semaforo controlado por luz solar(comportamiento para el dia o noche)

Escuela Superior Politécnica del Litoral

Facultad de Ingeniería en Eléctrica y Computación

Laboratorio de Electrónica A

Tema proyecto:

“SEMÁFORO”

Estudiantes:

Héctor Alejandro

Diego Pezo

Paralelo: 13

Ing. Dennys Dick Cortez Alvarez

Guayaquil, Ecuador

ITérmino 2012-2013

Proyecto de Laboratorio de Electrónica I: Semáforo Paralelo: 13

1.- OBJETIVOS:

Montar el circuito de un semáforo, luego hacer una mejora para el cual nos indica el funcionamiento de un semáforo las 24 horas.

Analizar el circuito, así como sus ventajas, desventajas, costo y demás aspectos que intervengan en los integrados implicados.

Familiarizase con las características del circuito e indicar las aplicaciones a la vida actual.

Involucrarnos con el funcionamiento del temporizador 555 y del Amplificador operacional opamp.

Conocer las diferentes aplicaciones que se pueden dar con el temporizador 555 y del Amplificador operacional opamp.

Implementar y comprender el funcionamiento de un optoacoplador acoplado a un Triac.

Controlar el tiempo determinado de cambio de luz en el circuito

Poner en práctica los conocimientos generales adquiridos en materias afines al proyecto, familiarizándonos con cada componente, buscando reemplazos a éstos en caso de no existir en el mercado, para que este funcione de manera óptima.

Utilizar el simulador Proteus y PSpice como soporte para el análisis de los resultados obtenidos en la práctica.

Grupo: Diego Pezo—Héctor Alejandro 2


2.- INTRODUCCIÓN:

El proyecto expuesto en este informe intenta relacionar y mejorar el circuito, para mayores utilidades para la sociedad. Por un lado enseñaremos la base en el circuito integrado 555 que aunque tiene prestaciones limitadas es muy poderoso y preciso en su funcionamiento y por otro el circuito interruptor controlado por el LDR (foto celda).

Se pretende controlar un conjunto de luces en una residencia y transistores, lograr que un cierto tiempo estas luminarias estén prendidas y en otro periodo apagado, en definitiva en conjunto con el 555 lo que se exigirá de este integrado es que hagan la función de un generador de ondas cuadradas, o más comúnmente llamados circuitos generadores de pulsos.

Ante la necesidad de obtener circuitos generadores de pulsos, multivibradores (temporizadores) se crearon circuitos basados en amplificadores operacionales en distintas aplicaciones.

Aunque existen muchos circuitos integrados (CIs) que contienen únicamente circuitos digitales, y otros más que solo contienen circuitos lineales, existen varias unidades que contienen ambos tipos de circuito, lineales y digitales. Entre los CIs lineales digitales tenemos a los circuitos temporizadores.

En 1972 la compañía Signetics introdujo en el mercado un nuevo componente, que no solo cumplía con estas necesidades, sino que mejoraba los resultados obtenidos por los circuitos basados en amplificadores operacionales en muchos aspectos.

Los CIs temporizadores ofrecen circuitos lineales y digitales para emplearse en distintas operaciones de temporización, como en una alarma de automóvil, un temporizador domestico para encender y apagar las luces, como es el caso de nuestro proyecto, o un circuito en un equipo electromecánico que proporcione la temporización adecuada para que coincida la operación deseada de la unidad .El temporizador 555 ha sido desde hace mucho tiempo, una unidad de CI muy popular.

Hoy en día el 555 sigue siendo un componente básico en la construcción de circuitos multivibradores, generadores de pulsos, divisores de frecuencia.

La principal ventaja del 555 radica en que consigue temporizaciones más precisas. Además, al ser un circuito integrado reduce el número de conexiones a la vez que el precio, factor que todo ingeniero debe tener en cuenta a la hora del diseño.

Necesariamente también se explicara la importancia del amplificador operacional en los muchos sistemas electrónicos lineales. El nombre de amplificador se deriva de una de las aplicaciones originales de circuitos con estos amplificadores se realiza operaciones matemáticas. En el caso nuestro se combinara las aplicaciones del opamp 741 con las características de los LDR, esto en combinación de transistores y relé nos proporcionara un interruptor controlado por luz.



3.- ANALISIS TEORICO:

En el circuito principal se puede apreciar como protagonista varios integrados por cada red, éste es el actor principal en el funcionamiento de entre todo conjunto de componentes electrónicos. A continuación se muestran los fundamentos teóricos del circuito sin modificación y luego con ella, antes de ello se explicara las características de cada uno de estos integrados.

