2-Proyectos de electronica

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Los proyectos son los siguientes:
1.Control de luminosidad
2.Luces de velocidad variable

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 Control de luminosidad
Al terminar este proyecto se
obtiene un circuito que permite controlar la
cantidad de potencia con que se alimenta
una carga de corriente alterna, en este caso
particular conectaremos una lámpara
incandescente.
El control de iluminación se conoce
popularmente como dimmer, sirve para
controlar la intensidad con que ilumina una
lámpara incandescente, lo cual es muy útil
porque permite adecuar la luz de un
ambiente para cada ocasión. Su
funcionamiento se explica basado en el
diagrama esquemático que se muestra continuación.
Ilustración 1 Diagrama esquemático: El componente central de este proyecto es el triac, el cual actual como un interruptor
que se encarga de controlar la cantidad de potencia que se aplica a la carga que se ha conectado. El potenciómetro R4 es el
que permite al usuario variar el valor de dicha potencia. Un aspecto importante es que cuando se trabaja con corriente
alterna de 110VAC los condensadores deben ser de 400 voltios, cuando se trabaja con 220VAC deben de ser de al menos 600
voltios.

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El circuito está formado por varios componentes
importantes, el primero de ellos es el TRIAC, el cual actúa como un
interruptor que se cierra cada vez que recibe un pulso en el pin
llamado GATE o compuerta. A partir de ese momento la
corriente puede circular a través de sus terminales MT1 y MT2 y
de esta manera se puede alimentar la carga que está
conectada en el circuito. La forma de controlar la cantidad de
potencia que se aplica en dicha carga consiste en hacer que
el disparo o activación del TRIAC se haga durante más o
menos tiempo, así se tiene mayor o menos voltaje
promedio aplicado sobre la misma.
Para controlar los tiempos de activación del triac
se tiene un circuito formado por resistencias y
condensadores, los cuales funcionan de la siguiente
manera: cuando se aplica voltaje al sistema el
condensador C3 empieza a cargarse a través de a
resistencia R1, R2, R3 y el potenciómetro R4; una vez
que el voltaje sobre los terminales del DIAC alcanza su
voltaje de ruptura (generalmente 30 volts), este conduce
y permite que el condensador C3 se descargue hacia el
GATE del TRIAC , haciendo que este entre en conducción
y por lo tanto la carga recibe alimentación. Se pude decir
que entre mayor sea el valor de las resistencias mayor
será el tiempo de carga del condensador y por lo tanto
recibirá menor potencia. El condensador C2 se agrega
para reforzar la tención de C3 en el momento de la
descarga.
De la misma forma en que se maneja la potencia
aplicada sobre una lámpara, se puede controlar también
la velocidad de giro del motor de un taladro o un Moto-
Tool. Dichos motores, por ser carga de tipo inductivo,
puede presentar unos picos o sobrevoltajes muy elevados
en el momento de quitarle la alimentación, los cuales
pueden dañar el TRIAC. Para evitar este problema, se han
colocado la red formada por el condensador C4 y la
resistencia R5 en paralelo con el TRIAC; el condensador se
encarga de absorber los voltajes generados por la bobina del
motor y la resistencia se encarga de limitar la corriente de
descarga de dicho condensador sobre el TRIAC.
Resistencia: es un dispositivo que nos
permite controlar la cantidad de corriente
que circula a través de un circuito. Entre
más alto sea el valor de la resistencia, se
tendrá una menor corriente y viceversa. El
valor de la resistencia se mide en ohmios.
Condensadores: Básicamente un
condensador es un dispositivo capaz de
almacenar energía en forma de campo
eléctrico. Está formado por dos armaduras
metálicas paralelas (generalmente de
aluminio) separadas por un material
dieléctrico. Va a tener una serie de
características tales como capacidad,
tensión de trabajo, tolerancia y polaridad
Potenciómetro: es una resistencia cuyo
valor puede cambiar cuando se gira un eje
mecánico es un dispositivo de 3 terminales,
entre los extremos se tiene la máxima
resistencia y entre el pin central (llamado
cursor) y alguno de los extremos se tiene
una resistencia variable.

