2-Proyectos de electronica
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Para los amantes de la electronica, 2 proyectos que no pueden dejar de hacer, espero que le sea de utilidad :)

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2-Proyectos de electronica 2-Proyectos de electronica Document Transcript

  • 1Los proyectos son los siguientes:1.Control de luminosidad2.Luces de velocidad variable
  • 2 Control de luminosidadAl terminar este proyecto seobtiene un circuito que permite controlar lacantidad de potencia con que se alimentauna carga de corriente alterna, en este casoparticular conectaremos una lámparaincandescente.El control de iluminación se conocepopularmente como dimmer, sirve paracontrolar la intensidad con que ilumina unalámpara incandescente, lo cual es muy útilporque permite adecuar la luz de unambiente para cada ocasión. Sufuncionamiento se explica basado en eldiagrama esquemático que se muestra continuación.Ilustración 1 Diagrama esquemático: El componente central de este proyecto es el triac, el cual actual como un interruptorque se encarga de controlar la cantidad de potencia que se aplica a la carga que se ha conectado. El potenciómetro R4 es elque permite al usuario variar el valor de dicha potencia. Un aspecto importante es que cuando se trabaja con corrientealterna de 110VAC los condensadores deben ser de 400 voltios, cuando se trabaja con 220VAC deben de ser de al menos 600voltios.
  • 3El circuito está formado por varios componentesimportantes, el primero de ellos es el TRIAC, el cual actúa como uninterruptor que se cierra cada vez que recibe un pulso en el pinllamado GATE o compuerta. A partir de ese momento lacorriente puede circular a través de sus terminales MT1 y MT2 yde esta manera se puede alimentar la carga que estáconectada en el circuito. La forma de controlar la cantidad depotencia que se aplica en dicha carga consiste en hacer queel disparo o activación del TRIAC se haga durante más omenos tiempo, así se tiene mayor o menos voltajepromedio aplicado sobre la misma.Para controlar los tiempos de activación del triacse tiene un circuito formado por resistencias ycondensadores, los cuales funcionan de la siguientemanera: cuando se aplica voltaje al sistema elcondensador C3 empieza a cargarse a través de aresistencia R1, R2, R3 y el potenciómetro R4; una vezque el voltaje sobre los terminales del DIAC alcanza suvoltaje de ruptura (generalmente 30 volts), este conducey permite que el condensador C3 se descargue hacia elGATE del TRIAC , haciendo que este entre en conduccióny por lo tanto la carga recibe alimentación. Se pude decirque entre mayor sea el valor de las resistencias mayorserá el tiempo de carga del condensador y por lo tantorecibirá menor potencia. El condensador C2 se agregapara reforzar la tención de C3 en el momento de ladescarga.De la misma forma en que se maneja la potenciaaplicada sobre una lámpara, se puede controlar tambiénla velocidad de giro del motor de un taladro o un Moto-Tool. Dichos motores, por ser carga de tipo inductivo,puede presentar unos picos o sobrevoltajes muy elevadosen el momento de quitarle la alimentación, los cualespueden dañar el TRIAC. Para evitar este problema, se hancolocado la red formada por el condensador C4 y laresistencia R5 en paralelo con el TRIAC; el condensador seencarga de absorber los voltajes generados por la bobina delmotor y la resistencia se encarga de limitar la corriente dedescarga de dicho condensador sobre el TRIAC.Resistencia: es un dispositivo que nospermite controlar la cantidad de corrienteque circula a través de un circuito. Entremás alto sea el valor de la resistencia, setendrá una menor corriente y viceversa. Elvalor de la resistencia se mide en ohmios.Condensadores: Básicamente uncondensador es un dispositivo capaz dealmacenar energía en forma de campoeléctrico. Está formado por dos armadurasmetálicas paralelas (generalmente dealuminio) separadas por un materialdieléctrico. Va a tener una serie decaracterísticas tales como capacidad,tensión de trabajo, tolerancia y polaridadPotenciómetro: es una resistencia cuyovalor puede cambiar cuando se gira un ejemecánico es un dispositivo de 3 terminales,entre los extremos se tiene la máximaresistencia y entre el pin central (llamadocursor) y alguno de los extremos se tieneuna resistencia variable.