3.1 Circuito Fuente.

Diodos Rectificadores.

La familia de diodos rectificadores está concebida especialmente para esta aplicación aunque los de baja potencia también pueden ser empleados como diodos de señal o conmutación en circuitos de CD o baja frecuencia y en aquellos de tipo digital que no requieran velocidad muy elevada.

Cualquier sistema rectificador de corrientes, tanto monofásicas como trifásicas o polifásicas, se realiza empleando varios diodos según una forma de conexión denominada Puente; En nuestro caso utilizaremos los (D1N4007).No obstante, también se utiliza otro sistema con dos diodos, como alternativa del puente, en algunos circuitos de alimentación monofásicos.

Circuito rectificador.

En electrónica, un rectificador es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sean semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio.

Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases.

Rectificador de onda completa tipo puente doble de Graetz

Se trata de un rectificador de onda completa en el que, a diferencia del anterior, sólo es necesario utilizar transformador si la tensión de salida debe tener un valor distinto de la tensión de entrada.

En la Figura 1 está representado el circuito de un rectificador de este tipo.



Fig. 1 Rectificador de onda completa.

Fig. 1.1 Bloque rectificador de onda completa.

En este caso se emplean cuatro diodos con la disposición de la figura. Al igual que antes, sólo son posibles dos estados de conducción, o bien los diodos 1 y 3 están en directa y conducen (tensión positiva) o por el contrario son los diodos 2 y 4 los que se encuentran en inversa y conducen (tensión negativa).

A diferencia del caso anterior, ahora la tensión máxima de salida es la del secundario del transformador (el doble de la del caso anterior), la misma que han de soportar los diodos en inversa, al igual que en el rectificador con dos diodos. Esta es la configuración usualmente empleada para la obtención de onda continua.



Time

0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40msV(R2:2)

-2.0V

0V

2.0V

4.0V

6.0V

8.0V

Fig. 1.2 onda Rectificada

La figura 1.2 muestra la onda ya rectificada debido al puente de 4 diodos, se observa una salida máxima de 6.75 voltios.

En una nueva aplicación útil en el circuito se coloca un filtro que pueda ayudar a hacer el voltaje a DC. El elemento que nos va a ayudara a hacer esto posible es un capacitor por la respuesta a dicho circuito.

Se le colocara un capacitor de 1000uf a 25 V como muestra la figura 1.3

Fig. 1.3 Rectificador de onda con carga capacitiva.

Se estabilizara con un determinado tiempo el voltaje a 9 voltios, como se muestra en la figura 1.4 se observa claramente que la carga capacitiva proporciona esta característica de cambio de onda.



Time

0s 100s 200s 300s 400s 500s 600s 700s 800sV(C2:2)

0V

2.0V

4.0V

6.0V

8.0V

10.0V

Fig. 1.4 onda rectificada con carga capacitiva.

3.2 Circuito Regulador de voltaje 7805.

El regulador de voltaje se utiliza para controlar el voltaje de salida con respecto al de entrada, existen diferentes tipos de reguladores como son: los reguladores variables, que como su nombre lo dice puedes controlar el voltaje de salida a tus necesidades y los fijos que siempre tendrán un mismo voltaje a su salida, losmás comunes son la familia de los 78XX donde ** representa el voltaje que tendrás a la salida esto es: si tenemos un 7805 entonces tendremos un voltaje regulado a la salida a 5 volts, si por otro lado cuentas con un 7812 entonces tendrás un voltaje regulado a 12 volts, esto sin importar que voltaje tengas a la entrada. Solo tenemos que tener cuidado cuando pones un voltaje muy alto en la entrada por que esto provocara que se caliente bastante la configuración.

Fig. 1.5 Diagrama de Bloques del Circuito Regulador 7805



Se muestra acontinuacion el siguiente circuito las características especificadas del LM7805 el cual es utilizado en en el circuito general del proyecto (traffic controller).

Fig. 1.6 regulador de voltaje 7805

El voltaje de entrada trifásico es rectificado en una señal de voltaje de 9V, luego a la salida del regular se obtiene una salida de 5 voltios DC que se la puede observar en la grafica después de simular el circuito en pspice(figura 1.7).