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La red formada por el condensador C1 y la bobina L1 sirve
como filtro para garantizar que no se produzca interferencia de
radiofrecuencia sobre la línea de corriente alterna. Dicha
interferencia se puede presentar a la activación y
desactivación del TRIAC.
El fusible que se instala en serie con la carga, es una
medida de protección contra los cortos circuitos que se
puedan presentar y su valor depende de la cantidad de
corriente que ella consuma. Otro aspecto importante es
la capacidad de corriente del TRIAC. En este caso
utilizamos uno de 10 Ampers, pero cuando la carga
consuma más de 4 o 5, se debe utilizar un disipador de
calor que le permita a este soportar la elevada
temperatura que se genera cuando dicha corriente
circula a través de él. Aunque en la mayoría de las
aplicaciones, como la lámpara incandescente, por
ejemplo, no es necesario utilizarlo.
Triac: es un semiconductor de 3
terminales llamado MT1, MT2, Gate (G);
trabaja como 2 SCR conectados en anti
paralelo, es decir, que puede conducir en
ambos sentidos, razón por la cual es
empleado para manejar cargas de corriente
alterna. Opera como un interruptor
controlado por voltaje, cuando recibe un
pulso en el Gate permite que circule
corriente del terminal MT1 al MT2 Y DE
MT2 a MT1, permanece en ese estado aun
después de retirar la señal de disparo. Para
que deje de conducir, se debe interrumpir
la corriente que circula entre dichos
terminales.
Diac: es un dispositivo semiconductor de 2
terminales, llamados MT1 y MT2. Actúa
como un interruptor bidireccional, el cual se
activa cuando el voltaje entre sus
terminales alcanza un cierto valor llamado
voltaje de ruptura, dicho voltaje puede
estar entre los 20 y 36 voltios según la
referencia es muy utilizada para disparar los
SCR o Triacs en circuitos de potencia.
Bobinas: Una bobina es un
componente que está formado por varias
vueltas o espiras de alambre de cobre
enrolladas sobre un núcleo que puede ser
de aire, o de un material magnético como el
hierro o la ferrita.Las bobinas reciben
también el nombre de inductores. Su
principal propiedad es la oposición a los
cambios de corriente. En un circuito esta
propiedad recibe el nombre de inductancia.

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Antes de iniciar el armado o ensamble del circuito
debemos de estar seguros de tener todos los componentes
necesarios. De esta forma el trabajo se hace más rápido ya que
no hay interrupciones de ningún tipo; para esto debemos
revisar con cuidado la lista de materiales.
Lista de materiales
Fusible: es un hilo conductor construido
en aluminio, níquel o cobre, con una
delgada capa de recubrimiento.
Generalmente se encuentra dentro de un
tubo de vidrio con unas caperuzas metálicas
en el exterior que sirven para hacer
contacto con el resto del circuito. Como se
construyen de diferentes espesores o
diámetros, están en capacidad de soportar
diferentes cantidades de corriente a través
de ellos. Se utiliza en un circuito para
proteger a los otros elementos contra una
sobrecarga producida por un corto circuito.
La corriente en exceso derrite el elemento
fusible y abre el circuito, con esto se logra
que el daño ocurra solamente en el fusible y
no en el reto del aparato. El fusible que se
ha quemado se puede remplazar por uno
nuevo, luego de reparar la falla que
ocasiono la sobrecarga.
Bloque de terminales: popularmente
se conocen como terminal de tornillo o
regleta, es un elemento que permite hacer
conexiones de cables a circuitos impresos
de una manera rápida y muy segura. Posee
un tornillo para apretar o aflojar el cable
que se introduce dentro de su cavidad. Una
de sus principales ventajas es su capacidad
para manejar corriente de varios amperios.
Estos conectores poseen en sus lados unas
guías que permiten unir varios de ellos con
el fin de formar un bloque de terminales
más grande.
Resistencias
 R1: 10KΩ a ¼ de W
 R2: 2.2KΩ a ¼ W
 R3: 470KΩ a ¼ W
 R5: 47Ω a 1W
 R4: Potenciómetro 250 KΩ
Condensadores
 C1,C2, C3 0.1µF/400V (600V)
 C4 0.047µF/400V (600V)
Semiconductores
 1 Triac de 10A /400V BTA06 o similar
 1 Diac HT32
Varios
 1 Núcleo de ferrita de 2cm de largo y 5 a 8 mm
de diámetro y 1 metro alambre esmaltado para
bobinas calibre #22 (Para hacer la bobina)
 1 Fusible corto de 3Amp con sus 2 Terminales
de portafusible para circuito impreso
 2 Conectores de tornillos de 2 pines
 1 Placa fenólica
 Cloruro férrico
 1 Cable de potencia con enchufe
 1 metro de soldadura (estaño).