  • 4La red formada por el condensador C1 y la bobina L1 sirvecomo filtro para garantizar que no se produzca interferencia deradiofrecuencia sobre la línea de corriente alterna. Dichainterferencia se puede presentar a la activación ydesactivación del TRIAC.El fusible que se instala en serie con la carga, es unamedida de protección contra los cortos circuitos que sepuedan presentar y su valor depende de la cantidad decorriente que ella consuma. Otro aspecto importante esla capacidad de corriente del TRIAC. En este casoutilizamos uno de 10 Ampers, pero cuando la cargaconsuma más de 4 o 5, se debe utilizar un disipador decalor que le permita a este soportar la elevadatemperatura que se genera cuando dicha corrientecircula a través de él. Aunque en la mayoría de lasaplicaciones, como la lámpara incandescente, porejemplo, no es necesario utilizarlo.Triac: es un semiconductor de 3terminales llamado MT1, MT2, Gate (G);trabaja como 2 SCR conectados en antiparalelo, es decir, que puede conducir enambos sentidos, razón por la cual esempleado para manejar cargas de corrientealterna. Opera como un interruptorcontrolado por voltaje, cuando recibe unpulso en el Gate permite que circulecorriente del terminal MT1 al MT2 Y DEMT2 a MT1, permanece en ese estado aundespués de retirar la señal de disparo. Paraque deje de conducir, se debe interrumpirla corriente que circula entre dichosterminales.Diac: es un dispositivo semiconductor de 2terminales, llamados MT1 y MT2. Actúacomo un interruptor bidireccional, el cual seactiva cuando el voltaje entre susterminales alcanza un cierto valor llamadovoltaje de ruptura, dicho voltaje puedeestar entre los 20 y 36 voltios según lareferencia es muy utilizada para disparar losSCR o Triacs en circuitos de potencia.Bobinas: Una bobina es uncomponente que está formado por variasvueltas o espiras de alambre de cobreenrolladas sobre un núcleo que puede serde aire, o de un material magnético como elhierro o la ferrita.Las bobinas recibentambién el nombre de inductores. Suprincipal propiedad es la oposición a loscambios de corriente. En un circuito estapropiedad recibe el nombre de inductancia.
  • 5Antes de iniciar el armado o ensamble del circuitodebemos de estar seguros de tener todos los componentesnecesarios. De esta forma el trabajo se hace más rápido ya queno hay interrupciones de ningún tipo; para esto debemosrevisar con cuidado la lista de materiales.Lista de materialesFusible: es un hilo conductor construidoen aluminio, níquel o cobre, con unadelgada capa de recubrimiento.Generalmente se encuentra dentro de untubo de vidrio con unas caperuzas metálicasen el exterior que sirven para hacercontacto con el resto del circuito. Como seconstruyen de diferentes espesores odiámetros, están en capacidad de soportardiferentes cantidades de corriente a travésde ellos. Se utiliza en un circuito paraproteger a los otros elementos contra unasobrecarga producida por un corto circuito.La corriente en exceso derrite el elementofusible y abre el circuito, con esto se lograque el daño ocurra solamente en el fusible yno en el reto del aparato. El fusible que seha quemado se puede remplazar por unonuevo, luego de reparar la falla queocasiono la sobrecarga.Bloque de terminales: popularmentese conocen como terminal de tornillo oregleta, es un elemento que permite hacerconexiones de cables a circuitos impresosde una manera rápida y muy segura. Poseeun tornillo para apretar o aflojar el cableque se introduce dentro de su cavidad. Unade sus principales ventajas es su capacidadpara manejar corriente de varios amperios.Estos conectores poseen en sus lados unasguías que permiten unir varios de ellos conel fin de formar un bloque de terminalesmás grande.Resistencias R1: 10KΩ a ¼ de W R2: 2.2KΩ a ¼ W R3: 470KΩ a ¼ W R5: 47Ω a 1W R4: Potenciómetro 250 KΩCondensadores C1,C2, C3 0.1µF/400V (600V) C4 0.047µF/400V (600V)Semiconductores 1 Triac de 10A /400V BTA06 o similar 1 Diac HT32Varios 1 Núcleo de ferrita de 2cm de largo y 5 a 8 mmde diámetro y 1 metro alambre esmaltado parabobinas calibre #22 (Para hacer la bobina) 1 Fusible corto de 3Amp con sus 2 Terminalesde portafusible para circuito impreso 2 Conectores de tornillos de 2 pines 1 Placa fenólica Cloruro férrico 1 Cable de potencia con enchufe 1 metro de soldadura (estaño).
