Control de Fase con SCR y ATmega

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A continuación se detalla un posible esquema de conexiones y los componentes a usar. Esta propuesta asume que utilizarás la pantalla y el teclado para ingresar el ángulo de desfase y que el ATmega328P calculará el retardo para disparar dos SCR, empleando además un circuito de detección de cruce por cero para sincronizar los disparos.
Componentes Sugeridos

Table

ComponenteDescripciónEjemplo de enlace
ATmega328PMicrocontrolador principal que procesa los datos del keypad y controla el disparo de los SCR.ATmega328P
Keypad 4x4Teclado matricial para ingresar el ángulo (0° a 180°).Keypad 4x4
LCD 16x2Pantalla para mostrar el ángulo ingresado y el estado del sistema.LCD 16x2
Optoacoplador para Detección de CeroCircuito de detección de cruce por cero (por ejemplo, basado en [H11AA1] o similar) que detecta cuando la onda AC cruza el cero.H11AA1
SCR x2Dispositivos de control de fase para la conducción de la potencia en la carga.SCR (confirma la disponibilidad y ratings adecuados)
Optoacoplador para DisparoAislador y disparador para los SCR (por ejemplo, basado en [MOC3021]).MOC3021
Resistencias y CapacitoresVarias resistencias para divisor de tensión, limitación de corriente (en LED del optoacoplador) y pull-up en el keypad; además de condensadores de desacoplo en el ATmega.Resistencias, Capacitores
Fuente de Alimentación (5V y A.C.)Fuente regulada de 5V para alimentar el microcontrolador y el LCD, y conexión A.C. para la parte de control de fase y detección de cruce por cero.(Ver notas de alimentación según el diseño específico)
Componente GroundComponente de conexión a tierra que une todas las referencias de GND.Ground
Descripción de las Conexiones
  1. Alimentación y Decoupling (ATmega328P y LCD):
    • Conecta el ATmega328P al suministro de 5V, asegurándote de colocar condensadores de desacoplo (por ejemplo, 0.1µF) entre cada pin de VCC y GND.
    • Alimenta el LCD 16x2 desde los pines de 5V del ATmega, siguiendo la configuración de 4 bits y conectando los pines de control (RS, R/W, E) a líneas digitales.
  2. Interfaz de Entrada (Keypad 4x4):
    • Conecta el Keypad 4x4 a varios pines digitales del ATmega para poder leer las filas y columnas.
    • Incorpora resistencias pull-up en las líneas del keypad para un correcto funcionamiento (usualmente 4.7kΩ o 10kΩ).
  3. Detección de Cruce por Cero:
    • Implementa un circuito que divida la tensión AC adecuada y alimente el LED interno del optoacoplador (H11AA1) mediante una resistencia limitadora.
    • La salida del optoacoplador se conecta a un pin de interrupción del ATmega328P para detectar de forma precisa el momento en que la onda cruza el cero, de modo que se sincronicen los disparos.
  4. Control de los SCR:
    • Los dos SCR se colocan en la parte de potencia del circuito, en serie con la carga (el circuito de salida AC) de modo que, al dispararse, permitas el paso de la corriente.
    • Conecta la compuerta de cada SCR a través de un circuito de disparo que incluye:
      • Un optoacoplador para disparo, como el MOC3021, que aísla el micro de las altas tensiones.
      • Una resistencia limitadora en la salida del optoacoplador para controlar la corriente de disparo.
    • El ATmega328P, tras detectar el cruce por cero, inicia un temporizador. El retardo se calcula con la fórmula:
      Δt=aˊngulo180×(12f)\Large \Delta t = \frac{\text{ángulo}}{180} \times \left(\frac{1}{2 f}\right)
      Donde (f) es la frecuencia de la red AC (por ejemplo, 50Hz o 60Hz).
  5. Generación del Pulso para Disparo:
    • Una vez cumplido el retardo, el microenvía una señal (por ejemplo, desde un pin digital de salida) que activa el LED del optoacoplador MOC3021.
    • La salida del MOC3021 se conecta a la puerta de los SCR mediante una resistencia de limitación, disparando así el SCR.
  6. Puntos de Prueba:
    • Agrega nodos de prueba para el pulso del optoacoplador de detección de cruce por cero y para el pulso de disparo que se dirige a las compuertas de los SCR, facilitando la medición con el osciloscopio.
Resumen del Flujo de Señal
  1. Ingreso y Visualización:
    • El usuario ingresa el ángulo de desfase (entre 0° y 180°) mediante el Keypad 4x4.
    • El ATmega328P recibe este valor, lo procesa y lo muestra en el LCD 16x2.
  2. Detección y Sincronización:
    • Un circuito de detección con H11AA1 identifica el cruce por cero de la tensión AC.
    • La señal de cruce por cero dispara un temporizador en el micro para calcular el retardo necesario.
  3. Disparo de SCR:
    • Al cumplirse el retardo, el ATmega328P envía una señal a un MOC3021 que aísla y dispara la compuerta de cada SCR.
    • El disparo de los SCR genera la conmutación del circuito de potencia, controlando así la porción del ciclo AC que se aplica a la carga.
Esta explicación detalla tanto la estrategia de conexión como los componentes sugeridos. ¿Te gustaría que te proponga un resumen de las conexiones para que lo puedas implementar en tu proyecto en Flux?
Agregar ATmega y Keypad
Incluir ATmega y circuito de detección
Agregar ATmega, LCD y Keypad
Configurar bloque de control
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