Sistemas Electrónicos de Potencia

Eduardo Hernández Tiempo

Mohamed Alli Castillo Martinez

Bernardo Aguilar Chanut

Práctica 2: Ventilador temporizado

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ContenidoIntroducción .................................................................................................................................. 3

Objetivos ....................................................................................................................................... 3

Planteamiento del problema ........................................................................................................ 3

Desarrollo ...................................................................................................................................... 3

Ventilador temporizado ............................................................................................................ 3

Programación ........................................................................................................................ 4

Circuito asociado ....................................................................................................................... 5

Resultados ..................................................................................................................................... 7

Ventilador temporizado ............................................................................................................ 7

Circuito asociado ....................................................................................................................... 7

Conclusión ..................................................................................................................................... 8

Bibliografía .................................................................................................................................... 8

Práctica 2: Ventilador temporizado

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IntroducciónLa necesidad de tener un estilo de vida que facilite las tareas cotidianas y además brinde seguridad al realizarlas, ha llevado a la humanidad a idear nuevas propuestas de automatización.

En esta práctica se busca una forma de llevar a cabo lo anterior descrito, pues se busca manipular un ventilador, donde se especifique el tiempo de encendido y el tiempo de apagado, en este caso en segundos; además, contará con un sensor infrarrojo que tendrá la función de brindar una interrupción cuando el sensor mande la señal de que ha detectado algo, y cuando el sensor indique lo contrario, el proceso continuará normalmente.

Objetivos

Controlar el tiempo de encendido y apagado de un ventilador en un rango de 1 a 15 s. Implementar una interrupción por medio de un sensor infrarrojo para el ventilador. Realizar de manera práctica una etapa de potencia para encender un motor en AC. Realizar un circuito que simule una serie de luces navideñas.

Planteamiento del problemaRealizar el control del tiempo de encendido y apagado de un ventilador, se ingresaran tiempos de manera manual llamados tiempo de ON y OFF.

El ventilador dependerá a su vez de un sensor. Si el sensor detecta la presencia de algún objeto, nuestro ventilador dejara de funcionar y guardara el tiempo que restaba en ON esto a menos que ya no detecte nada.

Desarrollo

Ventilador temporizado

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Ilustración 1: Circuito Realizado en Virtual Breadboard

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En primera instancia se tenía la idea de introducir los tiempos (ON-OFF) mediante un teclado Matricial pero al conocer más funciones de la placa Arduino se optó por el uso de la comunicación serial Arduino-PC y así crear una aplicación tipo consola dentro de la HyperTermina que ofrece el entorno de Arduino.

ProgramaciónPrograma primario

1. Se inicializa la tarjeta Arduino2. Se ingresa al Monitor Serie 3. Aparece un menú con las diferentes opciones disponibles 4. Se introduce el tiempo ON y OFF5. Se inicia

Etapa de potencia

La etapa de potencia se realiza con un MOC3011 siguiendo la conexión propuesta en suHoja de datos de la siguiente manera.

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Circuito asociadoEn el circuito asociado se trata de representar el funcionamiento de una serie de luces navideña, para este diseño se ha decidido utilizar los integrados LM555, 74HC4017 y constará de 30 LED’s.

Ilustración 4: Configuración de pines de los circuitos integrados LM555 y 74HC4017

El circuito integrado LM555 es un temporizador que se configurará en modo astable y el74HC4017 es un contador que únicamente despliega una secuencia, ya determinada, a la frecuencia dictada por el temporizador.

El diagrama propuesto para implementar lo anterior es el siguiente:

Ilustración 5: Circuito de la serie de luces

La parte del temporizador LM555, está configurado de modo que la resistencia, el potenciómetro y el capacitor, se puedan introducir en la fórmula correspondiente para variar la frecuencia.

