INTERRUPTOR PROGRAMABLE

INTERRUPTOR PROGRAMABLE Miguel Cazorla

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO INGENIERIA CIVIL2015INTERRUPTOR PROGRAMABLE POR2015

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERIA CIVILINTERRUPTOR PROGRAMABLE POR INFRARROJO

MIGUEL ANGEL CAZORLA LEMA

DOCENTEINGENIERO WASHINTON LATA18 DE JUNIO DE 2015

DEDICATORIADedicamos este proyecto a Dios quin fue el creador de todas las cosas, el que nos ha dado fortaleza para continuar cuando nos hemos encontrado a punto de caer; por ello, con toda la humildad que de nuestro corazn podemos dar a conocer nuestro conocimiento.De igual forma, a nuestros Padres, a quienes les debemos la vida, les agradecemos el cario y su comprensin, a ustedes quienes han sabido formarnos con buenos sentimientos, hbitos y valores, lo cual nos han ayudado a salir adelante buscando siempre el mejor camino.A nuestros maestros, gracias por su tiempo, por su apoyo as como por la sabidura que nos han transmitieron en el desarrollo de nuestra formacin profesional, en especial al Ing. Washington Lata por haber guiado el desarrollo de este trabajo y llegar a la culminacin del mismo.

AGRADECIMIENTOAntes que nada quisiramos agradecer a Dios por la oportunidad que nos ha brindado para realizar este proyecto. A nuestros padres ya que nos han dado su apoyo incondicional en nuestros estudios. A los Docentes por ser nuestros guas en nuestra vida estudiantil los cuales nos han capacitado ardua y profesionalmente para la elaboracin de este proyecto integrador de saberes.

INTRODUCCIN

La ciencia y la tecnologa, juegan un papel muy importante en el mundo de hoy. La tecnologa moderna, en conjunto con las investigaciones cientficas ha logrado ofrecernos las resoluciones de casi todos los problemas de nuestros das. Hoy en da la industria nacional necesita adaptarse a las nuevas tecnologas emergentes que le permita simplificar, optimizar y elevar la calidad de los procesos de diseo y manufactura. Esto significa que es propicio el ambiente para la utilizacin de sistemas de diseo, manufactura. Para tal efecto, se hace necesario implementar sistemas automatizados que se encuentren a la par del avance tecnolgico para transmitir el suficiente conocimiento y ayuda.Al analizar este pequeo resumen nos damos cuenta que existen varias tecnologas que nos permiten el establecimiento de comunicaciones inalmbricas del tipo que mencionamos, es decir; del tipo infrarrojo. En este documento veremos sus aplicaciones, funcionamiento as como tambin analizaremos sus circuitos de diversos proyectos electrnicos

La idea de la moderna automatizacin del hogar para proporcionar a los usuarios mayor comodidad, ahorro de energa y, por supuesto, dinero, tiene pocos aos, realizando el estudio, programacin y montaje, de una instalacin automatizada, que gobierne de forma completa el control de las luminarias, en gestin del confort.

INDICE

CAPTULO 17Problematizacin del problema7Objetivos7Justificacin 7CAPTULO 28Marco Terico9Materiales9Equipos16CAPTULO 3Marco Prctico 17Emisor Infrarrojo 17Emisor Infrarrojo 18Procedimiento 18Funcionamiento 19CAPTULO 420Recomendaciones 20Conclusiones20CAPTULO 521Anexos 21Linkografia 24CAPTULO I1.1. Planteamiento del ProblemaAlrededor del mundo el problema de la inseguridad y el confort ha ido evolucionando de acuerdo con el tiempo que pasa la sociedad se angustia en cmo hacer su vida ms fcil para poder eliminar este serio problema la manera de evitar el retroceso dela tecnologa cada da se van creando nuevos sensores capaz de controlar toda una instalacin y con eso a su vez ms segura y cortable su vivienda y negocio.Objetivos:Objetivo General:Disear un detector de infrarrojo que alcance distancia minina de 15 cm con el fin de poder controlar mltiples dispositivos, en nuestro caso una lmpara de 110v ac. Objetivos Especficos: Analizar el funcionamiento de los led infrarrojo y la activacin de una lmpara. Estudiar el funcionamiento de los sensores de luz, ms concretamente los leds infrarrojos, el led emisor/led receptor infrarrojos Controlar dispositivos elctricos de alta potencia a travs de voltajes de 0 a 12v mediante el led de infrarrojo JUSTIFICACIN.Hoy en da es ms notoria y considerable la presencia de personas discapacitadas en el Ecuador, entre los cuales existen de diferentes tipos y origen.A pesar de ello la realidad no es la mejor para estas personas, ya que al tener dificultad para orientarse y movilizarse, requieren de instalaciones que les brinden las facilidades y seguridad para sus actividades diarias. Es por eso que el proyecto est diseado y fabricado no solo para brindar conformidad a las personas si no de brindar una ayuda a personas discapacitadas donde las instalaciones para ellos son limitados gracias al proyecto las personas pueden tener mayor facilidad de controlar dispositivos desde un lugar seguro.

CAPITULO 2

DISEO

MATERIALES EQUIPOS

MARCO TERICOMATERIALESDIODOUn diodo (del griego "dos caminos") es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente elctrica en una nica direccin con caractersticas similares a un interruptor. El diodo ideal es un componente discreto que permite la circulacin de corriente entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que la bloquea en el sentido contrario. DIODO LEDUn diodo es un dispositivo electrnico provisto de dos electrodos, ctodo y nodo, que tiene la propiedad de ser conductor en el sentido ctodo-nodo, pero no en el inverso. El LED (del ingls Light-EmittingDiode Diodo Emisor deLuz), es un diodo capaz de emitir luz al ser polarizado en el sentido directo. Produce una luz monocromtica, tiene un bajo consumo y es muy empleado como elemento de sealizacin en aparatos y circuitos electrnicos. Se debe conectarse siempre respetando su polaridad, de lo contrario, no se ilumina. Dado que el LED es muy pequeo, se sealan el nodo y el ctodo por la longitud de las patas. La pata larga (A) corresponde al nodo al que se conecta el polo (+) y la pata corta (C) corresponde al ctodo al que se conecta el polo (-). El LED es un diodo que produce luz visible (o invisible, infrarroja) cuando se encuentra polarizado. El voltaje de polarizacin de un LED vara desde 1.8 V hasta 2.5 V, y la corriente necesaria para que emita la luz va desde 8 mA hasta los 20 mA.

Tienen enormes ventajas sobre laslmparasindicadoras comunes, como subajo consumodeenerga, su mantenimiento casi nulo y con una vidaaproximadade 100,000 horas.

Debe ser protegido. Una pequea cantidad de corriente en sentido inverso no lo daar, pero si hay picos inesperados puede daarse. Una forma de protegerlo escolocaren paralelo con eldiodo LEDpero apuntando en sentido opuesto un diodo de silicio comn.

PARTES DEL DIODO LED1. Lente que forma parte del.encapsulado o envoltura protectora del LED.2. Encapsulado de resina.epoxy (transparente o del mismo color de la luz). 3. Chip.o diodo semiconductor emisor de luz.4. Copa reflectora.5. Yunque.6. Base.7. Marca plana que identifica el terminal correspondiente al.ctodo del chip.8. Terminal de conexin externa negativo ().9. Terminal de conexin externa positivo (+).10. .Alambre de oro muy fino conectado al nodo del chip y al terminal.positivo de conexin externa.COMPUESTOS EMPLEADOS EN LA CONSTRUCCIN DE LEDES

CompuestoColorLong. de onda

arseniuro de galio(GaAs)Infrarrojo940 nm

arseniuro de galioyaluminio(AlGaAs)rojo e infrarrojo890 nm

arseniuro fosfuro de galio(GaAsP)rojo, anaranjado y amarillo630 nm

fosfuro de galio(GaP)Verde555 nm

nitruro de galio(GaN)Verde525 nm

seleniuro de cinc(ZnSe)Azul

Nitruro de galioeindio(InGaN)Azul450 nm

carburo de silicio(SiC)Azul480 nm

diamante(C)ultravioleta

silicio(Si)en desarrollo

ColoresLos colores de las cpsulas del LED pueden ser: rojo, amarillo o verde y los dimetros ms usuales son 5 y 3mm.

Led Rojo:Formado por GaP consiste en una unin p-n obtenida por elmtododecrecimiento epitaxial del cristal en sufaselquida, en un substrato.Led Anaranjado y Amarillo:Estn compuestos por GaAsP al igual que sus hermanos los rojos pero en este caso para conseguir luz anaranjada y amarilla as como luz de longitud de onda ms pequea, lo que hacemos es ampliar el ancho de la "bandaprohibida" mediante el aumento de fsforo en el semiconductor.Led Verde: Est compuesto por GaP. Se utiliza elmtodode crecimiento epitaxial del cristal enfaselquida para formar launinp-n.Led Azul: En 1994 se utiliz con xito el nitruro de galio, dopado con indio y calentado gradualmente de 500 a 1.000 grados centgrados el resultado fue un led azul.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El funcionamiento fsico consiste en que, en los materiales semiconductores, un electrn al pasar de la banda de conduccin a la de valencia, pierde energa; esta energa perdida se puede manifestar en forma de un fotn desprendido, con una amplitud, una direccin y una fase aleatoria. El que esa energa perdida al pasar un electrn de la banda de conduccin a la de valencia se manifieste como un fotn 8 8 desprendido o como otra forma de energa

Las desventajas deldiodo LEDson que su potencia de iluminacin es tan baja, que su luz es invisible bajo una fuente de luz brillante y que su ngulo de visibilidad est entre los 30 y 60. Este ltimo problema se corrige con cubiertas difusoras de luz.

LED DE INFRARROJOS (IRLED)

El diodo IRLED (del ingls lnfrared Light Emitting Diode), es un emisor de rayos infrarrojos que son una radiacin electromagntica situada en el espectro electromagntico, en el intervalo que va desde la luz visible a las microondas.EMISOR INFRARROJOEste LED emite un tipo de radiacin electromagntica llamada infrarroja, que es invisible para el ojo humano porque su longitud de onda es mayor a la delespectro visible. Ya que no podremos ver a simple vista si nuestro emisor esta funcionando (al polarizarlo), tendremos que comprobarlo utilizando alguna cmara de fotografa o video digital, como la de nuestro celular.RECPETOR INFRARROJOEste dispositivo se diferencia de un transistor comn porque su base ha sido sustituida por un cristal fotosensible que regula el flujo de corriente colector emisor de acuerdo a la luz incidente sobre l (en nuestro caso luz infrarroja).

LONGITUD DE ONDALa longitud de onda de la luz emitida por un LED infrarrojo cae en el espectro infrarrojo. Mientras este espectro es bastante ancho, la mayora de los led emitirn luz con una longitud de onda de cerca de 1000 nm con un ancho de banda de unos 50 nm. Esto significa que un LED con valor de 1000 nm producir luz de entre 950 y 1050 nm.

TAMAO80 por ciento de los LED producidos en el mundo tienen 5 mm de dimetro. Los LED infrarrojos no son diferentes y la mayora de ellos tiene 5 mm de dimetro.COLORA pesar de que la luz emitida por un LED infrarrojo no es visible para el ojo desnudo, la mayora de los LED infrarrojos tienen una cubierta morada alrededor. Esto ayuda a transmitir el color correcto de luz.LUMINISCENCIAEl brillo de un LED se mide en miliwatts (mW). A pesar de que la luminiscencia de un LED depende de la cantidad de energa con que se alimente, la mayora de los LED producen 20 mW de luz en su punto mximo y cerca de 1 mW de luz a un nivel de operacin promedio.CIRCUITO INTEGRADO CD4017 Es un circuito integrado CMOS que provee una salida con valor alto diferente con cada pulso de la seal de reloj que en este caso es producida por un temporizador con circuito integrado, proyectado para formar parte de la serie de integrados digitales C-MOS, dej de ser un simple miembro del grupo para adquirir una personalidad propia. Por sus caractersticas, puede usarse como base o elemento nico en una infinidad de proyectos. Tenemos las terminaciones de este integrado que se presenta en una cubierta DIL de 16 pines.EL circuito 4017 es un contador/divisor o decodificador con 10 salidas. Estructuralmente est formado por un contador Johnson de 5 etapas que puede dividir o contar por cualquier valor entre 2 y 9, con recursos para continuar o detenerse al final del ciclo.El funcionamiento es muy simple, el integrado CD4017 es un contador divisor por diez con posibilidades de detener la cuenta en un momento determinado y hacer que se reinicie nuevamente, o bien permitirle la cuenta completa, o que se detenga.

CIRCUITO INTEGRADO 555El 555 provee una seal de reloj de forma de onda cuadrada, cuya frecuencia se puede cambiar con el ajuste de VR1, entre algunas dcimas de ciclos por segundo hasta varios ciclos por segundo. La tensin de alimentacin de este integrado puede estar entre 3 y 18V, pero segn el proyecto esta banda puede tener sus limitaciones.

CAPACITOR O CONDENSADORBsicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energa en forma de campo elctrico. Est formado por dos armaduras metlicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dielctrico.Va a tener una serie de caractersticas tales como capacidad, tensin de trabajo, tolerancia y polaridad, que deberemos aprender a distinguirCapacidad: Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que se suelen utilizar varios de los submltiplos, tales como microfaradios (F=10-6 F), nano faradios (nF=10-9 F) y picofaradios (pF=10-12 F).

RESISTENCIALa corriente que se maneja en el circuito no solo depende del voltaje sino tambin de la resistencia elctrica que ofrece el conductor al paso de carga. La resistencia de un alambre depende de su grosor y su longitud, as como de su conductividad. Los alambres gruesos tienen menos resistencia que los delgados. Los alambres ms largos tienen ms resistencia que los cortos. TRANSISTOR 2N2222El 2N2222 es un transistor de unin bipolar basado en silicio; est ampliamente disponible para su compra en tiendas de componentes electrnicos. Este transistor se usa como un transistor con propsitos generales. Su bajo costo y disponibilidad lista le permite al transistor ser usado a bajo voltaje o con circuitos electrnicos de baja seal para aficionadosDisipacin de energaEl 2N2222 est clasificado para un mximo de 625 milivatios de disipacin de energa. Dado que mucho de esta potencia es disipada como calor, es importante notar que la temperatura de unin no deba exceder de 150C o 302F.Clasificacin de voltajes mximosEl voltaje mximo entre el colector de corriente y la base que lo porta no debe ser mayor a 60 voltios. El voltaje mximo entre el colector y el emisor generados no debe de exceder los 30 voltios. El voltaje entre la base y el emisor no debe de exceder de 5 voltios.Voltaje saturadoEl voltaje al que el transistor se enciende por completo, es llamado el "voltaje de saturacin". Cuando la corriente del colector alcanza 500 miliamperes y la corriente de la base logra 50 miliamperes, el voltaje de saturacin entre la base y el colector es 1 voltio. En estas mismas corrientes, el voltaje de saturacin entre la base y el emisor logra 2 voltios.

REALAY Un rel es un interruptor al igual que el de la pared de tu casa. La nica diferencia real es que el que est en la pared requiere un dedo para encenderse y apagarse, y un rel utiliza un tipo de actuador lineal. Los rels son en realidad una especie de concesin al costoEn ltima instancia, es mucho ms barato utilizar un rel o solenoide para activar el circuito. Aparte de eso, ejecutar varios cientos de amperios para atravesar los cortafuegos de un vehculo y el compartimiento de pasajeros presenta un peligro innecesario.EQUIPOSCAUTIN Un soldador elctrico o de estao, tambin conocido como cautn, es una herramienta elctrica usada para soldar. Funciona convirtiendo la energa elctrica en calor, que a su vez provoca la fusin del material utilizado en la soldadura, como por ejemplo el estao. ESTAOEl estao que se utiliza en electrnica tiene alma de resina con el fin de facilitar la soldadura. Para garantizar una buena soldadura es necesario que tanto el estao como el elemento a soldar alcancen una temperatura determinada, si esta temperatura no se alcanza se produce el fenmeno denominado soldadura fra. En realidad, el trmino "estao" se emplea de forma impropia porque no se trata de estao slo, sino de una aleacin de este metal con plomo, generalmente con una proporcin respectiva del 60% y del 40%, que resulta ser la ms indicada para las soldaduras en Electrnica.TABLA DE BAQUELITAFue uno de los primeros polmeros que se crearon y es una resina de fenol y formaldehido, es un termo fijo (que no se puede "fundir" (y reutilizar) que se utiliza como aislante trmico y elctrico, fue ampliamente utilizado en la elaboracin de artculos de uso diario como los telfonos hasta la llegada de otros plsticos menos quebradizos y ms flexibles,

CAPITULO 3MARCO PRCTICOEn este proyecto, construiremos un interruptor infrarrojo, el cual nos permite encender algn dispositivo en este caso una lmpara usaremos un emisor y un receptor infrarrojo. La idea es que entre estos dos elementos existe un haz de luz invisible, el cual al ser interrumpido por el objeto, permite que el circuito receptor genere una seal que pueda ser til para otro circuito. El interruptor est compuesto por dos mdulos, uno corresponde al circuito transmisor y el otro al receptor. El alcance puede ser de aprox. 5 centmetros.EMISOR IR:

Este LED emite un tipo de radiacin electromagntica llamada infrarroja, que es invisible para el ojo humano porque su longitud de onda es mayor a la del espectro visible.Ya que no podremos ver a simple vista si nuestro emisor est funcionando (al polarizarlo), tendremos que comprobarlo utilizando alguna cmara de fotografa o video digital, como la de nuestro celular.

RECEPTOR IREn la figura se muestra el diagrama en bloques del receptorSensor InfrarrojoEtapa AmplificadoraInvierte la seal y la hace cuadradaPrograma los pulsos de entradaPotencia del circuitoEnciende el Bombillo

ESTE CIRCUITO CONSTA DE 5 ETAPAS. La primera se encarga de recibir la seal emitida por led infrarrojo La segunda se encarga de ampliar la seal recogida por el receptor infrarrojo La tercera debido a que se acerc un objeto, entonces logra disparar un temporizador de unos 3 segundos construido con un CI555. Cuarta que arregla y mejora la seal; adems de ser inversora es un disparador schmitt trigger que mediante la entrada de un voltaje entre el rango de 0V a 18V este convierte esta seal en una seal digital pura. Quinta luego viene la etapa que controla el encendido o apagado de lmparaPROCEDIEMIENTO1.- Armamos el circuito emisor con un voltaje 3v conectamos en serie a un pulsador, una resistencia de 75ohmios y el led infrarrojo todos los elementos en serie. 2.- Armamos el circuito sensor de infrarrojo que luego ira conectado un transistor que invertir la salida de voltaje de positivo a negativo. 3.- Conectamos el sensor, el inversor al circuito CI 555 para hacer el tiempo de retardo 4.- De la salida del ci 555 conectamos al pin 14 de del CD 4017B llagamos la pin 8 y 13 al negativo, el pin 15 lo llevamos al pin 4 que es el reset el pin 16 va al positivo y del pin 2 es la salida lo conectamos a un transistor 5.- Del colector del transistor lo conectaremos ala bobina del relay y colocamos un diodo rectificador para evitar que se dae el transistor inversamente 6.- Para conectar la lmpara conectamos a la salida de los contactos del relay en este caso un contacto normalmente abierto 7.- Comprobamos que la lmpara se enciende al recibir una seal infrarroja.FUNCIONAMIENTOSi el receptor no est recibiendo ninguna seal normalmente est pasando el voltaje de 9v por la resistencia R1 de100k y llega a la base del transistor Q1 2N2222a al tener ese voltaje en la base conduce el transistor los 9v por la resistencia de 1k que protege el led para que no se queme el transistor est conduciendo y enciende nuestro led, El transistor Q2 2N2222A nos va servir para hacer el inversor que activa al CI 555 que es la etapa de retardo para calcular el tiempo de retardo es la variacin del capacitor C1 y la Resistencia variable 100k R4 del 555 conectamos al CD4017B su funcionamiento para poder programar del pin 15 podemos conectarlo a los pines 4,5,6 del Cmos una vez programado su salida es desde el pin 2 que va conectado al transistor y este amplifica la seal obtenida para poder hacer funcionar el relay que accionara su bobina interna y acciona sus contactos permitiendo que la lmpara conectada a una fuente de corriente alterna encender la lmpara y podemos apagar dependiendo de los impulsos de seal programados.

CAPITULO 5CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

El fototransistor o fotodiodo reacciona con los rayos infrarrojos cuando recibe luz se produce en su superficie el efecto fotoelctrico los fotones luminosos colisionan con los electrones del material cerrando el circuito En efecto comrobamos que el ojo humano no puede persibir la luz infrarrojo para ellos usamos una camara de celular. Mientras el receptor no recibe luz infrarroja mantiene abierto el circuito del receptor. Se logr verificar el funcionamiento del emisor y receptor infrarrojo al encender una bombillaRECOMENDACIONES

El receptor infrarrojo al igual que en los diodo leds la polaridad viene dada por la longitud de sus patas pero con una diferencia muy importante receptor la pata larga es el negativo (-), al revs que en los LED, que es el positivo (+). Al recibir luz IR disminuye la resistencia que opone al paso de corriente, permitiendo por tanto la circulacin de corriente elctrica por el circuito receptor y haciendo que el LED se encienda.

CAPITULO 4ANEXOS

Linkografiahttp://catorcepi.wikispaces.com/file/view/3678453-SENSOR-INFRARROJO-Teoria-y-practica.pdfhttp://www.pablin.com.ar/electron/circuito/varios/ir1ch/https://www.youtube.com/watch?v=x13yNBL3gdQhttp://www.taringa.net/post/ciencia-educacion/10119530/Receptor-de-Senal-Infrarroja---Control-Remoto.htmlhttp://www.taringa.net/posts/hazlo-tu-mismo/15526046/Encender-luz-a-control-remoto-no-puede-faltar-en-tu-cuarto.htmlhttp://www.infrarrojos.net/proyectos12c508/PICapagador.htmlhttp://www.sc.ehu.es/acwamurc/practicas/PRA1.pdfhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_infrarrojohttp://www.circuitoselectronicos.org/2010/05/sensor-de-infrarrojos-emisor-y-receptor.html

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