limpiaparabrisas temporizado
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UNIVERSIDAD ISRAEL FACULTAD DE ELECTRONICA
Limpiaparabrisas
Estudiante Diana Natividad Pazmiño Pineda.
Tutor Ing. Roberto González.
Quito EcuadorFebrero 2010
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1.TEMA: Limpiaparabrisas temporizado
2.OBJETIVOS
2.1 GENERAL: Demostrar los conocimientos adquiridos hasta el Quinto
Nivel de Ingeniería Electrónica mediante la construcción
del presente proyecto.
2.2 ESPECÍFICOS:
2.2.1 Conocer y estudiar el funcionamiento del circuito
2.2.2 Identificar claramente los componentes empleados en el mismo
2.2.3 Armar el circuito para la aplicación requerida
2.2.4 Realizar diversas pruebas para controlar su funcionamiento.
3. EXPLICACIÓN DEL PROYECTO
Este circuito permite mantener los limpiaparabrisas de los autos con la visibilidad
adecuada cuando llueve.
El circuito activa el sistema de limpieza de los parabrisas a la frecuencia
adecuada, pudiendo ser regulada de acuerdo a las necesidades del clima, esto
es el ajuste de Velocidad.
El trabajo de activación y desactivación del sistema del limpiaparabrisas se logra
con las compuertas NAND implementadas en el CI 4011, dos relés y un motor
DC conectado a su vez a unas plumas.
Las compuertas NAND utilizadas sirven conectadas a su vez con una resistencia,
un potenciómetro y un capacitor como un oscilador, este permite dar los pulsos
dirigidos hacia los transistores los mismos que se encuentran en la región
operativa permitiendo la circulación apropiada de corriente, esta corriente es la
que satura a los relés conectados de tal manera que al momento de conmutar
activen el motor.
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4. ALCANCE
El presente proyecto se puede colocar en el parabrisas de un auto, para mejorar
la visibilidad del conductor en época de lluvia.
La razón de implementar este circuito, es eliminar el inconveniente de tener que
activar y desactivar constantemente el interruptor de los limpiaparabrisas es decir
como un temporizador.
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5. DIAGRAMAS
5.1 Diagrama de Bloques
5.2 Diagrama Circuital
Etapa de Alimentación
Etapa de Control
Etapa de Potencia
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6. Marco Teórico
6.1 RESISTENCIA ELÉCTRICA
La resistencia eléctrica (R) es la oposición que ofrece un cuerpo al paso de la
corriente. Es una propiedad de todos los componentes del circuito, y una
magnitud esencial en electrónica, puesto que muchos componentes soportan
poca corriente. Esta magnitud se mide en Ohmios (Ω), aunque en electrónica se
usan más frecuentemente resistores del orden de kilohmios (kΩ): 1kΩ = 1.000Ω.
La resistencia de un componente se mide con el óhmetro. Las fórmulas para
calcular la resistencia equivalente de un circuito son:
En serie:
Ec. 1 Resistencias en Serie
En paralelo:
Ec. 2 Resistencias en Paralelo
o bien: Ec. 3 Cálculo para dos resistencias en paralelo
La ecuación 3 sólo sirve para dos resistencias, por lo que ha de aplicarse por
pares de resistencias. Cuando hay dos resistencias en paralelo, la resistencia
equivalente es la mitad de ellas, y cuando hay tres iguales, la equivalente es el
tercio. De cualquier manera, siempre se cumple la siguiente teoría:
En una sucesión de resistencias en paralelo, la resistencia equivalente
es menor que la menor de las resistencias
6.2 CAPACITORES
Un capacitor es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente
pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de
influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de
una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, separados por un
material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el
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campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una
diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica,
positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total
almacenada).
La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de
potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la
llamada capacidad o capacitancia.
En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio
la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p.
de 1 voltio, estas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.
El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la fórmula
siguiente:
en donde:C: Capacidad Q1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1.
