viernes, 12 de octubre de 2012

SEMANA 9 DEL 15 AL 19 DE OCTUBRE

SEÑORES PADRES DE FAMILIA Y JÓVENES.

ESTA SEMANA INICIAN LOS EXAMENES.
 
IMPRIMIR LA PRÁCTICA Y COMPRAR EL MATERIAL PARA EL DÍA LUNES 15 DE OCTUBRE.
 


        PRACTICA NO. 4

        “CONTROL DE RIEGO AUTOMÁTICO”

OBJETIVO:

            Conoce el funcionamiento del integrado 4060 como sistema de conteo en combinación con el amplificador operacional.           

 ASPECTOS TEÓRICOS 

Integrado contador HCF4060BE. Al parecer, el integrado permite manejar corrientes alta (suficiente para encender los leds) en sus pines de salida, tanto en el estado lógico 0, como en el estado lógico 1. En electrónica digital, Un contador (counter en inglés) es un circuito secuencial construido a partir de biestables y puertas lógicas capaz de realizar el cómputo de los impulsos que recibe en la entrada destinada a tal efecto, almacenar datos o actuar como divisor de frecuencia. Habitualmente, el cómputo se realiza en un código binario, que con frecuencia será el binario natural o el BCD natural (contador de décadas).

Clasificación de los contadores
  • Según la forma en que conmutan los biestables, podemos hablar de contadores síncronos (todos los biestables conmutan a la vez, con una señal de reloj común) o asíncronos (el reloj no es común y los biestables conmutan uno tras otro).
  • Según el sentido de la cuenta, se distinguen en ascendentes, descendentes y UP-DOWN (ascendentes o descendentes según la señal de control).
  • Según la cantidad de números que pueden contar, se puede hablar de contadores binarios de n bits (cuentan todos los números posibles de n bits, desde 0 hasta ), contadores BCD (cuentan del 0 al 9) y contadores Módulo N (cuentan desde el 0 hasta el N-cuarto.
El número máximo de estados por los que pasa un contador se denomina módulo del contador. Este número viene determinado por la expresión 2^n donde n indica el número de bits del contador. Ejemplo, un contador de módulo 4 pasa por 4 estados, y contaría del 0 al 3. Si necesitamos un contador con un módulo distinto de 2^n, lo que haremos es añadir un circuito combinacional.

 

AMPLIFICADOR OPERACIONAL (358): El concepto original del AO (amplificador operacional) procede del campo de los computadores analógicos, en los que comenzaron a usarse técnicas operacionales en una época tan temprana como en los años 40. El nombre de amplificador operacional deriva del concepto de un amplificador dc (amplificador acoplado en continua) con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta, cuyas características de operación estaban determinadas por los elementos de realimentación utilizados.

Cambiando los tipos y disposición de los elementos de realimentación, podían implementarse diferentes operaciones analógicas; en gran medida, las características globales del circuito estaban determinadas sólo por estos elementos de realimentación. De esta forma, el mismo amplificador era capaz de realizar diversas operaciones, y el desarrollo gradual de los amplificadores operacionales dio lugar al nacimiento de una nueva era en los conceptos de diseño de circuitos.


 

Materiales 

Cantidad
Descripción
Por alumno
Proporcionado por:
Institución
Alumno
1
Protoboard
 
X
1
Metro de alambre para protoboard No. 22
 
X
1
Porta pila
 
X
1
Pila 9 volts o fuente de alimentación
 
X
1
Potenciómetro de 1 megaohm
 
X
2
Resistencias de 47 kilohm a ½ watt
 
X
1
Resistencia de 2.2 megahom a ½ watt
 
X
1
Condensador de 22 nanofaradios a 50 volts
 
X
1
Diodo 1N4148
 
X
1
Circuito integrado 4060B
 
X
1
Condensador de 4.7 nanofaradios
 
X
3
Resistencias de 100 kilohm a ½ watt
 
X
3
Resistencias de 150 kilohm a ½ watt
 
X
1
Circuito integrado (amp. Operacional) LM358
 
X
2
Resistencias de 22 kilohm a ½ watt
 
X
1
Potenciómetro de 50 kilohm
 
X
1
Condensador de 47 nanofaradios
 
X
2
Resistencias de 10 kilohm a ½ watt
 
X
1
Transistor BD 135
 
X
1
Transistor TIP 31
 
X
1
Condensador de 100 nanofaradios
 
X
1
Diodo 1N4001
 
X
1
Motor de cd de 6 volts
 
X
1
LDR
 
X

            PROCEDIMIENTO

1.- verificar que se cuente con el material solicitado para la práctica.

2.- En el protoboard, armar con cuidado el circuito del diagrama correspondiente.

3.- Al realizar las conexiones, tener cuidado con colocar el circuito integrado, el LM 358 ya que los pines vienen muy sensibles en la parte que viene pegada al bloque.

