activaciÓn lampara mediante un aplauso

ELECTRNICA II Ing. Jos Bucheli

DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA CARRERA DE ING. EN ELECTRNICA E INSTRUMENTACIN

PRCTICAS DE ELECTRNICA ASIGNATURA: ELECTRNICA II Unidad III

PROYECTO. TEMA: DISEO DE UN CIRCUITO QUE ACTIVE UNA LAMPARA MEDIANTE UN SONIDO.

Hrs. de la asignatura 6 Hrs

Responsable de la Prctica Ing. Jos Bucheli

Nombre Estudiantes: 1) William Chicaiza 2) Mauricio Naranjo


UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE EXTENSIN LATACUNGA

CARRERA DE ING. EN ELECTRNICA E INSTRUMENTACIN

PROYECTO

1. TEMA: Diseo e implementacin de un circuito activador de lmpara mediante un sonido externo.

2. OBJETIVOS:

Aplicar los conocimientos obtenidos en el avance de la materia. Analizar las condiciones de diseo con la finalidad de un optimo

funcionamiento.

3. EQUIPOS Y MATERIALES A UTILIZAR

Proto Board

Fuente de energa

Voltmetro, osciloscopio

Cables y puntas de osciloscopio

Amp. Op. resistencias

4. TRABAJO PREVIO:

4.1 Disear el encendido de una lmpara por medio de una seal de sonido. Se

apaga cuando se detecta por segunda vez. ( utilizar flip-flop )

Consideracin De Diseo para el filtro banda angosta:

Asumo = . [] Datos:

= 10 = 1 []

=

=1 []

10= 100 [].

=0,1591

=

0,1591

(100)(0,01 )= 159,1 []

=

22 1=

159,1 []

2(10)2 1= 799,497 [] 800 []

2 = 318,2 []


Consideraciones de Diseo para un temporizador monoestable. Se asume C. Configuracin Monoestable:

= (1,1 ) Asumo = 47 []

Monoestable con T= 1 segundos.

10 = (1,1 )(47[])

=1

(1,1 )(47[])= 19,342 []


R4

DC7

Q3

GN

D1

VC

C8

TR2

TH6

CV5

U4

555

R10220

D1LED-RED

U4(VCC)

R1219.342K

D3LED-RED

R1330

C1

0.1uF

C247uF

U2TRIAC

V2VSINE

1

2

6

4

U6

MOC3021

Q12N3904

R6

10k

Q1(C)

R2220

R3

203K

D5

Q1

CLK3

Q2

R4

S6

U1:A

4013

3

2

6

74

15

U5

LM741

R9

159.1k

C6

0.1uF

U5(V-)

U5(V+)

R11

318.2k

C7 0.1uF

56%

RV2

800

3

2

6

74

15

U7

LM741

U7(V-)

U7(V+)

R13

100k

R14

1k

R15

1k

U9(-IP)

2

3

1

84

7

56

U9

LM311

U9(V+)

R27

680

D5LED-GREEN

R28500

(1)

+88.8

AC Volts

R410k

R510k

C3

0.1uF

R4(1)


5. CONOCIMIENTOS PREVIOS NECESARIOS

Filtro Pasa Banda Un filtro pasa banda es un circuito diseado para pasar seales slo en cierta banda de frecuencias, en tanto que rechaza todas las seales fuera de esta banda. En las figuras 5.1(c) y 5.5(a) se muestra la respuesta en frecuencia de un filtro pasa banda. Este tipo de filtro tiene un voltaje mximo de salida Vmx o una ganancia mxima de voltaje Ar, a una frecuencia denominada frecuencia resonante rr. Si la frecuencia vara respecto a la resonancia, el voltaje de salida disminuye. Hay una frecuencia arriba y una abajo de fr a las cuales la ganancia de voltaje es 0.707 Ar. Estas frecuencias se designan mediante fh, la frecuencia de corte alto l, la frecuencia de corte bajo. La banda de frecuencias entre fh y fl es el ancho de banda, B:

B = fh - fl Los filtros pasa banda se clasifican ya sea como de banda estrecha o bien de banda ancha. Un filtro de banda estrecha es el que tiene menos de un dcimo de la frecuencia resonante (B < 0.1 fr). Si el ancho de banda es mayor de un dcimo de la frecuencia de resonancia (B > 0.1 fr), el filtro es de banda ancha. La razn de la frecuencia resonante al ancho de banda se conoce como el factor de calidad, Q, del circuito. Q indica la selectividad del circuito. Mientras ms alto sea el valor de Q, ms selectivo ser el circuito. En forma de ecuacin,

B

Q r

O

sradQ

B r /

Para filtros de banda estrecha, la Q del circuito es mayor de 0.5, y para filtros de banda ancha, Q es menor de 0.5 .


