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Los proyectos son los siguientes:

1. Control de luminosidad

2. Luces de velocidad variable

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Control de luminosidad

Al terminar este proyecto se

obtiene un circuito que permite controlar la

cantidad de potencia con que se alimenta

una carga de corriente alterna, en este caso

particular conectaremos una lámpara

incandescente.

El control de iluminación se conoce

popularmente como dimmer, sirve para

controlar la intensidad con que ilumina una

lámpara incandescente, lo cual es muy útil

porque permite adecuar la luz de un

ambiente para cada ocasión. Su

funcionamiento se explica basado en el

diagrama esquemático que se muestra continuación.

Ilustración 1 Diagrama esquemático: El componente central de este proyecto es el triac, el cual actual como un interruptor que se encarga de controlar la cantidad de potencia que se aplica a la carga que se ha conectado. El potenciómetro R4 es el que permite al usuario variar el valor de dicha potencia. Un aspecto importante es que cuando se trabaja con corriente alterna de 110VAC los condensadores deben ser de 400 voltios, cuando se trabaja con 220VAC deben de ser de al menos 600 voltios.

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El circuito está formado por varios componentes

importantes, el primero de ellos es el TRIAC, el cual actúa como un

interruptor que se cierra cada vez que recibe un pulso en el pin

llamado GATE o compuerta. A partir de ese momento la

corriente puede circular a través de sus terminales MT1 y MT2 y

de esta manera se puede alimentar la carga que está

conectada en el circuito. La forma de controlar la cantidad de

potencia que se aplica en dicha carga consiste en hacer que

el disparo o activación del TRIAC se haga durante más o

menos tiempo, así se tiene mayor o menos voltaje

promedio aplicado sobre la misma.

Para controlar los tiempos de activación del triac

se tiene un circuito formado por resistencias y

condensadores, los cuales funcionan de la siguiente

manera: cuando se aplica voltaje al sistema el

condensador C3 empieza a cargarse a través de a

resistencia R1, R2, R3 y el potenciómetro R4; una vez

que el voltaje sobre los terminales del DIAC alcanza su

voltaje de ruptura (generalmente 30 volts), este conduce

y permite que el condensador C3 se descargue hacia el

GATE del TRIAC , haciendo que este entre en conducción

y por lo tanto la carga recibe alimentación. Se pude decir

que entre mayor sea el valor de las resistencias mayor

será el tiempo de carga del condensador y por lo tanto

recibirá menor potencia. El condensador C2 se agrega

para reforzar la tención de C3 en el momento de la

descarga.

De la misma forma en que se maneja la potencia

aplicada sobre una lámpara, se puede controlar también

la velocidad de giro del motor de un taladro o un Moto-

Tool. Dichos motores, por ser carga de tipo inductivo,

puede presentar unos picos o sobrevoltajes muy elevados

en el momento de quitarle la alimentación, los cuales

pueden dañar el TRIAC. Para evitar este problema, se han

colocado la red formada por el condensador C4 y la

resistencia R5 en paralelo con el TRIAC; el condensador se

encarga de absorber los voltajes generados por la bobina del

motor y la resistencia se encarga de limitar la corriente de

descarga de dicho condensador sobre el TRIAC.

Resistencia: es un dispositivo que nos

permite controlar la cantidad de corriente que circula a través de un circuito. Entre más alto sea el valor de la resistencia, se tendrá una menor corriente y viceversa. El valor de la resistencia se mide en ohmios.

Condensadores: Básicamente un

condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico. Va a tener una serie de características tales como capacidad, tensión de trabajo, tolerancia y polaridad

Potenciómetro: es una resistencia cuyo

valor puede cambiar cuando se gira un eje mecánico es un dispositivo de 3 terminales, entre los extremos se tiene la máxima resistencia y entre el pin central (llamado cursor) y alguno de los extremos se tiene una resistencia variable.

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La red formada por el condensador C1 y la bobina L1 sirve

como filtro para garantizar que no se produzca interferencia de

radiofrecuencia sobre la línea de corriente alterna. Dicha

interferencia se puede presentar a la activación y

desactivación del TRIAC.