Fig. 1.7 Salida del Regulador de Voltaje


Time

0s 0.1s 0.2s 0.3s 0.4s 0.5s 0.6s 0.7s 0.8s 0.9s 1.0sV(R1:2)

0V

2.0V

4.0V

6.0V


3.3Circuito interruptor con Op.Amp controlado por fotorresistencia.

OPAMP

Este dispositivo es un amplificador lineal de alto rendimiento, con una gran variedad de usos.Básicamente el Amp. Op. (Op. Amp.) es un dispositivo amplificador de la diferencia de sus dos entradas, con una alta ganancia, una impedanciade entrada muy alta,(mayor a un Megaohm) y una baja impedancia de salida(de ocho a veinte ohmios).Con estas característica se deduce que las corrientes de entrada son prácticamente nulas y que tiene la característica de poder entregar corriente relativamente alta (ver datos del fabricante).Internamente el Amplificador Operacional contiene un gran número de transistores, resistores, capacitores, etc.

El terminal + es el terminal no inversorEl terminal - es el terminal inversor

Hay varios tipos de presentación de los amplificadores operacionales, como el paquete dual en línea (DIP) de 8 pines o patitas. Para saber cual es el pin 1, se ubica una muesca entre los pines 1 y 8, siendo el # 1 el pin que está a la izquierda de la muesca cuando se pone el integrado como se muestra en el diagrama.

La distribución de los terminales del Amplificador operacional en el Circuito integrado DIP de 8 patillas es:- pin 2: entrada inversora ( - )- pin 3: entrada no inversora ( + )- pin 6: salida (out)

Para alimentar un amplificador operacional se utilizan 2 fuentes de tensión:Una positiva conectada al pin 7 yotra negativa conectada al pin 4

Fotorresistencia.

Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuya siglas, LDR, se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor. Su cuerpo está formado por una célula o celda y dos patillas. En la siguiente imagen se muestra su símbolo eléctrico.

Puede medir de 50 ohmios a 1000 ohmios (1K) en iluminación total y puede ser de 50K (50,000 Ohms) a varios megaohmios cuando está a oscuras.



El LDR es fabricado con materiales de estructura cristalina, y utiliza sus propiedades fotoconductoras.Los cristales utilizados más comunes son: sulfuro de cadmio y seleniuro de cadmio.

El LDR no se pueda utilizar en muchas aplicaciones, especialmente aquellas que necesitan de mucha exactitud en cuanto a tiempo para cambiar de estado (oscuridad a iluminación o iluminación a oscuridad) y a exactitud de los valores de la fotorresistenciaal estar en los mismos estados anteriores. Su tiempo de respuesta típico es de aproximadamente 0.1 segundos.

Análisis de bloques del Circuito interruptor.

Asi ya observadas las especificaciones de los elementos fundamentales del circuito interruptor controlado por fotorresistencia veremos como se aplica y como se comporta, para ello primero vermos el sistema de bloques del circuito a continuacion:

Fig. 1.8 Diagrama de bloque del circuito interruptor con Opamp controlado por fotorresistencia.

Fig. 1.9Circuito interruptor con Opamp controlado por fotorresistencia.



La resistencia numero 5 (R5) es la que va a ser en ves de la fotocelda, sin luz es una resistencia de valor 45 ohms pero en la oscuridad de 880K ohms.(figura 1.9 ).

Esto nos muestra como reacciona el primer bloque en funcion de la variacion de la fotorresistencia, llevando consecutivamente al conmutador, que en nuestro caso es el transistor, cuando el esta en zona lineal da el paso para que se comunique al bloques de reles.

Análisis del bloquecontrolador mediante fotorresistencia. (Con luz)

Fig. 2Circuito controlado por fotorresistencia. (Con luz)

Como se muestra en la figura 2 la resistencia R5(fotorresistencia)de 45 ohm es muy baja lo cual hace que el voltaje observado en el pin 2 del opamp sea menor al que observa el pin 3, haciendo esto que la salida del opamp sea de un voltaje muy bajo en el pin 6, por ende la corriente que recibe la base del transistor es muy baja(en los pico amperios) , el voltaje de base emisor visto es menor a los 0.7Vy el voltaje de Emisor colector sea igual a la alimentación de 5V ,haciendo que el transistor funcione en zona de corte.



Análisis del bloquecontrolador mediante fotorresistencia. (Sin luz).

Fig. 2.1Circuito controlado por fotorresistencia. (Sin luz).

