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FACULTA DE TECNOLOGÍA MANTENIMIENTO DE EQUIPO PORTUARIO Y DE TRANSPORTE BUENAVENTURA – VALLE, 2014
CIRCUITO ELÉCTRICO MONOESTABLE & AESTABLE (Circuito integrado 555, Capacitor & Diodo Led)
EDWIN DAVID MOSQUERA SIERRA LUIS ENRIQUE ANGULO QUIÑONES HEVER ALFREDO MORENO RIASCOS VÍCTOR MANUEL QUIÑONES DÍAZ
MATERIALES Y EQUIPOS 1 Diodo Emisor De Luz 1 Fuente 12Vcc
1 CI 555 1 Protoboard 2 Resistores De 10K 1 Resistores De 47K(2), 100K, 220K, 470K 1 Resistores De 330 Onhios 1 Capacitor De 0.01 uF 1 Capacitor Polarizado De 10u, 22uF, 100uF
1 Pulsador Cables De Conexión Herramientas De Electricista
OBJETIVO OBJETIVO GENERAL: Entender la eficiente de las principales variables eléctricas, para así, desarrollar habilidades al montar un circuito eléctrico con un 555 para poder encender un diodo led con resistencias y capacitor.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Conocer el funcionamiento del 555. Comprender un circuito monoestable. Comprender un circuito aestable. Identificar los cambios del circuito al cambiar una de la resistencia uno o el capacitor. Adquirir habilidades al montar un circuito con botón o sin botón para encender el diodo led. Aprender a realizar los puentes para desarrollar un buen circuito.
MARCO TEÓRICO:
DIODO EMISOR DE LUZ
Un led (del acrónimo inglés LED, light- emitting diode: ‘diodo emisor de luz’; el plural aceptado por la RAE es ledes) es un
componente optoelectrónico pasivo y, más concretamente, un diodo que emite luz. Características: Formas de determinar la polaridad de un led de inserción Existen tres formas principales de conocer la polaridad de un led: La pata más larga siempre va a ser el ánodo En el lado del cátodo, la base del led tiene un borde plano. Dentro del led, la plaqueta indica el ánodo. Se puede reconocer porque es más pequeña que el yunque, que indica el cátodo. VENTAJAS Y DESVENTAJAS Ventajas Los led presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente y fluorescente, tales como: el bajo consumo de energía, un mayor tiempo de vida, tamaño reducido, resistencia a las vibraciones, reducida emisión de calor, no contienen mercurio (el cual al exponerse en el medio ambiente es altamente nocivo), en comparación con la tecnología fluorescente, no crean campos magnéticos altos como la tecnología de inducción magnética, con los cuales se crea mayor radiación residual hacia el ser humano; reducen ruidos en las líneas eléctricas, son especiales para utilizarse con sistemas fotovoltaicos (paneles solares) en comparación con cualquier otra tecnología actual; no les afecta el encendido intermitente (es decir pueden funcionar como luces estroboscópicas) y esto no reduce su vida promedio, son especiales para sistemas antiexplosión ya que cuentan con un material resistente, y en la mayoría de los colores (a excepción de los ledes azules), cuentan con un alto nivel de fiabilidad y duración. Desventajas Según un estudio reciente parece ser que los ledes que emiten una frecuencia de luz muy azul, pueden ser dañinos para la vista
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y provocar contaminación lumínica.4 Los ledes con la potencia suficiente para la iluminación de interiores son relativamente caros y requieren una corriente eléctrica más precisa, por su sistema electrónico para funcionar con voltaje alterno, y requieren de disipadores de calor cada vez más eficientes en comparación con las bombillas fluorescentes de potencia equiparable. Funcionamiento Cuando un led se encuentra en polarización directa, los electrones pueden recombinarse con los huecos en el dispositivo, liberando energía en forma de fotones. Este efecto es llamado electroluminiscencia y el color de la luz (correspondiente a la energía del fotón) se determina a partir de la banda de energía del semiconductor. Por lo general, el área de un led es muy pequeña (menor a 1 mm2), y se pueden usar componentes ópticos integrados para formar su patrón de radiación.