V1 − V2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.
Ec. 4 Cálculo de capacidad en función de Q y V
Existen condensadores formados por placas, usualmente de aluminio, separadas
por aire, materiales cerámicos, mica, poliéster, papel o por una capa de óxido de
aluminio obtenido por medio de la electrolisis.
El condensador almacena energía eléctrica, debido a la presencia de un campo
eléctrico en su interior, cuando aumenta la diferencia de potencial en sus
terminales, devolviéndola cuando ésta disminuye.
6.2.1 Comportamiento en corriente continua
Un condensador real en CC se comporta prácticamente como uno ideal, esto es,
como un circuito abierto. Esto es así en régimen permanente ya que en régimen
transitorio, esto es, al conectar o desconectar un circuito con condensador,
suceden fenómenos eléctricos transitorios que inciden sobre la d.d.p. en sus
bornes.
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6.2.2 Comportamiento en corriente alterna
En CA, un condensador ideal ofrece una resistencia al paso de la corriente que
recibe el nombre de reactancia capacitiva, XC, cuyo valor viene dado por la
inversa del producto de la pulsación por la capacidad, C:
En donde: = Reactancia capacitiva en ohmios = Capacitancia en faradios = Frecuencia en hercios
Ec. 5 Reactancia Capacitiva
Si la pulsación se expresa en radianes por segundo (rad/s) y la capacidad en
faradios (F), la reactancia resultará en ohmios.
6.2.3 Asociaciones de condensadores
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Fig. 1 Asociación serie general.
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Fig. 2 Asociación paralelo general.
Al igual que las resistencias, los condensadores pueden asociarse en serie fig. 1,
paralelo fig.2 o de forma mixta. En estos casos, la capacidad equivalente resulta
ser para la asociación en serie:
Ec.6 Capacidad equivalente serie.
y para la asociación en paralelo:
Ec.7 Capacidad equivalente paralelo
6.3 TRANSISTOR
1 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Capacitorsseries.png2 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Capacitorsparallel.png
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El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de
amplificador, oscilador, conmutador o rectificador.
Consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente
(contaminadas con materiales específicos en cantidades específicos) que forman
dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o
recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso
de dichos portadores (base). A diferencia de las válvulas, el transistor es un
dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada.
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Fig. 3 Representación gráfica del transistor
Parámetros
La corriente que circula por el "colector" es función amplificada de la que se
inyecta en el "emisor", pero el transistor sólo gradúa la corriente que circula a
través de sí mismo, si desde una fuente de corriente continua se alimenta la
"base" para que circule la carga por el "colector", según el tipo de circuito que se
utilice. El factor de amplificación logrado entre corriente de base y corriente de
colector, se denomina Beta del transistor. Otros parámetros a tener en cuenta y
que son particulares de cada tipo de transistor son: Tensiones de ruptura de
Colector Emisor, de Base Emisor, de Colector Base
6.3.1 Transistor de unión bipolar
El transistor de unión bipolar (del inglés Bipolar Junction Transistor, o sus siglas
BJT) es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN
muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente a través de
sus terminales.
Está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados
por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones:
3 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BC548.jpg
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Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada,
comportándose como un metal.
Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.
Colector, de extensión mucho mayor.
La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P
de aceptadores o "huecos" (cargas positivas). Normalmente se utilizan como
elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N al
Arsénico (As) o Fósforo (P).
La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN,
donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las
otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo
contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el
emisor esta mucho más contaminado que el colector).
6.3.2 Tipos de Transistor de Unión Bipolar
6.3.2.1 NPN
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Fig. 4 Símbolo de un transistor NPN.
NPN es uno de los dos tipos de transistores bipolares, en los cuales las letras "N"
y "P" se refieren a los portadores de carga mayoritarios dentro de las diferentes
regiones del transistor. La mayoría de los transistores bipolares usados hoy en día
son NPN, debido a que la movilidad del electrón es mayor que la movilidad de los
"huecos" en los semiconductores, permitiendo mayores corrientes y velocidades
de operación.
