 5& 2isparo positivo. Este se utiliza para la configuración de un
monoestable con disparo positivo por nivel alto!, aqu# se debe colocar un nivel alto de
tensión para que el circuito comience con el periodo monoestable.
E5& Es una de las salidas, inversa del terminal 99!, que comparada con la salida
;%C1'&;0 ;*& tiene la mitad de la frecuencia.
Q́ 3$i" ..5& Es la otra de las salidas, inversa del terminal 98!, que comparada con la
salida ;%C1'&;0 ;*& tiene la mitad de la frecuencia.
RETRIGGER 3$i" .@5& 0edisparo. Este terminal se utiliza en la configuración de
Lonoestable, para redisparar dentro del ciclo de la temporización , entonces si se
coloca un nivel alto en este pin antes que se termine el periodo del monoestable, se
sumara otro periodo más del monoestable como se ve en la siguiente figura.
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OSCILLATOR OUT 3$i" .5& %alida, y del doble de la frecuencia que las salidas R y
Q́ .
VDD 3$i" .=5& &ensión de fuente entre 6( y 9@ (!.
+ara ayudarnos en la preparación del circuito que deseamos el fabricante nos da una
tabla, para una rápida configuración. 's# como tambi)n para el cálculo del periodo.
MODOS DE OPERACIÓN
ASTABLE&
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MONOESTABLE&
El #ir#ui%! de 2u"#i!"a,ie"%! au%!,-%i#!
+ara comprender de manera sencilla el funcionamiento automático de la luz de
emergencia, tomaremos a &9 FCA?8! como un interruptor que para conducir para
comportarse como una llave cerrada! debe tener ba$a tensión en su base.
WCómo logramos una ba$a tensión en la base de &9X
-aciendo conducir, como si fuese una llave cerrada, a &> '989@!. 2e este modo, la
tensión de la bater#a alimenta el circuito integrado a trav)s de 0?!, )ste comienza a
oscilar, actúa sobre los L;%IE& y )stos hacen traba$ar al transformador que se
encargará de generar la tensión necesaria para encender la lámpara conectada a su
salida.
&> conduce porque 09? pone su base a un potencial ba$o. Cuando vuelve la energ#a
el)ctrica y el circuito se dispone a comenzar el ciclo de carga de la bater#a, la base de
&> recibe tensión positiva a trav)s del divisor resistivo formado por 09@ y 09A,
interrumpiendo la conducción de &>. 'l pasar a cortarse la conducción de &>, tambi)n
se interrumpirá la corriente que circula por &9, deteniendo la oscilación y apagando la
luz de emergencia.
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Es decir, el circuito inicial del cargador de bater#as con el transformador y el rectificador
de entrada nos servirá de monitor para determinar cuándo la luz de emergencia se debeencender y cuándo se debe apagar. +or lógica, al interrumpirse el suministro el)ctrico,
la luz encenderá y al retornar la energ#a por la red, la luz se apagará de manera
automática.
CIRCUITO CARGADOR DE BATER9AS AUTOMTICO
&odos los sistemas de iluminación de emergencia necesitan disponer de una fuente deenerg#a capaz de suministrarles potencia durante el mayor tiempo posible a los circuitos
encargados de encender las luminarias incorporadas durante los momentos en que el
suministro de red de$a de estar presente. +ara que la bater#a est) siempre completa en
su capacidad de acumular energ#a necesitamos un circuito que pueda conectar, en
forma automática, un cargador y que 3observe4 de manera continua la tensión en los
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bornes de la bater#a. Es decir, cargarla hasta un l#mite seguro de operación apropiada y
mantenerla siempre dentro de l#mites correctos de tensión. 2ebemos recordar que una
bater#a no puede estar conectada a un cargador de forma continua ya que un e"ceso de
tiempo de carga termina arruinando la bater#a. Es por esto que nuestro diseño debe
estar siempre atento a mantenerla en buenas condiciones para cuando sea necesario
su funcionamiento.