Como se muestra en la figura 2.1 la resistencia R5 (fotorresistencia)de 880K ohm es alta lo cual hace que el voltaje observado en el pin 2 del opamp sea mayor al que observa el pin 3, haciendo esto que la salida del opamp sea de un voltaje de +Saturación de 5 voltios respectivos en el pin 6, por ende la corriente que recibe la base del transistor es la necesaria(en los micro amperios) , el voltaje de base emisor visto es mayor a los 0.7Vy el voltaje de Emisor Colector es casi cero, haciendo que el transistor funcione en la característica deseada que es en su zona de Saturación.

Análisis del bloque interruptor de relé.

El Relé recibe una señal generada por el transistor la misma que consta de la fotorresistencia si es un valor alto o bajo, lo que permite la activación del relé, que forma un puente entre el punto COM y NCal recibir una resistencia alta, es decir cuando no ahí luz .



Fig. 2.2Circuito controlado de relé.

Grafica al cambiar a normal mente cerrado (NC)a normal mente abierto (NO) se observa el voltaje de 5V.

Time

0s 0.1us 0.2us 0.3us 0.4us 0.5us 0.6us 0.7us 0.8us 0.9us 1.0usV(R5:2)

2.0V

4.0V

6.0V

8.0V

Fig. 2.3 Salida del voltaje del último relé.

3.4 Circuito de intermitencia de la Luz Amarilla (Funcionamiento en la Noche)

Consta de tres bloques importantes que son el bloque del Temporizador (Astable) que recibe un voltaje de alimentación de 5V y que nos dará dos señales de salida (un voltaje alto aproximado de 3.5V y otro bajo de 0V) y que el periodo de duración de cada voltaje dependerá de los condensadores que sean conectados a la entrada y esto es lo que produce el efecto de intermitencia de la luz amarilla ya que este bloque entregara dos pulsos de diferentes duraciónal siguiente bloque, también consta del Bloque de optoacoplamientoque es la que separa el circuito de control con la de fuerza y funciona recibiendo una señal de entrada y nos entrega pulsos para hacer que se active el funcionamiento en el circuito de fuerza y además consta también del Bloque de Fuerza que básicamente funciona de recibir un pulso o una señal de activación que nos dará como resultado un switcheo en el circuito de fuerza que nos de como resultado que la carga que este conectada reciba potencia y entre a operar.

Análisis del Bloque de Temporización Astable para funcionamiento en la Noche.

La tensión de funcionamiento del 555 va de 5V a 20V. Interiormente, en el pin 8 va conectado un divisor de tensión mediante 3 resistencias.

El pin 6 es una de las importantes, sale del comparador superior y cuando la tensión de referencia, en el pin 6, sea mayor a dos tercios de Vcc, entonces este comienza a funcionar llegando al flipflop y sacando un uno, donde llega a un transistor que en este momento actúa como un interruptor cerrado y también llega a la salida invirtiendo esta señal que entra y transformándola en 0.

El pin 5 es la entrada negativa del comparador superior.

En el pin 2 es la entrada negativa del comparador inferior, cuando este tiene una tensión de referencia inferior a un tercio de Vcc, entonces el comparador inferior Grupo: Diego Pezo—Héctor Alejandro 13


empieza a funcionar, dando un impulso al flipflop saliendo de él un 0, entonces llega al transistor que al no llegar tensión a labase de este, funciona como interruptor cerrado, y llegando a la salida que invirtiéndolo saca un 1 es decir Vcc.

El pin 1 va directamente a masa.

El pin 7 es la de descarga del condensador.

El pin 3 es la salida.

El pin 4 es el reset.

El pin 8 es +Vcc.

Fig. 2.4 Esquema de Bloques Interno del CI.

Fig. 2.5 Circuito de Temporización

En la figura 2.7 se muestra que la comunicación al bloque siguiente depende del transistor cuando este se encuentre en corte o en Saturación, pero esto lo indica el voltaje (Onda cuadrada) que nos de el 555, dado que cuando este entrega 0v el transistor esta en corte y en el caso contrario en zona de saturación.



El circuito temporizador tiene las características Astables.

Si se usa en este modo el circuito su principal característica es una forma de onda rectangular a la salida, en la cual el ancho de la onda puede ser manejado con los valores de ciertos elementos en el diseño (podremos observa la repuesta de onda resultante en la figura2.8).Para esto debemos aplicar las siguientes formulas que serán de gran utilidad:TA=0.693(R1+R2)C1TB=0.693(R2*C1)

Donde TA es el tiempo del nivel alto de la señal y TB es el tiempo del nivel bajo de la señal. Estos tiempos dependen de los valores de R1 y R2.