Filtros pasa banda con banda angosta El circuito en la figura puede disearse ya sea como un filtro de banda ancha ( < 0.5) o como un filtro de banda angosta ( > 0.5). A diferencia de los filtros pasa bajo o de paso alto, el filtro de la figura puede disearse para una ganancia en circuito cerrado mayor de 1. La mxima ganancia Ar ocurre a la frecuencia resonante, como se muestra en la figura. En forma normal, el diseador de un filtro pasa banda primero escoge la frecuencia resonante fr y el ancho de banda B y calcula Q mediante la ecuacin. Para algunos diseos, fr y Q se eligen y el ancho de banda B se calcula mediante la ecuacin. Para simplificar el diseo y reducir el

nmero de clculos, se escoge 1 = 2 = y se encuentra R1, R2 y R3 mediante las siguientes ecuaciones:

=0,1591

=

22 1

= 2

EL TEMPORIZADOR 555. El temporizador 555 es un dispositivo verstil y muy utilizado, porque puede ser configurado de dos modos distintos, bien como multivibrador monoestable o como multivibrador a estable (oscilador). Un multivibrador a estable no tiene estados estables y vara, por consiguiente, una y otra vez (oscila) entre dos estados inestables, sin ayuda de ningn disparador externo.

Operacin como monoestable. Cuando la entrada de trigger del circuito es ligeramente inferior al comparador en la Fig. 2 proporciona una salida alta 1, lo que produce un reset en el flip-flop. El transistor de descarga T se apaga y el nudo threshold cortocircuitado con discharge con este propsito comienza a cargarse segn la ley exponencial anteriormente citada.

= ( /)

=

Figura 1. Configuracin de pines de CI 555


Cuando el proceso de carga hace que la tensin threshold suba por encima

de 2

3 , el comparador proporcionar un valor alto 1 mientras que dar

un valor bajo 0. Esto crea una condicin de SET en el flip-flop de manera que Q = 1, con lo que el condensador ser descargado muy rpidamente debido a que el transistor T habr entrado en la zona de alta conduccin. El ancho del pulso de salida se calcula con la frmula:

= ()

Flip - Flop.

Es un elemento bsico e memoria que almacena un bit de informacin, tiene

una salida normal y la salida complementada, el nivel de salida no depende

nicamente del estado presente en sus entradas, sino tambin del estado

anterior en el cual se encontraba el flip-flop.

Este dispositivo mantiene su estado de salida sino existe una seal externa

de comando denominado seal de reloj o clock.

Los distintos flip-flops se diferencian en el nmero de entradas y como estas

entradas afectan el estado de salida, bsicamente un flip-flop se compone de

un bloque codificador y una celda binaria.

FLIP-FLOP tipo D.

Se lo conoce tambin con el nombre de flip-flop dato, porque almacena en forma temporal un dato en su entrada y lo pasa a la salida cuando llega el pulso de reloj, en la mayora de los casos este tipo de flip-flop se disparan por estados.

Figura 3. Configuracin Monoestable.


Tabla de Excitacin

Tabla de Verdad.

.

LM311.

Es un comparador de voltaje cuyas corrientes de entrada son cientos de

veces menores que las manejan dispositivos tales como el LM306 o el

LM710C.

Su diseo le permite funcionar con una amplia gama de voltaje de

alimentacin: desde las fuentes para el amplificador operacional estndar de

15 [], hasta fuentes de 5 [], que se emplean en circuitos lgicos.

Su salida es compatible con circuitos RTL, DTL, TTL, MOS. Adems es capaz

de activar focos relevantes, voltajes de comunicacin de hasta 40 [], con

una intensidad de corriente de hasta 50 []

+

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

+

0 0 0

0 1 1

1 0 0

1 1 1

Figura 2: Estructura del Flip-Flop tipo D.

