practica de electronica terminada
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JUAN GERARDO BARBOZA VELAZQUEZ Juan Gerardo Barboza Velázquez Viernes 18 de junio del 2010
JUAN GERARDO BARBOZA VELAZQUEZ
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INTRODUCCION
En la vida cotidiana muchas veces hemos presenciado el funcionamiento del
sistema de ventilación de un auto y vemos que este no permanece prendido todo
el tiempo, esto es debido a los controladores electrónicos que hacen posible su
funcionamiento.
Así pues en el siguiente escrito se redactara la forma de implementación y
funcionamiento del circuito para que realice un funcionamiento parecido al de un
sistema de enfriamiento de un auto.
MARCO TEORICO
Un opto acoplador, también llamado optoaislador o aislador acoplado ópticamente,
es un dispositivo de emisión y recepción que funciona como un interruptor
excitado mediante la luz emitida por un diodo LED que satura un
componente optoelectrónica, normalmente en forma de fototransistor o fototriac.
De este modo se combinan en un solo dispositivo semiconductor, un foto emisor y
un foto receptor cuya conexión entre ambos es óptica. Estos elementos se
encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP. Se
suelen utilizar para aislar eléctricamente a dispositivos muy sensibles.
La ventaja fundamental de un opto acoplador es el aislamiento eléctrico entre los
circuitos de entrada y salida. Mediante el opto acoplador, el único contacto entre
ambos circuitos es un haz de luz. Esto se traduce en una resistencia de
aislamiento entre los dos circuitos del orden de miles de MΩ. Estos aislamientos
son útiles en aplicaciones de alta tensión en las que los potenciales de los dos
circuitos pueden diferir en varios miles de voltios.
Figura1.- aquí se muestra nuestra forma de implementar el opto acoplador
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Un amplificador operacional, es un circuito electrónico (normalmente se presenta
como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la
diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):
Vout = G·(V+ − V−)
El primer amplificador operacional monolítico, que data de los años 1960, fue el
Fairchild μA702(1964), diseñado por Bob Widlar. Le siguió el
Fairchild μA709 (1965), también de Widlar, y que constituyó un gran éxito
comercial. Más tarde sería sustituido por el popular Fairchild μA741(1968), de
David Fullagar, y fabricado por numerosas empresas, basado en tecnología
bipolar.
Originalmente los A.O. se empleaban para operaciones
matemáticas (suma, resta, multiplicación,división, integración, derivación, etc.)
en calculadoras analógicas. De ahí su nombre.
Figura2.- aquí se muestra la forma no inversora de un amplificador
Un comparador es un circuito analógico que monitorea dos entradas de voltaje.
Uno es llamado voltaje de referencia (Vref) y el otro voltaje de entrada (Vin).
Cuando Vin se incrementa por encima o se reduce por debajo de Vref, la salida
(Vout) del comparador cambia de estado entre bajo y alto.
La fórmula para calcular el voltaje a la salida del operacional es:
Algunos circuitos integrados (como el IC-339, IC-311 etc.) se han diseñado
específicamente como comparadores otros como el IC-741 aunque son en
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realidad amplificadores operacionales pueden ser usados como comparadores.
Estos chips (generalmente con 8 patas) tienen una entrada para Vref, otra para
Vin, una de salida Vout, una para el voltaje de alimentación (Vcc) y otra de Tierra.
Un triac es un dispositivo de tres terminales usado para controlar la corriente
promedio que fluye a una carga. Un triac se diferencia de un SCR en que este
puede conducir corriente en cualquier dirección cuando esta encendido.
Imagen3.- aquí se muestra el símbolo del triac
1. Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.
2. Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas
ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés.
3. Funciona como switch electrónico y también a pila.
El LM555 el cual es muy conocido como timer, La principal utilización del circuito integrado 555 es la obtención de retardos de tiempo con precisión. Posee terminales destinados al disparo y al reset para las aplicaciones que así lo requieran.
Este integrado puede utilizarse entre otras cosas para el diseño de:
-Circuitos monoestables.
- Osciladores astables.
- Generador de rampas de tensión.
- Detector de desaparición de impulsos.
- Circuitos moduladores de impulsos.
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- Temporizadores secuenciales.
- Osciladores controlados en tensión.
Imagen4.- aquí se muestra el LM 555 con sus terminales
DESARROLLO
En el siguiente circuito se implementara un sensor térmico lm35, el cual al estar
configurado junto con otros elementos tales como un opto acoplador y
amplificadores operacionales para que a la salida de nuestro circuito encienda un
ventilador de corriente alterna, el cual fue sustituido por un foco de corriente
alterna, que finalmente hacen la misma función los dos.
Figura5.- aquí se muestra nuestro sensor térmico lm35
Nuestro análisis está basado prácticamente en saber controlar nuestro sensor
térmico, y un par de amplificadores operacionales, uno de ellos tendrá la finalidad
de amplificar la señal de salida de nuestro sensor, y el otro tendrá que estar en
una configuración de comparador y finalmente estará la salida del comparador
conectada con la entrada de nuestro opto acoplador, el cual tendrá implementadas
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dos tipos de señales, una de AC y otra de DC, esto se realizara para que podamos
encender nuestro foco. Como se vio en prácticas pasadas, nuestro opto acoplador
no puede aguantar la corriente que se le suministra por parte de la línea de AC,
por lo tanto tendremos que usar un triac para poder así reducir la corriente que le
entre al moc y evitar que se dañe.
