Control potencia resistencia cerámica 800w 220v AC

Buenos días,

Me llamo carlos y hace años que no toco nada de eléctronica con arduino además que mis conocimientos son mínimos en lo que se refiere a la electronica aunque me defiendo bien con la programación. Todos los proyectos que hice fueron siempre con corrientes de max 12v DC.

Ahora estoy interesado en hacerme una maquina de rework BGA y necesito controlar la temperatura de una resistencia cerámica IR de 800w a 220v y una sonda de temperatura tipo K.

He leido muchisimo y buscado por internet y en este foro. Pero mi respeto a trabajar con estas corrientes me hace dudar de como montar todo. He leido que con relés solidos tipo SSR podría apagar y activar estas resistencias y leer la temperatura que alcanza la placa madre que quiero calentar para estar apagando y encendiendo y que se mantenga mas o menos en la temperatura indicada. PEro tb he leido que si cuidado con la inductancia, y otras cosas y la verdad que le he cogido mucho respeto ya que el arduino va a estar conectado al protatil para recibir los datos por el serial y desde el pc controlarlo.

Mi idea más que activar y desactivar un relé es intentan controlar la potencia que le doy a la resistencia mediante PID de arduino para que trabaje segun una curva de temperaturas y se ajuste a ella. PEro si creeis que con activar/desactivar el relé irá bien pues empezaré solo con el relé.

Me podeis indicar en lenguaje para tontos como puedo hacer esto de una forma que no me genere problemas y que sea óptima?.

Hay algun problema por activar/desactivar el relé solido continuamente para mantener la temperatura?

Una ultima pregunta, los reles SSR llevan ya incorporado el TRIAC de deteccion de Zero Crossing o hay que implementarlo en el circuito?.

He visto muchos proyectos de este tipo pero siempre me falta información o al menos yo no soy capaz de verla en lo que a la parte del circuito de 220v se refiera y por eso pido ayuda en este foro de arduino.

Un saludo.

Quizás el control de la resistencia encendiendo/apagando no sea el mejor control. Un dimmer de AC controlado por Arduino fuera mejor (busca en google). Pero aparte de eso no veo problema.

A la hora de elegir el SSR hay que tener en cuenta que existen infinidad de modelos. Hay que elegir sabiamente uno que de la potencia de la resistencia y que en la hoja de caracteristicas diga que tiene cruce por cero, ahora no caigo en la cuenta de ninguno.

Aparte, protección: fusible, varistores, etc. Indispensable y necesario.

Hola victorjam, gracias por la información sobre el dimmer ac.

He estado mirando por encima y parece que es lo que estoy buscando pero seguiré informandome más a fondo sobre los dimmer ac y arduino. Como ando muy pegado si no os importa iré exponieno aquí las dudas que me surjan sobre como enfocar, diseñar y montar todo.

Un saludo.

Busca Arduino Phase control y tendras un control de fase para lograr lo que buscas.
Luego vemos como hacerlo funcionar adecuadamente.

Gracias surbyte, ayer estuve mirándolo y esta tarde le echaré otro rato a ver si comprendo bien cómo funciona y como montarlo. Cuando tenga hecho un diagrama con los componentes lo añadiré aquí para que me lo corrijáis o me guieis.

Este es el sitio que te indiqué Arduino Phase Control, tiene esquema, código.

Solo debes trabajar en ajustes con la frecuencia si vives con Energía de 50 Hz y no 60Hz y como comandar la salida.

Este es el diseño que tengo por ahora. He cogido el que me comentó surbyte y lo he modificado añadiéndole un snubber, una varistor y un fusible y he modificado algunas resistencias y el TRIAC.

Respecto al snubber los valores de resistencia y capacitador son los que recomendaba el datasheet y he buscado información para calcular los valores encontrando un post de victorjam entre ellos pero no se llegaba a una conclusión clara sobre los valores y por eso he puesto los que recomienda un fabricante.

También me surgen dudas a la hora de conectar el H11AA1 al arduino y no se si esta bien conectado. Como lo veis?

Un saludo.

Litus. Utilizo circuitos de este tipo diariamente. Te recomiendo usar el moc3063 que podés exitar con sólo 5mA y tiene cruce por cero. La R4 tal vez esté un poco elevada en valor, yo suelo usar 390 o 470 ohms. Los triacs a veces son medio duros para disparar. Por otro lado la línea BTA vienen con cápsula aislada y hasta 40 amp. Funcionan muy bien. En éste caso el snubber es relativo ya que las resistencias calefactoras suelen tener una impedancia despreciable pero no está de más. Con respecto al H11AA1 nunca lo usé pero veo que está mal polarizado el transistor ( un pnp debería tener el emisor más positivo que el colector), sinó podés usar un pc817 que es barato y se consigue en todos lados, agregándole un led en antiparalelo al led de entrada.

