7/22/2019 INFORME de Instrumentacion

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INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL MECNICA

CARRERA: MECATRNICAASIGNATURA:INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL MECNICANIVEL: SEXTO PARALELO:AINTEGRANTES: FECHA:18 / 12 / 2013

KATHERINE PINTO

MARA CRISTINA LOAYZA DAVID VILLAMARIN

TEMA:

DISEO E IMPLEMENTACIN DE CIRCUITOS CON DISTINTOS TIPOS DESENSORES LDR EN UN CONTADOR ASCENDENTE Y DESCENDENTE

PARA GARAJE, REED SWITCH EN UNA ALARMA Y OPTOACOPLADORPARA ABRIR UNA PUERTA DE ENTRADA AL GARAJE.

OBEJTIVOS:

Determinar la utilidad de los sensores en distintas aplicaciones de la vidareal.

Disear e implementar los circuitos para aplicaciones de los sensores. Observar el funcionamiento de cada uno de los sensores; en las

aplicaciones asignadas a cada uno.

MARCO TERICO:

FOTORRESISTENCIA (LDR)

Es uncomponente electrnico cuyaresistencia disminuye con el aumento deintensidad deluz incidente. Puede tambin ser llamado fotoresistor, fotoconductor,

clula fotoelctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas, LDR, se originan desu nombre en inglslight-dependent resistor. Su cuerpo est formado por una clula ocelda y dos patillas.

El valor de resistencia elctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en l(puede descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando est a oscuras (varios

megaohmios).

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Ilustracin 1. Fotorresistencia

Su funcionamiento se basa en elefecto fotoelctrico.Un fotoresistor est hecho deunsemiconductor de alta resistencia como elsulfuro de cadmio, CdS. Si la luz queincide en el dispositivo es de altafrecuencia, losfotones son absorbidos por laselasticidades delsemiconductor dando a loselectrones la suficiente energa parasaltar la banda de conduccin. El electrn libre que resulta, y su hueco asociado,conducen la electricidad, de tal modo que disminuye laresistencia.Los valores tpicosvaran entre 1 M, o ms, en la oscuridad y 100 con luz brillante.

REED SWITCH

Reed switch (interruptor de lengeta) es uninterruptor elctrico activado por uncampomagntico. Cuando los contactos estn normalmente abiertos se cierran en lapresencia de un campo magntico; cuando estn normalmente cerrados se abren enpresencia de un campo magntico. Fue inventado por W. B. Elwood en 1936 cuandotrabajaba para Laboratorios Bell.

Ilustracin 2. Reed Switch

El reedswitch consiste en un par de contactos ferrosos encerrados al vaco dentro untubo devidrio.Cada contacto est sellado en los extremos opuestos del tubo de vidrio.El tubo de vidrio puede tener unos 10 mm de largo por 3 mm de dimetro. Al acercarsea un campo magntico, los contactos se unen cerrando uncircuito elctrico.La rigidezde los contactos har que se separen al desaparecer el campo magntico. Paraasegurar la durabilidad, la punta de los contactos tiene un bao de un metal precioso.El campo magntico puede estar generado por unimn permanente o por unabobina.Como los contactos estn sellados, los reedswitch son empleados en lugares conatmsferas explosivas, donde otros interruptores se consideran peligrosos. Esto se

http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_fotoel%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sulfuro_de_cadmio&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Banda_de_conducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Interruptorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Interruptorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vidriohttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Im%C3%A1n_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:ReedSwitch.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:ReedSwitch.jpghttp://es.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Im%C3%A1n_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vidriohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Interruptorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Interruptorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Banda_de_conducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sulfuro_de_cadmio&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_fotoel%C3%A9ctrico

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debe a que la chispa que se produce al abrir o cerrar sus contactos queda contenidadentro del tubo de vidrio. Los reedswitch se disean en base al tamao del campomagntico frente al que deben actuar. La sensibilidad de sus contactos se cambia alvariar la aleacin con que se fabrican, modificando su rigidez y su coeficientemagntico.

APLICACIONES

Los reedswitch son utilizados ampliamente en el mundo moderno como partes decircuitos elctricos. Un uso muy extendido se puede encontrar en los sensores de laspuertas y ventanas de las alarmas antirrobo, el imn va unido a la puerta y elreedswitch al marco. En los sensores develocidad de lasbicicletas el imn est enuno de los radios de la rueda, mientras que el reedswitch va colocado en la horquilla.Algunosteclados decomputadoras son diseados colocando imanes en cada una delas teclas y los reedswitch en el fondo de laplaca,cuando una tecla es presionada el

imn se acercan y activa sus reedswitches. Actualmente esta solucin es obsoleta,usndose interuptores capacitivos que varan la condicin de un circuito resonante.