La amplificación de la señal de salida del sensor térmico tendrá que ser mayor a
4.5 v. para poder así activar el otro amplificador en forma de comparador y así al
momento en que el sensor llegue a los 35°c se irá a +saturación y en cambio en
cuanto empiece a descender la temperatura se irá a – saturación y sabemos que
así se activara el disparo de nuestro lm555 el cual al activarse nos enviara un
pulso de subida que durara 15s en alto, una vez hecho esto, la señal de salida se
irá hasta el opto acoplador, el cual estará previamente alimentado con la señal en
AC y al momento de entrar en función la señal en DC se activara y esto hará que
el opto acoplador entregue una señal a su salida e cual hará finalmente que
encienda nuestro ventilador o foco.
Figura6.- aquí se muestra la parte de amplificación del circuito
Sensor térmico a una
temperatura de 35°c
Señal de salida
amplificada a 4.76v
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Figura7.- Etapa de amplificación y comparacion
En la parte de amplificación el voltaje de salida que nos generaba el sensor
térmico era de 35mv, esto se debía a las propiedades que tiene el sensor, el cual
por cada grado centígrado nos enviara a la salida 100mv, es decir que cuando el
sensor llegue e la temperatura de 35°c el sensor tendrá una salida de 350mv, esta
salida se amplificara con un operacional 741. Los cálculos son los siguientes:
Original mente tenemos lo siguiente
Hora toca encontrar una la cual nos dará un voltaje de salida de 4.5v
Después:
De aquí obtenemos lo siguiente:
Amplificado 741
amplifica la salida del
lm35
Amplificado 741 en modo
comparador
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Esa fue la resistencia que se ocupo para que pudiera salir nuestra ganancia
teórica que al final la ganancia fue de 4.76v.
Después una vez hecho el amplificador de la señal del lm35, se procedió a
implementarlo a un comparador.
Figura7.- aquí se muestra la parte de comparación del circuito
En la parte de comparación del circuito, tenemos de entrada un voltaje de 4.76,
comparado con un voltaje de 5v la cual al compararse con la anterior provocara
que el circuito se vaya a menos saturación y esta salida la conectamos a la
entrada 2 del lm35.
Cabe resaltar que a la salida del comparador se tenía que registrar una señal
negativa, la cual entraría al lm555 para dispararlo.
Amplificador en modo
comparador
Señal de salida del
comparador
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Figura8.- aquí se muestra la parte de comparación del circuito
Figura8.- aquí se muestra la parte de control del circuito con el lm555
Aquí se muestra la menos
saturación de nuestro
comparador y a la vez el
cautín sobre el lm35
En esta entra el voltaje de
menos saturación que sale del
operacional para disparar el
lm555
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En esta parte de control se implemento el lm555 el cual es un timer, este integrado
se uso en modo monoestable, los cálculos que se implementaron para este
circuito son los siguientes:
T = 1.1
Usando un capacitor de 47μf y con un tiempo de 15s en alto tenemos que:
Con esto se implemento la resistencia de con un potenciómetro.
Figura9.- aquí se muestra la ultima parte del circuito que es el opto acoplamiento
Señal de entrada al moc
de 2.43v Triac implemementado
para el manejo de la
corriente alterna
El foco enciende con la
señal de alterna conjuntada
con la señal que sale del
moc para activar el triac.
Señal de AC
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En la parte ultima del circuito se implemento un opto acoplador junto con un triac,
para poder hacer que se encienda el foco, el triac se implemento para que no le
llegue la corriente total al moc ya que lo quemaría, y con el triac implemementado,
solo le deja pasar la corriente necesaria al moc para que funcione, el moc en su
entrada 1 tiene la señal de salida del lm555 la cual durara solo 15 segundos y
dejara fluir una señal a través del led interno del opto acoplador que es el que se
encarga poner a funcionar el opto acoplamiento para así hacer que funcione el
circuito y a la salida del moc exista una señal.
Figura9.- aquí se muestra la ultima parte del circuito que es el opto acoplamiento
El foco se apagara una vez que el tiempo de disparo termine el cual es de 15s,
mientras tanto el foco tendrá que cumplir su ciclo encendido.
El moc realiza un
opto acoplamiento
para relacionar la
señal en DC con AC
El triac nos ayuda en no enviarle toda la
corriente al moc para evitar que se queme
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CONCLUSION
Con este circuito se pudo reafirmar conocimientos acerca del funcionamiento del
lm35, tales como la manera de dispararlo, además se observo que la Rl del
circuito amplificador no inversor si importa, ya que en un principio no se colocaba y
esto nos arrojaba a la salida un voltaje de 0v.
Aparte de esto es necesario tener los conocimientos necesarios acerca de los
elementos implementados en el circuito, para así poder implementarlos de la
forma correcta y poder obtener el resultado esperado, que en este caso fue el de
obtener un control térmico de un foco con el sensor lm35, el cual tenía que estar
prendido durante 15s y debía prender a los 35°c.
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BIBLIOGRAFIA
ELECTRONICA DE POTENCIAS
Daniel W. Hart.
ELECTRONICA INDUSTRIAL
Timothy J. Maloney