3.- PROPUESTA DE TRABAJO

3.1- Producción de bienes

La producción de bienes es aquella que genera el intercambio de dinero entre las personas consumidoras y las personas que desarrollan el producto; generando una economía con bienes lucrativos para este último.

3.2- Propuesta

Construcción de un inversor de C.C el objetivo de este proyecto es optimizar el uso de dispositivos que trabajen con una corriente alterna, básicamente usándolos a partir de un acumulador, esto hace posible la producción de corriente alterna para su debida utilización en ambientes en los que no llega el suministro respectivo.

3.3- Condiciones que debe cumplir

Nuestro proyecto debe cumplir con una alta eficiencia al momento de convertir la corriente continua a alterna para evitar pérdidas de potencia; así mismo como ciadas de tensión, la placa deberá ser diseñada en un programa electrónico el cual generara el circuito impreso para luego realizarlo sobre la baquelita.

La tensión de entrada será de 9-12v en C.C la cual será suministrada por una batería o un acumulador.

El tipo de onda de salida del inversor será cuadrada pero modificada por la bobina del transformador.

La tensión de salida del transformador será 110v C.A.

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Contará con un regulador de frecuencia el cual modificara el tiempo de generación de la onda oscilada.

3.4.- Estrategias a utilizar

La principal estrategia a utilizar para la realización del proyecto son los conocimientos adquiridos durante la vida estudiantil aplicándolos desde un plan de trabajo para establecer los puntos necesarios para el buen desarrollo de lo propuesto en nuestra memoria técnica.

Se hace la necesidad de hacer consultas a varios libros sobre el tema ya dicho anteriormente para comprender de mejor manera el tema propuesto y despejando las dudas presentes que tengamos antes de iniciar el proyecto.

4.- MEMORIA DESCRIPTIVA

4.1.- Descripción general

4.1.1.- ¿Qué es un Inversor?

Un inversor es un aparato electrónico el cual recibe un voltaje de entrada continuo y lo convierte a uno de salida simétrico de corriente alterna.

4.1.2.- Utilidad de un inversor

Los inversores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde pequeñas fuentes de alimentación para computadoras, hasta aplicaciones industriales para controlar alta potencia. Los inversores también se utilizan para convertir la corriente continua generada por los paneles solares fotovoltaicos, acumuladores o baterías, en corriente alterna y de esta manera poder ser inyectados en la red eléctrica o usados en instalaciones eléctricas aisladas.

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Se utiliza en infinidad de aplicaciones, que van desde pequeñas UPS para computadores, hasta aplicaciones industriales de alta potencia. A nivel casero se usa para la alimentación de televisores, reproductores de video y electrodomésticos en automóviles.

4.1.3.- ¿Cómo funciona un inversor?

Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual se utiliza para interrumpir la corriente entrante y generar una onda rectangular.

Esta onda rectangular alimenta a un transformador que suaviza su forma, haciéndola parecer un poco más una onda senoidal y produciendo el voltaje de salida necesario. Las formas de onda de salida del voltaje de un inversor ideal debe ser senoidales. Una buena técnica para lograr esto es utilizar la técnica de PWM logrando que la componente principal senoidal sea mucho más grande que las armónicas superiores.

4.1.4.- Características de un inversor

Consta de 5 partes fundamentales entre las cuales podemos definir las siguientes:

Sección osciladora:

Esta se encarga de generar los pulsos o ciclos necesarios para que la corriente alterna que provea el inversor sea igual a la corriente alterna que provee la empresa del servicio eléctrico, para unos países es de 50 ciclos y en otros 60 ciclos.

Sección amplificadora:

La función de esta sección es la de amplificar los pulsos para excitar a la sección elevadora de voltaje.

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Sección elevadora de voltaje:

Esta se encarga de elevar el voltaje a 120 o 220, según sea el caso, función que está a cargo de un transformador, que cuando hay energía externa, se encarga de cargar la batería, apoyada por un circuito electrónico que al estar completamente cargada la batería, se desconecta automáticamente. Al faltar el suministro de energía público, el cargador invierte su función y se encarga de elevar el voltaje.

Sección proveedora de corriente directa:

Es la batería proveedora de energía.

Sección proveedora de corriente alterna

4.1.5.- Componentes básicos de un inversor

Resistencias:

La resistencia permite distribuir adecuadamente la corriente y voltaje a todos los puntos necesarios.

