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Proyectos didácticos Proyectos didácticos Presentation Transcript

  • PROYECTOS DIDÁCTICOS : CIRCUITOS DE CONTROL ELÉCTRICO Y ELECTRÓNICO
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • ÍNDICE:
      • CONTROL ELÉCTRICO.
        • Circuito inversor de conmutación.
        • Control por medio de relés.
        • Circuitos de relés más complejos.
      • CONTROL ELECTRÓNICO.
        • Las resistencias.
        • Los condensadores.
        • Los diodos.
        • Los transistores.
        • Circuitos integrados.
        • Circuitos temporalizadores.
      • PROYECTOS DIDÁCTICOS.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • CONTROL ELÉCTRICO:
      • Circuito inversor de conmutación .
        • Se utiliza para cambiar el sentido de giro de un motor de forma manual siendo necesario desplazar y mantener el interruptor de giro presionado.
    Circuito inversor invirtiendo los cables de la pila Circuito inversor mediante interruptor de giro
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Control por medio de relés:
      • Un relé es un interruptor eléctrico gobernado por la acción de un electroimán . El relé puede tener uno o más conjuntos de contactos conmutados, de modo que puede para abrir o cerrar uno o más circuitos.
    • El relé consta de 2 partes diferenciadas, montadas en un chasis de plástico, el circuito de la bobina (circuito de control), y el circuito de trabajo, que son independientes y pueden tener distinta alimentación.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Circuitos de relés más complejos:
      • Circuito inversor mediante relé .
    IP 1 sin pulsar IP 1 pulsado -OBSERVACIONES: - Es necesario mantener pulsado IP 1 para mantener cambiado el sentido de giro. - El circuito de la bobina y el de trabajo (contactos conmutados), aunque se alimentan en este caso de la misma fuente de alimentación, son independientes.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • El relé de enganche.
      • Cuando se acciona un relé por medio de un pulsador, el relé solamente quedará activado mientras tengas el dedo sobre el pulsador como hemos visto en el caso anterior. Sin embargo en algunos circuitos de control es necesario que el relé se quede activado después de soltar el pulsador. Esto se puede lograr empleando un circuito de relé de enganche .
    Circuito de relé de enganche -OBSERVACIONES: - Se emplea un contacto normalmente abierto del circuito de trabajo en serie con la bobina para puentear IP 1 (circuito de enganche).
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Proyecto de puerta corredera:
      • Diseña una puerta corredera que se abra al detectar la presencia de peatones a ambos lados de la misma y que una vez completamente abierta, se cierre automáticamente.
    MI 1  Final de carrera puerta cerrada. MI 2  Final de carrera puerta abierta. TP 1  Taco de presión a un lado de la puerta. TP 2  Taco de presión al otro lado de la puerta. -OBSERVACIONES: - Aunque emplea un relé de 4 polos, un relé de 3 polos hubiera sido suficiente. - El circuito de la bobina (junto con el circuito de enganche ) y el de trabajo (contactos conmutados), aunque en este caso se alimentan de la misma fuente de alimentación, son independientes.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Proyecto un transportador de mercancías:
      • Diseña un transportador de mercancías para emplearlo en un almacén. El diagrama de flujo que se muestra, describe cómo tiene que funcionar el vehículo
    -OBSERVACIONES: - El circuito de la bobina y el de trabajo (contactos conmutados), aunque se alimentan en este caso de la misma fuente de alimentación, son independientes.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Proyecto de ascensor de fábrica:
      • Diseña un ascensor de fábrica para utilizarlo en una fábrica muy concurrida. El ascensor tiene que funcionar entre 2 plantas y no hace falta que tenga puertas. Tiene que ser posible llamar al ascensor desde cualquier piso.