En nuestro traba$o utilizaremos una sola bater#a, pero pueden conectarse varias en el
arreglo serie : paralelo que sea necesario de acuerdo a las caracter#sticas del equipo
generador. El circuito que desarrollaremos en este proyecto estará orientado hacia la
carga y manutención de una bater#a de plomo ácido. 2e todos modos, como
e"presamos antes, el diseño puede adaptarse fácilmente a sistemas compuestos con
varias bater#as.
El circuito fundamental es e"tremadamente sencillo y muy fácil de implementar. +ara
cargar nuestra bater#a de plomo ácido necesitaremos nada más que un circuito
rectificador de onda completa y una resistencia en serie con la bater#a para limitar la
corriente de carga.
El desaf#o en este diseño es construir un sistema de control que nos permita cargar la
bater#a a un r)gimen de corriente constante para mantenerla siempre dentro de losl#mites operativos de uso y dentro de los márgenes de seguridad que establece el
fabricante para su corriente y tensión de carga. +ara esto utilizaremos el popular 5E@@@
que cada d#a demuestra ser útil para más aplicaciones! y otros componentes más.
El cargador se inicia con un transformador convencional de >>8('C que en su
secundario pueda entregar una tensión de 9@('C. %i usamos un transformador con
derivación central y dos bobinados de 9@('C, podemos emplear dos diodos para armar
un rectificador de onda completa. %i en cambio usamos un transformador con una salida
única de 9@('C, deberás utilizar un puente de ? diodos para obtener el mismo
resultado.
En ambos casos, la corriente nominal del secundario no debe ser inferior a >'mperes.
*n fusible de 9'mper para me$orar la seguridad del con$unto completa la etapa de
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entrada y cone"ión a la red comercial. 26 y 2? cumplen la función de rectificar la señal
alterna de entrada, mientras que 2@ y 2A separan y a#slan la tensión rectificada y sin
filtrar que es enviada al circuito visto en el art#culo anterior donde se la utiliza para
detectar la ausencia de la tensión de l#nea y viceversa.
0ecordemos que en este punto la señal rectificada no puede estar filtrada de manera
eficiente como ser#a lógico pensar! ya que la respuesta a la falta de energ#a debe ser
inmediata para encender la luminaria de emergencia.
En una configuración con capacitores electrol#ticos de gran valor, se demorar#a muchotiempo el encendido de la luz hasta que los filtros se descarguen. %i vemos esta entrada
de tensión en el circuito de la entrega anterior, notaremos que el filtrado es muy
pequeño 98uI! acompañado por una resistencia 98N! encargada de drenar a /52 la
tensión de manera rápida y provocar un inmediato cambio de estado en los transistores
asociados para activar el funcionamiento del C2?8?B dentro del circuito del inversor.
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En nuestro circuito podemos ver la cone"ión de 2A que se encargará de conectar la
tensión a los reguladores de 9>(olts y (olts (09 y (0>. Cabe mencionar el beneficio
de conectar (0> a la salida de (09 a trav)s de 09>! para lograr un traba$o a menor
temperatura por parte de (0> ya que su entrada nunca superará los 9>(olts.
%i en cambio la cone"ión se hubiera realizado en el cátodo de 2A, la diferencia entre la
tensión de entrada respecto a la tensión de salida habr#a sido mayor y en consecuencia
la temperatura disipada ser#a siempre elevada. (09 se utiliza para energizar el rel) o
relay! encargado de conectar el cargador a la bater#a mediante 07 y, por su parte, (0>
alimentará con una tensión regulada de (olts al 5E@@@. Esta alimentación será vista
en la placa final mediante un indicador E2 de color verde.
*tilizando la red de resistencias divisoras de tensión internas que posee el 5E@@@ y loscomparadores de tensión que hacen cambiar de estado al Ilip:Ilop interno, armaremos
dos redes e"ternas a$ustables para activar o desactivar la salida hacia el rel) mediante
&9.