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Comenzar el armado
Podemos empezar por construir la bobina o choque de
nuestro proyecto que forma parte del filtro de entrada. Para
ello se utiliza un núcleo de ferrita de unos 2 cm de largo y
aproximadamente 1 metro de alambre esmaltado, del que
se usa para embobinar motores y trasformadores, calibre
#22. Para lograr la bobina que seamos construir se
necesitan unas 40 vueltas o espiras del alambre sobre el
núcleo, las cuales deben ir distribuidas en dos capas de
20 espiras cada una. Se debe tener mucho cuidado al
realizar esta labor ya que el alambre se puede
desprender o aflojarse y esto afectaría el
funcionamiento del mismo. Para evitar esto, se puede
pensar en utilizar un material de libre elección para
que el alambre no se mueva de su sitio. Una vez
terminada esta labor, se deben pelar las puntas del
alambre que van a ir soldadas al circuito impreso para
evitar que el esmalte que lo aísla cause problemas de
adherencia con la soldadura.
Para empezar el ensamblado se aconseja
ubicar primero los componentes de poca altura como
las resistencias, luego los condensadores, el choque y
el triac. Posteriormente se debe ubicar el
potenciómetro y los terminales que sostienen el
fusible. Debe tenerse especial cuidado de hacer
buenas soldaduras y no causar cortocircuitos entre los
pines de los componentes.
Placa fenólica: La placa de un circuito
impreso es la base para el montaje del
mismo, es el soporte que sujetará los
componentes y a la vez los interconectará
mediante una serie de pistas de cobre. Una
placa de circuito impreso está formada por
un soporte, que puede ser de baquelita o
de fibra de vidrio y una capa de cobre
depositada sobre el soporte, tal como se
observa en la imagen.
Cloruro Férrico: Cuando se disuelve en
agua, el cloruro de hierro (III) sufre hidrólisis
y libera calor en una reacción exotérmica.
De ello resulta una solución ácida y
corrosiva de color marrón que se utiliza
como coagulante en el tratamiento de
aguas residuales, para la potabilización del
agua, y en la industria electrónica para el
grabado químico de plaquetas de circuito
impreso.

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Creación del circuito impreso
1. Diseño e impresión
Muchas personas hacen uso de softwares como
Protel, Orcad, Eagle, etc. para diseñar su circuito,
pero para nuestro proyecto utilizaremos el
Software llamado PCB Wizard – Professional
Edition para diseñar nuestro circuito, el cual
también proporciona una ayuda en donde
podemos visualizar las pistas que lo componen. De
esta forma es más sencillo obtenerlas de forma
impresa.
Posteriormente se procede a Imprimir el diseño en
una hoja de papel bond ordinaria aunque se
recomienda hacer uso de papel de transferencia
térmica, (con una impresora láser ya que de lo
contrario no nos servirá de nada la impresión ya
que el tonner es vital para el siguiente paso.
También Recuerde hacer la impresión en modo
espejo (la mayoría de los equipos poseen esta
opción) y utilizar suficiente (tonner) para que las
pistas salgan negras.

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2. Prepare la Placa
Corte con sierra o caladora la placa virgen del tamaño que necesite su
diseño.
Pula la superficie que tiene el cobre con un textil suave, se recomienda usar acetona,
de esta manera se eliminará todo resto de oxido o suciedad que pueda poseer.
Apoye la placa, con la cara pulida sobre la impresión hecha en la hoja de papel. Fíjela
utilizando stickers autoadhesivos, cinta adhesiva o cinta de papel. El objetivo es evitar
que el diseño se mueva durante los próximos pasos. Corte el excedente de papel (el
sobrante puede ser utilizado para otra impresión.
3. Realizar la trasferencia
Apoye la placa en una madera lisa o cartón, y utilizando una
plancha doméstica en temperatura media, aplique calor lo más
parejo posible sobre toda la superficie de la placa durante 3 o
4 minutos, hasta que el papel se transparente lo suficiente
para poder ver con bastante nitidez el diseño impreso.
4. Sumergir en agua y retirar el papel
Una vez que la placa se haya enfriado, sumérjala en un recipiente con agua fría
(temperatura natural) y déjela reposar no menos de 10 minutos, podrá ver que a
medida que transcurra el tiempo, el papel se irá ablandando y arrugando. Cuando
el papel se haya ablandado, podrá retirarlo fácilmente; coloque la placa bajo el
agua y con una esponja o cepillo suave retire cuidadosamente el papel,
finalmente quedará visible el cobre y su diseño impreso en la placa.