CIRCUITO INTEGRADO 555
El temporizador IC 555 es un circuito integrado (chip) que se utiliza en una variedad de aplicaciones y se aplica en la generación de pulsos y de oscilaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flip-flop. Sus derivados proporcionan hasta cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete. Introducido en 1971 por Signetics, el 555 sigue siendo de uso generalizado debido a su facilidad de uso, precio bajo y la estabilidad. Lo fabrican muchas empresas en bipolares y también en CMOS de baja potencia. A partir de 2003, se estimaba que mil millones de unidades se fabricaban cada año. GND (normalmente la 1): es el polo negativo de la alimentación, generalmente tierra (masa). Disparo (normalmente la 2): Es donde se establece el inicio del tiempo de retardo si el 555 es configurado como monoestable. Este proceso de disparo ocurre cuando esta patilla tiene menos de 1/3 del voltaje
de alimentación. Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez. Salida (normalmente la 3): Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador, ya sea que esté conectado como monoestable, astable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de alimentación (Vcc) menos 1.7 V. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla de reinicio (normalmente la 4). Reinicio (normalmente la 4): Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a alimentación para evitar que el temporizador se reinicie. Control de voltaje (normalmente la 5): Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc -1.7 V) hasta casi 0 V (aprox. 2 V menos). Así es posible modificar los tiempos. Puede también configurarse para, por ejemplo, generar pulsos en rampa. Umbral (normalmente la 6): Es una entrada a un comparador interno que se utiliza para poner la salida a nivel bajo. Descarga (normalmente la 7): Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento. Voltaje de alimentación (VCC) (normalmente la 8): es la patilla donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5V hasta 16V. Circuito Astable: Este tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador del circuito. El esquema de conexión es el que se muestra. La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo t1 y un nivel bajo por un tiempo t2. La duración de estos tiempos depende de los valores de R1, R2 y C, según las fórmulas siguientes:
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Funcionamiento El botón de un dispositivo electrónico funciona por lo general como un interruptor eléctrico, es decir en su interior tiene dos contactos, al ser pulsado uno, se activará la función inversa de la que en ese momento este realizando, si es un dispositivo NA (normalmente abierto) será cerrado, si es un dispositivo NC (normalmente cerrado) será abierto.
EL PROTOBOARD O BREADBORD
Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo. Estructura del protoboard: Básicamente un protoboard se divide en tres regiones: A) Canal central: Es la región localizada en el medio del protoboard, se utiliza para colocar los circuitos integrados. B) Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se representan por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe conexión física entre ellas. La fuente de poder generalmente se conecta aquí. C) Pistas: La pistas se localizan en la parte central del protoboard, se representan y conducen según las líneas rosas.
RESISTOR
Se denomina resistor al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos simplemente como resistencias. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor aprovechando el efecto Joule. Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima y diferencia de potencial máxima en un resistor viene
condicionada por la máxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más comunes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W. Existen resistores de valor manualmente ajustable, llamados potenciómetros, reostatos o simplemente resistencias variables. También se producen dispositivos cuya resistencia varía en función de parámetros externos, como los termistores, que son resistores que varían con la temperatura; los varistores que dependen de la tensión a la cual son sometidos, o las fotorresistencias que lo hacen de acuerdo a la luz recibida.
CABLES DE CONEXIÓN
Cables conectores es un término resolución de problemas eléctricos. No se refiere a ayudar a arrancar la batería de un coche, a pesar de que los cables conectores de la batería llevan a cabo la misma función básica que los cables de conexión eléctricos que completan un circuito. Los cables de conexión completan un circuito dentro de un dispositivo eléctrico para ayudar a aislar el problema.
FUENTE DE VOLTAJE
Es un dispositivo electrónico capaz de generar una diferencia de potencial entre sus terminales (un voltaje) para generar una corriente eléctrica. En otras palabras son dispositivos que nos proveen el voltaje necesario para que los circuitos electrónicos funcionen, sin una fuente de voltaje, los circuitos simplemente no encienden.
DATOS TEÓRICOS Y PRÁCTICOS
Circuito Monoestable:
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Tabla 1 Formula: T = (1.1) (R1) (C1) (s) Resistencia (R1) Capacitor
Tiempo Medido
Tiempo Calculado
470K
10uF = 0,00001F 5,58 s 5,17 s
220K
10uF = 0,00001F 2 ,2 s 2,42 s
100K
10uF = 0,00001F 1,6 s 1,1 s DATOS TEÓRICOS
T1 = (1.1) (470.000) (0,00001) = 5,17s
T1 = (1.1) (220.000) (0,00001) = 2,42s
T1 = (1.1) (100.000) (0,00001) = 1,1s Tabla 2 Formula: T = (1.1) (R1) (C1) (s) Resistencia (R1) Capacitor
Tiempo Medido
Tiempo Calculado
10 0K
10uF = 0,00001F 1,2 s 1,1 s
10 0K
22 uF = 0,000022F 2,4 s 2,42 s
100K
100 uF = 0,0001F 11,49 s 1 1 s DATOS TEÓRICOS
- T1 = (1.1) (100.000) (0,00001) = 1,
- T1 = (1.1) (100.000) (0,000022) = 2,42s
- T1 = (1.1) (100.000) (0,0001) = 11s
Circuito Aestable: Tabla Tiempo Calculado: Formula Alto = T1 = 0,693 (R1 + R2) (C1) (s) Bajo = T2 = 0,693 (R2) (C1) (s) Frecuencia: Formula Alto = 1 / T Bajo = 1 / T
**Datos Teóricos De Tiempo Calculado
Alto:** 0.693 (47.000 + 10.000) 0.000001 =
Bajo: 0.693 (10.000) (0.000001) = 0. 2. Alto: 0.693 (47.000 + 15.000) 0.000001 =
Bajo: (0.693) (15.000) (0.000001) =
3. Alto: 0.693 (15.000 + 15.000) (0.000001) = 0. Bajo: (0.693) (15.000) (0.000001) =
4. Alto : 0.693 (22.000 + 15.000) (0.000001) =
Bajo: (0.693 (15.000) (0.000001) =
5. Alto: 0.693 (47.000 + 15.000) (0.0000022) = 0. Bajo: (0.693) (15.000) (0.0000022) =
6. Alto: 0.693 (15.000 + 22.000) 0.00001 =
Bajo: (0.693) (22.000) (0.00001) =
7. Alto: 0.693 (15.000 + 47.000) 0.0000047 =
Bajo: (0.693) (47.000) (0.0000047) =
**Datos Teóricos De Frecuencia
Alto:** 1/ T1= 1 / (0.039501) = 25. Bajo: 1/ T2= 1/ (0.00693) = 144. 2. Alto: 1/ T1= 1/ (0.042966) = 23. Bajo: 1/ T2= 1/(0.010395) = 96. 3. Alto: 1/ T1= 1/ (0.02079) = 48. Bajo: 1/ T2= 1/ (0.010395) = 96.
Alto: 1/ T1= 1/ (0.025641) = 39. Bajo: 1/T2= 1/ (0.010395) = 96. 4. Alto: 1/T1= 1/ (0.0945252) = 10. Bajo: 1/T2= 1/ (0.022869) = 43.
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puente conecta con el 555 o con las resistencias, quedábamos un poco loco.
El poder identificar cual es el lado positivo o negativo de los circuitos es de gran ayuda, ya que al conectar erróneamente la entrada del voltaje podemos quemar el circuito como tal o el 55.
Los cálculos matemáticos teóricos del tiempo en que se mantiene prendido el Led, al tiempo en la práctica son muy similar o se mantiene con una mínima diferencia de tiempo.
Una de las diferencias de los dos circuitos a primera observación, fue la que el monoestable trabajaba con un pulsador y el aestable directo.
Pudimos notar q el funcionamiento de los capacitores influyen de manera alta o baja, si el capacitor disminuye o aumenta eso genera cambios en el tiempo de encendido.
También en el circuito aestable la resistencia R1 disminuye en tiempo en alto el encendido aumenta.
Si la resistencia R2 aumenta en aestable el tiempo en alto el encendido disminuye.
ANEXOS FOTOGRÁFICOS
Temporizador 555
Protoboard
Diodo Led
Capacitor
Pulsador
BIBLIOGRAFÍA
http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integra do_ http://www.asifunciona.com/electrotecnia/k e_capacitor/ke_capacitor_5.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Bot%C3%B3n_ (dispositivo) http://www.ehowenespanol.com/definicion -cables-conexion-electricos-info_249936/ http://www.circuitoselectronicos.org/2007/ 10/el-protoboard-tableta-de- experimentacin.html http://es.wikipedia.org/wiki/Resistor http://es.wikipedia.org/wiki/Led http://www.tecnologia- tecnica.com.ar/herramientaselectricista/in dex%20herramientaselectricista_archivos/ Page345.htm