Y el h11aa1 está conectado a la salida del moc, con lo que el circuito no va a disparar nunca.

Hola a los dos,

Esta tarde revisaré lo que me habéis comentado del H11AA1 y volveré a estudiar más sobre el tema porque menudo errores que tengo!

También miraré lo del MOC3063, aunque creo que me decantaré por este diseño que he puesto pues en verdad la maquina controlará dos resistencias, una de 800w y otra de 400w y quizás deje implementada en la placa alguna salida más de control para expansiones futuras.

Lo cierto es que debo de estudiar bastante más porque me sabe mal que perdáis vuestro tiempo en revisar un tema tan básico como es como se conecta un transistor o de donde sacar la corriente. Asi que lo primero es daros las gracias y lo segundo es como he dicho, estudiar más. Intentaré haceros preguntas menos detallistas y más enfocadas al concepto general aunque verdaderamente me habéis solucionado todas las dudas que tenía.

Gracias.

Bueno, yo voy a ir contra la opinión general. Te aconsejaría seguir con tu idea original: un relé de estado solido y un control por PID, cono dijo victorjam, solo es cuestión de elegir el rele correcto. El control por PID solo se complica si no se hicieron los cálculos del valor de la resistencia calefactora, de hecho con cualquier sistema de control hay que hacer este paso. Si se elige una resistencia mayor que la necesaria es difícil evitar que el sistema oscile.
Saludos

Hi,
Una sugerencia para mi la mejor solucion es la de usar un SSR AC que la entrada sea de optical coupler. Aqui estas energizando un componente resistivo por lo tanto no necesitas proteccion de ruidos electricos pues esto ocure solamente cuando energizas un componente inductivo. Tampoco necesitas que sea zero crossing pues el componete es una resistencia para producir calor. Seria lo idea pero para energizar una resistencia puedes usar cualquier relay mecanico o SSR. Esas mi opinion.Adjunto de un relay SSR AC y son baratos. Los hay "zero crossing" pero son mas caros que en realidad no lo necesitas.

https://www.ebay.com/itm/25A-40A-50A-60A-75A-100A-SSR-25DA-100DA-250V-Solid-State-Relay-Module-Heat-Sink/143448080824?_trkparms=aid%3D555018%26algo%3DPL.SIM%26ao%3D1%26asc%3D40719%26meid%3D6b6de58b983e4fbabaea3104cc1c1c55%26pid%3D100005%26rk%3D3%26rkt%3D12%26mehot%3Dco%26sd%3D264428426705%26itm%3D143448080824%26pmt%3D1%26noa%3D0%26pg%3D2047675&_trksid=p2047675.c100005.m1851

Hola,

Sí, esos relés eran los que tenía en mente al principio. Pero lo cierto era que quería poder controlar la potencia que le ofrecía a la resistencia para poder hacer una curva de calor más estable. Aunque por lo que he leído el diseño del que hablamos del control de fase no es más que eso, un relé solido pero controlado en lo que a potencia que puede ofrecer y en el diseño que he puesto preparado para cargas inductivas.

Mi idea es hacer la PCB preparada para controlar hasta 4 elementos que controlados desde sofware no ofrezcan entre todos mas de 10A pero que en cualquier momento y configurando por código pueda ofrecer mas potencia, por eso los controladores los estoy sobredimensionando. La resistencia de 800W solo debería llevarse unos 3A o 4A.

Os agradezco tela vuestras opiniones, voy a seguir por el camino "dificil" porque como he comentado hace muchos años que no toco nada de esto y he olvidado ya casi todo, pero al surgirme esta idea de hacer la máquina de rework BGA pues pensé en hacerme mi PCB por primera vez con una empresa ya que he visto que los precios hoy en día están muy asequibles y antes me las tenía que hacer yo mismo.

PeterKantTropus:
Bueno, yo voy a ir contra la opinión general. Te aconsejaría seguir con tu idea original: un relé de estado sólido y un control por PID, cono dijo victorjam, solo es cuestión de elegir el relé correcto. El control por PID solo se complica si no se hicieron los cálculos del valor de la resistencia calefactora, de hecho con cualquier sistema de control hay que hacer este paso. Si se elige una resistencia mayor que la necesaria es difícil evitar que el sistema oscile.
Saludos

Te refieres a los cálculos de consumo de amperaje y watios de la resistencia según corriente aplicada o al algunas cosas más?, este calculo me interesa bastante. Me indicas por qué puedo buscar si no es lo que comento del amperaje.