Los reedswitch tambin tienen desventajas, por ejemplo sus contactos son muypequeos y delicados por lo cual no puede manejar grandes valores de tensin ocorriente lo que provoca chispas en su interior que afectan su vida til. Adems,grandes valores de corriente pueden fundir los contactos y el campo magntico que segenera puede llegar a desmagnetizar los contactos.

NE555

El NE555 es un circuito integrado basado en resistencias, capacitores ysemiconductores, miniaturizados y encapsulados en silicio, y lo que permite es con unreducido tamao generar circuitos que aos antes requeran de mucho trabajo ymateriales.

Ilustracin 3. N555

Sus principales funciones son la de multivibrador-oscilador de tipo astable y la detemporizador monostable, logrndose esto mediante comparaciones entre la tensin

(voltaje) entre sus distintos terminales.

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Como oscilador astable, se obtiene un pulso constante variable entre una entregadesde casi 0V hasta 18 V, a partir de una entrada de 4.5 a 18 V (ver datasheet).

CIRCUITO INTEGRADO LM358

Consiste en dos circuitos independientes que se encuentran dentro del encapsuladoque compensan la frecuencia del amplificador operacional y cada uno opera comosuplemento de poder que operan a diferentes rangos de voltaje, el drenaje es posibletambin bajo las operaciones de fuerza independientemente de la magnitud delsuministro de voltaje, su diagrama es de fcil implementacin.

Ilustracin 4. LM58

Caractersticas elctricas

Acoplador de impedancia y Ganancia de frecuencia. Pasee una ganancia de 100dB. Gran ancho de banda. Entre rango de voltaje de modo comn incluye tierra. Oscilacin de voltaje de salida grande: 0V DC a vcc control -1.5V.

El poder desagua adecuado para operacin de batera. Compensacin de entrada de Voltaje: Tpico 2.9 y mximo 7.0 mV.

Compensacin de entrada de corriente Tpico 5 Mximo 50. Ganancia de Voltaje: Mnimo 25, Tpico 100 V/mV. Oscilacin de voltaje de salida (RL 10K) Mnima 27 Tpico 28V.

El cortocircuito para GND: 40 mnimas y 60 tpico.

LM35 -- SENSOR DE TEMPERATURA DE PRECISIN

El LM35 es un sensor de temperatura integrado de precisin, cuya tensin de salida eslinealmente proporcional a temperatura en C (grados centgrados). El LM35 por lotanto tiene una ventaja sobre los sensores de temperatura lineal calibrada en gradosKelvin: que el usuario no est obligado a restar una gran tensin constante paraobtener grados centgrados. El LM35 no requiere ninguna calibracin externa o ajustepara proporcionar una precisin tpica de 1.4 C a temperatura ambiente y 3.4 C alo largo de su rango de temperatura (de -55 a 150 C). El dispositivo se ajusta y calibradurante el proceso de produccin. La baja impedancia de salida, la salida lineal y laprecisa calibracin inherente, permiten la creacin de circuitos de lectura o control

http://electronica.webcindario.com/componentes/lm35.htmhttp://www.ecured.cu/index.php/Archivo:Integrado_LM358_diagrama.jpeghttp://electronica.webcindario.com/componentes/lm35.htm

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especialmente sencillos. El LM35 puede funcionar con alimentacin simple oalimentacin doble (+ y -)

Requiere slo 60 A para alimentarse, y bajo factor de auto-calentamiento, menos de0,1 C en aire esttico. El LM35 est preparado para trabajar en una gama de

temperaturas que abarca desde los- 55 C bajo cero a 150 C, mientras que el LM35Cest preparado para trabajar entre -40 C y 110 C (con mayor precisin).

Caractersticas

Calibrado directamente en grados Celsius (Centgrados) Factor de escala lineal de +10 mV / C

0,5C de precisin a +25 C Rango de trabajo: -55 C a +150 C

Apropiado para aplicaciones remotas

Bajo coste Funciona con alimentaciones entre 4V y 30V Menos de 60 A de consumo Bajo auto-calentamiento (0,08 C en aire esttico)

Baja impedancia de salida, 0,1W para cargas de 1mA

Ilustracin 5. LM35

OPTOACOPLADOR

Un optoacoplador combina un dispositivo semiconductor formado por un fotoemisor,

un fotoreceptor y entre ambos hay un camino por donde se transmite la luz. Todosestos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es deltipo DIP.

La seal de entrada es aplicada al fotoemisor y la salida es tomada del fotoreceptor.Los optoacopladores son capaces de convertir una seal elctrica en una sealluminosa modulada y volver a convertirla en una seal elctrica. La gran ventaja de unoptoacoplador reside en el aislamiento elctrico que puede establecerse entre loscircuitos de entrada y salida.