El fusible que se instala en serie con la carga, es una

medida de protección contra los cortos circuitos que se

puedan presentar y su valor depende de la cantidad de

corriente que ella consuma. Otro aspecto importante es

la capacidad de corriente del TRIAC. En este caso

utilizamos uno de 10 Ampers, pero cuando la carga

consuma más de 4 o 5, se debe utilizar un disipador de

calor que le permita a este soportar la elevada

temperatura que se genera cuando dicha corriente

circula a través de él. Aunque en la mayoría de las

aplicaciones, como la lámpara incandescente, por

ejemplo, no es necesario utilizarlo.

Triac: es un semiconductor de 3

terminales llamado MT1, MT2, Gate (G); trabaja como 2 SCR conectados en anti paralelo, es decir, que puede conducir en ambos sentidos, razón por la cual es empleado para manejar cargas de corriente alterna. Opera como un interruptor controlado por voltaje, cuando recibe un pulso en el Gate permite que circule corriente del terminal MT1 al MT2 Y DE MT2 a MT1, permanece en ese estado aun después de retirar la señal de disparo. Para que deje de conducir, se debe interrumpir la corriente que circula entre dichos terminales.

Diac: es un dispositivo semiconductor de 2

terminales, llamados MT1 y MT2. Actúa como un interruptor bidireccional, el cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales alcanza un cierto valor llamado voltaje de ruptura, dicho voltaje puede estar entre los 20 y 36 voltios según la referencia es muy utilizada para disparar los SCR o Triacs en circuitos de potencia.

Bobinas: Una bobina es un componente que está formado por varias vueltas o espiras de alambre de cobre enrolladas sobre un núcleo que puede ser de aire, o de un material magnético como el hierro o la ferrita.Las bobinas reciben también el nombre de inductores. Su principal propiedad es la oposición a los cambios de corriente. En un circuito esta propiedad recibe el nombre de inductancia.

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Antes de iniciar el armado o ensamble del circuito

debemos de estar seguros de tener todos los componentes

necesarios. De esta forma el trabajo se hace más rápido ya que

no hay interrupciones de ningún tipo; para esto debemos

revisar con cuidado la lista de materiales.

Lista de materiales

Fusible: es un hilo conductor construido

en aluminio, níquel o cobre, con una delgada capa de recubrimiento. Generalmente se encuentra dentro de un tubo de vidrio con unas caperuzas metálicas en el exterior que sirven para hacer contacto con el resto del circuito. Como se construyen de diferentes espesores o diámetros, están en capacidad de soportar diferentes cantidades de corriente a través de ellos. Se utiliza en un circuito para proteger a los otros elementos contra una sobrecarga producida por un corto circuito. La corriente en exceso derrite el elemento fusible y abre el circuito, con esto se logra que el daño ocurra solamente en el fusible y no en el reto del aparato. El fusible que se ha quemado se puede remplazar por uno nuevo, luego de reparar la falla que ocasiono la sobrecarga.

Bloque de terminales: popularmente

se conocen como terminal de tornillo o regleta, es un elemento que permite hacer conexiones de cables a circuitos impresos de una manera rápida y muy segura. Posee un tornillo para apretar o aflojar el cable que se introduce dentro de su cavidad. Una de sus principales ventajas es su capacidad para manejar corriente de varios amperios. Estos conectores poseen en sus lados unas guías que permiten unir varios de ellos con el fin de formar un bloque de terminales más grande.

Resistencias

R1: 10KΩ a ¼ de W

R2: 2.2KΩ a ¼ W

R3: 470KΩ a ¼ W

R5: 47Ω a 1W

R4: Potenciómetro 250 KΩ

Condensadores

C1,C2, C3 0.1µF/400V (600V)

C4 0.047µF/400V (600V)

Semiconductores

1 Triac de 10A /400V BTA06 o similar

1 Diac HT32

Varios

1 Núcleo de ferrita de 2cm de largo y 5 a 8 mm

de diámetro y 1 metro alambre esmaltado para

bobinas calibre #22 (Para hacer la bobina)

1 Fusible corto de 3Amp con sus 2 Terminales

de portafusible para circuito impreso

2 Conectores de tornillos de 2 pines

1 Placa fenólica

Cloruro férrico

1 Cable de potencia con enchufe

1 metro de soldadura (estaño).

