Electrónica de potencia básico

En los inicios.

En el post sobre la creación de una aplicación web que interactúe con el arduino, al final era mejor ir por un módulo wifi de la familia de los ESP gracias a él desacople con la pc, siendo lo contrario un fastidio la mayoría de las veces.

TRIAC BT136

Nos permite manipular la tensión alterna 220v AC~ y hasta más de 400v AC~ en situaciones controladas.

pinesTriac

triac BT136


Octoapcoplador MOC3021

Este modelo no tiene el zero crossing o cruce por cero, pero es muy útil también, podríamos usar un relé por el, pero el moc a gusto propio es más cool, añadiendo que se usan muchas variantes, en otros tipos de circuitos, ya que dentro este modelo tiene un led que se activa con una pequeña tensión, según su datasheet:

INFRARED EMITTING DIODE SYMBOL VALUE Unit

Reverse Voltage

VR

3

Volts

Forward Current — Continuous

IF

60

mA

son 3v y 60mA máximos soportados, pero 15mA se podría trabajar, dicha tensión activa a otro triac interno.

pinesMoc3021

Al dañarse no debe tener continuidad el pin 1(ánodo) y 2 (cátodo), por lo visto cuando recibe tensión en los pines anteriores, en los pines pin 4 y 5 se obtiene una medición de 200mV aproximadamente como en la imagen de abajo, tiene que estar bien conectado en la protoboard.

200mV MOC3021

Es pequeño, y la versión through hole llega a medir menos de 1cm

MOC3021


Diseño de circuito en la protoboard

Para nosotros poder encender una lámpara/bombilla etc, necesitamos tanto el triac como el octoacoplador, que trabajen en conjunto.

Flujo entre TRIAC y OCTOACOPLADOR
  1. El octo envía una señal desde el main terminal (aka pin 4).

  2. El Gate (PIN 3 del TRIAC.) se activa con la señal del octo, permitiendo que la tensión alterna circule en el TRIAC por el pin 1 y 2.

El octoacoplador cuando lo incluimos nos permite separar la parte de tensión continua de alterna, claro, no deja de ser peligroso si no se hacen las cosas con cuidado, hay que estar muy pendiente de saber de memoria la conexión (es decir la fase y neutro donde están siempre para no tocarles).

funcionamiento en protoboard 220AC

Video de funcionamiento

Ahora mismo, el código de la aplicación, escrita con Vaadin Flow 14 se está refactorizando, actualmente lo que hay es esto.

Se puede visualizar que el botón en Google Chrome consume a un endpoint en mi red local, dicho endpoint es gracias al servidor web asíncrono del NodeMCU.


Usando una simple y pequeña placa perforada

De verdad que es interesante ir un poco más allá de eso se trata, con la placa perforada y soldando los componentes correctamente tenemos un buen resultado, por recomendación de Carlos Luis Espinoza mi primo, me animo a incluir un FUSIBLE de 2A en una de las líneas, en dado caso y por efecto joule si hay mucho calentamiento, dicho fusible se dañara, es decir el hilo de plomo que contiene internamente se fundira, evitando que se afecten los componentes del circuito, añadiendo también que nuestra carga es de un simple bombillo.

Siempre se debe tener la tensión alterna y la carga conectadas, antes de colocar el micro, para que no se genere ese arco de tensión( que me ha pasado varias veces por conectar la tensión alterna de última produciendo un cortocircuito, que baja los plomos/breaker de la casa).

placaPerforadaActiva

Video de funcionamiento

Hay veces que el NodeMCU no inicia y es debido a la tierra, al soldarle un switch en modo normalmente cerrado, puedo hacer que la tierra se desconecte por un segundo y oprimir el botón de reset del NodeMCU logrando que inicie.

Algo muy interesante, dependiendo la carga de dicho bombillo, cuando lo apagemos se suele apreciar un apagado lento, con un bombillo incandecente como en el video, pero si se cambia a uno RGB, LED etc el apagado se hace de inmediato.

EasyEDA

Es un software bastante útil para diseñar (esquemáticos, PCB) con una UI ya bastante trabajada e intuitiva de usar, una vez que tengamos nuestro diseño listo, con la misma empresa de la app, podemos fabricar nuestra placa con los componentes soldados si queremos.

Exite una versión online easyeda.com/editor en la cual podemos hacer login por medio de Google Sign-In, bastante comodo así porque se pueden compartir los diseños con personas en todo el mundo y reutilizarlos por igual, también mantener nuestros diseños en modo offline( si descargamos la app de escritorio).

- Busqueda de componentes en EASY EDA

Buscar los componentes tanto offline como online, es fácil ya que consta de una gran biblioteca, de varias maneras se puede hacer, una de ellas y útil es, El JLCPCB Part es como el serial de dicho componente por ejemplo:

IC Socket de 6 pines su JLCPCB Part es:

  • C29531

Aquí haciendo busqueda con la app de escritorio, tanto "Library y LCSC Parts" nos ayudarían para identificar nuestro componente.

searchWithLibrary IC sockets

ICSocket6PIN

Por lo que se observa el formato en el cual trabaja es .json y el PCB Fabrication File (Gerber) este es el último paso con nuestra placa lista, si pasamos todas las conexiones, siendo este un paso previo al de obtener el .gerber, se nos habilita la descarga de un .zip con todo lo relacionado a nuestro gerber, que en realidad son un conjunto de ficheros más.


Visualizando el esquema eléctrico

Este es nuestro esquema eléctrico, resaltando en breve lo siguiente:

  • Pines hembra al VCC y GND del micro para que se puede conectar una fuente externa

  • El Switche que va conectado al pin del GND del micro y al pin 2 del octoacoplador

esquemaElectricoTriacMOC3021

En la parte de PCB el directamente dibuja las lineas distintas de 90º evitando hacer el (Efecto corona).

EvitaEfectoCorona

Sino se desea pintar las líneas a mano existe el auto route en el menú superior, muy útil para hacerlo rápido.

Este es un modelado 3D que nos permite tener una idea de como quedaría nuestra PCB, bastante cool.

La imagen siguiente se pretende diseñar una PCB con pines para insertar el NodeMCU y extraerlo cuando quiera para programarlo o incluso dejarlo conectado gracias a el flash button añadido a la PCB, si al intentar flashear no conecta, pues simplemente se oprime el botón logrando desconexión a tierra/GND para entrar en el modo UART.

3D PCB

Nada mal diría, para ser una primera versión, la próxima vendrá con mejoras, este fabricante nos permite varios colores, yo use el blanco.

pcbFinal

Si tocan algunas cosas por mejorar, como separar mas los bornes, añadir warnings en las parte de potencia, fixear varios nombres, un logo negro etc…​

placa v1

Ahora la punta de los cables que van a los bornes viene muy bien un alicate hexagonal y pines redondos, evitando también el cortocircuito aleatorio de aquí.

pinePlaca