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Donde:

T1 Tiempo de la señal en nivel alto

T2 Tiempo de la señal en nivel bajo T Tiempo totalRA Resistencia fijaRB Resistencia variable

C Capacitor

Para obtener un rango más amplio de frecuencias se utilizó un potenciómetro de 1MΩ, y la resistencia fija realmente es de 183kΩ.

Por lo que sustituyendo los valores reales en la ecuación del tiempo total:

𝑇 = 𝑇1 + 𝑇2 = 0.7(183𝑘 + 2(1𝑀))1𝜇 = 1.528 𝑠𝑇=𝑇1+𝑇2=0.7(183𝑘+2(0))1𝜇=0.128 𝑠Lo que quiere decir que dependiendo del valor del potenciómetro, el periodo que tarda en

prender y apagar cada LED va de 0.128 a 1.528 segundos.

El pin 3 proporciona la señal de salida. Los pines 8 y 4 van unidos al igual que los pines 2 y 6. No olvidar la tierra en el pin 1 y la alimentación en el pin 8.

El MOSFET recibe la corriente de la señal de salida del 555 para después amplificarla y así poder suministrar la suficiente a los 9 LEDs conectados en Drain.

ResultadosVentilador temporizado

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Ilustración 6: Circuito eléctrico del ventilador temporizado

En la implementación del circuito se realizó una interfaz en la Hyperterminal en la cual se monitorea el tiempo programado desde el teclado de la PC, el programa que se utilizo fue el monitor serial comunicándolo con la tarjeta arduino que funciona como una tarjeta de adquisición de datos, esta recibe la señal del sensor infrarrojo y a su vez envía la señal al MOC3011 encargado de conmutar el encendido y apagado del ventilador.

Datos Eléctricos del VentiladorVoltaje de

entradaCorriente Potencia requerida

Velocidad 1 Velocidad 2 Velocidad 1 Velocidad 2127V AC 0.340 A 0.540 A 43.18 W 68.58 W

Circuito asociado

Tabla 1: Datos electrónicos medidos y calculados del ventilador

Al implementar lo descrito en el desarrollo, se observa que la resistencia variable teóricamente nos proporciona un rango de encendido de los LED's, desde 0.128 a 1.528 segundos, el periodo mínimo es imperceptible para el ojo humano y parecerá que los LED's están constantementeprendidos con pequeños destellos.Con un período máximo es posible notar la secuencia del juego de luces. Pero existe un efecto muy interesante y a la vez inesperado, y es que la resistencia parece entrar en un estado especial en el que obtiene un valor aleatorio el cuál hace cambios en el juego de luces sin necesidad de variar la resistencia, esto tal vez se produce por el calentamiento de la resistencia variable que cambia su valor de un momento a otro.

ConclusionesEl uso de relevadores no electromecánicos para el control de sistemas en AC es común en la práctica debido a su fácil acceso y uso. La implementación de la interfaz con la PC SE vuelve útil y práctica en su uso a nivel usuario volviéndolo fácil de manejar para cualquiera persona que lo utilice. En nuestro sistema la implementación de un sensor infrarrojo tiene como objeto la seguridad a cualquier perturbación no deseada.

En cuanto al circuito asociado, se lograron integrar conocimientos de cursos pasados, pues se utilizó el timer LM555 para controlar la frecuencia de encendido y apagado de una serie de LED’s que simula una serie de luces navideñas, pero en este caso, debido a nuestro arreglo, se obtuvo un circuito con frecuencia variable.

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BIBLIOGRAFÍAPhilips. (diciembre de 1990). 74HC4017 Johnson decade counter with 10 decode outputs.

Obtenido de http://www.uni-kl.de/elektronik-lager/417907

Tech Emergente. (20 de diciembre de 2012). Circuito de luces navideñas. Obtenido de http://techemergente.blogspot.mx/2012/12/circuito-de-luces-navidenas.html

Texas Instruments. (marzo de 2013). LM555 Timer. Obtenido de http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm555.pdf

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