Una pequeña corriente ingresando a la base en configuración emisor-común es
amplificada en la salida del colector.
4 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BJT_symbol_NPN.svg
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La flecha en el símbolo del transistor NPN está en la terminal del emisor y apunta
en la dirección en la que la corriente convencional circula cuando el dispositivo
está en funcionamiento activo.
6.3.2.2 PNP
5El otro tipo de transistor bipolar de juntura es el PNP con las letras "P" y "N"
refiriéndose a las cargas mayoritarias dentro de las diferentes regiones del
transistor. Pocos transistores usados hoy en día son PNP, debido a que el NPN
brinda mucho mejor desempeño en la mayoría de las circunstancias.
Fig. 5 Símbolo de un transistor PNP.
Los transistores PNP consisten en una capa de material semiconductor dopado N
entre dos capas de material dopado P. Los transistores PNP son comúnmente
operados con el colector a masa y el emisor conectado al terminal positivo de la
fuente de alimentación a través de una carga eléctrica externa. Una pequeña
corriente circulando desde la base permite que una corriente mucho mayor circule
desde el emisor hacia el colector.
La flecha en el transistor PNP está en el terminal del emisor y apunta en la
dirección en que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en
funcionamiento activo.
6.3.3 Configuraciones del transistor bipolar
Hay tres tipos de configuraciones típicas en los amplificadores con transistores,
cada una de ellas con características especiales que las hacen mejor para
cierto tipo de aplicación. y se dice que el transistor no está conduciendo.
Normalmente este caso se presenta cuando no hay corriente de base (Ib = 0)
5 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BJT_symbol_PNP.svg
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- Amplificador emisor común
- Amplificador colector común
- Amplificador base común
Nota: Corriente de colector y corriente de emisor no son exactamente iguales,
pero se toman como tal, debido a la pequeña diferencia que existe entre ellas, y
que no afectan en casi nada a los circuitos hechos con transistores.
6.3.4 Regiones operativas del transistor
Los transistores bipolares de juntura tienen diferentes regiones operativas,
definidas principalmente por la forma en que son polarizados:
Región activa:
Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región
de corte entonces está en una región intermedia, la región activa. En esta
región la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente
de base (Ib), de β (ganancia de corriente, es un dato del fabricante) y de
las resistencias que se encuentren conectadas en el colector y emisor.
Esta región es la más importante si lo que se desea es utilizar el transistor
como un amplificador de señal.
Región inversa:
Al invertir las condiciones de polaridad del funcionamiento en modo activo,
el transistor bipolar entra en funcionamiento en modo inverso. En este
modo, las regiones del colector y emisor intercambian roles. Debido a que
la mayoría de los BJT son diseñados para maximizar la ganancia de
corriente en modo activo, el parámetro beta en modo inverso es
drásticamente menor al presente en modo activo.
Región de corte: Un transistor esta en corte cuando:
Corriente de colector = corriente de emisor = 0,
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(Ic = Ie = 0)
Ec.8 Transistor en Región de corte
En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el
voltaje de alimentación del circuito. (Como no hay corriente circulando, no
hay caída de voltaje, esta se calcula mediante ley de Ohm.) Este caso
normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib =0)
Región de saturación: Un transistor está saturado cuando:
Corriente de colector = corriente de emisor = corriente máxima,
(Ic = Ie = Imáxima)
Ec.9 Transistor en región de saturación
En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de
alimentación del circuito y de las resistencias conectadas en el colector o el
emisor o en ambos, ver ley de Ohm. Este caso normalmente se presenta
cuando la corriente de base es lo suficientemente grande como para
inducir una corriente de colector β veces más grande.