Recordemos que el periodo es=1/f.

La frecuencia con que la señal de salida oscila está dada por la fórmula: f = 1/(0.693 x C1 x (R1 + 2 x R2))

Time

0s 50s 100s 150s 200s 250s 300s 350s 400sV(R1:2)

0V

1.0V

2.0V

3.0V

4.0V

Fig. 2.6 Onda Cuadrada resultante del 555

3.5 Circuito del funcionamiento de la secuencia del encendido de las tres luces de señalización (Funcionamiento durante el día).Consta de dos Bloque de Temporización uno Astable y el otro Monoestable, el bloque astabledará dos señales, uno que hará funcionar un Bloque de temporización monoestable y la otra señal quedará apertura a que entren a funcionar el otro bloque de temporización monoestable, y este funcionamiento le da la forma secuencial a los Bloques de optoacoplamiento y Bloques de Fuerza que controlan el encendido de las tres luces.



4.- CÁLCULOS NUMÉRICOS:

4.1 Primer Circuito Análogo 555

En estado de temporización

Fase de Carga del Capacitor

El Capacitor C se carga hacia Vcc mediante los resistores externos RA y RB. Debido a la configuración del integrado 555, el capacitor C1 solo podrá cargarse hasta 2/3Vcc.

Talto ≈ 0.7 (R2+R3) C2

Talto = 0.7 (100K+1K) 470uF

Talto= 33.229s.

Fase de Descarga del Capacitor

El Capacitor C2 se carga hasta 2/3 Vcc, este es el voltaje de umbral en la terminal 6,el cual accionara al comparador 1 para que dispare el flip-flop de forma que la salida, terminal 3,vaya a nivel bajo. Además el transistor de descarga se encenderá, lo que ocasionara que el capacitor se descargue a través de la terminal correspondiente,7, y de R2.El voltaje del capacitor luego disminuirá hasta que caiga por debajo del nivel de disparo (Vcc/3).El flip-flop se disparara de forma que la salida vuelva a ser alta y el transistor de descarga se apague, de manera que el capacitor pueda cargarse de nuevo mediante los resistores R2 Y R3 hacia Vcc.

Tbajo ≈ 0.7 R2C2

Tbajo = 0.7 (100K) (470uF)

Tbajo = 32.9s.

El periodo total será

T = periodo = Talto + Tbajo

T = Talto + Tbajo = 32.9s + 33.229s = 66.129s

Entonces la frecuencia del circuito astable será

f = 1/T = 1/17.5s = 15.122mHz



Time

0s 20s 40s 60s 80s 100s 120s 140s 160sV(C2:2)

-1.0V

0V

1.0V

2.0V

3.0V

4.0V

Fig. 4.1 Respuesta del Capacitor para la Temporización

Podemos observar que V /MAX CAP =3.32V.

Analicemos para este valor a las resistencias R2 y R3.



4.2 Segundo Circuito Análogo 555Como el circuito es monoestable se utiliza las siguientes formulas:

La salida a través del capacitor aumenta exponencialmente con la constante de tiempo

t=R1C1

t= (10k)*(470u)=4.7seg

La duración del estado alto (high) es dada por la ecuación:

T=1.1*(R1C1)

T=1.1*((10K)*(470u))=5.17seg

Total=4.7+5.17=10s

Entonces la frecuencia del circuito monoestable será:

f = 1/T = 1/5.17s = 193.42359mHz.

Time

20s 30s 40s 50s 60s 70s 80s 85sV(C12:2)

0V

1.00V

2.00V

3.00V

-0.41V

3.54V

Fig. 4.2 Respuesta del Capacitor para la Temporización




Para el 555:

4.3 Circuito interruptor con Op.Amp controlado por fotorresistencia.

En el circuito con luz.

La resistencia de la fotorresistencia es de 42 ohm.

La corriente es la que pasa por las resistencias R5 y R3.

La corriente es la que pasa por las resistencias R1, R2 y R4.

Dado a la alta impedancia de entrada en los opamp el voltaje V2 y V3 es de:



Para encontrar el voltaje Vd.= (V3-V2)

Vd = 4.95 – 4.9537= -3.7 m V.

Esto nos indica que el Opamp está en (–) Saturación por ende su respuesta en la salida de él es de un voltaje muy pequeño casi en los mili voltios, con ese voltaje no se logra conducir corriente necesaria para que funcione el transistor en zona de Saturación ni lograr hacer un cambio en el relé.

