En esta entrada vamos a aprender a manejar cargas AC de 110v/ 220v o activar cargas DC superiores a 5v con nuestro microcontrolador PIC utilizando un relé.
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Que es un Relé o Relevador
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.
El corazón de un relé es un electroimán (una bobina la cual se convierte en un imán una vez pasamos una corriente por ella). Que al accionarse cierra un contacto o interruptor que permite activar o desactivar una carga.
En el mercado podremos encontrar diferentes presentaciones de relés, los cuales tienen una bobina y pueden tener diferentes contactos normalmente abiertos (NO) y normalmente cerrados (NC):
Un circuito básico de un Relé activado por medio de un transistor con una señal de control proveniente del microcontrolador, es mostrado a continuación:
Diagrama de un Relevador
El diagrama va a depender del tipo de relevador o relay que tengamos, lo primero que podemos identificar es la bobina con un multimetro en la escala de resistencia y saber cuales son los 2 pines que marcan resistencia para conocer la ubicación de la bobina.
Luego en la escala de continuidad podremos encontrar cual es el común con el normalmente cerrado y el normalmente abierto.
A continuación se muestra el diagrama de un relé de 5 pines.
con este esquema ya sabes como conectar un relevador de 5 pines en protoboard o en un circuito que necesites controlar alguna potencia como una luminaria de corriente alterna.
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Como conectar un relevador
El relevador o relé tipicamente es accionado por un circuito de control como un microcontrolador PIC o un Arduino los cuales entregan un voltaje tipico de 5 voltios.
Para activar el relé vamos a requerir hacer uso de un transistor para que funcione como interruptor de la bobina del relevador.
A continuación se muestra el circuito para encender un foco con un relevador pero la carga puede ser cualquier otra diferente a un bombillo.
En esta configuración, lo que debemos hacer es conseguir que el transistor entre en la zona de saturación para que se comporte como si fuera un interruptor.
El circuito anterior muestra como conectar un relay donde para lograr la saturación en el transistor, debemos hacer que el voltaje de base-emisor (Vbe) sea 0.7 o superior.
Calculo de la resistencia de base de Transistor
Supongamos que tenemos los siguientes componentes:
- Relé de 5v (Reistencia de bobina
- Transistor 2N2222 ()
- Microcontrolador PIC18F4550 ()
)Corriente que pasa por la bobina que es igual a la corriente de colector:
I_c=\dfrac{V_{cc}}{R_R}=\dfrac{5v}{250\Omega}=20mAProcedemos a calcular la corriente de base del transistor:
I_b=\dfrac{I_c}{h_{FE}}=\dfrac{20mA}{300}=66.67\mu AEl voltaje Vbe=0.7v dado que allí se encuentra un diodo de silicio. De esa forma podemos encontrar el voltaje que cae en la resistencia RB
V_{RB}=5v-0.7v = 4.3vUsando la ley de ohm podemos encontrar la resistencia de base
R_B=\dfrac{V_{RB}}{I_b}=\dfrac{4.3}{66.67\mu A}=64.5k\OmegaQuiere decir que en la base debo colocar una resistencia de 
o INFERIOR para garantizar la saturación del transistor en este circuito.
Modulo Relé con PIC
El modulo relé utiliza un transistor J3Y con un 
y un relé de 5v. Corroboremos la resistencia de base del modulo con los cálculos mostrados anteriormente.
I_c=\dfrac{V_{cc}}{R_R}=\dfrac{5v}{70\Omega}=71.4mAI_b=\dfrac{I_c}{h_{FE}}=\dfrac{71.4mA}{300}=238\mu AEl voltaje que cae en el led es de 1.95v, así la resistencia tendrá una caída de voltaje de:
V_{RB}=5v-1.95v-0.7v = 2.35vR_B=\dfrac{V_{RB}}{I_b}=\dfrac{2.35v}{238\mu A}=9.873k\OmegaEn el caso del modulo se encuentra instalado una resistencia de 
lo cual está debajo del valor calculado y por lo tanto permite que el transistor trabaje en saturación. Además este valor permite una alta luminosidad en el led que indica el envio de la señal desde el PIC.
El circuito del modulo viene dado por:
Ejemplo
Vamos a activar una carga (bombillo) con un relé presionando un pulsador con nuestro microcontrolador PIC.
El circuito del Relé con PIC puede verse a continuación:
/******************************************************
* ****************************************************
* **** CONTROL LAMPARA CON RELÉ *****
* **** By: SERGIO ANDRES CASTAÑO GIRALDO *****
* **** https://controlautomaticoeducacion.com/ *****
* **** *****
* ****************************************************
*/
#INCLUDE <18f4550.h>
#FUSES XT,NOPROTECT,NOWDT,NOBROWNOUT,PUT,NOLVP
#USE DELAY(internal=4MHz)
// Memoria de los puertos
//18F4550
#BYTE PORTA = 0xf80
#BYTE PORTB = 0xf81
//16F887 / 16F877A
//#byte porta = 5
//#byte portb = 6
//Definiciones
#DEFINE Rele PORTA,0
#DEFINE Push PORTB,0
VOID MAIN()
{
BOOLEAN start=0;
SET_TRIS_A(0); //Configura el puerto A como Salida
SET_TRIS_B(0b00000001); //Configura el puerto RB0 Entrada
PORTA=0;
WHILE(TRUE) // Haga por siempre
{
//Pregunta por el botón
if(bit_test(Push))
{
delay_ms(200); //Anti-Debounce
//Instrucción para contabilizar una pulsación del botón
while(bit_test(Push))
{
delay_ms(200); //Anti-Debounce
}
start = !start; //Cambia el estado lógico de start
}
//Activa o desactiva el relé
if(start)
bit_set(Rele); //Activa Rele
else
bit_clear(Rele); //Desactiva rele
}
}
Eso es todo por la entrada del dia de hoy, espero les haya gustado y hayan aprendido algo nuevo. Si te ha servido el contenido de esta entrada, de los videos y los códigos de implementación y deseas apoyar mi trabajo invitandome a un café super barato, puedes hacerlo en el siguiente link:
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Que esten muy bien, nos vemos en la siguiente entrada.
Mi nombre es Sergio Andres Castaño Giraldo, y en este sitio web voy a compartir una de las cosas que mas me gusta en la vida y es sobre la Ingeniería de Control y Automatización. El sitio web estará en constante crecimiento, voy a ir publicando material sobre el asunto desde temas básicos hasta temas un poco más complejos. Suscríbete al sitio web, dale me gusta a la página en Facebook y únete al canal de youtube. Espero de corazón que la información que comparto en este sitio, te pueda ser de utilidad. Y nuevamente te doy las gracias y la bienvenida a control automático educación.