Esto es, +> se regula para a$ustar el nivel de tensión a la que se debe interrumpir la
carga de la bater#a. +9, en cambio, se a$ustará para determinar el umbral m#nimo de
tensión que tendrá la bater#a para activar el cargador. Es decir, hasta qu) valor
de$aremos que ba$e la tensión de la bater#a para volver a iniciar la secuencia de carga.
*na bater#a, mientras se está cargando, incrementa poco a poco la tensión entre sus
bornes hasta alcanzar un má"imo en nuestro caso, 96.(olts!. uego, al desconectarse
en forma automática el suministro de corriente de carga, la tensión acumulada
e"perimenta un descenso normal de almacenamiento hasta un valor donde debe
mantenerse y no debe ser inferior a los 9>.@ a 9>.A(olts de tensión.
+or lo tanto, y en función de este análisis, +> se a$ustará a 96.(olts y +9 a 9>.@(olts.
%i durante per#odos prolongados el equipo de iluminación no se utiliza, la bater#a
e"perimenta una p)rdida de carga natural, y por deba$o de los 9>.@(olts el cargador se
activará para llevarla nuevamente a los 96.(olts de má"ima carga.
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El descenso de la tensión en bornes de la bater#a no puede ser rápido. Eso indicar#a
que la bater#a se encuentra en mal estado y habr#a que proceder a su reemplazo. *na
descarga normal luego de una carga completa debe durar en la bater#a unos dos d#as o
más hasta descender por deba$o de los 9>.@(olts. +ara controlar el ritmo de carga y
asegurarnos que nuestra bater#a se encuentra en óptimas condiciones, dispondremos
de los E2s indicadores de actividad del equipo.
HC(,! es el $r!#edi,ie"%! $ara a*us%ar P. + P@
+rimero nos aseguraremos de quitar 07, si es que ya la hemos instalado. uego, en
lugar de la bater#a conectaremos una fuente de alimentación variable y conectaremos la
alimentación a nuestro circuito. a fuente de alimentación e"terna se a$ustará a96.(olts y, por diseño, el cargador iniciará su traba$o en condición de carga, es decir,
con el rel) energizado.
Con +9 y +> colocados en su posición central, comenzaremos a a$ustar muy
lentamente! +> hasta comprobar que el rel) de$e de estar energizado. El E2 indicador
ro$o se apagará. uego, pasaremos la tensión de alimentación de la fuente e"terna a
9>.@(olts muy lentamente! y a$ustaremos +9 hasta que el rel) se active y se encienda
el E2 indicador. Controlaremos que el e"tremo superior de tensión permanezca en96.(olts y de este modo habremos a$ustado el controlador de carga de la bater#a.
HC(,! !)%e"e,!s el Jal!r de RF
+artiendo de una resistencia de A ;hms @D, colocaremos en las pruebas iniciales un
amper#metro un mult#metro! para controlar la corriente de carga de la bater#a. o me$or
que podemos darle a nuestra bater#a es una carga lenta y segura. Con un r)gimen del
9V o >V de la corriente má"ima de carga, obtendremos los me$ores resultados de
funcionamiento y duración de la bater#a.
+or e$emplo, nuestra bater#a indica que tiene una capacidad de B'mperJ-ora. os
cargadores convencionales aplican un 98V del valor de corriente nominal B'J-!, es
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decir, B88m' 8,B'mper! de carga. ' este r)gimen y al cabo de una hora o menos!, la
bater#a alcanza el valor má"imo de tensión aconse$ado por el fabricante comprobado
en ensayos de laboratorio!. %i en cambio utilizamos una corriente de carga de B8m'
8,8B'mper!, nuestra bater#a alcanzará la tensión má"ima a las 9> horas promedio! de
cone"ión. Esto nos permite una carga lenta y segura que desemboca en una mayor vida
útil de la bater#a, $unto a un me$or rendimiento durante su actividad operativa.
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