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Comenzar el armado

Podemos empezar por construir la bobina o choque de

nuestro proyecto que forma parte del filtro de entrada. Para

ello se utiliza un núcleo de ferrita de unos 2 cm de largo y

aproximadamente 1 metro de alambre esmaltado, del que

se usa para embobinar motores y trasformadores, calibre

#22. Para lograr la bobina que seamos construir se

necesitan unas 40 vueltas o espiras del alambre sobre el

núcleo, las cuales deben ir distribuidas en dos capas de

20 espiras cada una. Se debe tener mucho cuidado al

realizar esta labor ya que el alambre se puede

desprender o aflojarse y esto afectaría el

funcionamiento del mismo. Para evitar esto, se puede

pensar en utilizar un material de libre elección para

que el alambre no se mueva de su sitio. Una vez

terminada esta labor, se deben pelar las puntas del

alambre que van a ir soldadas al circuito impreso para

evitar que el esmalte que lo aísla cause problemas de

adherencia con la soldadura.

Para empezar el ensamblado se aconseja

ubicar primero los componentes de poca altura como

las resistencias, luego los condensadores, el choque y

el triac. Posteriormente se debe ubicar el

potenciómetro y los terminales que sostienen el

fusible. Debe tenerse especial cuidado de hacer

buenas soldaduras y no causar cortocircuitos entre los

pines de los componentes.

Placa fenólica: La placa de un circuito

impreso es la base para el montaje del mismo, es el soporte que sujetará los componentes y a la vez los interconectará mediante una serie de pistas de cobre. Una placa de circuito impreso está formada por un soporte, que puede ser de baquelita o de fibra de vidrio y una capa de cobre depositada sobre el soporte, tal como se observa en la imagen.

Cloruro Férrico: Cuando se disuelve en

agua, el cloruro de hierro (III) sufre hidrólisis y libera calor en una reacción exotérmica. De ello resulta una solución ácida y corrosiva de color marrón que se utiliza como coagulante en el tratamiento de aguas residuales, para la potabilización del agua, y en la industria electrónica para el grabado químico de plaquetas de circuito impreso.

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Creación del circuito impreso

1. Diseño e impresión

Muchas personas hacen uso de softwares como Protel, Orcad, Eagle, etc. para diseñar su circuito, pero para nuestro proyecto utilizaremos el Software llamado PCB Wizard – Professional Edition para diseñar nuestro circuito, el cual también proporciona una ayuda en donde podemos visualizar las pistas que lo componen. De esta forma es más sencillo obtenerlas de forma impresa.

Posteriormente se procede a Imprimir el diseño en una hoja de papel bond ordinaria aunque se recomienda hacer uso de papel de transferencia térmica, (con una impresora láser ya que de lo contrario no nos servirá de nada la impresión ya que el tonner es vital para el siguiente paso.

También Recuerde hacer la impresión en modo espejo (la mayoría de los equipos poseen esta opción) y utilizar suficiente (tonner) para que las pistas salgan negras.

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2. Prepare la Placa

Corte con sierra o caladora la placa virgen del tamaño que necesite su diseño.

Pula la superficie que tiene el cobre con un textil suave, se recomienda usar acetona, de esta manera se eliminará todo resto de oxido o suciedad que pueda poseer.

Apoye la placa, con la cara pulida sobre la impresión hecha en la hoja de papel. Fíjela utilizando stickers autoadhesivos, cinta adhesiva o cinta de papel. El objetivo es evitar que el diseño se mueva durante los próximos pasos. Corte el excedente de papel (el sobrante puede ser utilizado para otra impresión.

3. Realizar la trasferencia

Apoye la placa en una madera lisa o cartón, y utilizando una plancha doméstica en temperatura media, aplique calor lo más parejo posible sobre toda la superficie de la placa durante 3 o 4 minutos, hasta que el papel se transparente lo suficiente para poder ver con bastante nitidez el diseño impreso.