  • 6Comenzar el armadoPodemos empezar por construir la bobina o choque denuestro proyecto que forma parte del filtro de entrada. Paraello se utiliza un núcleo de ferrita de unos 2 cm de largo yaproximadamente 1 metro de alambre esmaltado, del quese usa para embobinar motores y trasformadores, calibre#22. Para lograr la bobina que seamos construir senecesitan unas 40 vueltas o espiras del alambre sobre elnúcleo, las cuales deben ir distribuidas en dos capas de20 espiras cada una. Se debe tener mucho cuidado alrealizar esta labor ya que el alambre se puededesprender o aflojarse y esto afectaría elfuncionamiento del mismo. Para evitar esto, se puedepensar en utilizar un material de libre elección paraque el alambre no se mueva de su sitio. Una vezterminada esta labor, se deben pelar las puntas delalambre que van a ir soldadas al circuito impreso paraevitar que el esmalte que lo aísla cause problemas deadherencia con la soldadura.Para empezar el ensamblado se aconsejaubicar primero los componentes de poca altura comolas resistencias, luego los condensadores, el choque yel triac. Posteriormente se debe ubicar elpotenciómetro y los terminales que sostienen elfusible. Debe tenerse especial cuidado de hacerbuenas soldaduras y no causar cortocircuitos entre lospines de los componentes.Placa fenólica: La placa de un circuitoimpreso es la base para el montaje delmismo, es el soporte que sujetará loscomponentes y a la vez los interconectarámediante una serie de pistas de cobre. Unaplaca de circuito impreso está formada porun soporte, que puede ser de baquelita ode fibra de vidrio y una capa de cobredepositada sobre el soporte, tal como seobserva en la imagen.Cloruro Férrico: Cuando se disuelve enagua, el cloruro de hierro (III) sufre hidrólisisy libera calor en una reacción exotérmica.De ello resulta una solución ácida ycorrosiva de color marrón que se utilizacomo coagulante en el tratamiento deaguas residuales, para la potabilización delagua, y en la industria electrónica para elgrabado químico de plaquetas de circuitoimpreso.
  • 7Creación del circuito impreso1. Diseño e impresiónMuchas personas hacen uso de softwares comoProtel, Orcad, Eagle, etc. para diseñar su circuito,pero para nuestro proyecto utilizaremos elSoftware llamado PCB Wizard – ProfessionalEdition para diseñar nuestro circuito, el cualtambién proporciona una ayuda en dondepodemos visualizar las pistas que lo componen. Deesta forma es más sencillo obtenerlas de formaimpresa.Posteriormente se procede a Imprimir el diseño enuna hoja de papel bond ordinaria aunque serecomienda hacer uso de papel de transferenciatérmica, (con una impresora láser ya que de locontrario no nos servirá de nada la impresión yaque el tonner es vital para el siguiente paso.También Recuerde hacer la impresión en modoespejo (la mayoría de los equipos poseen estaopción) y utilizar suficiente (tonner) para que laspistas salgan negras.
  • 82. Prepare la PlacaCorte con sierra o caladora la placa virgen del tamaño que necesite sudiseño.Pula la superficie que tiene el cobre con un textil suave, se recomienda usar acetona,de esta manera se eliminará todo resto de oxido o suciedad que pueda poseer.Apoye la placa, con la cara pulida sobre la impresión hecha en la hoja de papel. Fíjelautilizando stickers autoadhesivos, cinta adhesiva o cinta de papel. El objetivo es evitarque el diseño se mueva durante los próximos pasos. Corte el excedente de papel (elsobrante puede ser utilizado para otra impresión.3. Realizar la trasferenciaApoye la placa en una madera lisa o cartón, y utilizando unaplancha doméstica en temperatura media, aplique calor lo másparejo posible sobre toda la superficie de la placa durante 3 o4 minutos, hasta que el papel se transparente lo suficientepara poder ver con bastante nitidez el diseño impreso.4. Sumergir en agua y retirar el papelUna vez que la placa se haya enfriado, sumérjala en un recipiente con agua fría(temperatura natural) y déjela reposar no menos de 10 minutos, podrá ver que amedida que transcurra el tiempo, el papel se irá ablandando y arrugando. Cuandoel papel se haya ablandado, podrá retirarlo fácilmente; coloque la placa bajo elagua y con una esponja o cepillo suave retire cuidadosamente el papel,finalmente quedará visible el cobre y su diseño impreso en la placa.