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CONSEJO: si después de retirar el papel la trasferencia no fue del
todo un éxito, es decir, si las líneas de las pistas no son continuas,
se puede hacer uso de un marcador permanente para completar
las pistas que no quedaron bien, incluso se puede usar para
reforzarlas como se muestra en la fotografía.
Cuando hayamos quitado todo el papel, seque la placa, y déjela a
un lado por unos minutos.
5. Prepare el Cloruro Férrico
Antes de Llevar a cabo este paso se recomienda ampliamente utilizar ropa adecuada
para esta operación, por motivos de seguridad se aconseja utilizar una bata, guantes y
unas gafas de laboratorio.
Bien, en un recipiente de plástico, coloque una cantidad de Cloruro Férrico suficiente como para
sumergir cómodamente la placa, puede agregar un poco de agua; sumérjala y muévala (con ayuda de
herramientas plásticas). Espere 10 minutos y observe si ya fue consumido todo el cobre, si aun se vieran
restos del metal debemos volver a sumergirla y repetir hasta que solo queden las pistas impresas de
nuestro diseño (el tiempo oscilará entre 10 y 60 minutos dependiendo
la pureza del ácido).
Cuando ya no queden restos del cobre, podremos sacarla del
recipiente y lavarla con abundante agua y secarla. El sobrante del
percloruro férrico podemos guardarlos y volverlo a utilizar en varias
ocasiones más. Limpie con abundante agua el recipiente y todo
elemento que haya estado en contacto con el ácido.
Por último y con la ayuda de un taladro perforaremos la placa en donde lo requiera

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Al terminar el proyecto queda así
Por último, solo colocamos nuestra lámpara incandescente, “la perilla que tiene el potenciómetro fue
obtenido de un electrodoméstico”

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Luces de velocidad variable
Al terminar este proyecto se obtiene un
juego de luces con dos LED, los cuales encienden
de forma alternada, produciendo un efecto
luminoso especial. La velocidad del destello se
puede variar desde muy lenta hasta tan rápida
que los cambios casi no se pueden apreciar.
En este proyecto utilizaremos un circuito
integrado, el famoso 555. Este dispositivo es un
componente muy versátil y por sus múltiples
aplicaciones es quizás el circuito integrado mas
empleado en la historia
El funcionamiento del circuito consiste en generar una onda cuadrada para controlar el
encendido y el apagado de los LED. Una onda cuadrada es una señal de voltaje que esta variando
constantemente entre un nivel positivo y un nivel negativo. Este tipo de circuitos se conocen como
“circuito de reloj”. Un reloj emite una serie continua de pulsos, cuya frecuencia puede variar desde
menos de uno por segundo hasta más de un millón de pulsos por segundo.
Como se puede ver en el diagrama
esquemático, este circuito no tiene ninguna
señal de entrada, por lo tanto opera como un
oscilador. La cantidad de pulsos o de cambios
entre un nivel positivo y uno negativo
(frecuencia) lo determinan los valores del
condensador C1, el potenciómetro R5 y la
resistencia R1. Entre mayor sea el valor del
condensador y las resistencias, menor es la
frecuencia de encendido de los LED y viceversa.