Ic = β * Ib
donde: β: Ganancia de corriente
Ib: Corriente en Base
Ic: Corriente en Colector
Ec. 10 Corriente de colector en región de saturación
Según la Ec. 10 las corrientes no dependen del voltaje que alimenta el circuito
(Vcc), pero en realidad si lo hace y la corriente Ib cambia ligeramente cuando se
cambia Vcc. Como se muestra en la figura 6.
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Fig. 6 Regiones del Transistor
6.4 RELE
El relé es un dispositivo electromecánico, que funciona como un interruptor
controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de un electroimán, se
acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros
circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835 Ya
que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de
entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, una forma de amplificador
eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores
que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir
de la señal débil recibida por la línea.
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Figura. 7 Relé para pequeñas potencias.
6.4.1 Contactos
Los contactos de un relé pueden ser Normalmente Abiertos (NA o NO),
Normalmente Cerrados (NC) o de conmutación.
Los contactos Normalmente Abiertos conectan el circuito cuando el relé es
activado; el circuito se desconecta cuando el relé está inactivo. Este tipo de
6 http://www.unicrom.com/Tut_transistor_bipolar_regiones_operativas_configuraciones.asp7 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8f/Rele.jpg
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contactos son ideales para aplicaciones en las que se requiere conmutar fuentes
de poder de alta intensidad para dispositivos remotos.
Los contactos Normalmente Cerrados desconectan el circuito cuando el relé es
activado; el circuito se conecta cuando el relé está inactivo. Estos contactos se
utilizan para aplicaciones en las que se requiere que el circuito permanezca
cerrado hasta que el relé sea activado.
Los contactos de conmutación controlan dos circuitos: un contacto Normalmente
Abierto y uno Normalmente Cerrado con una terminal común.
En la Figura. 7 se puede ver el aspecto de un relé para pequeñas potencias.
En la Figura. 8 se representa, de forma esquemática, la disposición de los
elementos de un relé de un único contacto de trabajo.
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Figura. 8 Funcionamiento de un relé.
Se denominan contactos de trabajo aquellos que se cierran cuando la bobina del
relé es alimentada y contactos de reposo a lo cerrados en ausencia de
alimentación de la misma.
Existen multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos
(cuando tienen más de un contacto conmutador se les llama contactores en lugar
de relés), intensidad admisible por los mismos, tipo de corriente de
accionamiento, tiempo de activación y desactivación, etc.
8 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/93/Rele_2.jpg
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6.4.2 Relé de corriente alterna
Cuando se excita la bobina de un relé con corriente alterna, el flujo magnético en
el circuito magnético, también es alterno, produciendo una fuerza pulsante, con
frecuencia doble, sobre los contactos. Es decir, los contactos de un relé
conectado a la red, en Europa oscilarán a 50 Hz. En un relé de corriente alterna
se modifica la resonancia de los contactos para que no oscilen. Funciona como un
activador a distancia. Es un electro imán que se unen por medio de dos plaquetas
6.4.3 Relé de láminas
Este tipo de relé se utilizaba para discriminar distintas frecuencias. Consiste en un
electroimán excitado con la corriente alterna de entrada que atrae varias varillas
sintonizadas para resonar a sendas frecuencias de interés. La varilla que resuena
acciona su contacto; las demás, no. El desarrollo de la microelectrónica y los PLL
integrados ha relegado estos componentes al olvido.
Los núcleos de todas las máquinas de corriente alterna son laminados para
reducir las pérdidas por corrientes parásitas.
6.4.4 Ventajas del uso de relés
La gran ventaja de los relés es la completa separación eléctrica entre la corriente
de accionamiento (la que circula por la bobina del electroimán) y los circuitos
controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o
elevadas potencias con pequeñas tensiones de control.
Posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de pequeñas
señales de control.