  • 9CONSEJO: si después de retirar el papel la trasferencia no fue deltodo un éxito, es decir, si las líneas de las pistas no son continuas,se puede hacer uso de un marcador permanente para completarlas pistas que no quedaron bien, incluso se puede usar parareforzarlas como se muestra en la fotografía.Cuando hayamos quitado todo el papel, seque la placa, y déjela aun lado por unos minutos.5. Prepare el Cloruro FérricoAntes de Llevar a cabo este paso se recomienda ampliamente utilizar ropa adecuadapara esta operación, por motivos de seguridad se aconseja utilizar una bata, guantes yunas gafas de laboratorio.Bien, en un recipiente de plástico, coloque una cantidad de Cloruro Férrico suficiente como parasumergir cómodamente la placa, puede agregar un poco de agua; sumérjala y muévala (con ayuda deherramientas plásticas). Espere 10 minutos y observe si ya fue consumido todo el cobre, si aun se vieranrestos del metal debemos volver a sumergirla y repetir hasta que solo queden las pistas impresas denuestro diseño (el tiempo oscilará entre 10 y 60 minutos dependiendola pureza del ácido).Cuando ya no queden restos del cobre, podremos sacarla delrecipiente y lavarla con abundante agua y secarla. El sobrante delpercloruro férrico podemos guardarlos y volverlo a utilizar en variasocasiones más. Limpie con abundante agua el recipiente y todoelemento que haya estado en contacto con el ácido.Por último y con la ayuda de un taladro perforaremos la placa en donde lo requiera
  • 10Al terminar el proyecto queda asíPor último, solo colocamos nuestra lámpara incandescente, “la perilla que tiene el potenciómetro fueobtenido de un electrodoméstico”
  • 11Luces de velocidad variableAl terminar este proyecto se obtiene unjuego de luces con dos LED, los cuales enciendende forma alternada, produciendo un efectoluminoso especial. La velocidad del destello sepuede variar desde muy lenta hasta tan rápidaque los cambios casi no se pueden apreciar.En este proyecto utilizaremos un circuitointegrado, el famoso 555. Este dispositivo es uncomponente muy versátil y por sus múltiplesaplicaciones es quizás el circuito integrado masempleado en la historiaEl funcionamiento del circuito consiste en generar una onda cuadrada para controlar elencendido y el apagado de los LED. Una onda cuadrada es una señal de voltaje que esta variandoconstantemente entre un nivel positivo y un nivel negativo. Este tipo de circuitos se conocen como“circuito de reloj”. Un reloj emite una serie continua de pulsos, cuya frecuencia puede variar desdemenos de uno por segundo hasta más de un millón de pulsos por segundo.Como se puede ver en el diagramaesquemático, este circuito no tiene ningunaseñal de entrada, por lo tanto opera como unoscilador. La cantidad de pulsos o de cambiosentre un nivel positivo y uno negativo(frecuencia) lo determinan los valores delcondensador C1, el potenciómetro R5 y laresistencia R1. Entre mayor sea el valor delcondensador y las resistencias, menor es lafrecuencia de encendido de los LED y viceversa.