En el circuito sin luz.

La resistencia de la fotorresistencia es de 880K ohm.

La corriente es la que pasa por las resistencias R5 y R3.

La corriente es la que pasa por las resistencias R1, R2 y R4.

Dado a la alta impedancia de entrada en los opamp el voltaje V2 y V3 es de:

Para encontrar el voltaje Vd.= (V3-V2).

Vd = 4.95V – 25.4 mV= 4.9246V.



Esto nos indica que el Opamp está en (+) Saturación por ende su respuesta en la salida de él es de un voltaje aproximado a su alimentación + Vcc, con ese voltaje se logra conducir corriente necesaria para que funcione el transistor en la zona de Saturación, así logrando hacer un cambio en el relé.

4.4 Circuito intermitente 555

El circuito es astable por ende se utiliza las formulas siguientes:

Fase de Carga del Capacitor

Talto ≈ 0.7 (R2+R1) C2

Talto = 0.7 (1.1K+0.5K) 470.01uF

Talto= 526.4 mS.

Fase de Descarga del Capacitor

Tbajo ≈ 0.7 R2C2

Tbajo = 0.7 (1.1K) (470uF)

Tbajo = 361.9ms.

El periodo total será

T = periodo = Talto + Tbajo

T = Talto + Tbajo = 361.9ms.+ 526.4 mS = 888.3 mS

Entonces la frecuencia del circuito astable será

f = 1/T = 1/792.899 mS =1.257 Hz



Time

0s 0.5s 1.0s 1.5s 2.0s 2.5s 3.0sV(R1:2)

-2.0V

0V

2.0V

4.0V

Fig. 4.3 Respuesta del Capacitor para la Temporización (Intermitente).




5.- DATOS EXPERIMENTALES:

5.1 Primer Circuito Análogo Astable 555

Dato Talto(s) Tbajo(s) T(s) Frecuencia(Hz)

Promedio(3 Datos)

34.01 31.1 65.11 15.358 mHz

Tabla 5.1 Mediciones del Circuito Astable 555

5.2 Circuito Monoestable 555.


Promedio(3 Datos)

4.41 5.8 10.21 97.94 mHz

Tabla 5.2Mediciones del Circuito Monoestable 555

5.3 Segundo Circuito Análogo Astable 555


Promedio(3 Datos)

549.4 ms 358.9 ms 958.3 ms 1.0435Hz

Tabla 5.3 Mediciones del Circuito Astable 555

5.4 Circuito interruptor OPAMPs.(Voltajes)

Dato V2 Entrada del Opamp

V3 Entrada del Opamp

Salida del voltaje en Opamp

( Día )Promedio(3 Datos) 4.94 V 4.96 V -0.0031 V

( Noche )Promedio(3 Datos) 28.0mV 4.954 V 4.89 V

Tabla 5.4 Medición de la entrada y salida del Opamp.



5.5 Circuito interruptor OPAMPs. (Corriente)

Dato I1 Entrada del Opamp

I2 Entrada del Opamp

Salida de Corriente en

Opamp( Día )Promedio(3 Datos) 1.3mA 107.5 uA 1.8pA

( Noche )Promedio(3 Datos) 6.04uA 106.9uA 407.006uA

5.6 Circuito fuente

Dato Entrada del voltaje antes del Regulador

(7805)

Salida del voltaje del Regulador (7805)

Promedio(3 Datos) 9.5 V 5.5 V

6.- CÁLCULO DE ERRORES:

6.1 Primer Circuito Análogo Astable 555

Nota: Los cálculos se hicieron usando el promedio de los datos experimentales.

Talto(s)EXPERIMENTAL Talto(s) TEORICO %ERROR

34.01 33.22 2.3

Tbajo(s)EXPERIMENTAL Tbajo(s) TEORICO %ERROR31.1 32.95 5.6

T(s)EXPERIMENTAL T(s) TEORICO %ERROR65.11 66.17 1.60

f (Hz) EXPERIMENTAL f (Hz) TEORICO %ERROR15.358 mHz 15.11m Hz 2

Tabla 6.1 Cálculo de Errores del Circuito Astable

6.2 Circuito Monoestable 555



4.41 4.17 5

Tbajo(s)EXPERIMENTAL Tbajo(s) TEORICO %ERROR5.8 5.178 12

T(s)EXPERIMENTAL T(s) TEORICO %ERROR10.21 9.348 9

f (Hz) EXPERIMENTAL f (Hz) TEORICO %ERROR97.94 mHz 106.9m Hz 8

Tabla 6.2 Cálculo de Errores del Circuito Monoestable.