4.- Verificar que entren bien al protoboard, para que se tenga una buena conexión.

5.- conectar los demás componentes, de acuerdo al diagrama, tener cuidado con las polaridades de los capacitores electrolíticos, los diodos y el motor.

6.- Una vez armado el circuito, verificar nuevamente conexiones.

7.- Conectar la fuente de alimentación y seleccionar 9 volts.

8.- Conectar la fuente de alimentación a las terminales del protoboard.

9.- Mover los potenciómetros y observar que sucede en la salida (motor)

12.-Observa con el osciloscopio la señal a la entrada y a la salida de los circuitos integrados y dibújala:

13.- Una vez identificado el funcionamiento, desconectar todo. 

DIAGRAMA
 
FUNCIONAMIENTO:

El 4060 es un contador de 16 bits, con oscilador incorporado en la misma pastilla que se emplea como oscilador temporizador. Este integrado es el que se encarga de temporizar el funcionamiento de la bomba, en otras palabras, el tiempo que durará el riego. Para alterar ese tiempo basta con actuar sobre el potenciómetro de 1M el cual conviene que sea del tipo lineal para que la respuesta en todo su cursor sea la misma. El reset del contador se lleva a cabo subiendo a positivo la pata 12, que sucede en dos posibilidades: Cuando se conecta la alimentación (arranque) gracias al capacitor de 4.7nF o bien al hacerse positiva la salida del operacional B. Esto último se produce cuando se detecta la falta de luz (ver mas adelante). La salida Q14 se pone alta cuando la cuenta llega a 8912, conduciendo tensión el diodo 4148 y haciendo que el oscilador se detenga. Al detenerse el oscilador la cuenta se paraliza en el valor alcanzado y habrá terminado el tiempo de riego. Esto se vuelve a cero y se habilita nuevamente el conteo al llegar el próximo amanecer. Las resistencias puestas a masa y a Vcc se emplean para establecer los niveles adecuados de tensión en cada punto del circuito.

El circuito se alimenta con 12v y consume una corriente de 500mA en funcionamiento. Este consumo corresponde solamente al sistema electrónico. Habrá que sumarle el consumo de la bomba eléctrica que generalmente consume unos tres a cuatro amperios. Si se desea regar una gran superficie se puede optar por colocar un relé en lugar del motor y accionar una o varias bombas eléctricas de 220V que rieguen cada sector del jardín. El transistor TIP debe ser montado con un disipador de calor. El foto resistor (LDR) debe ser apuntado hacia el cielo y lejos del alcance del foco de una lámpara u otro artefacto de iluminación que haya en la zona, para evitar que no detecte correctamente la noche. Los potenciómetros son ambos lineales, como ya se dijo y pueden ser sustituidos por resistencias variables para evitar que salgan del gabinete el cual debe ser del tipo estanco para exteriores. Es interesante colocar en paralelo con el motor un diodo LED rojo intermitente con su resistencia limitadora de corriente (1K o similar) para indicar el funcionamiento del sistema y otro en paralelo con la alimentación para indicar que está activado. Esto nos permitirá detectar problemas y nos facilitará la instalación y control periódico del sistema en general sin ser necesario abrir la tapa. Una opción interesante (que la hemos implementado recientemente y funciona muy bien) es usar una válvula de paso eléctrica como las que usan los lavarropas para regular el paso del agua al sistema de lavado. Estas válvulas son esencialmente solenoides que en estado de reposo no dejan pasar el agua, pero cuando se les da220V hacen las veces de una canilla abierta. No le suman presión al sistema, pero en la mayoría de los casos sirven perfectamente. Si se tiene un tanque cisterna la opción ideal es colocar un bombeador de 220V del tipo utilizado para elevación de agua el cual se encargue de llevar riego hacia los rociadores. Recuerde prestar atención a la altura de los caños porque si se colocan los caños por debajo del nivel del tanque por más que la bomba esté detenida por propia presión de caída el agua fluirá hacia las salidas. Es necesario colocar un flotante eléctrico que impida el funcionamiento del motor cuando no hay agua en el tanque para evitar que se queme el motor en caso de estar vacía la cisterna. Estos flotantes accionan un interruptor de tres puntos. En nuestro caso hay que conectarlo en serie con el motor de manera que, cuando el cable que sujeta los flotantes esté totalmente extendido (tanque vacío) el circuito se abra y no permita el funcionamiento del mismo.

            CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

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CUESTIONARIO

 

1.- ¿Cuál es la función que tienen en el circuito el integrado 4060B?

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2.- ¿Qué sucede en el circuito cuando se mueve el potenciómetro?

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3.- ¿Qué sucede en el circuito cuando no hay luz en el LDR?

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4.- ¿Qué sucede cuando deja de funcionar el oscilador?

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5.- Menciona 3 lugares donde aplicarías el circuito?

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