2 5 Interfaces de Potencia en los microcontroladores

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Microcontroladores
Interfaz de potencia
Las interfaces de potencia son dispositivos intermedios entre el microcontrolador y
aquellos aparatos que requieran cantidades de corriente mayores a los que pueden manejar
el microcontrolador, dado que, muchas veces, al realizar algún proyecto, es necesario
controlar cargas que consumen gran cantidad de corriente y por tal razón no pueden ser
conectadas directamente al PIC porque podrían quemarlo.
Interfaz de 
potencia
Para manejar estas cargas, es necesario adaptar al microcontrolador algunos
dispositivos que permitan realizar este control. Es decir, a la salida del
microcontrolador, se tendrá una interfaz de potencia, y, a la salida de la interfaz, se
tendría la carga. Dentro de estos dispositivos se encuentran
Transistores
Relés
Optoacopladores
TRIAC
Drivers
El transistor es un dispositivo electrónico que puede cumplir las funciones de
amplificador o de interruptor. Si se usa como interruptor, pueden manejar corrientes
altas controladas por corrientes bajas.
Consta de tres terminales (Base, Emisor y Colector). Puede ser NPN o PNP
dependiendo si su base es negativa o positiva; el transistor se identifica mediante el
siguiente símbolo:
Transistores
Para manejar cargas, el transistor debe ser conectado como interruptor, como se
muestra
Donde, en la resistencia R1 será aplicada la señal de salida del microcontrolador, la cual
permitirá controlar cargas que requieran una corriente mayor, tales como una tira
de LEDS o algún reflector
Relevadores
Un relé es un switch electromagnético el cual es operado por una corriente eléctrica
pequeña capaz de encender o apagar una carga eléctrica mucho más grande. Está
compuesto por una bobina y unos contactos mecánicos que permiten abrir o cerrar
otros circuitos eléctricos independientes, son comúnmente utilizados para manejar
cargas de corriente alterna.
El relé más común utilizado en microcontroladores es el de 5 pines, cuyo diagrama se
muestra a continuación.
El circuito para encender una carga mediante un relé es el siguiente
Donde a la resistencia de base RB es a la que le estaría llegando la señal del
microcontrolador. En esta configuración, se debe conseguir que el transistor entre en
la zona de saturación para que se comporte como si fuera un interruptor.
Este circuito mostrado anteriormente, ya se encuentra, internamente, todo unido en un
Módulo Relé, cuyo diagrama y forma física se ven a continuación
Observar que se incluye un LED, el cual encenderá cuando se tenga una señal antes de
llegar a la resistencia, es decir, cuando el microcontrolador envíe la señal de salida.
Optoacoplador
Un optoacoplador es un dispositivo electrónico de aislamiento en sistemas de potencia
y control. En caso de un cortocircuito en los sistemas de potencia, la parte de control
no se vería afectada o viceversa. En este caso, el objetivo es aislar un
microcontrolador de una carga de alto voltaje/corriente
Esta compuesto por un fotodiodo que emite luz infrarroja a otro semiconductor, que
regularmente es un TRIAC. Se activan enviando un 1 al ánodo del diodo. Es utilizado para
directamente algunas cargas, pero su uso más común es trabajar conjuntamente con
relés o TRIACs, es decir, disparándolos.
TRIAC
El Triac es un dispositivo capaz conducir en ambas direcciones, es útil para usarlo en
control potencia de corriente alterna, posee un pin a través del cual se controla la
conducción, que es su compuerta G..
Comúnmente, al ser usados en un microcontrolador, lo hacen junto con el
optoacoplador, como se vio anteriormente. Un circuito típico para activar una carga,
que en este caso es una lámpara, es el siguiente:
Donde, al detectar la salida del microcontrolador (pin digital), a través del optoacoplador,
se consigue el disparo del TRIAC.
Drivers
Estos dispositivos funcionan como buffer pero pueden manejar cargas de hasta 1
Amper. Son muy fáciles de usar y pueden tener diferentes usos:
Activar relés
Controlar motores de Corriente Directa
Controlar motores de paso
Algunos de los drivers más usados son el ULN2803 y el L293B
ULN2803
Es un arreglo de transistores Darlington que ofrecen 8 salidas de alta corriente, para impulsar
dispositivos como: relays, motores, solenoides, bombillas de filamento, series de leds, displays,
etc. Se pueden admitir corrientes de altas demanda, como son 500 mA o 0.5 A.
L293B
El L293B es el ya conocido puente H, el cual nos va a ser de gran ayuda al momento de
querer controlar la dirección de giro de un motor de corriente directa, además de, con
ayuda de PWM, si se desea, controlar su velocidad.
Este integrado se alimenta con dos niveles de tensión diferente, uno corresponde a la
alimentación propia de integrado, que no debe ser superior a 7V (VSS, 16) y otra es la
tensión con la que alimentaremos los motores, pudiendo en este ultimo hacerlo con
hasta 36V (VC, 8). Su diagrama se muestra a continuación
Y, el movimiento de giro corresponderá a la siguiente tabla de verdad, donde se irían colocando
1 y 0 en los pines 2 y 7, los cuáles serían enviados por el microcontrolador con el que se esté
trabajando.