reporte de examen v - encendido de focos por relé

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Reg. No. MEGINMUJERES

11/060-122

INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE SAN MARTN TEXMELUCAN

CARRERA: INGENIERA EN ELECTROMECNICA

MATERIA: MICROCONTROLADORES

UNIDAD V

REPORTE DE EXAMEN V ENCENDIDO DE FOCO POR MEDIO DE RELEVADORES Y SENSOR DE PROXIMIDAD

SEMESTRE: 8 GRUPO: A

ALUMNOS: LUIS CORTEZ CALDERON, SERGIO LPEZ RAMREZ, OSCAR ZEMPOALTECA GUTIRREZ, OSCAR EMILIO RODRGUEZ PREZ

CATEDRTICO: ING. DIEGO MAURICIO REYES HERNNDEZ

01/05/2014

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INGENIERA EN ELECTROMECNICA

NDICE

INTRODUCCIN..3

OBJETIVO.4

MARCO TERICO...4

APARATOS E INSTRUMENTOS...............11

PROCEDIMIENTO.....11

ACTIVIDADES, DATOS Y RESULTADOS...12

CONCLUSIONES...22

REFERENCIAS...21

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Examen 5

ENCENDIDO DE FOCO POR MEDIO DE RELEVADORES Y SENSOR DE PROXIMIDAD PROGRAMADO EN ARDUINO 1.- INTRODUCCIN

La materia de Microcontroladores proporciona al estudiante los conocimientos necesarios

para poder realizar la automatizacin de algn proceso industrial e incluso podr crear su

propio proyecto.

Un Microcontrolador es un circuito integrado programable que integra en un solo chip las

unidades de memoria para el almacenamiento de datos, aritmtica lgica para el clculo

de operaciones, las unidades de entrada y salida para comunicacin con otros perifricos,

temporizadores y el controlador de interrupciones.

Tal es el caso del microcontrolador Arduino, el cual aparte de ser una placa de adquisicin

de datos funge como microcontrolador debido a su chip Atmel, el cual se va a ocupar para

realizar diferentes prcticas mediante un lenguaje de programacin, en este caso el

lenguaje C.

Este microcontrolador en combinacin con el lenguaje a utilizar permite crear, cargar y

grabar fcilmente cualquier instruccin gracias a que el Arduino tiene un sistema de

grabado llamado Boot Loader, el cual almacena el programa o las instrucciones hasta que

sean remplazadas de una manera fcil, rpida y sencilla, desplazando al PIC y a sus

laboriosas operaciones de grabado.

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2.- OBJETIVO

Encender un foco de 127 VCA utilizando un relevador y un sensor de proximidad

capacitivo programado en Arduino, con el fin de observar su comportamiento de este.

3.- MARCO TERICO

Microcontrolador

Un microcontrolador (abreviado C, UC o MCU) es un circuito integrado programable,

capaz de ejecutar las rdenes grabadas en su memoria. Est compuesto de varios

bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea especfica.

Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una

computadora: unidad central de procesamiento, memoria y perifricos de entrada/salida.

Cuando es fabricado, el microcontrolador no contiene datos en la memoria ROM; para

que pueda controlar algn proceso es necesario generar o crear y luego grabar en la

EEPROM o equivalente del microcontrolador algn programa, el cual puede ser escrito en

lenguaje ensamblador u otro lenguaje para microcontroladores.

Sin embargo, para que el programa pueda ser grabado en la memoria del

microcontrolador, debe ser codificado en sistema numrico hexadecimal que es

finalmente el sistema que hace trabajar al microcontrolador cuando ste es alimentado

con el voltaje adecuado y asociado a dispositivos analgicos y discretos para su

funcionamiento.

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Arduino

Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un

microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseada para facilitar el uso de la

electrnica en proyectos multidisciplinares.

El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos de

entrada/salida. Los microcontroladores ms usados son el Atmega168, Atmega328,

Atmega1280, ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo de

mltiples diseos.

Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje

de programacin Processing/Wiring y el cargador de arranque que es ejecutado en la

placa.

Arduino puede tomar informacin del entorno a travs de sus entradas y controlar luces,

motores y otros actuadores. El microcontrolador en la placa Arduino se programa

mediante el lenguaje de programacin Arduino (basado en Wiring) y el entorno de

desarrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden

ejecutarse sin necesidad de conectar a un computador.

Fig. 1 Arduino uno

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Lenguajes de Programacin

La plataforma Arduino se programa mediante el uso de un lenguaje propio basado en el

lenguaje de programacin de alto nivel Processing. Sin embargo, es posible utilizar otros

lenguajes de programacin y aplicaciones populares en Arduino, debido a que Arduino

usa la transmisin serial de datos soportada por la mayora de los lenguajes

mencionados.