    -OBSERVACIONES: - Observa como el circuito de la bobina (junto con el circuito de enganche ) y el de trabajo (contactos conmutados), son independientes. Interruptor fin de recorrido planta baja Interruptor fin de recorrido primera planta
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Diseño de circuitos con relé de enganche (con memoria):
    OBSERVACIONES: -Tanto los finales de carrera como los pulsadores siempre se dibujan en estado de reposo. - El circuito de trabajo (contactos conmutados), siempre se dibuja girando el motor en el sentido contrario al que queremos conseguir al apretar el/ los pulsador/es de marcha. -Interruptores finales de recorrido (finales de carrera). -Se encargan de detener el motor. - Pulsador/es que ponen en marcha a nuestro circuito. - Pulsadores en paralelo cuando sea “Este pulsador o este otro”. - Pulsadores en serie cuando sea “Este pulsador y este otro”. - Observa como van colocados en serie con la bobina y entre el circuito de enganche (memoria). Interruptor fin de recorrido planta baja Interruptor fin de recorrido primera planta - Pulsador/es que cambian el sentido de giro . - Pulsadores en serie cuando sea desde distintos puntos. - Observa como van colocados en el circuito de enganche.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • ¿Cómo podríamos realizar el circuito del ascensor con un relé de 2 polos y otro de 1 polo? (Respecto al proyecto del ascensor).
      • Observa como es necesario un relé de 3 polos para poder realizar este tipo de circuitos.
        • 1 polo para el circuito de enganche.
        • 2 polos para el circuito inversor de giro del motor.
    Final de carrera planta baja Final de carrera primera planta Botón de subida planta baja Botón de llamada primera planta Botón de llamada planta baja Botón de bajada primera planta
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • CONTROL ELECTRÓNICO:
      • Las resistencias:
        • Una resistencia es un componente que se intercala en los circuitos eléctricos y electrónicos para dificultar el paso de la corriente . El valor de una resistencia se indica sobre la misma por medio de anillos de colores que corresponden a un código.
    Dos primeros colores  Indican un número. Tercer color  Número de ceros van detrás de los 2 primeros números. Cuarto color  Indica las tolerancias.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • El condensador:
      • El condensador es un componente que sirve en corriente continua para acumular cargas eléctricas, y liberarlas posteriormente. El condensador electrolítico, a diferencia del normal, debe conectarse de acuerdo con su polaridad.
      • Los condensadores electrolíticos (o polarizados) suelen ser de mayor capacidad que los no polarizados.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • El diodo:
      • Un diodo es un componente electrónico que permite que la corriente circule sólo en un sentido.
      • Un diodo está provisto de dos electrodos, ánodo y cátodo . La corriente sólo circulará cuando el ánodo esté conectado al polo positivo de la fuente de energía, y el cátodo , al polo negativo de la fuente de energía. (Es conductor en el sentido ánodo-cátodo  polarizado directamente).
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • El diodo LED:
      • El diodo LED ( del inglés Light Emitting Diode), es un diodo capaz de emitir luz al ser polarizado en el sentido directo.
      • Produce una luz monocromática (roja, amarilla, verde), tiene un bajo consumo y es muy empleado como elemento de señalización en aparatos y circuitos electrónicos.
      • Los diodos nunca deben conectarse directamente a la fuente de alimentación ya que la corriente sería demasiado fuerte y los destruiría.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • El transistor:
      • El transistor es un dispositivo electrónico que se distingue por tener 3 patas de conexión: El emisor (E), el colector (C), y la base (B).
      • Cuando la base no recibe corriente , no hay paso de corriente entre el colector y el emisor y se dice que el transistor está bloqueado.
      • Al aplicar una pequeña corriente sobre la base y mientras dure ésta, el transistor se desbloquea y permite el paso de corriente.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
      • El transistor es un componente electrónico que puede cumplir 2 funciones:
        • Como interruptor , bloqueando o dejando pasar la corriente a través del colector-emisor.
        • Como amplificador.
      • Una corriente muy débil sobre la base es suficiente para transmitir el flujo de una fuerte corriente a través del colector.
    Transistor BC 548 B , la corriente de colector es de 200 a 450 veces más grande que la de la base. Transistor BC 517 , la corriente de colector es 30000 veces más grande que la de la base.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • ¿Qué hacen los transistores?
      • Cuando el interruptor IN 1 está abierto , la corriente no circulará en ninguna parte del circuito.
      • Cuando el interruptor IN 1 está cerrado una corriente muy pequeña circula por la base del transistor vía la resistencia R. Cuando esto ocurre, el transistor “se enciende” permitiendo que una corriente más grande circule por su colector, vía la bombilla.
      • La resistencia R está incluida en este circuito para proteger al transistor.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Circuito indicador contaminación agua.