6.4.5 Relé de estado sólido
Se llama relé de estado sólido a un circuito híbrido, normalmente compuesto por
un optoacoplador que aísla la entrada, un circuito de disparo, que detecta el paso
por cero de la corriente de línea y un triac o dispositivo similar que actúa de
interruptor de potencia. Su nombre se debe a la similitud que presenta con un relé
electromecánico; este dispositivo es usado generalmente para aplicaciones donde
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se presenta un uso continuo de los contactos del relé que en comparación con un
relé convencional generaría un serio desgaste mecánico.
6.5 MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA (C.C)
Gran parte de los motores eléctricos que se utilizan en la actualidad también
funcionan con base en el efecto de rotación de las fuerzas que actúan en espiras
(o en grupos de estas, llamados bobinas) colocadas en un campo magnético.
Aquí únicamente se describirá motores de C.C.
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Figura. 9 Modelo simple de motor de corriente continúa
La Figura. 9 es un modelo muy sencillo de motor de C.C, los elementos
conductores B' y A' únicamente tocan los extremos 1 y 2 de la espira. Estas pieza
B' y A' se denominan escobillas del motor. Cuando la espira entra en rotación,
sus extremos 1 y 2 pierden contacto con las escobillas, hasta que de una media
vuelta. En este momento el extremo 2 se pone en contacto con la escobilla A' y el
extremo 1 con la escobilla B'. De manera que es fácil observar que a cada
contacto de la espira con las escobillas, las fuerzas magnéticas actúan sobre
aquella haciéndola que continué girando siempre en el mismo sentido.
Debe observarse en la Figura. 9, que por la espira solo pasa corriente cuando sus
extremos entran en contacto con las escobillas, y las fuerzas magnéticas la
impulsan sólo en estos momentos. Para aumentar la potencia de los motores,
generalmente se construyen con diversos grupos de espiras, como muestra la
Figura 10 (vista de frente del motor).
9 http://voteview.org/images/DC_Motor_Wikipedia.jpg
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Figura. 10 Motor de corriente continua (C.C), cuyo motor está construido con
varios conjuntos de espiras.
En la posición indicada en la Figura 10, las escobillas A' y B' se encuentran en
contacto con las espiras, sobres las cuales están actuando entonces las fuerzas
magnéticas que impulsan al motor en el sentido indicado. Poco después dichas
espiras pierden contacto con las escobillas, siendo sustituidas por las siguientes
escobillas, las cuales reciben un impulso en el mismo sentido, y así
sucesivamente. De manera que en un motor de este tipo habrá mayor continuidad
en su movimiento de rotación.
6.5.1 Partes de un motor de Corriente Continua (C.C)
Un motor de corriente continua está formado generalmente por las siguientes
partes:
• Inductor o estator (Arrollamiento de excitación): Es un electroimán
formado por un número par de polos. Las bobinas que los arrollan son las
encargadas de producir el campo inductor al circular por ellas la corriente
de excitación.
• Inducido o rotor (Arrollamiento de inducido): Es una pieza giratoria
formada por un núcleo magnético alrededor del cual va el devanado de
inducido, sobre el que actúa el campo magnético.
10 http://www.textualcreations.ca/Electric%20Motor002.jpg
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• Colector de delgas: Es un anillo de láminas de cobre llamadas delgas,
dispuesto sobre el eje del rotor que sirve para conectar las bobinas del
inducido con el circuito exterior a través de las escobillas. +
• Escobillas: Son piezas de grafito que se colocan sobre el colector de
delgas, permitiendo la unión eléctrica de las delgas con los bornes de
conexión del inducido.
6.5.2 Sentido de giro.
El sentido de giro de un motor de corriente continua depende del sentido relativo
de las corrientes circulantes por los devanados inductor e inducido.
La inversión del sentido de giro del motor de corriente continua se consigue
invirtiendo el sentido del campo magnético o de la corriente del inducido.
Si se permuta la polaridad en ambos bobinados, el eje del motor gira en el mismo
sentido. Los cambios de polaridad de los bobinados, tanto en el inductor como en
el inducido se realizarán en la caja de bornes de la máquina.