Si sometemos los extremos de una resistencia al paso de una corriente continua se producirá en la misma una caída de tensión proporcional a su valor. La intensidad que la atraviese será también proporcional a la tensión aplicada y al valor en ohmios de la resistencia. Para calcular dicha relación hay que aplicar la Ley de Ohm:

 

Condensadores:

Estos consisten básicamente de dos placas metálicas separadas por un material aislante llamado dieléctrico. Este material dieléctrico puede ser aire, mica, papel, cerámica, etc.

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Se utiliza como filtro o para aislar etapas de un circuito.

Diodos

Componente electrónico que permite el paso de la corriente en un solo sentido

Transistores

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para producir una señal de salida en respuesta a otra señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, entre otros.

Un transistor es un aparato que funciona a base de un dispositivo semiconductor que cuenta con tres terminales, los que son utilizados como amplificador e interruptor. Una pequeña corriente eléctrica, que es aplicada a uno de los terminales, logra controlar la corriente entre los dos terminales.

Circuito Integrado 4047

Básicamente el Circuito Integrado 4047 es un multivibrador que puede ser utilizado como astable o monoestable. Para la implementación de uno o de otro circuito utiliza tan solo una capacidad con una resistencia.

El mismo posee tres salidas de frecuencia: la frecuencia principal (pin 13) y dos salidas complementarias, una negada y la otra normal, estas dos son divisores de frecuencias, es decir, son salidas equivalentes a la mitad de la salida principal.La principal ventaja de este oscilador, es que su ciclo de trabajo es constante del 50%, con una oscilación muy estable.Admite un amplio rango de tensiones de alimentación desde 3 V hasta 15V y permite obtener frecuencias de oscilación de hasta 1 MHz. Fig. 1

Función de los pines:

C-TIMING (pin 1): Entre este terminal y el 3 se conecta el capacitor que se necesite.R-TIMING (pin 2): Entre este terminal y el 3 se conecta la resistencia que sea necesaria.

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RC COMON (pin 3): Este terminal es el común entre la resistencia y el capacitor.ASTABLE (pin 4): Aquí se debe colocar un nivel bajo de tensión para que el circuito funcione como ASTABLE.ASTABLE (pin 5): Aquí se debe colocar un nivel alto de tensión para que el circuito funcione como ASTABLE, si este terminal no se utiliza se debe colocar un nivel bajo de tensión contrariamente con el terminal 4.-TRIGGER (pin 6): Disparo negativo. Este se utiliza para la configuración de un monoestable con disparo negativo (por nivel bajo), aquí se debe colocar un nivel bajo de tensión para que el circuito comience con el periodo monoestable.Fig.1 C.I 4047

Vss (pin 7): Terminal de masa.

+TRIGGER (pin 8): Disparo positivo. Este se utiliza para la configuración de un monoestable con disparo positivo por nivel alto, aquí se debe colocar un nivel alto de tensión para que el circuito comience con el periodo monoestable.EXTERNAL RESET (pin 9): Reset. Este terminal coloca un nivel bajo a la salida (terminal 13 - OSC OUT), también quedan afectadas las salidas Q y Q , con los siguientes niveles de tensión, bajo y alto respectivamente.Q (pin 10): Es una de las salidas, (inversa del terminal 11), que comparada con la salida.OSCILLATOR OUT tiene la mitad de la frecuencia.Q (pin 11): Es la otra de las salidas, (inversa del terminal 10), que comparada con la salida.OSCILLATOR OUT tiene la mitad de la frecuencia.

RETRIGGER (pin 12): Re disparo. Este terminal se utiliza en la configuración de Monoestable, para re disparar dentro del ciclo de la temporización , entonces si se coloca un nivel alto en este pin antes que se termine el periodo del monoestable, se sumara otro periodo más del monoestable.

OSCILLATOR OUT (pin 13): Salida, y del doble de la frecuencia que las salidas Q y Q .VDD (pin 14): Tensión de fuente entre 3V y 15 V.

4.2.- Descripción Técnica:

El inversor tiene una entrada de 12v en corriente continua que proviene desde un acumulador, dicha corriente recorre un circuito electrónico el cual esta formado por diferentes clases de componentes, los cuales se encargan de la oscilación de la onda; la cual es convertida a una forma cuadrada por medio de un circuito integrado y son captadas por transistores los cuales son los encargados de elevar la señal a una más grande; esta a su vez es captada por una bobina de un

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transformador elevador y nos proporciona una señal alterna a una tensión de 110v.

4.3.- Glosario

Pwm: pulse-width modulation- modulación por ancho de pulsos.

Ups: sistemas de Alimentación Ininterrumpida

C-Timing: sincronización del capacitor.

