“AÑO DE LA CONSOLIDACIÓN DEL MAR DE GRAU “

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA

SISTEMA DE SEGURIDAD PARA VIVIENDAS

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DEL CURSOCIRCUITOS ELECTRÓNICOS

ELABORADO POR: ALVARADO CASTILLO, Víctor Rt CHIHUAN HUAYTA, Efraín HUARANGA FLORES, Jhunior Omar ROMERO VILLAGARAY, Larry Jeanpiere

DOCENTE:Ing. LÓPEZ CAVERO, Máximo Jesús

HUANCAYO-PERÚJUNIO-2016

DEDICATORIA

Dedicamos este trabajo a todas las personas que apoyan en nuestra formación profesional; especialmente a nuestros padres, que con su esfuerzo hacen que nos superemos día a día.

Los autores.

ÍNDICE

PáginaINTRODUCCIÓNCAPÍTULO I: PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN1.1. Planteamiento del problema……………………………………………….1.2. Justificación………………………………………………………………….1.3. Objetivos……………………………………………………………….…….

1.3.1 General……………………………………………………………….1.3.2 Específicos……………………………………………………………

1.4. Factibilidad……………………………………………………………………1.4.1 Económica……………………………………………………………1.4.2 Operacional...…………………………………………………………

CAPÍTULO II: BASES TEÓRICAS2.1. Antecedentes………………………………………………………………….2.2. Marco teórico…………………………………………………………………..2.3. Glosario…………………………………………………………………………CAPÍTULO III: ANÁLISIS, DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA3.1. Diagrama de bloques…………………………………………………………..3.2. Análisis y diseño del sistema de adquisición de datos……………………..3.3. Implementación y prueba del sistema………………………………………..3.4. Fotografías, guía de instrucciones……………………………………………CAPÍTULO IV CRONOGRAMA Y PRESUPUESTO4.1. Cronograma…………………………………………………………………….4.2. Presupuesto…………………………………………………………………….CONCLUSIONESSUGERENCIASREFERENCIAS BIBLIOGRÁFICASANEXOS

RESUMEN

La seguridad en estos últimos años ha cobrado vital importancia en las políticas de

estado, pues se está viendo afectada uno de los principales derechos del hombre “el

derecho de vivir en paz” en condiciones adecuadas para su desarrollo. Pero la

problemática específica en este tema de seguridad ciudadana esta en lo urbano más

que en lo rural, vinculado principalmente a la delincuencia, alarmantes cifras de

robos de viviendas, afectando el normal desarrollo de capital humano.

Por esta razón se plantea un sistema de seguridad con un circuito integrado

multiplexor 74151, demutiplexador 74138, que ayude evitar los robos en las

viviendas, ayudando a la reducción de la tasa de delincuencia en el Perú.

INTRODUCCIÓN

El proyecto denominado “SISTEMA DE SEGURIDAD PARA VIVIENDAS” nos

ha permitido poner en práctica los conocimientos teóricos del curso de Circuitos

Electrónicos.

En el Capítulo I se detalla al problema de investigación. En primera instancia

se planteó el problema, luego se justificó el mismo. A continuación, se describe

objetivos tanto generales como específicos. Finalmente se trata sobre la factibilidad

del proyecto.

En el Capítulo II se especifica las bases teóricas que sustentan el proyecto.

Para el efecto revisamos algunos antecedentes, conceptos teóricos de los

dispositivos y componentes utilizados y finalmente un glosario de los términos más

importantes.

En el Capítulo III se aboca al análisis, diseño, implementación y prueba del

sistema.

En el Capítulo IV detallamos el cronograma de actividades, en este caso, un

diagrama de Gantt. También acompañamos el presupuesto correspondiente.

Finalizamos con las conclusiones, sugerencias, referencias bibliográficas y los

anexos.

CAPÍTULO I

PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

1.1. Planteamiento del problema

El presente año ha sido denominado “Consolidación del Mar de Grau”.

