carro con control analogico
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Carro con control con circuito electrónico analogicoTRANSCRIPT
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CARRO CON CONTROL ANALOGICO
Caldas W.1, Moncayo M.
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Resumen
En presente trabajo se compr un vehculo a
control remoto de juguete al cual se le extrajo su
circuito y se le coloco el circuito diseado por
los autores, se presenta los materiales usados y
los mtodos empleados para colocarlos en el
circuito explicando un poco el funcionamiento de
motores, fuentes, transistores y su aplicacin
como interruptores, se compar voltajes y
corrientes medidos, simulados y calculados. Se
plasm los conocimientos tericos en una
aplicacin.
Abstract
In this paper, a remote vehicle toy to which you
extracted your circuit and you put the circuit
designed by the authors was purchased, the materials
used and the methods used to put them in the circuit
is presented explaining a little operation engines,
fonts, its application as transistors and switches, and
measured voltages, currents calculated simulated and
compared. Theoretical knowledge was reflected in an
application.
Palabras Clave:
Transistor, Puente H, Fuente de CC, Intensidad,
colector, emisor.
Keywords:
Transistor, H Bridge, Fountain DC current, collector,
emitter.
1 Estudiante de Ingeniera Mecnica Universidad Politcnica Salesiana sede Cuenca, [email protected]
2 Estudiante de Ingeniera Mecnica Universidad Politcnica Salesiana sede Cuenca, [email protected]
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1. Introduccin Dentro del mundo de la electrnica
encontramos dos seales; la analgica que
vara en forma proporcional y continua y la
electrnica digital que son seales que varan
en forma discreta.
Frente a las seales elctricas los materiales
se comportan de tres maneras: los conductores
que presentan facilidad al paso de corriente
letrica, los aislantes que presentan oposicin y
los semiconductores que conducen la corriente
elctrica solo bajo ciertas condiciones estos
semiconductores son los diodos de Silicio y de
Germanio siendo ms utilizado el silicio.
Las condiciones para la conduccin es la
polarizacin; polarizado en directa (terminal
positivo al nodo) el diodo conduce, pero
polarizado en inversa (terminal negativo al
nodo) el diodo no conduce.
Un condensador almacena energa en forma
de campo elctrico, tiene la capacidad de
cargarse y descargarse, puede tomar muchas
aplicaciones pero por ahora proteger al motor
en su periodo de arranque y de trabajo, no es
una fuente de voltaje como una pila
Un transistor es un elemento electrnico
semiconductor capaz de amplificar seales
elctricas, existiendo dos tipos, Unipolares
(UJT) y Bipolares (BJT) siendo los ms
apropiados para el presente proyecto en BJT
que puede ser NPN como se muestra en la
figura 1. O un PNP como se muestra en la
figura 2. El que lleva la flecha es el emisor
El que lleva la flecha es el emisor donde el
colector y el emisor no son intercambiables,
para que exista una I de colector tiene que
existir una I de base, donde Ic (intensidad de
colector) es mayor a la Ib (Intensidad de base)
gracias a una ganancia de corriente
adimensional.
La magia de un transistor es hacer que lo
que se haga en un circuito de ingreso se sienta
en un circuito de salida.
1.1 Polarizacin de un BJT Polarizarlo es hacer que este en un punto de
trabajo a continuacin se muestra las formas
ms conocidas.
1.1.1Con dos fuentes
En la figura 3 observamos que si se
desconecta V1, Ic no existe salvo si V2 es
muy grande y daa el transistor, El voltaje
colector-emisor depende de cunto est
abierto P.
Figura 1. Transistor BJT-NPN
Figura 2. Transistor BJT-PNP
Figura 3. Polarizacin de un BJT con dos fuentes
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1.1.2Con una fuente
Circuito mostrado en la figura 4.
1.1.3Con partidor de tensin
En la figura 5 se ve que R1 Y R2 forman
un partidor de tensin del cual se debe
obtener un voltaje equivalente y una
resistencia equivalente, una vez conocidos
estos datos se trabaja como en el caso 1.
La recta de carga en el eje horizontal
muestra escalas del voltaje colector-emisor y
en el eje vertical la intensidad de colector en
miliamperios y esta se ubica entre sus puntos
de corte, el punto de trabajo (Q) debe
ubicarse sobre la recta de carga sino est mal,
es conveniente que el punto de trabajo se
ubique en los extremos.
Para que un BJT se comporte como
interruptor depende de la intensidad de base,
tiene que estar en los extremos en la zona de
corte o de saturacin como se muestra en la
figura 6, cuando el punto de trabajo se
encuentra en la zona de corte se comporta
como un interruptor abierto
Cuando se necesite un amplificador de
seales de audio el punto de trabajo debe
estar en la mitad de la recta.
1.2 Puente H
Es un circuito electrnico que permite a un
motor elctrico de CC girar en ambos sentidos,
se construye con 4 transistores como se muestra
en la figura 7. Las seales de avance y retroceso
nunca deben coincidir ya que pueden daar los
transistores.
Figura 4. Polarizacin de un BJT con una fuente
Figura 5. Polarizacin de un BJT con partidor de
tensin
Figura 6. Recta de carga y punto de trabajo
Figura 7. Puente H con transistores
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2. Materiales 2.1 Transistor TIP 41C (8):
Caractersticas mostradas en la tabla 1.
Tabla 1. Transistor TIP 41c
Transistor TIP 41 C
V base- emisor 100 V
V emisor-colector 100 V
Ic max 6 A
Ib max 2 A
2.2 Motor de CC (2): Es una mquina que convierte la energa
elctrica en energa mecnica provocando un
movimiento rotatorio gracias a la accin del
campo magntico, se compone de dos partes
como se muestra en la figura 8.
El estator da soporte mecnico al aparato
y contiene los polos que pueden ser
permanentes o no, El rotor generalmente es
de forma cilndrica tambin devanado y con
ncleo alimentado mediante escobillas fijas.
2.3 Funete de CC (1): Las fuentes son elementos generadores
que genera una diferencia de potencial entre
dos puntos, es continua cuando no cambie de
polaridad en el tiempo es decir que los
bornes son siempre los mismos, son
elementos activos de acuerdo a sus
caractersticas o comportamientos frente a
distintas cargas y se puede diferenciar dos
tipos: los generadores de tensin y los de
corriente, en la figura 9 se muestra la batera
usada en el proyecto.
2.4 Resistencia 1K-1/2W (8): Se denomina resistencia elctrica a la
igualdad de oposicin que tienen los
electrones al desplazarse a travs de un
conductor, su unidad es el ohmio (), tiene un parecido a la friccin en la fsica
mecnica en la Figura 10 se muestra una
resistencia de 1k.
2.5 Conector de dos contactos (2): Son un punto de anclaje de alimentacin
de electricidad figura 11.
Figura 8. Partes del motor de corriente contina
Figura 10. Resistencia elctrica
Figura 11. Conector de
dos contactos
Figura 9. Fuente de 9VCC
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2.6 Placa perforada (2): Es un tablero con orificios en el cual se
pueden insertar las patas de componentes
electrnicos y cables para el armado de
circuitos electrnicos, esta echo de dos
materiales como se observa en la figura 12.
Un aislante y un conductor.
2.7 Conmutador unipolar de 3 Posiciones (2):
Objeto o mecanismo que puede adoptar
varios estados donde puede tener tensin en
uno u otro estado, cuando se encentra en el
medio no existe tensin, pero si se lo mueve
hacia arriba mueve el motor a un lado y si se
lo colca hacia abajo mueve el motor en el
otro sentido, en la figura 13 se lo muestra.
2.8 Cable multipar: 2.9 Multimetro: 2.10 Pinzas 2.11 Cautn 2.12 Estao 2.13 Maqueta de un carro a control
remoto de juguete
2.14 Protoboard pequeo
3 Mtodos El carro contara con dos motores que
cada uno comandara las dos ruedas laterales
por lo que el circuito mostrado
posteriormente representara en mando de un
motor ya que el segundo es independiente del
primero y el circuito es el mismo.
Sobre las placas perforadas se colocan los
componentes como se muestra en la figura
14. Y en la parte posterior se unen con cables
como el circuito mostrado mas adelante.
Sobre la maqueta del carro a control
remoto se adaptas las placas como se muestra
en la figura 15. Conectando motores y el cable
multipar. (el circuito original del carro a sido
retirado)
Figura 12. Placa perforada
Figura 13. Conmutador unipolar
de 3 posiciones
Figura 14. Componentes sobre las placas
Figura 15. Placas sobre la maqueta
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Sobre el protoboard pequeo se colocan los
tres conectores unipolares de tres posiciones
conectados al cable multipar como se muestra
en la figura 16.
4 Situacin Fsica El circuito que comanda el motor es el
mostrado en la figura 17, ambos alimentados
por una sola fuente de CC.
5 Modelo Matemtico Para nuestro proyecto usaremos la
polarizacin de un BJT con una fuente donde
la intensidad de base se calcula con la
ecuacin 1 y la intensidad de colector se
calcula con la ecuacin 2.
Ib =
(1).
Ic =
(2).
6 Anlisis de Resultados Los resultados de los valores se muestran
en la tabla 2.
Figura 16. Mando de los motores.
Figura 17. Circuito en Proteus
Tabla 2. Comparacin de voltajes y corrientes
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Debe de ser considerada la diferencia entre
los resultados simulados y medidos ya que con
el transcurso del tiempo de trabajo en voltaje
de la fuente baja y continua bajando, no es
constante como lo supone el simulador
proteus.
7 Conclusiones El presente trabajo se comenz utilizando
para cada puente H dos transistores NPN y 2
PNP pero a medida que avanzaban las
investigaciones se decidi que la mejor
configuracin eran 4 NPN para cada puente H.
Al iniciar el ciclo de trabajo los 4
transistores elevaban su temperatura y pasado
unos cuantos segundos dejaba de funcionar
con una potencia que no mova el tren motriz.
Habindose quemado, se necesitaba un
transitor que soporte ms potencia.
Se cambi los transistores 2N3904 por
2N2222A, estos lograron mover el tren motriz
pero fsicamente se calentaban y a los pocos
segundos se quemaban.
Se cambi los transistores 2N2222A por
2N2219A que con otras caractersticas de sus
polos requiri de unas modificaciones fsicas
del circuito en lo que se refiere a conexiones
ya que emisor y base no son parecidas a los
transistores anteriores. Este transistor se
comport de igual manera que el 2N2222A.
Finalmente se coloc el transistor TIP 41C
que ya no calentaba y con el cual es circuito
funcionaba satisfactoriamente, para mayor
proteccin se coloc disipadores de calor en
los transistores de entrada.
8 Bibliografa
[1] R. Boylestad. Electrnica: Teora de circuitos y dispositivos electrnicos. 10ma Ed. 2012.
[2] ROHS COMPLIANT, micro comercial components, All transistores.
[3] Ing. Rene Zumba Rivera, Universidad Politcnica Salesiana sede cuenca,
Electrnica analgica y digital,