Para los que no soportan el formato serie de forma nativa, es posible utilizar software

intermediario que traduzca los mensajes enviados por ambas partes para permitir una

comunicacin fluida. Algunos ejemplos son:

C

C++ (mediante libSerial o en Windows)

C#

Java

Liberlab (software de medicin y experimentacin)

Mathematica

Matlab

Processing

Pure Data

Python

Ruby

Scratch for Arduino (S4A): Entorno grfico de programacin, modificacin del

entorno para nios Scratch, del MIT)

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Sensor de Proximidad

Un sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o seales que se

encuentran cerca del elemento sensor.

Existen varios tipos de sensores de proximidad segn el principio fsico que utilizan. Los

ms comunes son los interruptores de posicin, los detectores capacitivos, los inductivos

y los fotoelctricos, como el de infrarrojos.

Sensor Capacitivo

La funcin del detector capacitivo consiste en sealar un cambio de estado, basado en la

variacin del estmulo de un campo elctrico. Los sensores capacitivos detectan objetos

metlicos, o no metlicos, midiendo el cambio en la capacitancia, la cual depende de la

constante dielctrica del material a detectar, su masa, tamao, y distancia hasta la

superficie sensible del detector.

Los detectores capacitivos estn construidos en base a un oscilador RC. Debido a la

influencia del objeto a detectar, y del cambio de capacitancia, la amplificacin se

incrementa haciendo entrar en oscilacin el oscilador. El punto exacto de sta funcin

puede regularse mediante un potencimetro, el cual controla la realimentacin del

oscilador.

La distancia de actuacin en determinados materiales, pueden por ello, regularse

mediante el potencimetro. La seal de salida del oscilador alimenta otro amplificador, el

cual a su vez, pasa la seal a la etapa de salida. Cuando un objeto conductor se acerca a

la cara activa del detector, el objeto acta como un condensador.

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El cambio de la capacitancia es significativo durante una larga distancia. Si se aproxima

un objeto no conductor, (>1) solamente se produce un cambio pequeo en la constante

dielctrica, y el incremento en su capacitancia es muy pequeo comparado con los

materiales conductores.

Este detector se utiliza comnmente para detectar material no metlico: papel, plstico,

madera, etc. ya que funciona como un condensador.

Fig. 2 Sensor de proximidad capacitivo

Relevador

El rel o relevador es un dispositivo electromecnico. Funciona como un interruptor

controlado por un circuito elctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimn,

se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos

elctricos independientes.

Dado que el rel es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de

entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador elctrico.

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Rels de Tipo Armadura

Pese a ser los ms antiguos siguen siendo los ms utilizados en multitud de aplicaciones;

un electroimn provoca la basculacin de una armadura al ser excitado, cerrando o

abriendo los contactos dependiendo de si es NA (normalmente abierto) o NC

(normalmente cerrado).

Fig. 3 Relevador de 5 volts

Transistor

El transistor es un dispositivo electrnico semiconductor utilizado para producir una seal

de salida en respuesta a otra seal de entrada. Cumple funciones de amplificador,

oscilador, conmutador o rectificador. El trmino transistor es la contraccin en ingls de

transfer resistor (resistencia de transferencia).

Transistor 2N2222

El 2N2222, tambin identificado como PN2222, es un transistor bipolar NPN de baja

potencia de uso general. Sirve tanto para aplicaciones de amplificacin como de

conmutacin.

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Puede amplificar pequeas corrientes a tensiones pequeas o medias; por lo tanto, slo

puede tratar potencias bajas (no mayores de medio Watts). Puede trabajar a frecuencias

medianamente altas.

Fig. 4 Transistor 2N2222

4.- APARATOS E INSTRUMENTOS

1 microcontrolador Arduino

1 cable USB

1 sensor de proximidad capacitivo

5 relevadores de 5 VCD

5 transistores 2N222

1 laptop

1 foco de 127 VCA

1 cable con clavija

Software de Arduino

Cables para conexin

5.- PROCEDIMIENTO

1. Abrir el software de Arduino

2. Crear un nuevo proyecto

3. Empezar a escribir cdigo o instrucciones

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4. Revisar cdigo (compilar)

5. Seleccionar tarjeta y puerto COM

6. Compilar y cargar

7. Crear etapa de potencia (placa de relevadores)

8. Conectar al Arduino la etapa de potencia (placa con relevadores)

9. Conectar el foco a un relevador

10. Alimentar el comn del relevador

11. Realizar conexiones necesarias entre Arduino y la placa de relevadores

12. Ver funcionamiento

6.- ACTIVIDADES, DATOS Y RESULTADOS

Para iniciar el examen, lo primero que se realiz fue abrir el programa de Arduino:

Fig. 5 Abriendo software de Arduino

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Hecho lo anterior se cre un nuevo documento en blanco, en donde se va a ingresar todo

el cdigo fuente para controlar al sensor de proximidad capacitivo y este mande a activar

una salida de Arduino, la cual va activar al rel, el cual postreramente va a activar al foco:

Fig. 6 Proyecto en blanco

Ya que se cre el proyecto en blanco, se procedi a ingresar el cdigo fuente en lenguaje

C, en donde en primera instancia se declar las variables a utilizar, as como el estado

que van a tener, ya sea de salida o de entrada:

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Fig. 7 Declarando variables

Despus de que se declararon las variables, se procedi a realizar el programa para

controlar o leer el sensor, para lo cual se utiliz el condicional if y else, en donde

tambin se mand a activar las salidas del Arduino:

Fig. 8 Creando programa

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Una vez que se termin de realizar el programa, se procedi a compilar el mismo, esto

con el fin de no encontrar problemas:

Fig. 9 Compilando programa

Una vez que se compil el programa, y se observ que no exista ningn error, se

procedi a cargarlo dentro del Arduino:

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Fig. 10 Cargando sketch

Una vez que se realiz y carg el programa dentro de Arduino, se procedi a crear la

etapa de potencia por medio de relevadores de 5 VDC y transistores 2N2222, la cual se

bas en el siguiente diagrama elctrico creado en Proteus:

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Fig. 11 Diagrama elctrico y de conexin de la etapa de potencia

Como se observ en la imagen anterior, se mostr la forma de realizar la etapa de

potencia, as mismo se vio la forma de conectar el microcontrolador Arduino as como los

actuadores correspondiente.

Tambin se pudo observar la configuracin, las pistas y las uniones correspondientes

entre el microcontrolador, relevador y los transistores, as como la conexin de los

actuadores con su respectivo nivel de voltaje y tipo de corriente.

Una vez que se realiz el diagrama anterior se tuvo como producto la siguiente placa, la

cual es el conjunto de transistores y relevadores, y esta se aplic para activar a diversos

actuadores de distintos niveles de corriente y voltaje, tal es el caso del foco de 127 VCA:

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Fig. 11 Etapa de potencia

Como se mostr antes, se pudo apreciar la etapa de potencia, en donde se control uno

foco de 127 VCA mediante una seal enviada desde Arduino a la base del transistor

2N2222, la cual al activarse, deja fluir la corriente hacia el relevador de 5 VCD, haciendo

que este conmute sus contactos NA y NC, provocando que encienda un actuador a travs

de sus contactos, y el comn en donde se conecta la fuente del actuador.

Una vez que se realiz la etapa de potencia, se procedi a conectar el Arduino con la

placa de potencia as como el actuador que es el foco de 127 VCA, como a continuacin

se muestra:

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Fig. 12 Conexin del Arduino con la etapa de potencia

Hecho lo anterior se procedi a anexar el sensor de proximidad capacitivo, el cual tiene la

funcin de mandar a activar y desactivar el foco a travs de los contactos NA y NC del

relevador, al detectar algn objeto frente de l:

Fig. 13 Sensor de proximidad capacitivo

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Ya que se anex todos los componentes, se procedi a realizar pruebas para corroborar

que funcione correctamente, lo cual dio como resultado el ptimo funcionamiento de los

circuitos implementados:

Fig. 14 Foco apagado

En la imagen anterior se observa cmo estn apagados los focos, esto se debe a que el

sensor de proximidad capacitivo no detecta ningn objeto.

Fig. 15 Foco encendido

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En la imagen anterior se observ cmo enciende el foco, esto se debe a que el sensor

detect algn objeto frente a l, esto se debe a la programacin se realiz en lenguaje C

en el software de Arduino.

Hecho la anterior es como se culmin el examen, el cual consisti el mandar a activar un

foco de 127 VCA por medio de relevadores que fueron activados por transistores a travs

de las salidas del Arduino.

7.- CONCLUSIONES

Al trmino de esta prctica de alcanzo al 100 por ciento el objetivo principal, el cual era

mandar a encender un foco de 127 VCA mediante la utilizacin de un transistor, un

relevador y en sensor de proximidad capacitivo el cual deba estar previamente

programada y controlador por Arduino.

Para ello se construy una placa, en donde llevaba una etapa de potencia, la cual nos

sirvi para mandar a encender el foco o a cualquier tipo de actuador de diferente tipo de

corriente, mediante la excitacin de la base del transistor proveniente de las salidas del

microcontrolador Arduino, el cual controlaba al rel.

Ya que, por medio de los contactos del relevador, hacamos ese cambio de corriente,

dando como resultado la activacin o desactivacin del actuador o del foco a travs de la

seal recibida por el sensor de proximidad.

En conclusin podemos decir que esta prctica examen, nos fue me mucha ayuda, ya

que a travs de un sensor de ON/OFF pudimos mandar a activar a un actuador de

diferente tipo de corriente por medio de la utilizacin de transistores y relevadores.

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8.- REFERENCIAS

Wikipedia. (2014). Microcontrolador. Recuperado de

http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador, consultado el 02 de Mayo de 2014.

Wikipedia. (2014). Arduino. Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/Arduino,

consultado el 02 de Mayo de 2014.

Wikipedia. (2014). Sensor de proximidad. Recuperado de

http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_proximidad, consultado el 02 de Mayo de 2014.

Wikipedia. (2014). Relevador. Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9,


Wikipedia. (2014). Transistor. Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor,


Wikipedia. (2014). Transistor 2N2222. Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/2N2222,


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