R-Timing: sincronización del resistor.

Astable: multivibrador que no tiene ningún estado estable, lo que significa que posee dos estados.

Trigger: significa disparador, que desencadena un proceso en forma de pulsos.

Retrigger: re disparo

5.- PROCESO DE CONSTRUCCION

Se busca diagramas de inversores los cuales se consultan mediante la web o conseguir estos con los distintos profesores del plantel de la especialidad en el aérea de electricidad o electrónica; después de haber elegido el diagrama se podrá ver las fases con las que cuenta y la potencia a la que está sometido, a su vez este se verificara el correcto funcionamiento mediante el montaje sobre un protoboard.

Después de haber constatado el funcionamiento del circuito se prosigue con el armado y fijación de componentes en cualquier programa electrónico como Ares, Isis, Proteus en nuestros caso se empleó el programa llamado Livewire con el cual diseñamos el diagrama en el plano de trabajo; utilizando los diferentes componentes electrónicos; terminado con este proceso vamos a generar la placa del circuito utilizando PCB WIZARD otro programa electrónico el cual crea una simulación virtual de la placa ya realizada, ya todo verificado en correcto orden y en su lugar se procede a mostrar las pistas del circuito para poder diseñar la placa, con esto realizado imprimimos el diseño de aquellas pistas tomando en cuenta que el papel debe ser brillante, papel fotográfico, papel couche, etc. la

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impresora con la que debemos contar debe ser a laser para que se puede desprender el diseño y adherirse a la baquelita.

Luego de tener todo listo la elaboración de la placa se realizara con el método de planchado; para esto necesitamos nuestra baquelita que este correctamente limpia luego de esto se pegara la impresión del circuito sobre la baquelita la aseguramos con cinta de papel y empezamos a pasarle la plancha durante mas o menos 15 minutos. Se sumergirá la baquelita en agua hasta que el papel este totalmente suave y empezamos a quitar el papel que se ha utilizado para esto; una vez limpia se notara que las pistas del circuito ya quedaron plasmadas en esta con lo cual procedemos a taladrar los respectivos agujeros con una broca de 0.8 mm o una de 1mm.

Realizado el proceso anterior tendremos que eliminar el cobre sobrante; se procede a agregar un poco de cloruro férrico en un recipiente plástico con agua ya correctamente mezclado se sumerge la baquelita en el compuesto con lo que el cobre se empieza a desprender lentamente de la placa; ya terminado esto se la lava y se la seca para después quitar las líneas de impresión que cubre el cobre esto se realiza aplicando disolvente o utilizando un estropajo muy delgado para no dañar las pistas.

Con todo esto listo la placa ya está lista para empezar con el montado de los componentes electrónicos según el diagrama diseñado en el programa; para esto se utiliza estaño y cautín los cuales son los responsables de la soldadura de estos.

Para el cautín utilizaremos uno de 30w; primero se colocaran los componentes más pequeños las resistencias, una vez soldadas estas, continuamos con los diodos, transistores, condensadores y por último los conectores todo de acuerdo al tamaño.

Una vez soldado todo se procede al armado de los transistores de potencia sobre un disipador de aluminio los cuales llevaran a cabo la sección amplificadora de la

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onda y la cual será recibida en el transformador que es el encargado de proporcionar la corriente alterna a 110v.

6.- RECURSOS

6.1.- Herramientas

Cautín Alicate Multímetro Pinzas Destornilladores Fuente C.C Arco de Sierra Taladro Escuadra Metálica

6.2.- Insumos

Pasta de Soldar Brocas Franela Estaño Cloruro Férrico Disolvente Papel Fotográfico Cinta de Papel Cinta Aislante

6.3.- Lista de Materiales y Presupuesto

ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P.U. P.T.

001 C.I CD4047 U 1 1.50 1.50

002 Resistencia 1K U 4 0.20 0.80

003 Resistencia 22K U 1 0.30 0.30

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004 Resistencia 220 Ohmios

U 1 0.11 0.11

005 Transistores 2N2222

U 2 0.40 0.80

006 Transistores TIP 3055

U 4 2.10 8.40

007 Diodo 1N5399 U 3 0.15 0.45

008 Diodo 1N5408 U 1 0.25 0.25

009 D. Zener 9.1v U 1 0.45 0.45

010 Condensador 100nF Cerámico

U 2 0.12 0.24

011 Condensador 10nF Cerámico

U 1 0.07 0.07

012 Condensador 470nF cerámico

U 1 0.60 0.60

013 Disipador de aluminio

U 1 10.00 10.00

014 Reóstato 50k U 1 0.70 0.70

015 Conector de 3 borneras

U 3 0.25 0.75

016 Conector de 2 borneras

U 1 0.20 0.20

017 Transformador de toma intermedia

U 1 15.00 15.00

018 Baquelita 10x20 U 1 1.50 1.50

019 Alambre flexible M 3 0.40 1.20

020 Enchufe U 1 0.50 0.50

021 Relé 8 pines U 1 1.80 1.80

022 Cable Gemelo M 2 0.60 1.20

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023 Caja de madera U 1 15.00 15.00