La inseguridad en el país en estos últimos años ha crecido en un porcentaje

muy elevado, como prevención para el cuidado de las viviendas se realizará un

sistema de seguridad que indicará cuando una puerta o ventana se abra.

Los fundamentos teóricos prácticos serán muy provechosos para realizar el

proyecto de seguridad en las viviendas.

1.2. Justificación

Desde el punto de vista teórico el proyecto se justifica porque nos permitirá

corroborar su validez con la parte experimental.

Desde el punto de vista social, el proyecto servirá para que los alumnos

acabando la carrera puedan implementar un sistema de seguridad en sus hogares,

trabajos, oficinas, etc. para que así estos puedan proteger sus patrimonios donde se

encuentren.

1.3. Objetivos

1.3.1 General

“Análisis, diseño e implementación de un sistema electrónico de seguridad”

Este proyecto está basado en la idea de instalar y poner en marcha un

sistema de alta seguridad para las viviendas, con el fin de desarrollar un medio

técnico activo electrónico que ayude a mejorar la seguridad en las viviendas.

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1.3.2. Específicos

- Análisis, diseño e implementación del sistema de

adquisición de datos(entrada).

- Análisis, diseño e implementación del sistema de

potencia (salida).

1.3.3. Factibilidad

- Económica. El costo de los componentes está al alcance

de los integrantes del grupo de trabajo

- Operacional. Tenemos las bases teóricas para diseñar e

implementar el dispositivo electrónico de seguridad.

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CAPITULO II

BASES TEÓRICAS

2.1 ANTECEDENTES

Para la realización de la presente investigación se hizo la revisión de una

serie de trabajos previos relacionados con el objeto de estudio los cuales servirán

de antecedentes. Entre ellos se puede mencionar el trabajo realizado por:

QUISPE JALISTO, (2014), titulado: Implementación de un sistema de

seguridad utilizando microcontroladores con sensores de luz infrarroja basado en

SMS para alertar sobre daños al patrimonio cultural. El cual fue presentado en la

Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco; para optar el título de Ingeniero

Informático y de Sistemas.

La tesis explica el diseño de un sistema de seguridad para detectar la

intromisión de agresores al Patrimonio Cultural usando una tecnología de un

Microcontrolador, el cual está programado para detectar intrusiones, cuando exista

una interferencia de los sensores de luz infrarroja, en la aplicación informática se ha

utilizado comandos AT para el envío de mensajes de texto como alerta al personal

de seguridad, finalmente la aplicación, además de mostrar constantemente un

video, toma fotografías al intruso cuando este dañando el Patrimonio.

RAJA PERÉZ ANTONIO, (2010), titulado: Diseño de sistema electrónico de

alarma anti intrusos para viviendas individuales. El cual fue presentado en la

Universidad Politécnica de Cartagena; para optar el título de Ingeniero Técnico

Industrial, especialidad en Electrónica Industrial.

La tesis explica el diseño de un sistema de seguridad de detección y alarma

anti intrusión orientado a una vivienda unifamiliar de dos plantas en zona urbana.

Donde el sistema conforma una unidad de control, detectores, señalización y

avisadores.

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ZEBALLOS CHONG ALDO, (2011), titulado: Diseño e implementación de un

sistema domótico de seguridad inalámbrica para un laboratorio de

telecomunicaciones. El cual fue presentado en la Pontifica Universidad Católica del

Perú; para optar el título de Ingeniero Electrónico.

La tesis está basada en el diseño e implementación de un sistema de

seguridad usando sensores comerciales y comunicados inalámbricamente

basándose en la tecnología ZigBee y visualizados a través de la pantalla de un

computador desde cualquier parte del mundo usando internet.

2.2 MARCO TEÓRICO

2.2.1 Circuito 74138 TTL

El circuito integrado 74138 (DEMUX) o subfamilia (74LS138, 74F138,

74S138, 74HCT138) es un circuito integrado que tiene la función de decodificador /

demultiplexor binario de 3 bits (1:8).