      • El agua contaminada tiene partículas suspendidas que afectan al paso de la luz.
      • Cuando la luz de la bombilla se dirige a través del agua hacia la LDR (Light depend resistor), la cantidad de luz que llega a la LDR dependerá del nivel de contaminación.
      • La LDR ORP12 tiene una resistencia de 10 M  a oscuras y solamente 130  con luz brillante.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Agua contaminada  La LDR está a oscuras  su resistencia es alta . La corriente de base es insuficiente para “encender” el transistor  La bombilla del indicador está apagada.
    • En agua menos contaminada  La resistencia de la LDR disminuye. La corriente de base es suficiente para “encender” el transistor  La corriente de colector enciende la bombilla del indicador.
    • ¿Qué hace la resistencia variable?
    • La resistencia variable R v , tiene como misión el permitir regular el nivel de contaminación.
    • R v es alta  Se irá más corriente por la base.
    • R v es baja  Irá menos corriente por la base.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Diseño de circuitos con transistores
      • Para cada transistor, hay una corriente de colector máxima que no hay que exceder. Transistor BC 108  I c máx =100 mA.
      • Si el dispositivo que debe encenderse requiere más corriente de la que suministra el transistor  Se utiliza un Relé.
      • Cuando un relé se desconecta , descarga una sobretensión  Puede destruir transistor  Se Coloca un diodo en paralelo con la bobina del relé.
    Termistor  Pag. 117 AKAL PTC   Temperatura   Resistencia NTC   Temperatura   Resistencia Circuito de un ventilador activado por temperatura 9-12 V
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Ganancia de un transistor.
      • Una pequeña corriente de base ( I b ) “conectará” una corriente de colector ( I c ) mayor.
      • A este fenómeno se le conoce como amplificación de la corriente .
      • Para medir la amplificación utilizamos el término Ganancia de corriente del transistor (h fe ) siendo:
    Para el transistor del circuito del dibujo
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • El amplificador par de Darlington.
      • La amplificación de un transistor único no suele ser suficiente en un circuito.
      • Si se alimenta la base de un segundo transistor con la corriente amplificada de un primer transistor, aumentamos el efecto de amplificación.
      • La amplificación aumentará tantas veces como el producto de las ganancias de ambos transistores.
      • Este método de conectar transistores se conoce por el nombre de “Par de Darlington”.
    Par de Darlington
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Circuito indicador contaminación agua mediante Par de Darlington.
      • El indicador de contaminación de agua de la pág. 138 AKAL, funcionaba con un transistor único.
      • El circuito es mucho más sensible (puede detectar cambios más pequeños de la intensidad de la luz) con el circuito del “Par de Darlington” de la figura.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Interruptor activado por luz.
      • El circuito del dibujo es una modificación del circuito del indicador de contaminación de agua .
      • Al sustituir la bombilla del indicador por un relé (y un diodo protector), se puede usar el circuito para controlar otros dispositivos como respuesta a niveles de luz variables.
      • Otras modificaciones incluyen la sustitución de la LDR por:
        • Un termistor : (variac. de temperatura)
        • Sondas metálicas : (variac. de humedad)
    Circuito de un interruptor accionado por luz 9-12 V
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Circuito activado por señal luminosa
    • Circuito desactivado por señal luminosa
    • Interruptor activado o desactivado por luz. (continuación)
    • Observaciones:
      • La única diferencia entre ambos circuitos se encuentra en la posición relativa de la resistencia LDR y la resistencia variable (potenciómetro).
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Interruptor sensible al contacto.
      • El circuito del dibujo se puede usar en cualquier proyecto que requiera que algo se encienda por el contacto con un dedo.
      • El dedo se usa para “conectar” las chapas de contacto. La minúscula corriente que circula por la yema del dedo, se utiliza para activar el par de Darlington y poner en funcionamiento el relé.
      • El relé se desconectará en el momento en que se quite el dedo de las chapas de contacto
      • Podemos conseguir un efecto memoria (circuito de enganche) mediante la utilización de un contacto normalmente abierto del relé.
      • Para eliminar el efecto memoria se coloca un pulsador N.C. en el circuito de enganche.