6.3 Segundo Circuito Análogo Astable 555Grupo: Diego Pezo—Héctor Alejandro 24




549.4 ms 526.4 ms 4.3

Tbajo(s)EXPERIMENTAL Tbajo(s) TEORICO %ERROR358.9 ms 361.9 ms 0.8

T(s)EXPERIMENTAL T(s) TEORICO %ERROR908.3 ms 888.3 ms 2.2

f (Hz) EXPERIMENTAL f (Hz) TEORICO %ERROR1.1009Hz 1.1257Hz 2.2

Tabla 6.3 Cálculo de Errores del Segundo Circuito Astable

6.4 Circuito interruptor OPAMPs en el Día (Voltajes).


EXPERIMENTALV2 Entrada del Opamp

TEORICOV2 Entrada del Opamp

%ERROR

4.94 V 4.9537 0.27

EXPERIMENTAV3 Entrada del Opamp


%ERROR

4.96 V 4.95 1

EXPERIMENTASalida del voltaje en Opamp

TEORICOSalida del voltaje en Opamp

%ERROR

-0.0031 V -0.0037 V 16

Tabla 6.4 Cálculo de Errores del Circuito interruptor OPAMPs en el Día

6.5 Circuito interruptor OPAMPs en la Noche (Voltajes).


EXPERIMENTALV2 Entrada del Opamp


%ERROR

28.0mV 25.5mV 9.8

EXPERIMENTAV3 Entrada del Opamp


%ERROR

4.954 V 4.95 0.08

EXPERIMENTASalida del voltaje en Opamp

TEORICOSalida del voltaje en Opamp

%ERROR

4.89 V 4.9246 V 0.7

Tabla 6.5 Cálculo de Errores del Circuito interruptor OPAMPs en la Noche

7.- SIMULACIÓN:



Los softwares usados para simular los circuitos fueron:

PSpiceSchematics.

Se lo uso como osciloscopio digital, ya que fue capaz de darnos las formas de onda de los voltajes para cualquier tiempo de ejecución.

ISIS Professional

Aunque también es capaz de simular componentes electrónicos se lo uso por su capacidad de trabajar con PICs, pudiendo cargar a éste el programa ejecutable con el que trabajará.

Time

0s 20s 40s 60s 80s 100s 120s 140s 160sV(R27:2) V(R28:2) V(R30:2)

0V

5V

10V

Fig. 7.1 Secuencia total en las entradas de los moc.

Time

0s 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 8s 9s 10sV(R15:2)

0V

5V

10V

Fig. 7.2 Secuencia total. (Intermitencia) en la entrada de los moc.



Fig. 7.3 diagrama completo del circuito



8.- TABLA DE COMPONENTES Y PRECIOS:

8.1 Circuito SemáforoComponente Precio($)

1 relé +4 Triacs+4 Octoacopladores 11.55Integrado 7805 0.50

LDR(fotorresistencia) 0.25Resistencias(totales) 1.00

Transformador de 110vac a 9vac 4.50Diodos 1N4007 (totales) 0.80

Capacitores(totales) 2.003 Integrado 555 1.65

1 Transistores Q2N3904 0.35 1 Potenciómetros 0.55

Conectores tipo borneras 1.20Cables diversos 0.70

3 focos de colores 4.50baquelita 25.90

Total 56.15

Tabla 8 Componentes y Precios del Circuito trafficcontroller.

9.- IMPRESO DEL PCB

10.- IMPLEMENTACION EN PROTOBOARDGrupo: Diego Pezo—Héctor Alejandro 28


11.- OBSERVACIONES:



El voltaje indicado en el relé se refiere a la diferencia de potencial necesaria para que cambie del normalmente cerrado a normalmente abierto.

El circuito integrado 555 está trabajando con la configuración Astable. En cuanto se bloquea el ingreso de la luz a la fotorresistencia, inicia el

funcionamiento del circuito interruptor dando paso al intermitente. El voltaje que llega a la Base del transistor debe ser mayor al existente entre

Base-Emisor para que se sature. En el circuito controlador mediante fotorresistencia los valores de R4 y R3 fueron

potenciómetros para ir variando esa resistencia, así podríamos saber el valor exacto cuando el opamp estaba en +Saturación en cual se ve cuando la salida (Pin 6) era un valor aproximado a +VCC=5V.