6.5.3 Reversibilidad.
Los motores y los generadores de corriente continua están constituidos
esencialmente por los mismos elementos, diferenciándose únicamente en la
forma de utilización.
Por reversibilidad entre el motor y el generador se entiende que si se hace girar al
rotor, se produce en el devanado inducido una fuerza electromotriz capaz de
transformarse en energía en el circuito de carga.
En cambio, si se aplica una tensión continua al devanado inducido del generador
a través del colector de delgas, el comportamiento de la máquina ahora es de
motor, capaz de transformar la fuerza contra electromotriz en energía mecánica.
En ambos casos el inducido está sometido a la acción del campo inductor
principal.
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6.5.4 Características generales
Rendimiento: es el cociente entre la potencia útil que generan y la potencia
absorbida. Se representa con el carácter η
Velocidad de giro o velocidad nominal: es la velocidad angular del cigüeñal,
es decir, el número de radianes por segundo (rad/s) a las que gira. Se
representa por la letra n.
Potencia: es el trabajo que el motor es capaz de realizar en la unidad de
tiempo a una determinada velocidad de giro. Se mide normalmente en
caballos de vapor (CV), siendo 1 CV igual a 736 vatios.
6.6 MULTIVIBRADOR ASTABLE
El multivibrador u oscilador astable es un circuito de tipo digital que se caracteriza
por tener dos estados semiestables, pasando de uno al otro sucesivamente sin
necesidad de ninguna señal de disparo exterior.
La señal de salida de este oscilador será, por tanto, una onda cuadrada, la cual se
emplea como señal de “reloj” en la mayoría de los circuitos secuenciales.
A diferencia de los osciladores convencionales, generadores de señales
analógicas cuya forma de onda responde a una función trigonométrica como el
seno o el coseno y que trabajan en régimen lineal sin alcanzar los estados de
corte y saturación, este tipo permanece la mayor parte de su tiempo de operación
en estos dos estados cambiando de uno a otro en unos tiempos muy cortos. Esta
forma de funcionamiento permite que su diseño sea bastante más simple debido a
que no es necesario definir un punto de funcionamiento exacto de los transistores
que le componen bastando únicamente con garantizar que se obtengan los dos
niveles lógicos o estados mencionados.
Los multivibradores astable más comúnmente empleados en circuitos digitales
suelen realizarse utilizando compuertas NAND o inversores en lugar de
componentes discretos.
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El circuito representado en la figura 11 muestra un oscilador realizado a base de
dos compuertas NAND, con tecnología Cmos debido a que es necesario trabajar
a altos voltajes. Su funcionamiento puede describirse como sigue: En
determinado momento la salida Y1 está a nivel "1", entonces su entrada esta a
"0", y la entrada de Y2 a nivel "1". En esas condiciones C se carga a través de R,
y los inversores permanecen en ese estado.
Cuando el capacitor alcanza su carga máxima, se produce la conmutación de la
compuerta Y1. Su entrada pasa a "0", su salida a "1" y la salida de la compuerta
Y2 a "0", se invierte la polaridad del capacitor y este se descarga, mientras tanto
los inversores permanecen sin cambio, una vez descargado, la entrada de la
compuerta Y1 pasa nuevamente a "1", y comienza un nuevo ciclo.
Este oscilador es simétrico ya que el tiempo que dura el nivel alto es igual al que
permanece en nivel bajo, este tiempo está dado por:
T = R C
donde: T expresado en segundos
R en Ohms
C en Faradios Ec.11 Tiempo de Oscilación
Fig. 11 Multivibrador Astable
7. PROCESO DE INVESTIGACIÓN
El proceso de investigación se realiza por etapas y son las siguientes:
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Primera Etapa: Se utiliza el método de observación para la selección,
propuesta, aceptación del tema y recopilación de información.
Segunda Etapa: Se utiliza el método inductivo y deductivo para el desarrollo
del proyecto, análisis, pruebas y cálculos.