Si veo que se me queda muy grande todo u os aburro a preguntas y llego a una calle sin salida, desde luego que me olvidaré del tema de hacerlo componente a componente aunque por el camino haya recordado cosas y adquirido nuevos conocimientos en electrónica a nivel hobby.

Muchas gracias.

Como bien dices, el circuito que se propone en el playground en realidad son dos separados. Por un lado el H11AA1 que es un detector de cruce por cero, y por otro lado, un relé SSR. Si usas un SSR separado comercial te puedes olvidar de esa parte del circuito. Obviamente el SSR que se utilice no debe tener un cruce de cero implementado en el circuito ya que si no el funcionamiento no sería el deseado (Si queremos el relé se dispare transcurrido un tiempo después del cruce por cero, un SSR normal funciona, uno con cruce por cero no se activará hasta el cruce por cero siguiente...)

Pero para hacer el control de fase tienes que seguir usando el H11AA1. Pablo_Lucini te sugirió el uso de un pc817 con un diodo en antiparalelo, pero no te lo recomiendo. El H11 tiene dos leds, por lo tanto te detectará los dos cruces por cero de un ciclo. En cambio con el pc817 solo te detectará uno de los dos semiciclos. A efectos prácticos no sé si será bueno o malo, solo se que se desaprovecha la mitad de la onda.

semiciclo.png

semiciclo.png

Pero para hacer el control de fase tienes que seguir usando el H11AA1. Pablo_Lucini te sugirió el uso de un pc817 con un diodo en antiparalelo, pero no te lo recomiendo. El H11 tiene dos leds, por lo tanto te detectará los dos cruces por cero de un ciclo. En cambio con el pc817 solo te detectará uno de los dos semiciclos. A efectos prácticos no sé si será bueno o malo, solo se que se desaprovecha la mitad de la onda.

En eso tenés razón @victorjam. Si necesitás detectar ambos ciclos el H11AA1 es lo que va, aunque sigue siendo más caro ( por lo menos en Bs As ) que un Pc817 + un puente de diodos en DIP, que cumpliría la misma función.

Iba a sugerir lo del puente de diodos cuando leo que @Pablo_Lucini ya lo había mencionado.

Cuando respondemos estas preguntas y damos consejos creo que todos caemos en el mismo dilema. Hasta donde el OP puede llevar adelante una sugerencia u otra.
Es dificil saberlo.
La forma mas simple es el SSR y a otra cosa. Limpia y rápida incluso para los que tenemos alguna experiencia.
Cuando haces cosas o armas impresos, entonces la idea de MOC, mas PC817 o H11AA1 cobra vida.

De lo contrario no pierdas tiempo @Litus001, compra el SSR de la potencia adecuada con cruce por cero y listo. Un simple control o un PID como te han dicho serán mas que suficientes.

Buenas a todos,

Personalmente, prefiero seguir el camino emprendido a ver que me encuentro. Me vienen muy bien las indicaciones de todos porque así contemplo más opciones que no había contemplado, como por ejemplo la de Pablo_Lucini y su correspondiente respuesta de victorjam explicando la diferencia. Pero en general todas me vienen bien.

Ya tengo casi finalizado el esquema y me gustaría hacer una simulación con kicad. Pero me da errores porque no encuentra los modelos. He estado buscando en internet en varios fabricantes pero me encuentro que los modelos del MOC3052M, el Varistor, H1AA11 no los encuentro y el simulador de Kicad tampoco. Sabéis donde puedo conseguir esos modelos? o por qué puedo suplirlos?.

Me imagino que aún tengo fallos (sí, no tengo la seguridad como para decir que esta bien siquiera pero tengo tiempo por delante para ir aprendiendo, no pretendo hacer la maquina en un mes o dos siquiera). Pongo el diagrama de cómo lo llevo sin simular para que lo veáis, he añadido pocas cosas más y he corregido algunas.

Un saludo.

Bueno, si tienes problemas con la simulación, coloca un enlace a la simulación y vuelvela publica asi alguno de nosotros podrá verla y hacer correcciones.
En lo personal creo que podrías obviar algunas cosas en la simulación como el snubber y el varistor.
Luego puedes ver que ocurre si los pones.
No te complicas, busca hacer funcional la tarea y luego cuando lo logras entonces si busca mejorar aspectos negativos que presente.

Asi se hace todo. Primero lo básico y luego los detalles.

Hola,

No tengo problema en hacerlo púclico surbyte. No sé si te refieres a dejar un jpg con los errores de la simulación.

Aquí lo dejo, si es otra cosa decidmelo.

Bueno, creo que lo que me pedías era el proyecto en zip. Aquí lo añado por si lo quereis mirar. Sigo haciendo pruebas y le he añadido una fuente de alimentación pero nada…sigo buscando manuales sobe como hacerlo mientras.

Rework BGA.zip (11 KB)