Con las tres entradas que posee el circuito podemos realizar 8 combinaciones

diferentes, de 000 a 111 que nos activaran una de las salidas Yn. Este circuito

integrado se utiliza mucho para seleccionar memorias y periféricos en el espacio de

memoria de los sistemas con microprocesadores.

La habilitación del 74138 se activa sólo cuando se cumple la siguiente

ecuación de las patillas de entrada. “E = G1 * G2A * G2B”

  Utilizando la formula anterior podemos hacer decodificaciones de más salidas,

activando o desactivando la habilitación se pueden conectar en cascada más

circuitos para realizar decodificaciones mayores. Aunque si queremos un

decodificador que tenga una entrada más y el doble de salidas ya tenemos

el circuito 74154.

El tiempo de retardo o propagación del 74LS138 es de unos 22nS.Las salidas

son del tipo Totem pole.

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La relación de pines de este integrado es la siguiente:

A, B, C: Entradas de selección, según la combinación binaria que coloquemos

tendremos activada la salida Yn correspondiente.

G1, G2A, G2B: Entradas de validación, la primera activa a nivel alto y las dos

siguientes a nivel bajo, si no cumplimos estas condiciones el decodificador no

funcionara.

Y0, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8: Salidas del decodificador activas a nivel bajo

(0V), solo puede haber una activa a nivel bajo.

2.2.2 Circuito 74151 TTL

Los multiplexores son circuitos combinacionales que tienen varias entradas,

una salida y varias líneas de selección. Su funcionamiento podría asemejarse a un

conmutador de varias posiciones que simularían las entradas y el terminal común, la

salida; la conmutación se realizaría por medio de la línea de selección, es decir el

multiplexor permite el envío por una sola línea de los datos presentes en varias

líneas.

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El circuito integrado TTL 74151, contiene un multiplexor (MUX) con ocho

entradas de datos y una salida. Tiene una entrada de inhibición (STROBE G) activa

a nivel bajo (0V) y tres entradas de selección (SELECT A, B y C).

2.2.3

Contador 74193

Este circuito integrado es un contador/descontador programable de 4 bits con

carga de datos paralelo. Dispone de dos salidas de sobre pasamiento para contajes

en cascada, así como de dos entradas de control del contaje, ascendente o

descendente.

La relación de pines de este integrado es la siguiente:

UP: Pin de entrada de pulsos a contar de forma ascendente. El avance del contaje

se realiza con cada nivel lógico alto de esta señal. Entrada sin inversión.

DOWN: Pin de entrada de pulsos a contar de forma descendente. El avance del

descontaje se realiza cada nivel lógico alto de esta señal. Entrada sin inversión.

CLR: Pin de reset. Entrada sin inversión.

: Pin de carga de los datos de entrada. Cuando se da un flanco ascendente

de la señal de reloj y este pin tiene un nivel lógico bajo, se realiza la carga del dato

de preselección de las entradas A, B, C y D. Entrada con inversión.

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QA, QB, QC, QD: Pines de salida del contaje. Estos pines indican el valor del

contaje. QA es el bit de menor peso (LSB). Salidas sin inversión.

: Pin de sobrepasamiento del contaje ascendente. Cuando el contador se

encuentra en el máximo estado (1111) esta señal pasará a estado lógico bajo. Esta

señal se mantendrá en valor bajo mientras dure el estado máximo de contaje. Salida

con inversión.

: Pin de sobrepasamiento del contaje descendente. Cuando el contador se

encuentra en el mínimo estado (0000) esta señal pasará a estado lógico bajo. Esta

señal se mantendrá en valor bajo mientras dure el estado mínimo de contaje. Salida

con inversión.

A, B, C, D: Pines de entrada de datos de entrada. Estos pines indican el valor de

carga del contaje para realizar un contaje programado. La carga de estos pines se

hace de forma paralela y de forma síncrona. A es el bit de menor peso (LSB).

Entradas sin inversión.

Funcionamiento:

Un nivel lógico alto en la entrada CLR pone todas las salidas a valor lógico bajo.