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Los pulsos producidos por el 555 salen por el pin #3, el cual
se encuentran conectados los LED. Durante el tiempo en que la
señal tiene el nivel de voltaje positivo se enciende el LED 1
debido a que recibe corriente a través de R4; durante el
tiempo en que se tiene el nivel de voltaje negativo se
enciende el LED 2que recibe corriente a través de R3 .
El circuito integrado 555 actúa como elemento
central del circuito. El valor del condensador C1 (10µF),
del potenciómetro R5 (100K)y de la resistencia R1 (6.8K)
determinan la velocidad de encendido y apagado de los
LED. Las resistencias R3 y R4 sirven para limitar el valor
de la corriente que circula a través de los LED. Su valor
es de 220Ω.
Antes de iniciar el ensamble del circuito se
debe revisar que los componentes estén completos,
haciendo la comparación con la lista de materiales.
Se debe tener mucho cuidado para ubicar los
componentes en forma correcta ya que los LED, el
condensador electrolítico y el circuito integrado
tienen una posición definida; si esta labor no se hace
correctamente se pueden dañar los componentes.
Circuito integrado 555: es un circuito
de 8 pines; su modo de funcionamiento
depende de los componentes externos que
le sean conectados. Cada pin del integrado
cumple una función específica, por ello es
muy importante hacer una correcta
identificación de los mismos; para esto se
tiene un círculo o una pequeña muesca al
lado de la pata numero 1. Este integrado se
puede usar como temporizador, oscilador,
generador, etc.
Leds: es un semiconductor de dos
terminales llamado ánodo y cátodo, que
emite una luz visible cuando se polariza de
forma directa, es decir cuando el ánodo es
positivo con respecto al cátodo. La luz
emitida por el led puede ser roja amarilla
verde o azul dependiendo de su
construcción interna. También se disponen
de leds que emiten luz infrarroja y láser. Los
leds deben ser protegidos mediante una
resistencia en serie que limita la corriente a
través suyo a un valor seguro

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Lista de materiales
1 Circuito integrado 555
1 Condensador electrolítico de 10µF a 16 ó 25 V (C1)
1 Potenciómetro de 100KΩ (R5)
2 LED (LED 1 y LED 2)
1 Resistencia de 6.8 KΩ (R1)
1 Resistencia de 1KΩ (R2) (opcional)
2 Resistencias de220Ω (R3, R4)
1 Base para circuito integrado de 8 pines
Cables de 10 centímetros
1 Batería de 9 volts
1 Proto-board
Proto.Board: Una placa de pruebas, también
conocida como proto-board o bread-board, es una
placa de uso genérico reutilizable o semi permanente,
usado para construir prototipos de circuitos
electrónicos sin soldadura. Normalmente se utilizan
para la realización de pruebas experimentales.
Además de los Proto-board plásticos, libres de
soldadura,también existen en el mercado otros
modelos de placas de prueba.
La batería es vital para el proyecto, en nuestro caso
utilizaremos una de 7 voltios

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Simulación y diseño digital
Antes de proceder a ensamblar
hicimos uso del simulador Livewire
1.11 Pro para obtener una vista previa
de cómo quedaría nuestro trabajo, con
el fin de hacer ajustes necesarios antes
de proponer la lista de materiales.
Una vez tenido nuestro diseño
en Livewire 1.11 Pro utilizamos otro
software llamado PCB Wizards
Professional Edition que nos ayudara a
obtener una vista menos abstracta de
lo que será nuestro proyecto ya
ensamblado, al igual que nos permitirá
imprimir las pistas como en el proyecto
anterior en caso de ser necesario ya
que cabe mencionar que para este
trabajo utilizaremos un Proto-Board

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Distribución de pines del CI-555
1 - Tierra o masa
2 - Disparo: Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo
de retardo, si el 555 es configurado como monoestable. 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 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.
3 - Salida: Aquí veremos el resultado de la operación del
temporizador 555, ya sea que esté conectado como monoestable,
estable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje de salida es el
voltaje de aplicación (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la
ayuda de la patilla # 4 (reset)
4 - Reset: Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida # 3 a nivel bajo. Si por
algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee"
5 - Control de voltaje: Cuando el temporizador 555 se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el
voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc-1 voltio) hasta casi 0 V (en la
práctica aprox. 2 Voltios). Así es posible modificar los tiempos en que la patilla # 3 está en alto o en
bajo independiente del diseño (establecido por las resistencias y condensadores conectados
externamente al 555).
El voltaje aplicado a la patilla # 5 puede variar entre un 45% y un 90 % de Vcc en la configuración
monoestable.
Cuando se utiliza la configuración estable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc.
Modificando el voltaje en esta patilla en la configuración estable causará la frecuencia original del
estable sea modulada en frecuencia (FM).
Si esta patilla no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01uF para evitar las
interferencias
6 - Umbral: Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida
(Pin # 3) a nivel bajo
7 - Descarga: Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el
temporizador para su funcionamiento.
8 - V+: También llamado Vcc, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 voltios
hasta 16 voltios (máximo). Hay versiones militares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios

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