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Ilustracin 6. Optoacoplador

Los fotoemisores que se emplean en los optoacopladores de potencia son diodos queemiten rayos infrarrojos (IRED) y los fotoreceptores pueden ser tiristores otransistores.

Cuando aparece una tensin sobre los terminales del diodo IRED, este emite un hazde rayos infrarrojo que transmite a travs de una pequea guia-ondas de plstico ocristal hacia el fotorreceptor. La energa luminosa que incide sobre el fotorreceptorhace que este genere una tensin elctrica a su salida. Este responde a las sealesde entrada, que podran ser pulsos de tensin.

MATERIALES:

2 Decodificadores 7447 2 Contadores 74LS192

1 Compuerta NAND 74LS00 1 Negador 74LS04 1 Tigger 4093 2 Fotorresistencias LDR 2 Display nodo comn de 7 segmentos 2 Resistencias 10k Ohmios 2 Resistencias 220 Ohmios Protoboard 2 Pulsadores 2 Punteros Laser

Sensor LM35 Sensor SG3100 N555 Amplificador Operacional LM358 Transitor 3904 Motor de (1- 5 V) Bocina Cables de conexin

DESARROLLO:

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CIRCUITO DE UNA ALARMA CON UN MAGNETICO (REED SWITCH)

El siguiente circuito que se ve en la ilustracin 7, es una alarma para una puerta deingreso de personas, en la que se encuentran al lado derecho de la puerta el reedswitch y al lado izquierdo de la puerta un imn, que por contact entre estos dos no se

genera ningn tipo de seal, pero al momento de separarlos, es decir al abrir la puertasuena la alarma.

Esto tipo de circuito sirve para la alamar en tiendas, papeleras y en negocio engeneral, ya que al momento de que algn cliente ingrese al local, siempre y cuandotenga puertas a su entrada; entonces sonara y ser una seal para el dueo delnegocio de que alguien entro a su local.

Ilustracin 7. Diagrama de Alarma con un Reed Swicht.

CIRCUITO DEL CONTADOR ASCENDENTE Y DESENDENTE DE AUTOSPARA UN GARAJE

La implementacin del circuito de la ilustracin 8, es para el conteo ascendentey descendente de autos que ingresan al garaje con capacidad de 99 autos, elcual en el momento que ingrese un auto este se sumara uno y dejara ver en losdisplay, y como es lgico si sale un auto se restara. Este circuito depende dela sensibilidad de la fotorresistencia (LDR), que por interrupcin de la luzgenera una seal la cual a base de los contadores que son compuertas lgicas

har la suma o la resta. La sensibilidad de la LDR se la puede controlarmediante los potencimetros, para una ptima respuesta.

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Ilustracin 8. Diagrama del Circuito Contador Ascendente y Descendente de Autos para un Garaje.

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Ilustracin 9. Contador Ascendiendo

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Ilustracin 10. Contador Ascendiendo

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CLCULOS FOTORRESISTENCIA LDR

Con plena Luz (VT+ = 3.3 V)

Resistencia de la LDR con luz 4k

Con plena Luz (VT- = 1.8 V)

Resistencia de la LDR sin luz 20k

CIRCUITO DEL OPTOACOPLADOR PARA ABRIR UNA PUERTA DEENTRADA AL GARAJE.

El circuito que se muestra en la ilustracin 12, es de un optoacoplaodr que alingresar una tarjeta en medio del sensor genera una seal de voltaje y

enciende un motor para que se abra la puerta.

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CONCLUSIONES:

Con el desarrollo de circuitos indicadores de presencia o movimientohemos puesto en prctica los mismos, dndoles una tarea especfica.

Para la manipulacin de la seal de salida de un reed switch se debetener en cuenta que la seal de salida se modificar si tiene cerca lapresencia de un campo magntico (imn), por lo cual se debe estaralerta para que el sistema no se vea modificado por ello.

Un sensor reed switch, puede ser reemplazado con el uso y empleo de

una LDR, y asi existe una gran variedad de sensores que pueden seralternados en la parte anloga digital.

El reed switch es muy optimo debi a su tamao y versatilidad.

RECOMENDACIONES:

Verificar las conexiones cuando estn implementados los circuitos.

Revisar los datasheet de cada uno de los elementos para conocerparmetroS de su funcionamiento y poder evitar daarlos durante laimplantacin de los mismos.

BIBLIOGRAFIA

Creus, A. S. (1997). Instrumentacion Industrial .Mexico: Alfaomega.http://canchariquispej.wikispaces.com/file/view/alarma.pd. (10 de 08 de 2010).

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Bolton, O. (2001). Instrumentacion Industrial.Puerto la Cruz.

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ANEXOS:

Ilustracin 11. Circuito Implementado del Garaje

Ilustracin 12. Circuito Implementado para Abrir la Puerta del Garaje

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Ilustracin 13. Maqueta