SUB TOTAL $ 61.82

TOTAL IVA 12% $ 7.41

TOTAL $ 69.23

6.4.- Mano de Obra

ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P.U. x min P.T.

001 C.I CD4047 U 1 0.061x5 0.30

002 Resistencia 1K U 4 0.061x4 0.24

003 Resistencia 22K U 1 0.061x1 0.06

004 Resistencia 220 Ohmios

U 1 0.061x1 0.06

005 Transistores 2N2222

U 2 0.061x2 0.12

006 Transistores TIP 3055

U 4 0.061x240 14.64

007 Diodo 1N5399 U 3 0.061x6 0.36

008 Diodo 1N5408 U 1 0.061x2 0.12

009 D. Zener 9.1v U 1 0.061x3 0.18

010 Condensador 100nF Cerámico

U 2 0.061x2 0.12

011 Condensador 10nF Cerámico

U 1 0.061x1 0.06

012 Condensador 470nF cerámico

U 1 0.061x2 0.12

013 Disipador de aluminio

U 1 0.061x60 3.66

014 Reóstato 50k U 1 0.061x3 0.18

11

015 Conector de 3 borneras

U 3 0.061x9 0.54

016 Conector de 2 borneras

U 1 0.061x3 0.18

017 Transformador de toma intermedia

U 1 0.061x480 29.28

018 Baquelita 10x20 U 1 0.061x180 10.98

019 Alambre flexible M 3 0.061x10 0.61

020 Enchufe U 1 0.061x3 0.18

021 Relé 8 pines U 1 0.061x60 3.66

022 Cable Gemelo M 2 0.061x5 0.30

023 Caja de madera U 1 0.061x180 7.32

TOTAL DE MANO DE OBRA $ 73.27

7.- CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

MES Sep. Oct. Nov. Dic. Ene. Feb. Mar. Abr. May.

Investigación de Tema xxx

Anteproyecto xxx

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Diagramas Inversores xxx

Recopilaciónde Materiales

xxx

Armadoen Protoboard

xxx

Programa Electrónico(Livewire)

xxx

Circuito Impreso(PCB) xxx

Pruebas defuncionamiento

xxx

Entrega de Proyecto xxx

8.- CONCLUSIONES

Un inversor de corriente continua transfiere potencia de una fuente de continua a una carga de alterna.

El integrado 4047 es un multivibrador que produce un desplazamiento de 180º para generar la onda.

La potencia de salida está en función de la corriente de la batería y de la relación de transformación del elevador.

La frecuencia del mismo se regula con una resistencia variable entre el integrado.

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9.- RECOMENDACIONES

El diseño de la placa deber generado con valores reales en el programa para no tener problemas al momento de colocar los componentes.

Las pistas de la placa se estañaran para evitar corrosión de las mismas.

Los transistores de potencia se deberán montar sobre un disipador para que pueda rendir al 100%.

10.- BIBLIOGRAFIA

Diseño con Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados Analógicos, Sergio Franco – Mc Graw Hill 3ª Edición - ISBN 9701045955

Hojas de datos del LM311, LM392, LM393 y LM339 de National Semiconductor, Motorola y Fairchild.

Física para la ciencia y la tecnología, Volumen 2  Escrito por Paul Allen Tipler,Gene Mosca

http://www.areaelectronica.com/componentes-pasivos.htm

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11.- ANEXOS

Fig.1

Circuito inversor

Fig. 2 Fig.3

Transistor TIP 3055 Integrado 4047

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Fig.4

Armado en Protoboard

Fig.5 Fig.6

Diseño para planchado PCB

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Fig.7 Fig.8

Estañado de Pistas Placa Construida

Fig.9

Montaje del circuito sobre una base fija

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Fig.10 Fig.11

Vista Frontal de la Caja Vista Lateral Derecha-

Izquierda de la Caja

Fig. 12 Fig. 13

Vista Transversa de la caja Vista Superior de la Caja

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