  • 12Los pulsos producidos por el 555 salen por el pin #3, el cualse encuentran conectados los LED. Durante el tiempo en que laseñal tiene el nivel de voltaje positivo se enciende el LED 1debido a que recibe corriente a través de R4; durante eltiempo en que se tiene el nivel de voltaje negativo seenciende el LED 2que recibe corriente a través de R3 .El circuito integrado 555 actúa como elementocentral del circuito. El valor del condensador C1 (10µF),del potenciómetro R5 (100K)y de la resistencia R1 (6.8K)determinan la velocidad de encendido y apagado de losLED. Las resistencias R3 y R4 sirven para limitar el valorde la corriente que circula a través de los LED. Su valores de 220Ω.Antes de iniciar el ensamble del circuito sedebe revisar que los componentes estén completos,haciendo la comparación con la lista de materiales.Se debe tener mucho cuidado para ubicar loscomponentes en forma correcta ya que los LED, elcondensador electrolítico y el circuito integradotienen una posición definida; si esta labor no se hacecorrectamente se pueden dañar los componentes.Circuito integrado 555: es un circuitode 8 pines; su modo de funcionamientodepende de los componentes externos quele sean conectados. Cada pin del integradocumple una función específica, por ello esmuy importante hacer una correctaidentificación de los mismos; para esto setiene un círculo o una pequeña muesca allado de la pata numero 1. Este integrado sepuede usar como temporizador, oscilador,generador, etc.Leds: es un semiconductor de dosterminales llamado ánodo y cátodo, queemite una luz visible cuando se polariza deforma directa, es decir cuando el ánodo espositivo con respecto al cátodo. La luzemitida por el led puede ser roja amarillaverde o azul dependiendo de suconstrucción interna. También se disponende leds que emiten luz infrarroja y láser. Losleds deben ser protegidos mediante unaresistencia en serie que limita la corriente através suyo a un valor seguro
  • 13Lista de materiales1 Circuito integrado 5551 Condensador electrolítico de 10µF a 16 ó 25 V (C1)1 Potenciómetro de 100KΩ (R5)2 LED (LED 1 y LED 2)1 Resistencia de 6.8 KΩ (R1)1 Resistencia de 1KΩ (R2) (opcional)2 Resistencias de220Ω (R3, R4)1 Base para circuito integrado de 8 pinesCables de 10 centímetros1 Batería de 9 volts1 Proto-boardProto.Board: Una placa de pruebas, tambiénconocida como proto-board o bread-board, es unaplaca de uso genérico reutilizable o semi permanente,usado para construir prototipos de circuitoselectrónicos sin soldadura. Normalmente se utilizanpara la realización de pruebas experimentales.Además de los Proto-board plásticos, libres desoldadura,también existen en el mercado otrosmodelos de placas de prueba.La batería es vital para el proyecto, en nuestro casoutilizaremos una de 7 voltios
  • 14Simulación y diseño digitalAntes de proceder a ensamblarhicimos uso del simulador Livewire1.11 Pro para obtener una vista previade cómo quedaría nuestro trabajo, conel fin de hacer ajustes necesarios antesde proponer la lista de materiales.Una vez tenido nuestro diseñoen Livewire 1.11 Pro utilizamos otrosoftware llamado PCB WizardsProfessional Edition que nos ayudara aobtener una vista menos abstracta delo que será nuestro proyecto yaensamblado, al igual que nos permitiráimprimir las pistas como en el proyectoanterior en caso de ser necesario yaque cabe mencionar que para estetrabajo utilizaremos un Proto-Board
  • 15Distribución de pines del CI-5551 - Tierra o masa2 - Disparo: Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempode retardo, si el 555 es configurado como monoestable. Este procesode disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 delvoltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta duración, puessi se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en altohasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.3 - Salida: Aquí veremos el resultado de la operación deltemporizador 555, ya sea que esté conectado como monoestable,estable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje de salida es elvoltaje de aplicación (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con laayuda de la patilla # 4 (reset)4 - Reset: Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida # 3 a nivel bajo. Si poralgún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee"5 - Control de voltaje: Cuando el temporizador 555 se utiliza en el modo de controlador de voltaje, elvoltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc-1 voltio) hasta casi 0 V (en lapráctica aprox. 2 Voltios). Así es posible modificar los tiempos en que la patilla # 3 está en alto o enbajo independiente del diseño (establecido por las resistencias y condensadores conectadosexternamente al 555).El voltaje aplicado a la patilla # 5 puede variar entre un 45% y un 90 % de Vcc en la configuraciónmonoestable.Cuando se utiliza la configuración estable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc.Modificando el voltaje en esta patilla en la configuración estable causará la frecuencia original delestable sea modulada en frecuencia (FM).Si esta patilla no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01uF para evitar lasinterferencias6 - Umbral: Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida(Pin # 3) a nivel bajo7 - Descarga: Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por eltemporizador para su funcionamiento.8 - V+: También llamado Vcc, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 voltioshasta 16 voltios (máximo). Hay versiones militares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios