NOMBRE: JOSE ANTONIO FRANCO LANDA.

REGISTRO: 12100193. GRUPO: 5H2.

MATERIA: TALLER ELECTRÓNICO 3.

MAESTRO: RAFAEL ERNESTO LORA AGUILAR.

CARRERA: ELECTRONICA Y COMUNICACIONES.

CENTRO DE ENSEÑANZA TECNICA INDUSTRIAL.

En nuestro hogar tenemos usualmente un bombillo que ilumina la entrada, el patio de ropas o el ante jardín. Como es

una luz que está en el exterior de la casa, ¿a quien no se le ha olvidado apagarla? 

La dejamos prendida por horas y horas en el día y a veces por semanas, haciendo un consumo de energía innecesario.Pensando en una solución a este problema, hemos diseñado un dispositivo electrónico que se encarga de encender un

bombillo, en el momento que el sol se oculta y se apaga automáticamente cuando el sol vuelve a asomar a la madrugada, igual que las lámparas de iluminación del alumbrado público.

Otra de nuestras motivaciones para hacer este circuito es dar a conocer algunos componentes como

losoptoacopladores y los Triacs, enseñando su funcionamiento básico.

 

Diagrama esquemático

 

Este circuito funciona con voltajes desde 120 hasta 220 voltios, sin necesidad de hacerle ningún cambio. Por eso el

condensador (C1) de la entrada de corriente (225) es a 250 voltios como mínimo y el condensador de rectificación

(C2) (22 uF) es a 350V, ya que si alimentamos este circuito con 220 voltios AC, al momento de ser rectificados se

convierten aproximadamente en 330 voltios DC.

El bombillo puede ser hasta de 100W. Puede usar uno de más potencia, siempre y cuando cambie el Triac BT136, por

uno que soporte más amperios como el BTA08600, que soporta hasta 8 amperios. No olvide usar un disipador para

mantener el Triac refrigerado.

A continuación haremos una breve explicación de la función que desempeña cada componente del circuito.

Una de las grandes virtudes de este circuito es que NO NECESITA

TRANSFORMADOR. En este caso usamos un circuito muy sencillo

que baja el voltaje y lo rectifica, ahorrando dinero y espacio. 

El condensador (C1) de 2.2 uF de poliéster, está en serie a la

entrada del voltaje de la red pública, restringiendo el paso de

corriente (amperios). Este condensador sólo permite el paso de

unos 60 mA aproximadamente, facilitando la reducción de voltaje

que se hará mas adelante. La resistencia de 330K (R1) que está en

paralelo con el condensador (C1), se encarga de descargar el

condensador a la

hora de

desconectar el circuito, evitando que el condensador quede cargado y pueda enviarnos una descarga eléctrica, al momento de

manipular el circuito. En el otro cable de entrada de la red pública hay una resistencia de

10 ohmios (R2) que funciona como fusible y también ayuda a

limitar la corriente.

Luego de que la corriente pasa por el condensador y la resistencia, llega a un puente de diodos formado por 4 diodos

rectificadores, que se encargan de separar los semiciclos positivos de los negativos, entregándolos por separado, para

luego ser rectificados por un condensador (C2), convirtiendo la corriente alterna (AC) en corriente directa (DC).

Recordemos que al rectificar una corriente se eleva su voltaje, multiplicándolo por raíz de 2 que es 1.4141. Esto

quiere decir que para una alimentación de 120 voltios AC, obtendremos a la salida del puente de diodos un voltaje de

169 voltios, menos 2 voltios de consumo del puente y algunas perdidas, tendremos unos 157 voltios

aproximadamente. Y para una alimentación de 220 voltiosAC, tendremos un voltaje de salida de unos 305

voltios DC aprox. Por esta razón el condensador de la fuente rectificadora debe ser de 350 voltios, de lo contrario se

estallará al momento de conectar el circuito.

Ahora que tenemos el voltaje rectificado y con una corriente

pequeña, debemos bajar el voltaje a unos 10 voltios DC. Para esto

utilizamos un diodo zener. Es importante resaltar que un diodo

zener NO se debe conectar sin su respectiva resistencia de

polarización, que limita la corriente que alimentará el zener, de lo

contrario el zener se quemará. 

La resistencia de 39K a 5 watts (R3) que vemos en la fotografía es

la resistencia de polarización del zener. Es necesario que sea a 5W,

ya que el esfuerzo que tiene que hacer para bajar la corriente,

genera un calor relativamente alto. La fórmula para calcular esta

resistencia es la siguiente:

RZ = Vt – Vz / Iz

Resistencia de polarización = voltaje total menos el voltaje del

zener, dividido por los amperios del zener.

Tenemos que: 305VDC – 10 = 295VDC / 0.02 Amp = 14.750 ohmios. Podría ser una resistencia de 15K, pero al hacer

la prueba se calentaba demasiado, por lo que optamos por buscar la resistencia más alta, antes de que se caiga el

voltaje por falta de corriente. La resistencia máxima es de 47K y la mínima sin exceso de calor es de 33K.

 

En la fotografía podemos apreciar los otros componentes que

acompañan el diodo zener. 

La resistencia de 10K (R4), le ayuda al zener a soportar la carga. Va

en paralelo a tierra con el diodo zener.

El condensador de 47 uF (C3) y el condensador cerámico de 0.1 uF

(C4) rectifican nuevamente la corriente, quitando posibles rizos. 

Cuando hicimos la prueba en el protoboard sin estos dos

condensadores, notamos que titilaba levemente el bombillo, sobre

todo al usar una lámpara de neón. Por esta razón los colocamos,

logrando una iluminación estable y sin fluctuaciones.

 

Hemos terminado de explicar la fuente de alimentación. 

Ahora viene el circuito que se encarga de la automatización de

encendido al detectar oscuridad y apagado al detectar luz.

El reóstato que vemos en la fotografía (RV1) forma parte de un

divisor de voltaje, junto con una fotorresistencia. Se puede colocar

una resistencia fija de 10 o 15K, pero el reóstato da la posibilidad de

graduar la sensibilidad del circuito.

Entrando en materia: Cuando la corriente pasa por el reóstato y llega al punto centro entre el reóstato y la

fotorresistencia. Si la fotorresistencia está recibiendo luz, baja su impedancia a 0 ohmios, polarizando negativamente

la base del transistor. Al momento que se oscurece el ambiente, la fotorresistencia sube su impedancia a más de

100K, restringiendo el paso de la corriente. En ese momento se polariza positivamente la base del transistor 2N3904.

 

 

 

La fotorresistencia o RDL (resistencia dependiente de la luz), es

una resistencia variable que cambia su impedancia de acuerdo a la cantidad

de luz que absorba en su superficie. 

Como se puede observar en la fotografía, le hemos colocado un

recubrimiento en su parte inferior. Esto con el fin de que no reciba luz por

debajo, ya que si esto sucede, no funcionará correctamente. Como no

queríamos que quedara la resistencia pegada a la tarjeta del circuito

impreso, usamos un trozo de  un bolígrafo viejo y lo cubrimos con cinta

aislante negra. De la buena ubicación de la fotorresistencia, depende la

precisión en el funcionamiento de nuestro circuito.

 

 

 

Volvamos al funcionamiento de nuestro circuito de luz automática.

Al momento que la fotorresistencia tiene su impedancia muy alta,

se polariza positivamente la base del transistor 2N3904 (NPN). En

ese momento el transistor conduce entre colector y emisor,

polarizando negativamente la base del transistor 2N2907 que es de

polaridad PNP. Esto quiere decir que conduce cuando su base es

estimulada con un voltaje negativo. Al conducir el

transistor 2N2907, pasa un voltaje positivo de colector a emisor y

llega hasta el optoacoplador.

Nota: El transistor 2N2907 fue colocado en las dos direcciones,

invirtiendo colector y emisor. Y en las dos posiciones, el circuito

funcionó correctamente. Por eso en las fotografías del artículo se ve al contrario de la máscara de componente. Puede

colocarlo para cualquiera de los dos lados y probar su sensibilidad.

La idea de estos proyectos es adquirir conocimiento y práctica.

El optoacoplador es un relevo de estado sólido, también conocido

con el nombre de optoaislador o aislador acoplado ópticamente.