Tercera Etapa: Se utiliza el método de análisis y síntesis para la elaboración
del informe Técnico Escrito el cual consta de pruebas, conclusiones y
recomendaciones.
8. SIMULACIONES
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Simulación de transistores
Simulación del multivibrador astable
9. CALCULOS, PRUEBAS
T=RC
T=(100KΩ ) (100uF )
T=10 s tiempomaximo
Vcc=Vcb+ IbRb
Ib=VccRb
β= IcIb
Ib= 9V1KΩ
Ic=βIb
Ib=9mA Ic=209∗9mA
Ie=Ic+ Ib Ic=1.88 A
Ie=1.88 A+9mA
Ie=1.88 A
10. LISTA DE MATERIALES
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Cantidad Detalle Valor Unitario Valor total
1 CMOS 4011 0,27 0,27
2 Resistencias 1KΩ 0.03 0.06
1 Resistencia 2.2KΩ 0.03 0.03
1 Potenciómetro 100KΩ 0.20 0.20
1 Capacitor 100uF 0.11 0.11
2 Transistores 2N3904 0.10 0.20
2 Relés 0.25 0.50
1 Motor corriente directa 1.25 1.25
1 Protoboard 22.70 22.70
1 Multímetro digital 48.80 48.80
2 Pares de lagartos 0.45 0.90
1 Zócalo de 14 pines 0.09 0.09
1 Baquelita tipo galleta 0.50 0.50
2 m Cable flexible 0.32 0.64
2 Broches para batería 0.55 1.10
Transporte 4.50 4.50
Alimentos 10.00 10.00
Gastos Varios 15.00 15.00
TOTAL 106.85
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11. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se concluye que para el presente circuito se necesito aplicar los
conocimientos obtenidos hasta el presente nivel, con los cuales se pudo
determinar ciertos parámetros.
Así también se pudo realizar ciertos reemplazos como por ejemplo en el
oscilador que se tuvo que sustituir por compuertas NAND con tecnología
CMOS debido a que se necesita que trabaje el circuito a un voltaje elevado.
Se pudo obtener una buena oscilación la misma que sirvió para alimentar
correctamente a los dos relés los cuales sirvieron para realizar el giro del
motor.
Se recomienda obtener un motor con un buen torque debido a que esto
influyo al momento de colocar las plumas en el motor.
Tomar en cuenta las especificaciones de cada elemento ya que en este caso
los dos transistores no tuvieron la misma ganancia es decir el Beta.
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12. BIBLIOGRAFÍA
http://r-luis.xbot.es/edigital/ed07.html
http://www.unicrom.com/cir_temporizador_limpiaparabrisas.asp
http://www.mailxmail.com/curso-electronica-digital/circuitos-astables-
compuertas-logicas-1-2
http://www.ladelec.com/practicas/con-digital/269-inversor-de-giro-de-motor-
dc.html
http://www.unicrom.com/Tut_resistencia.asp
http://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9
http://www.datasheetcatalog.net/es/datasheets_pdf/2/N/3/9/2N3904-AP.shtml
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13. ANEXOS
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RESUMEN
El presente proyecto está enfocado a la representación del funcionamiento de un limpiaparabrisas.El circuito consta de elementos analógicos así también como digitales, fundamentales para el desarrollo del presente ciclo. Se coloco un oscilador en estado astable debido a que se debe obtener pulsos consecutivos para efecto del proyecto.Este oscilador se tuvo que realizar con compuertas NAND con tecnología CMOS debido a que era un requerimiento del ciclo, y se utiliza CMOS ya que el circuito debe tener partes digitales.Se realizo la implementación del mismo en el Protoboard y se procedió a realizar diversas mediciones.Así también se estimo una inversión del giro del motor adecuado para tener tiempos iguales al conmutar los relés.Finalmente se realizaron los respectivos cálculos y se procedió a implementarlo en una placa.