4. Sumergir en agua y retirar el papel Una vez que la placa se haya enfriado, sumérjala en un recipiente con agua fría (temperatura natural) y déjela reposar no menos de 10 minutos, podrá ver que a medida que transcurra el tiempo, el papel se irá ablandando y arrugando. Cuando el papel se haya ablandado, podrá retirarlo fácilmente; coloque la placa bajo el agua y con una esponja o cepillo suave retire cuidadosamente el papel,

finalmente quedará visible el cobre y su diseño impreso en la placa.

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CONSEJO: si después de retirar el papel la trasferencia no fue del todo un éxito, es decir, si las líneas de las pistas no son continuas, se puede hacer uso de un marcador permanente para completar las pistas que no quedaron bien, incluso se puede usar para reforzarlas como se muestra en la fotografía. Cuando hayamos quitado todo el papel, seque la placa, y déjela a un lado por unos minutos.

5. Prepare el Cloruro Férrico Antes de Llevar a cabo este paso se recomienda ampliamente utilizar ropa adecuada para esta operación, por motivos de seguridad se aconseja utilizar una bata, guantes y unas gafas de laboratorio.

Bien, en un recipiente de plástico, coloque una cantidad de Cloruro Férrico suficiente como para sumergir cómodamente la placa, puede agregar un poco de agua; sumérjala y muévala (con ayuda de herramientas plásticas). Espere 10 minutos y observe si ya fue consumido todo el cobre, si aun se vieran restos del metal debemos volver a sumergirla y repetir hasta que solo queden las pistas impresas de nuestro diseño (el tiempo oscilará entre 10 y 60 minutos dependiendo la pureza del ácido). Cuando ya no queden restos del cobre, podremos sacarla del recipiente y lavarla con abundante agua y secarla. El sobrante del percloruro férrico podemos guardarlos y volverlo a utilizar en varias ocasiones más. Limpie con abundante agua el recipiente y todo elemento que haya estado en contacto con el ácido. Por último y con la ayuda de un taladro perforaremos la placa en donde lo requiera

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Al terminar el proyecto queda así

Por último, solo colocamos nuestra lámpara incandescente, “la perilla que tiene el potenciómetro fue

obtenido de un electrodoméstico”

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Luces de velocidad variable

Al terminar este proyecto se obtiene un

juego de luces con dos LED, los cuales encienden

de forma alternada, produciendo un efecto

luminoso especial. La velocidad del destello se

puede variar desde muy lenta hasta tan rápida

que los cambios casi no se pueden apreciar.

En este proyecto utilizaremos un circuito

integrado, el famoso 555. Este dispositivo es un

componente muy versátil y por sus múltiples

aplicaciones es quizás el circuito integrado mas

empleado en la historia

El funcionamiento del circuito consiste en generar una onda cuadrada para controlar el

encendido y el apagado de los LED. Una onda cuadrada es una señal de voltaje que esta variando

constantemente entre un nivel positivo y un nivel negativo. Este tipo de circuitos se conocen como

“circuito de reloj”. Un reloj emite una serie continua de pulsos, cuya frecuencia puede variar desde

menos de uno por segundo hasta más de un millón de pulsos por segundo.

Como se puede ver en el diagrama

esquemático, este circuito no tiene ninguna

señal de entrada, por lo tanto opera como un

oscilador. La cantidad de pulsos o de cambios

entre un nivel positivo y uno negativo

(frecuencia) lo determinan los valores del

condensador C1, el potenciómetro R5 y la

resistencia R1. Entre mayor sea el valor del

condensador y las resistencias, menor es la

frecuencia de encendido de los LED y viceversa.

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Los pulsos producidos por el 555 salen por el pin #3, el cual

se encuentran conectados los LED. Durante el tiempo en que la

señal tiene el nivel de voltaje positivo se enciende el LED 1

debido a que recibe corriente a través de R4; durante el

tiempo en que se tiene el nivel de voltaje negativo se

enciende el LED 2que recibe corriente a través de R3 .

El circuito integrado 555 actúa como elemento

central del circuito. El valor del condensador C1 (10µF),

del potenciómetro R5 (100K)y de la resistencia R1 (6.8K)

determinan la velocidad de encendido y apagado de los

LED. Las resistencias R3 y R4 sirven para limitar el valor

de la corriente que circula a través de los LED. Su valor

es de 220Ω.