    9-12 V Interruptor sensible al contacto con enganche 9-12 V
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Proyecto de un robot de juguete que busca la luz:
      • Diseña un robot de juguete que busca la luz. El robot debe “buscar” un haz luminoso ( de una linterna), seguirlo y desplazarse hacia él. Si el haz de luz se mueve o interrumpe, el robot tiene que dejar de desplazarse hacia delante y empezar a buscar la luz otra vez.
    Motor de accionamiento de la rueda izquierda Motor de accionamiento de la rueda derecha
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Circuitos temporizadores:
      • CIRCUITO 1:
        • Circuito diseñado para mantener activado un dispositivo durante unos segundos después de utilizar el interruptor para apagarlo.
    • Se ha conectado un condensador en paralelo con la bobina del relé .
    • Cuando IN 1 está cerrado :
      • El relé se activa  la bombilla se enciende. El condensador se carga.
    • Cuando IN 1 se abre: (en ese instante)
      • Relé permanece activado unos segundos mientras condensador se descarga por la bobina del relé.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • CIRCUITO 2:
      • Circuito diseñado para activar un dispositivo durante un periodo corto de tiempo, y apagarse después automáticamente.
      • Se ha conectado un condensador en serie con la bobina del relé .
      • Cuando IN 1 se cierra primera vez :
        • Hasta la carga del condensador  el relé se activa  la bombilla se enciende. (A  capacidad del condensador   temporalizac.)
      • Observación :
        • Para poner a cero el circuito , primero abre IN 1 , después pulsa IP 1 .
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • CIRCUITO 3:
      • Circuito diseñado para retardar la activación de un dispositivo durante un periodo corto de tiempo.
      • Cuando IN 1 se cierra primera vez :
        • El condensador C se carga vía la resistencia R.
        • Mientras el condensador se carga, aumenta el voltaje entre sus electrodos.
        • Cuando V cond =0,7 V  Transistor se activará (en paralelo)  Relé activado.
      • Para poner a cero el circuito :
        • primero abre IN 1 , después pulsa IP 1 .
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Tiempo de carga de un condensador
      • Constante de tiempo en un circuito R.C .
        • Es el tiempo que tarda el voltaje en bornes del condensador en alcanzar aprox. 2/3 del voltaje de alimentación.
        • Constante de tiempo  t= C.R
          • t = tiempo (S)
          • C = capacidad (F).
          • R = resistencia (  ).
        • t= 0,0047.10000= 47 segundos
        • V alimentac = 9 V  t=47 s  V cond = 6V. t  4,7 s  V cond  0,6 V  V BE  0,6 V
     Transistor se activa  Relé se activa. (Ver CIRCUITO 3 ).
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Circuitos integrados:
      • Los circuitos de los que se ha hablado hasta ahora se conformaban de componentes discretos (o independientes) como resistencias, transistores, condensadores, etc...
      • Los circuitos integrados (C.I.) son circuitos completos en sí mismos.
      • Los C.I. contienen pequeños chips de silicio , dentro de los cuales se han construido numerosos componentes.
    • Cada chip de silicio está instalado dentro de una funda de plástico y conectados a un juego de patillas en los laterales de la funda.
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • El amplificador operacional 741
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • PROYECTOS DIDÁCTICOS:
      • Sistema de cuidados de plantas:
        • Algunas plantas de invernadero no toleran la luz brillante. Diseña un sistema que impida que la luz que sobrepase una intensidad determinada, alcance a las plantas.
    Circuito del interruptor accionado por luz -OBSERVACIONES: - El interruptor se activa cuando la LDR detecta cierta intensidad luminosa .
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Clasificador de cajas automático:
      • Diseña un clasificador de cajas de manera que sea capaz de distinguir entre 2 tamaños diferentes de cajas.
    -OBSERVACIONES: - El interruptor se activa cuando la LDR no detecta cierta intensidad luminosa. Necesitamos un efecto memoria
  • PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control
    • Clasificador de cajas automático:
      • Diseña un clasificador de cajas de manera que sea capaz de distinguir entre 2 tamaños diferentes de cajas.
    -OBSERVACIONES: - Podemos conseguir un efecto memoria (circuito de enganche) mediante la utilización de un contacto normalmente abierto del relé. - Para eliminar el efecto memoria se coloca un pulsador N.C. en el circuito de enganche accionado por la leva.