Para realizar la carga del valor de las entradas de datos se deberá meter un nivel

lógico bajo en la entrada . La función de contaje esta deshabilitada mientras la

señal   se encuentre a nivel lógico bajo. El contador dispone de dos entradas

de control del contaje (UP y DOWN), mediante las cuales se selecciona el tipo de

operación a realizar, contaje o descontaje respectivamente. El contaje empieza

cuando estos pines se encuentran en los estados que indica la tabla de función, así

como el descontaje. Para saber cuándo se ha llegado al estado máximo del contaje

o estado mínimo del contaje se disponen de dos pines de salida que lo indican

poniéndose a nivel lógico bajo mientras dure el estado correspondiente (  y   

respec tivamente).

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2.2.4 Circuito Integrado 555

Es un circuito integrado (chip) que se utiliza en la generación de

temporizadores, pulsos y oscilaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar

retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flip flop. Sus

derivados proporcionan hasta cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete.

Fue introducido en 1971 por Signetics, el 555 sigue siendo de uso generalizado

debido a su facilidad de uso, precio bajo y la estabilidad. Muchas empresas los

fabrican en versión de transistores bipolares y también en CMOS de baja potencia. A

partir de 2003, se estimaba que mil millones de unidades se fabricaban cada año.

Este circuito suele ser utilizado para trabajos sencillos como trabajos escolares,

debido a su bajo costo y facilidad de trabajar con él.

2.2.4 Arduino

Arduino es una plataforma de electrónica "open-source" o de código abierto

cuyos principios son contar con software y hardware fáciles de usar. Es decir, que

promete ser una forma sencilla de realizar proyectos interactivos para cualquier

persona.

El Arduino es tanto software como

hardware, y aquí viene la primera diferencia

con otras placas y microcontroladores. Los

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entornos de desarrollo y lenguaje de programación de Arduino y las placas en las

que se ejecutan han sido desarrollados de la mano, por lo que tenemos asegurada

tanto la compatibilidad como la sencillez de desarrollo sobre ellas.

2.2.5 Parlante

El parlante es un dispositivo utilizado para reproducir sonido desde un

dispositivo electrónico. También llamado altavoz, bocina.

2.2.6 Diodos Leds

LED se define por sus siglas como diodo emisor de luz, no es más que un

pequeño chip de material semiconductor, que cuando es atravesado por una

corriente eléctrica, en sentido apropiado, emite luz monocromática sin producir calor,

es decir un componente electrónico semiconductor, con polaridad por lo que se

usará en funciones de señalización, estética y, actualmente iluminación.

Su estructura consta de un hilo muy fino, entre el cátodo y el ánodo, que

podría dar apariencia de fragilidad, pero no es así; porque no tiene que ponerse

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incandescente (de hecho apenas se calienta) y no está al aire, sino incrustado

dentro del epoxy.

2.2.7 Resistencias

El resistor es el elemento de circuito más utilizado en la práctica. Sus usos

más comunes son la disipación de potencia, generación de calor, limitación de

corriente, división de voltaje, etc. El resistor se describe matemáticamente mediante

la ley de Ohm. Los resistores se miden por esa razón en unidades llamadas Ohms,

generalmente se utiliza el símbolo W para representar los Ohms. En la práctica los

valores utilizados se extienden entre algunas décimas de ohm a varios millones de

Ohms.

Para representar el valor de las resistencias se utiliza un código de colores. El

código especifica claramente el valor y la precisión con que el elemento fue

fabricado. Además de su valor es importante la potencia eléctrica que disipa un

resistor. Generalmente el tamaño del elemento determina la potencia máxima

permitida. Los valores comunes de potencia son 0.25, 0.5 y 1 W.

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2.2.8 Protoboard

Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar

componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica,

esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se

asegura el buen funcionamiento del mismo.

Estructura del protoboard:  Básicamente un protoboard se divide en tres regiones:

A) Canal central: Es la región localizada en el medio del protoboard, se utiliza para

colocar los circuitos integrados.

B) Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se representan

por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de

tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe conexión física entre ellas. La

fuente de poder generalmente se conecta aquí.

C) Pistas: La pistas se localizan en la parte central del protoboard, se representan y

conducen según las líneas rosas.

CABLES DE PROTOBOARD

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2.2.9 Capacitores

Un capacitor o condensador, se asemeja mucho a una batería, pues al igual

que ésta su función principal es almacenar energía eléctrica, pero de forma

diferente. El capacitor constituye un componente pasivo que, a diferencia de la

batería, se carga de forma instantánea en cuanto la conectamos a una fuente de

energía eléctrica, pero no la retiene por mucho tiempo. Su descarga se produce

también de forma instantánea cuando se encuentra conectado en un circuito

eléctrico o electrónico energizado con corriente. Una vez que se encuentra cargado,

si éste no se emplea de inmediato se auto descarga en unos pocos minutos.

En resumen, la función de un capacitor es almacenar cargas eléctricas de forma

instantánea y liberarla de la misma forma en el preciso momento que se requiera.

2.2.10 Fuente de Alimentación

Puede definirse como un circuito electrónico que transforma potencia eléctrica

de entrada, ya sea de corriente continua o corriente alterna, en una potencia

eléctrica de salida; tanto de corriente continua como de corriente alterna, con un

nivel de tensión o corriente o ambas, consiguen la estabilización de la magnitud de

salida mediante un sistema de control o de realimentación negativa que corrige

automáticamente dicha

magnitud de salida.

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2.2.11 Multímetro

Es un instrumento eléctrico portátil que permite medir diferentes magnitudes

eléctricas activas como corrientes y diferencia de potenciales o pasivas como

resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente

continua o alterna.

2.3 Glosario

Bits. - Un bit es una señal electrónica que puede estar encendida (1) o

apagada (0). Es la unidad más pequeña de información que utiliza un

ordenador. Son necesarios 8 bits para crear un byte.

Capacitores. - Se asemeja mucho a una batería, pues al igual que ésta su

función principal es almacenar energía eléctrica, pero de forma diferente.

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C.I. 555.- Es un circuito integrado (chip) que se utiliza en la generación de

temporizadores, pulsos y oscilaciones.

Circuito 74138.- Es un circuito integrado que tiene la función de decodificador

/ demultiplexor binario de 3 bits (1:8).

Contador 74193.- Este circuito integrado es un contador/descontador

programable de 4 bits con carga de datos paralelo. Dispone de dos salidas de

sobrepasamiento para contajes en cascada, así como de dos entradas de

control del contaje, ascendente o descendente.

I.D.E.- De siglas Integrated Desktop Development Environment, o entorno de

desarrollo integrado. Un lugar donde podemos escribir nuestras aplicaciones,

descargarlas al Arduino y ejecutarlas o depurarlas desde allí.

Arduino. - Uno es una placa electrónica basada en el ATmega328. Cuenta

con 14 entradas / salidas digitales pines (de las cuales 6 se puede utilizar

como salidas, 6 entradas analógicas.

Multímetro. - Es un instrumento eléctrico portátil que permite medir diferentes

magnitudes eléctricas que puede ser como corrientes, voltaje, diferencia de

potenciales, resistencias, capacidades y otras.

Resistor. - Sus usos más comunes son la disipación de potencia, generación

de calor, limitación de corriente, división de voltaje, etc.

Oscilaciones. - La oscilación es el fenómeno en el que se produce un cambio

en el movimiento de algo y se realiza en forma de vaivén.

Protoboard. - Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden

insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos.

LED.- Se define por sus siglas como diodo emisor de luz que cuando es

atravesado por una corriente eléctrica, en sentido apropiado, emite luz

monocromática sin producir calor.

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Corriente continua: Corriente de intensidad constante en la que el

movimiento de las cargas siempre es en el mismo sentido.

Corriente alterna: Corriente eléctrica variable en la que las cargas eléctricas

cambian el sentido del movimiento de manera periódica.

Potencia eléctrica: Es la relación de paso de energía de un flujo por unidad

de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un

elemento en un tiempo determinado. 