Para el caso del MOC3021, sus patas 1 y 2 van internamente a

un diodo LED que al iluminar, excita un fototriac que permite

conducir corriente entre las patas 4 y 6 del optoacoplador. Se utiliza

para aislar eléctricamente el circuito anterior que es alimentado a 10 voltios y unos pocos miliamperios, de la parte

donde manejaremos el voltaje de la red pública.

Esta es una de las grandes ventajas de usar un optoacoplador, ya que sirve para aislar un circuito de otro, evitando

catástrofes a la hora de un corto circuito. 

Al momento que el transistor 2N2907 conduce, le envía un voltaje al LED que se encuentra dentro

del MOC3021. Como el voltaje que llega al optoacoplador es de 10 voltios y un LED sólo puede ser alimentado con 3

voltios, colocamos una resistencia de 390 ohmios en serie con el pin 2 que es el pin de tierra o negativo.

 

 

El TRIAC es un dispositivo semiconductor de la familia de los  transistores , pero

con la particularidad que puede conducir en dos direcciones. Es decir que puede

conducir corriente alterna, algo que no pueden hacer los transistores. También

son llamados relevos de estado sólido.

Tiene tres patas: T1, T2 y G (compuerta en ingles es Gate). 

Al momento que el optoacoplador es accionado por el transistor, este conduce

entre sus pines 4 y 6, enviando una corriente a la compuerta del Triac. El Triac

conduce la corriente de la red pública y como el bombillo está en serie, este se

enciende. Al momento que no llega corriente a la compuerta del Triac, este deja

de conducir y el bombillo se apaga.

Nota: El triac solamente abre y cierra el aso de corriente, Por lo tanto de puede encender cualquier tipo de bombillo

que sea alimentado con la red publica. Nosotros probamos el circuito con lámparas ahorradoras, obteniendo el mismo

resultado que con los bombillos incandescentes. También lo probamos con una lámpara de LEDs y una grabadora

casera.

 

Cuando la resistencia vuelve a recibir luz, esta baja su impedancia,

y se polariza negativamente la base del transistor 2N3904. Como

este transistor es NPN, no conduce y por lo tanto tampoco el otro

transistor, ni el Optoacoplador y por lógica tampoco el Triac.

Si queremos direccionar la fotorresistencia a un punto de luz

especifico, podemos entubarla, tal como se aprecia en la foto. Esto

se usa para alarmas o por ejemplo para subir la puerta del garaje al

encender las luces. En fin; Dejamos a la imaginación de cada uno

una infinidad de posibilidades a partir de un circuito tan sencillo,

pero útil como este.

 

 

                Bombillo incandescente                    Lámpara ahorradora                            Lampara de LEDs

Nota: lea a conciencia hasta entender el funcionamiento del circuito. No lo arme sólo por armarlo. Cuando se tiene

claro el funcionamiento de un aparato, no habrá obstáculos al momento de construirlo. 

Antes de empezar, lea nuestra sección de Recomendaciones. Contiene muchos “tips” que le serán muy útiles en la

construcción de cualquiera de nuestros proyectos.

Hemos proporcionado el diagrama de conexión en protoboard para los estudiantes de electrónica que desean

practicar y hacer sus propias variaciones.

DESARROLLO TEORICO:

CIRCUITO PARA PLANCHADO:

PUNTA LOGICA:Una sonda lógica es un instrumento utilizado en electrónica digital para determinar el nivel lógico en los distintos puntos

de un circuito, siempre que las variaciones en los mismos sean relativamente lentas. En caso contrario, en lugar de

indicar estado lógico Alto o Bajo, indicará Oscilación o tren de pulsos.

Consta de una punta metálica que se pondrá en contacto con el punto del circuito digital cuyo nivel se desea conocer. El

nivel lógico se suele indicar mediante LED's de distinto color, generalmente rojo para el alto y verde para el bajo. Algunos

modelos disponen además de dos tonos acústicos diferenciados para cada nivel.

La sonda lógica se alimenta a partir de la propia tensión de alimentación del circuito con el que se trabaje. Para ello

dispone de dos pinzas de cocodrilo, una de color rojo que deberá conectarse al positivo y otra de color negro que irá al

negativo.

CIRCUITO PARA PLANCHADO: