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DETECTOR DE PRECIPITADOS

Marisol Montaño

Laboratorio de electrónica e instrumentación químicaProfesor: José Carlos Gutiérrez

Escuela de QuímicaUniversidad Industrial de Santander

ResumenSe realizó el circuito eléctrico haciendo uso de varios componentes, principalmente el integrado 555, de la tarjeta de sonido de un portátil y de el software winscope 2.51 descargable de internet, se eligió como aplicación un detector de precipitados aprovechando el cambio de una propiedad como la resistencia a un cambio de frecuencia.

Introducción

Introducido por primera vez en 1972, el circuito integrado temporizador 555 tiene una vigencia analógica inusual en un mundo en el que los componentes se han vuelto mayoritariamente digitales y sigue siendo uno de los circuitos integrados de mayor venta. La clave de su permanencia y su popularidad radica en la flexibilidad de su diseño, economía y gran cantidad de aplicaciones como monovibrador estable y monoestable, conformador y/o detector de pulsos y demás, tiene como característica principal la necesidad de muy pocos componentes auxiliares y la facilidad de cálculo y de diseño de sus circuitos asociados.

Encapsulados del circuito integrado 555 (figura 1):

Terminales del Temporizador 555

Pin 1- Tierra o masa: (Ground) conexión a tierra del circuito (a polo negativo de la alimentación).

Pin 2- Disparo: (Trigger) en este pin es donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el

Fig 1. a: metálica TO-99 de 8 patillas, b: DIP 8 patillas, c: DIP 14 patillas.

555 es configurado como monostable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta

ELECTRÓNICA E INSTRUMENTACIÓN QUÍMICA

duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.

Pin 3- Salida: (Output) aquí estará el resultado de la operación del temporizador, ya sea que este funcionando como monostable, astable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será igual a Vcc menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede poner a 0 voltios con la ayuda del pin 4 (reset).

Pin 4- Reset: si este pin se le aplica un voltage por debajo de 0.7 voltios, entonces la patilla de salida 3 se pone a nivel bajo. Si esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se resetee.

Pin 5- Control de voltaje: (Control) el voltaje aplicado a la patilla # 5 puede variar entre un 40 y un 90% de Vcc en la configuración monostable. Cuando se utiliza la configuración astable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuración astable causará que la

frecuencia del astable sea modulada en frecuencia (FM). Si este pin no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01uF para evitar las interferencias.

Pin 6- Umbral: (Threshold) es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida (Pin 3) a nivel bajo bajo.

Pin 7- Descarga: (Discharge) utilizado para descargar el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.

Pin 8- Vcc: este es el pin donde se conecta el voltaje positivo de la alimentación que puede ir desde 4.5 voltios hasta 16 voltios (máximo). En las versiones militares de este integrado puede llegar hasta los 18 Voltios.

Reacciones de precipitación

Son reacciones en fase acuosa en donde uno de los productos precipita por ser mas pesado que el agua y, por lo tanto, insoluble en ella. En las reacciones de precipitación por lo general participan compuestos iónicos. Hay diferentes ejemplos de reacciones de precipitación (figura 2):

Pb ¿¿

H 2SO4+BaCl2→BaSO4↓+2HCl

2


AgNO3+HCl→AgCl↓+HNO3

Fig 2. a: precipitado de yoduro de plomo, b: precipitado de cloruro de plata.

Procedimiento:

Se realizó el circuito descrito en clase (figura 3) en el cual se emplean los siguientes materiales:

2 resistencias de 220Ω y 1kΩ

Condensador de 1µF

Batería de 9V

Parlante

Micrófono

Figura 3. Acople del circuito con la tarjeta de sonido del computador

Soluciones.

Se prepararon 8 soluciones de HCl y AgNO3 para hacer las respectivas mediciones.

Software

Primero se debe dar click en el botón correlacionador (correlometor) para así observar el coeficiente de correlación R (figura 5).

3

MUESTRA CONCENTRACIÓN DE AgNO3 [M]

Blanco (HCl) 01 0.082 0.23 0.44 0.55 0.66 0.87 1


Figura 4. Montaje experimental del sensor de precipitado. Se empleó una solución de HCl concentrado y AgNO3 al 3% para obtener precipitado blanco AgCl.

4

Figura 5. Barra de herramientas opción correlacionador.

Luego se activa el espectrómetro con el botón FFT para visualizar así el espectro de amplitud de señal seguido de play [3].

Figura 6. Barra de herramientas opción spectrum analyzer.

Se ubicaron las diferentes soluciones en la caja entre el led y el sensor durante 15 segundos. Posteriormente se capturó la imagen producida y se tabularon los datos obtenidos para hacer la curva de calibración.

Figura 7. Muestra 1. Intensidad 0.988.


5




6




7

Figura 12. Muestra 6. Intensidad 0.700

Figura 13. Muestra 7. Intensidad 0.648


Relación matemática:

Intensidad=-0.4078 (concentración [M]) + 0.88332

Bibliografía

[1] Radio society of great britain. Radio & electronics cookbook. Newnes. Britain, 2001, pág: 5-6.

[2] American chemical society. Química un proyecto de la ACS. Reverté. Barcelona, 2007, pág: 82.

[3] PC Based osciloscope, Winscope 2.51, Invobot: artificially inteligent.

[2] American chemical society. Química un proyecto de la ACS. Reverté. Barcelona, 2007, pág: 82.

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Se realizó la calibración con los datos obtenidos de las muestras por medio de una curva.

Gráfico 1. Curva de calibración sensor de precipitado.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

f(x) = − 0.407811072537913 x + 1.07756623424082R² = 0.88331478001266

Calibración sensor de precipitado

Concentración (M)

Inte

nsid

ad

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