SUMMARY
The present project is focused on the representation of the functioning of a windscreen-wiper.The circuit consists of analogical elements like that also like digital, fundamental for the development of the present cycle. I place an oscillator in condition (state) astable due to the fact that it is necessary to obtain consecutive pulses for effect of the project.This oscillator had to be realized by hatches NAND by technology CMOS due to the fact that it was a requirement of the cycle, and CMOS is in use since the circuit must have digital parts(reports).I realize the implementation of the same one in the Protoboard and one proceeded to realize diverse measurements.This way also I consider an investment of the draft of the engine adapted to have equal times on having exchanged the relays.Finally the respective calculations were realized and it was proceeded to implement in a plate.
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INDICE DE CONTENIDO Pg.
1. Tema…………………………………………………………………….012. Objetivos………………………………………………………………..01
2.1 General2.2 Específicos
3. Explicación del Proyecto……………………………………………...014. Alcance………………………………………………………………….025. Diagramas………………………………………………………………03
5.1 Diagrama de Bloques5.2 Diagrama Circuital
6. Marco Teórico………………………………………………………….046.1 Resistencia Eléctrica…………………………………………….046.2 Capacitores……………………………………………………….04
6.2.1 Comportamiento en corriente continua………………….056.2.2 Comportamiento en corriente alterna……………………066.2.3 Asociaciones de condensadores………………………...06
6.3 Transistores………………………………………………………076.3.1 Transistor de unión bipolar………………………………..076.3.2 Tipos de Transistor de Unión Bipolar……………………08
6.3.2.1 NPN……………………………………………………086.3.2.2 PNP……………………………………………………09
6.3.3 Configuración del transistor bipolar………………………096.3.4 Regiones operativas del transistor……………………….10
6.4 Relé………………………………………………………………..126.4.1 Contactos……………………………………………………126.4.2 Relé de corriente alterna…………………………………..146.4.3 Relé de laminas…………………………………………….146.4.4 Ventajas del uso del relé………………………………….146.4.5 Relé de estado sólido……………………………………..14
6.5 Motor de Corriente Continua (C.C)…………………………….156.5.1 Partes de un motor de Corriente Continua (C.C)………166.5.2 Sentido de giro……………………………………………..176.5.3 Reversibilidad………………………………………………176.5.4 Características Generales………………………………...18
6.6 Multivibrador Astable…………………………………………….187. Proceso de Investigación……………………………………………..208. Simulaciones…………………………………………………………...219. Cálculos…………………………………………………………………2110. Lista de Materiales…………………………………………………...2211. Conclusiones y Recomendaciones………………………………...2312. Bibliografía…………………………………………………………….2413. Anexos………………………………………………………………...25
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LISTA DE ANEXOSPg.
1. Datasheet transistor 2N3904………………………………………………………………..25
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LISTA DE GRÁFICOSPg.
1. Fig.1 Asociación Serie General…………………………………….062. Fig.2 Asociación paralelo general………………………………….063. Fig.3 Representación gráfica del transistor……………………….074. FIg.4 Símbolo de un transistor NPN……………………………….085. Fig.5 Símbolo de un transistor PNP………………………………..096. Fig.6 Regiones del Transistor………………………………………127. Fig.7 Relé para pequeñas potencias………………………………128. Fig.8 Funcionamiento de un Relé………………………………….139. Fig.9 Modelo simple de motor de corriente continua…………….1510. Fig.10 Motot de corriente continua formado por varias espiras.1611. Fig.11 Multivibrador Astable……………………………………….19
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LISTA DE ECUACIONES Pg.
1. Resistencia en serie 042. Resistencia en paralelo 043. Calculo para dos resistencia en paralelo 044. Cálculo de capacidad en función de Q y V 055. Reactancia Capacitiva 066. Capacidad Equivalente serie 067. Capacidad Equivalente paralelo 068. Transistor en Región de corte 119. Transistor en región de saturación 1110. Corriente de colector en región de saturación 1111. Multivibrador astable 19