Antes de iniciar el ensamble del circuito se

debe revisar que los componentes estén completos,

haciendo la comparación con la lista de materiales.

Se debe tener mucho cuidado para ubicar los

componentes en forma correcta ya que los LED, el

condensador electrolítico y el circuito integrado

tienen una posición definida; si esta labor no se hace

correctamente se pueden dañar los componentes.

Circuito integrado 555: es un circuito

de 8 pines; su modo de funcionamiento depende de los componentes externos que le sean conectados. Cada pin del integrado cumple una función específica, por ello es muy importante hacer una correcta identificación de los mismos; para esto se tiene un círculo o una pequeña muesca al lado de la pata numero 1. Este integrado se puede usar como temporizador, oscilador, generador, etc.

Leds: es un semiconductor de dos

terminales llamado ánodo y cátodo, que emite una luz visible cuando se polariza de forma directa, es decir cuando el ánodo es positivo con respecto al cátodo. La luz emitida por el led puede ser roja amarilla verde o azul dependiendo de su construcción interna. También se disponen de leds que emiten luz infrarroja y láser. Los leds deben ser protegidos mediante una resistencia en serie que limita la corriente a través suyo a un valor seguro

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Lista de materiales

1 Circuito integrado 555

1 Condensador electrolítico de 10µF a 16 ó 25 V (C1)

1 Potenciómetro de 100KΩ (R5)

2 LED (LED 1 y LED 2)

1 Resistencia de 6.8 KΩ (R1)

1 Resistencia de 1KΩ (R2) (opcional)

2 Resistencias de220Ω (R3, R4)

1 Base para circuito integrado de 8 pines

Cables de 10 centímetros

1 Batería de 9 volts

1 Proto-board

Proto.Board: Una placa de pruebas, también conocida como proto-board o bread-board, es una placa de uso genérico reutilizable o semi permanente, usado para construir prototipos de circuitos electrónicos sin soldadura. Normalmente se utilizan para la realización de pruebas experimentales. Además de los Proto-board plásticos, libres de soldadura,también existen en el mercado otros modelos de placas de prueba.

La batería es vital para el proyecto, en nuestro caso utilizaremos una de 7 voltios

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Simulación y diseño digital

Antes de proceder a ensamblar

hicimos uso del simulador Livewire

1.11 Pro para obtener una vista previa

de cómo quedaría nuestro trabajo, con

el fin de hacer ajustes necesarios antes

de proponer la lista de materiales.

Una vez tenido nuestro diseño

en Livewire 1.11 Pro utilizamos otro

software llamado PCB Wizards

Professional Edition que nos ayudara a

obtener una vista menos abstracta de

lo que será nuestro proyecto ya

ensamblado, al igual que nos permitirá

imprimir las pistas como en el proyecto

anterior en caso de ser necesario ya

que cabe mencionar que para este

trabajo utilizaremos un Proto-Board

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Distribución de pines del CI-555

1 - Tierra o masa

2 - Disparo: Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado como monoestable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel 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.

3 - Salida: Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador 555, ya sea que esté conectado como monoestable, estable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje de salida es el

voltaje de aplicación (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla # 4 (reset)

4 - Reset: Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida # 3 a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee"

5 - Control de voltaje: Cuando el temporizador 555 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 voltio) hasta casi 0 V (en la práctica aprox. 2 Voltios). Así es posible modificar los tiempos en que la patilla # 3 está en alto o en bajo independiente del diseño (establecido por las resistencias y condensadores conectados externamente al 555).

El voltaje aplicado a la patilla # 5 puede variar entre un 45% y un 90 % de Vcc en la configuración monoestable.

Cuando se utiliza la configuración estable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuración estable causará la frecuencia original del estable sea modulada en frecuencia (FM).

Si esta patilla no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01uF para evitar las interferencias

6 - Umbral: Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida (Pin # 3) a nivel bajo

7 - Descarga: Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.

8 - V+: También llamado Vcc, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 voltios hasta 16 voltios (máximo). Hay versiones militares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios