I. INTRODUCCION

Este reporte de práctica detallará el procedimiento para operar un Opto-SCR

(también llamado foto-SCR), del cual para poder comprender mejor su

funcionamiento es necesario contemplar fundamentos del SCR.

Como lo sugiere su nombre, el SCR es un rectificador, por lo que pasa corriente

sólo durante los semiciclos positivos de la fuente de CA. El semiciclo positivo es el

semiciclo en que el ánodo del SCR es más positivo que el cátodo. Esto significa

que el SCR no puede estar encendido más de la mitad del tiempo. Durante la otra

mitad del ciclo, la polaridad de la fuente es negativa, y esta polaridad negativa

hace que el SCR tenga polarización inversa, evitando el paso de cualquier

corriente a la carga.

Como todos los componentes de electrónica el SCR tiene varias características de

funcionamiento que deben comprenderse y conocerse para lograr un alto

desempeño de la aplicación al que será aplicado.

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II Marco teórico En el siguiente marco teórico se explicara cómo funcionan losd compoentes del SCR y del Opto-Scr para poder entender el circuito que se realizara.

2.1 SCR

Un rectificador controlado de silicio (SCR, rectificador controlado de silicio) es un dispositivo de tres terminales usado para controlar corrientes más bien altas para una carga. El símbolo esquemático del SCR se muestra en la figura 2.1.

Figura 2.1 Símbolo del SCR.

Un SCR actúa a semejanza de un interruptor. Cuando esta encendido (ON), hay una trayectoria de flujo de corriente de baja resistencia del ánodo al cátodo. Actúa entonces como un interruptor cerrado. Cuando está apagado (OFF), no puede haber flujo de corriente del ánodo al cátodo. Por tanto, actúa como un interruptor abierto. Dado que es un dispositivo de estado sólido, la acción de conmutación de un SCR es muy rápida.

2.2 Características de los SCR

Un SCR es disparado por un pulso corto de corriente aplicado a la compuerta. Esta corriente de compuerta (IG) fluye por la unión entre la compuerta y el cátodo, y sale del SCR por la terminal del cátodo. La cantidad de corriente de compuerta necesaria para disparar un SCR en particular se simboliza por IGT. Para dispararse, la mayoría de los SCR requieren una corriente de compuerta entre 0.1 y 50 mA (IGT = 0.1 - 50 mA). Dado que hay una unión pn estándar entre la compuerta y el cátodo, el voltaje entre estas terminales (VGK) debe ser ligeramente mayor a 0.6 V. En la figura 2.2 se muestran las condiciones que deben existir en la compuerta para que un SCR se dispare.

Figura 2.2 Voltaje del SCR

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2.3 Foto-SCR

Los foto tiristores son como los fototransistores o FET muy similares a sus correspondientes convencionales, excepto en la adición de una ventana o lente para enfocar la luz en un área apropiada. Tienen tres terminales, y por tanto, el umbral del disparo óptico puede controlarse electrónicamente. La ventaja principal del fototiristor es que es un excelente conmutador, con una capacidad de gobernar potencias muy superiores a otros fotodetectores. Con refrigeración apropiada, algunos fototiristores pueden trabajar a unos cientos de voltios con un ampere.

La Figura 2.3 muestra un corte de un foto-SCR típico. Con polarización apropiada los fotones entrantes crean pares electrón-hueco en la vecindad de la segunda unión y estos portadores libres son atraídos a través de las uniones produciendo una corriente ánodo-cátodo. A un cierto nivel de radiación, la ganancia neta de corriente del dispositivo excede a la unidad y la corriente ánodo-cátodo sólo viene limitada por la impedancia exterior.

Figura 2.3 Forma interna y símbolo del foto-SCR

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La salida de un foto-SCR no es proporcional a la radiación incidente como en el caso otros fotodetectores. El foto-SCR está CORTADO (baja corriente de ánodo) antes que una irradiancia adecuada lo dispare (Figura 2.4) y CONDUCE en cuanto se supera el umbral óptico. La corriente de ánodo no varía prácticamente con el nivel de luz. Como los fototiristores se aproximan a los conmutadores, sus aplicaciones principales son para sistemas ópticos lógicos, tales como contadores clasificadores y funcionamiento como relés.

Figura 2.4 Características de disparo (por luz) de un foto-SCR

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III Objetivo

El objetivo de esta práctica es conocer las funcionalidades de los opto SCR, así como su funcionamiento, comportamiento y aplicaciones.

Aplicando conocimientos previos del SCR y optoSCR, se deberá crear un circuito (Figura 3.1 ) tanto simulado como de manera fisica, mediante el cual utilizando las prestaciones del optoSCR se pueda hacer que un SCR trabaje como switch capaz de activar una carga (en caso físico de revisión se utilizará un bulbo de 75w).

Figura 3.1 Diagrama del circuito del OptoSCR expuesto en clase.

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IV. MATERIAL Y EQUIPO

En la tabla 4.1 se muestran los elementos que se utilizarán para realizar la

práctica y también se ve una breve descripción de ellos.

Tabla 4.1 Material utilizado con su breve descripción

Componente Descripción Imagen

SCR 2N6397

Es un rectificador controlado

de silicio común con la

característica de que su

funcionamiento se ve afectado

por la potencia en longitudes

de onda efectiva que excita

sus

uniones pn.

OptoSCR

H11C4

opera como el SCR normal,

solamente que es activado por

medio de energía luminosa

que incide sobre una de las

junturas PN.

Protoboard

Es un elemento en el que se

hacen los prototipos de los

circuitos para verificar su

funcionamiento.

Fotorresistencia Componente electrónico

cuya resistencia disminuye con

el aumento de intensidad

de luz incidente.

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Resistencias Dispositivo que se opone al flujo

de corriente

Cable

Material que permite conectar

un elemento del circuito con otro

Bombilla de

75w con roseta

Es un elemento que tendrá la

función de representarnos la

carga que puede activar el SCR.

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En la tabla 4.2 está el equipo el equipo requerido para realizar la práctica, se hace

uso de estos para comprobar las señales, también se anexa una breve descripción

de su función.

Tabla 4.2 Equipo utilizado y su descripción

Componente Descripción Imagen

Fuente de voltaje

Dispositivo para enviar

señales de CD

Computadora Laptop

Dispositivo en el cual

se apoyó para realizar

la simulación

Multisim 12

Software de

simulación en el cual

realizamos el circuito

de la práctica para

poder darnos respaldo

sobre lo teórico

V. METODOLOGIA

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La comprobacion de las funciones de los componentes H11C4 (optoSCR) y el

2N6397 (SCR) van a llevarse a cabo de acuerdo a la siguiente metodologia.

a) Haciendo uso de la figura 3.1 , se debe armar en físico el circuito (figura

5.1 ), haciendo uso de los datasheets correspondientes ubicados en el

apendice de este reporte.

Figura 5.1 Evidencia de circuito armado en fisico.

b) Armar el circuito de la figura en Multisim. Debido a que el software no

cuenta con alguna librería existente donde se encuentre el opto-SCR, se

coloca en su lugar un fototransistor.

Figura 5.2 Circuito del Opto SCR

VI. DESARROLLO

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Una vez que el circuito se encuentra armado, se procede a comprobar el

funcionamiento de los componentes optoSCR y el SCR, dicha comprobación se

reflejara en las bombillas de 100w.

Observando la figura 6.1, notese que se remplazo el fotoSCR por un fototransistor

activado por un switch (el switch cubre la funcion de la fotoresistencia). Al estar

abierto el switch significa que en la fotoresistencia hay presencia de luz, lo cual

provoca que la bombilla se encuentre apagada ya que la corriente no fluye a

travez de ella, caso inverso indica que cuando la fotoresistencia no tiene

presencia de luz, desactiva el optoSCR haciendo que la corriente pueda fluir a

travez de la bombilla provocando que se encienda.