Circuito Integrado.


La salida es en colector abierto (open-colector) con tensiones de

alimentacin independientes para seleccionar los niveles de tensin de

salida.

Posee adems un circuito de proteccin que limita la intensidad mxima de

salida a 50mA. Las correcciones de offset se pueden realizar mediante

un potencimetro variable conectado a las entradas 5 y 6, similar a la tcnica

utilizada en amplificadores operacionales.

2 = =

20[]

Opto acoplador.

Un opto acoplador combina un dispositivo semiconductor formado por un fotoemisor, un foto receptor y entre ambos hay un camino por donde se transmite la luz. Todos estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP.

Circuito

Configuracin de pines del LM311


Triac.

Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento: bloqueo y conduccin. Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso, por ello, al igual que el diac, es un dispositivo bidireccional. Conduce entre los dos nodos (A1 y A2) cuando se aplica una seal a la puerta (G). Se puede considerar como dos tiristores en anti paralelo. Al igual que el tiristor, el paso de bloqueo al de conduccin se realiza por la aplicacin de un impulso de corriente en la puerta, y el paso del estado de conduccin al de bloqueo por la disminucin de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH).

6. PROCEDIMIENTO.

1. Implementar el circuito del trabajo previo , analizar el ptimo funcionamiento del mismo.

Figura: smbolo de un triac

Diagrama del Opto acoplador


7. ANLISIS DE RESULTADOS.

Consideracin De Diseo para el filtro banda angosta:

Asumo = . [] Datos:

= 10 = 1 []

=

=1 []

10= 100 [].

=0,1591

=

0,1591

(100)(0,01 )= 159,1 []

=

22 1=

159,1 []

2(10)2 1= 799,497 [] 800 []

2 = 318,2 []

Consideraciones de Diseo para un temporizador monoestable. Se asume C. Configuracin Monoestable:

= (1,1 ) Asumo = 47 []

Monoestable con T= 1 segundos.

10 = (1,1 )(47[])

=1

(1,1 )(47[])= 19,342 []

El diseo consta de varias etapas, las cuales son un filtro banda angosta que recepta la seal de entrada en un rango de frecuencias, adicionalmente esta seal es amplificada dando una ganancia considerable, esta seal amplificada es comparara da con un voltaje de referencia menor a la salida , lo cual dar una seal continua , esta seal pasa por una configuracin de agujas el cual me da la seal para que se active el temporizador en configuracin monoestable, este a la vez al terminar da una seal la cual hace que el flip-flop cambie de estado y no cambie hasta que reciba otra seal.


8. Conclusiones Para el diseo implementado se aplic todos los conocimientos adquiridos

en la materia. El circuito funciona de manera ptima ya que la seal de entrada da activa

un temporizador en configuracin monoestable de un segundo, al terminar este da la seal al flip-flop tipo D el cual hace que se mantenga en un estado hasta que exista un cambio en la entrada.

Se dise un filtro de banda angosta para el sonido aplicado, esto hace que exclusivamente recepte seales en un ancho de banda mnimo.

9. RECOMENDACIONES

Tener conocimientos previos para un optimo diseo. Tener en cuenta las consideraciones de diseo de cada circuito, para que su

salida sea la deseada. Para verificar que el circuito implementado funciona correctamente se debe,

comprobarlo cundo la frecuencia que ingresa sea igual a la frecuencia de resonancia.

10. FUENTES DE CONSULTA

[1] A. E. II, Amplificadores Operacionales, Latacubga, 2014.

[2] DAQCIRCUITOS.NET, [En lnea]. Available: http://daqcircuitos.net/index.php/circuitos-tipicos-con-amplificadores-operacionales/circuito-integrador/instrumentacion-tradicional. [ltimo acceso: 18 Junio 2014].

[3] J. Bucheli, FILTROS ELECTRONICA II, Latacunga, 2014.

[4] R. Coughlin, Filtros Activos., de Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados, Latacunga, Prentice Hall Inc, 2000, pp. 149-165.


11. Anexos

activaciÓn lampara mediante un aplauso

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