Voltaje eléctrico: Es la presión que una fuente de suministro de energía

eléctrica o fuerza electromotriz ejerce sobre las cargas eléctricas o electrones

en un circuito eléctrico cerrado.

Epoxy: Es un polímero termoestable que se endurece cuando se mezcla con

un agente catalizador o «endurecedor».

Chip: Circuito electrónico de material semiconductor, especialmente silicio, en

forma de cubo minúsculo, que, combinado con otros componentes, forma un

sistema integrado más complejo y realiza una función electrónica específica.

UP: Pin de entrada de pulsos a contar de forma ascendente. El avance del

contaje se realiza con cada nivel lógico alto de esta señal.

DOWN: Pin de entrada de pulsos a contar de forma descendente. El avance

del descontaje se realiza cada nivel lógico alto de esta señal. Entrada sin

inversión.

CLR: Pin de reset. Entrada sin inversión.

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CAPÍTULO III

ANÁLISIS, DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA

3.1 Diagrama de bloques

ENTRADA PROCESO SALIDA

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MULTIPLEXADO

DEMULTIPLEXADO

ARDUINO MEGA DIODO LED

3.2 Análisis y diseño del sistema de adquisición de datos

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ENTRADA

La puerta es alimentada a 5V al abrirse el interruptor cierra circuito, enviando

una señal a el MUX 74151.

PROCESO

El multiplexador (Mux 74151) detecta la señal de que puerta está abierta con

ayuda del seleccionador (contador 74193 y 555) y envía una señal al

demultiplexador (demux 74138).

La señal que llega del multiplexador decodifica y envía una señal a los diodos

leds, al arduino el cual envía la señal al DF Player mini y este envía la señal al

parlante.

SALIDA

Los diodos leds emiten la señal del multiplexador de una puerta abierta que lo

representa encendiendo el led y de la misma el parlante emite un sonido

3.3 Implementación y prueba del sistema

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MULTIPLEXADO

DEMULTIPLEXADO

ARDUINO MEGA DIODO LED

CAPÍTULO IV

CRONOGRAMA Y PRESUPUESTO

4.1 Cronograma de actividades

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ACTIVIDADES SEM8 SEM9 SEM10 SEM11 SEM12 SEM13 SEM14 SEM15

Problema de investigación

X

Bases teóricas X X

Análisis del sistema de adquisición de datos

X

Análisis del sistema de seguridad X

Implementación del sistema de seguridad X X

Exposición grupal

X

4.2 Presupuesto

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DESCRIPCIÓN CANTIDAD COSTOCables de conexión 40 S/. 8.00 Timer555 1 S/. 1.50 Resistencias eléctricas 30 S/. 3.00 MUX 74138 1 S/. 3.00 Contador 74193 1 S/. 3.00 DEMUX 151 1 S/. 3.00 Diodo led 10 S/. 2.00 Capacitor 1 S/. 0.30 Protoboard 2 S/. 24.00 Fuente de alimentación 1 S/. 15.00 Arduino mega 2560 1 S/. 15.00 DF player mini(MP3) 1 S/. 15.00 Parlante 1 S/. 5.00 Soporte de maqueta(60*40cm) 1 S/. 8.00 Maqueta 1 S/. 30.00 TOTAL S/. 135.80

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CONCLUSIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10587/ PFC_FranciscoJavier_Briceno_Sanz.pdf?sequence=1

http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/1621 http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5689/1/T1481.pdf https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/18228/Memoria.pdf http://www.areatecnologia.com/electricidad/resistencia-electrica.html http://electronica-electronics.com/info/555/555.html http://www.asifunciona.com/electronica/af_conv_ad/conv_ad_5.htm http://unicrom.com/convertidor-analogico-digital-cad-dac-comparadores/

ANEXOS

Circuito armado Sistema de sonido con arduino

Maqueta Programacion del arduino

Bloque de edificios Museo chino a escala

Conexiones con las bases de maqueta Soldado de los contactores