Figura 6.1 Reemplazo de Opto-SCR por Opto-transistor

En la figura 6.2 se muestra el circuito en funcionamiento, la fotoresistencia tiene

presencia de luz (switch cerrado) por lo tanto se activa el optoSCR, mismo que

activa el SCR y permite que la carga encienda.

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Figura 6.2 Circuito con presencia de luz en fotoresistencia (switch cerrado).

En el caso del circuito fisico se obtendra una respuesta como la que muestra la

figura 6.3, la fotorresistencia recibe el destello de luz, por consiguiente el optoSCR

acciona el SCR y como resultado final se obtiene que la carga es desactivada.

Figura 6.3 Circuito armado con precencia de luz en fotorresistencia.

Cuando la fotoresistencia no resive señales de luz (switch abierto) el SCR permite que la

tencion pase a la carga lo que permite que esta encienda. Figuras 6.4 y 6.5

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Figura 6.4 Circuito con ausencia de luz en fotoresistencia

Figura 6.5 Circuito fisico con ausencia de luz en la fotoresistencia

Para tener un mayor entendimiento de lo que esta practica debe obedecer en

cuestion de su funcionamiento, la tabla 6.1 explica la secuencia por la que el circuito

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debe operar, describiendo las reacciones que presenta el circuito de manera

simulada y en fisica.

Tabla 6.1 Comparativa de reacciones en simulación y físico

Secuencia Simulación Físico

1 Para activar el circuito es necesario

aplicar un switch previo al

optotransistor, de esta manera se

hace la sustitucion de presencia de

luz.

El switch activa y desactiva el

opto SCR simulando la

presencia y ausencia de luz de

la fotoresistencia sustituida

2 El circuito obedece al activar el

optotransistor (5v. es su tension

nominal)

El circuito inicia por la

activacion del OptoSCR

3 El optotransistor activa el SCR y

manda una corriente a la carga por

lo cual se pone una resistencia

moduladora de corriente.

Utiliza el OptoSCR para poder

activar el SCR, sucendiendo el

mismo efecto que en la

simulacion; aplicar una

resistencia moduladora de

corriente.

4 La carga se alimenta a una tensión

de 110V, por lo cual el SCR funciona

como un switch, hasta que no se

desactiva el optoSCR la carga no se

enciende.

Mismo caso que en la

simulacion.

VII. RESULTADOS

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Una vez hecha ya la comparativa de reacciones, se es posible confirmar que el

circuito desempeñe la función deseada cuando esta energizado y se aplican

cambios de presencia de luz en el optoSCR.

La tabla 7.1 muestra los resultados que el circuito debe de hacer al estar en un

correcto funcionamiento, deben de coincidir las acciones que se presenten tanto

en simulación y físico al momento que el opto genere una reacción a la presencia

de luz.

Tabla 7.1 Resultados de acción del circuito.

Aplicación de luz

en el optoSCR

Simulación Físico

ON La carga no se enciende La carga no se enciende

OFF La carga esta encendida La carga esta encendida

VIII. CONCLUSIONES

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En esta práctica se comprende muy bien los fundamentos de operación de estos

elementos de la familia de los tiristores. Un opto SCR ofrece un total aislamiento

eléctrico entre la fuente de disparo luminoso y el dispositivo de conmutación de un

convertidor de potencia.

La práctica conlleva a deducir que el opto SCR es un dispositivo electrónico muy

utilizado, ya que está presente en aparatos electrónicos como alarmas antirrobo,

detectores de presencia en puertas y ascensores, relevadores, control de motores

y una gran variedad de aplicaciones en computadoras.

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Bibliografía

Boylestad, 2003 Electrónica: teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. Editorial Pentice Hall. Octava edición

FotoSCRhttp://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r90570.PDFDisponible 11/06/2013

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Anexo A. Datasheet OPTO-SCR H11C4

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Anexo B. Datasheet SCR 2N6397

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