Tomar en cuenta que el pin4 del MOC es el que da la señal a la compuerta del TRIAC

12.- RECOMENDACIONES: Se debe de tener en cuenta que el voltaje que se observa en los pines 2 y 3 del

OPAMPno debe de ser mayor al de los pines 7 y 4, dado que no funcionaria en las características deseadas.

En el circuito intermitente se debe colocar necesariamente los potenciómetros en las resistencias R1 y R2 para que el usuario pueda manipular la intermitencia de la salida del foco(carga)

En el bloque interruptor con opamp es necesario para el diseñador colocar un potenciómetro en la resistencia R3 y R2, dado que facilitara manipular la salida del voltaje del opamp en conjunto y muy importante tener en cuenta el cambio de resistencia de la fotorresistencia con luz y en la oscuridad.

Tener en cuenta como es la debida conexión del trias con el moc ya que el pin6 es que lleva la señal al triac y debe ser conectado en la compuerta que vendría a ser el pin3.

13.- CONCLUSIONES:

Funcionamiento El circuito expuesto a la luz funciona encendiendo un foco a la vez, cambiando

entre los 3 existentes (Verde, Amarillo y Rojo). En cuanto a la fotorresistencia se le aplica oscuridad se inicia el funcionamiento del Circuito Interruptor que conmuta el voltaje de 5v del circuito inicial al Circuito Intermitente logrando que el foco amarillo prenda y apague.

Precios Utilizamos 3 555, dado que es un integrado económico, debido a la popularidad

y uso común del mismo. Pero los elementos más costosos en esta implementación fueron los moc

MOC3031 y MOC3021 y también los triac TIC226D.

Alimentación



En el circuito en general tenemos CI 555,opamp y relay que necesitan de una fuente de voltaje estable para su funcionamiento que debe estar regulada en5V en voltaje DC.

Se necesita de una alimentación de 110V AC para poder hacer trabajar las luces de señalización esto es en el circuito de fuerza.

Sonido El único sonido(mínimo) existente en el circuito es debido a la presencia del relé

que al cambio de posición de normalmente abierto a normalmente cerrado o viceversa emiten un pequeño ruido que es claramente perceptible por el oído humano durante el switcheo al pasar del funcionamiento del día a la noche.

Peso El circuito con sus elementos como los 555, el relay, elOpamp, el transistor, los

Moc, los Triac y las bombillas de colores presentan un peso considerable,y además el circuito posee un transformador que pertenece a la parte de rectificación por lo cual todo el circuito en si se vuelve pesado.

Precisión El CI. 555 depende directamente de las resistencias y de los capacitores que se

coloquen a sus conexiones de entrada.

Dificultades

También otro dificultad es que los Triacse sobrecalientan rápidamente por lo que se vuelven propensos a que se quemen con facilidad, como anexo habrá que decir que para nuestra implementaciónse nos quemo un moc y dos triac por lo que se nos volvió complicado y costoso la culminación de nuestro proyecto.

14.- APLICACIONES: El semáforo y los bloques que lo conforman tienen una amplia gama de

aplicaciones, ya que el uso de un acoplador que separa la parte de control con la de fuerza tiene mucha utilidad y muchas mas aplicaciones en otros circuitos de controles electrónicos y que fácilmente se podrían acoplar a un sistema de mas alta potencia.

Los bloques en los cuales están presenteslos CI 555 permiten mostrar el funcionamiento de dicho circuito bajo la configuración Astable obteniendo como resultado en el pin 3 una onda cuadrada que puede ser modificada variando los valores de las capacitancias que se encuentran conectadas a las entradas de las mismas, pero a la vez se llego a la conclusión que el 555 también tiene un funcionamiento monoestable es decir haciendo regir su periodo de funcionamiento bajo otras condiciones aunque sigue siendo dependiente del bloque de temporización astable y con esto abriendo la idea que podemos utilizar este funcionamiento en muchas mas aplicaciones. .

15. bibliografía.Grupo: Diego Pezo—Héctor Alejandro 31


http://es.thefreedictionary.com/intermitente

http://raultecnologia.wordpress.com/2007/03/14/luz-intermitente-con-ci555/

http://www.forosdeelectronica.com/proyectos/semaforo.htm

http://www.youtube.com/watch?v=dPgIfvA8Nm0


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http://raultecnologia.wordpress.com/2007/03/14/luz-intermitente-con-ci555/

http://es.thefreedictionary.com/intermitente

semaforo controlado por luz solar(comportamiento para el dia o noche)

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