JUEGO DE LUCES CONTROLADO POR PC

DIAGRAMA CIRCUITAL

COMPONENTES NECESARIOS

DESCRIPCIÓN CANTIDAD

Resistencia de 1,2 Kohm 8 unidades

Resistencia de 470 Ohm 8 unidades

Optoacopladores MOC3011, o su equivalente 8 unidades

Triac BT137 o su equivalente 8 unidades

Cable paralelo para impresora 1 unidad

Enchufes para 220 Vac 8 unidades

Cable de alimentación de 220 Vac 1 unidad

Caja plática para el montaje 1 unidad

NOTA SOBRE LOS COMPONENTES NECESARIOS Y DIAGRAMA CIRCUITAL: el circuito

puede hacerse en una protoboard en vez de utilizar placa para circuito impreso,

realizando las conexiones con alambre. Dependiendo del país en el que se encuentre la

persona, podría no tener la posibilidad de trabajar con 220 Vac, por lo cual deberán

hacerse las modificaciones correspondientes a la tabla de componentes necesarios y al

diagrama circuital. El funcionamiento del software y la parte de programación de este

sistema (presentada al inicio de este documento) está garantizada; sin embargo, la parte

de los componentes y el ensamblaje eléctrico deberá ser ajustado de acuerdo al país de

residencia del desarrollador de este proyecto (realmente de acuerdo a las tensiones o

voltajes y frecuencias de corriente alterna con la que se cuente en cada país, según lo que

proporcionen los proveedores de energía eléctrica). Será responsabilidad del electricista

ajustar los valores y tomar las medidas de precaución respectivas para el buen

funcionamiento de este sistema.

SECUENCIA DE LUCESDescripción del Proyecto

La siguiente figura muestra el diagrama de bloques completo del circuito. Está formado por una etapa de control, un bloque de interfase y una etapa de potencia.

La etapa de control la conforman tres bloques: el reloj, el contador y el decodificador.

El circuito de reloj

El reloj es fundamental en muchos circuitos digitales. Llamado también multivibrador estable, tiene la función de enviar un tren de pulsos a otras partes del circuito. Para nuestro caso utilizaremos el circuito integrado LM555.

El circuito contador

Un contador es un conjunto de flip-flops conectados de tal manera que se producen secuencias ordenadas de unos y ceros alternadamente. De esta forma se realiza un conteo en sistema binario.

Dentro de los diferentes tipos existen contadores BCD o de décadas, esto es, los que cuentan desde 0000 (cero decimal) hasta 1001 (nueve). Hay también circuitos que cuentan en binario, en hexadecimal y en otros códigos.

Para nuestro diseño, sólo necesitaremos contar hasta cuatro (de O a 3) en eventos, ya que el secuenciador es de cuatro canales.

El decodificador

Un decodificador recibe un código de entrada (generalmente binario) y lo reconoce activando una sola de sus líneas de salida o produciendo otro código.

El decodificador para este secuenciador de luces se ha preferido hacer con compuertas. De esta forma el circuito resulta más económico.

Interfase y Potencia

Para manejar lámparas incandescentes de 110 V y otras cargas que trabajan con mayores niveles de corriente y de voltaje, debe utilizarse una interfase.

La interfase tiene por objeto acoplar las características eléctricas de los circuitos de control y de potencia con el fin de hacerlos compatibles. Una de las mejores formas de lograr esta compatibilidad es utilizando optoacopladores.

La etapa de interfase de nuestro proyecto empleara cuatro (4) optoacopIadores para aislar óptimamente el circuito de control del circuito de potencia.

El triac que usaremos es el 2N6075 que puede impulsar cargas de corriente alterna hasta de 600V con consumos de corriente no superiores a 4 A.

La máxima potencia que puede manejar un canal de 110V se obtiene de la siguiente manera:

P=VI = 110V x 4A=440W

Para determinar el numero de lámparas que puede impulsar cada canal, se divide la potencia total entre la potencia de cada lámpara.

440W / 25W = 17.6

Según este resultado se puede usar 17 lámparas de 25W por canal, es decir 68 lámparas en total.

Si deseamos un mayor numero de lámparas, lo que se hace es cambiar el triac por uno mas potente (6A o 10A).

Sn son las salidas de la etapa de control. (n=1,2,3,4)Podemos ver en la sección del circuito que se le pone un fusible como medida de protección ya que estamos trabajando con potencia, entonces el sistema por lo menos debe tener un fusible en general. Si ampliaríamos el sistema nos tocaría instalar un fusible por canal.

Para calcular la corriente del fusible se utiliza lo siguiente:

I fusible= 1.25 x I circuitoI fusible= 3,4 AComo este valor no es comercial, debe usarse un fusible ligeramente mayor.

Lista de Materiales

1 resistencia de 4,7K R14 resistencias de 1K R2-R54 resistencias de 560 R6-R94 resistencias de 220 R10-R131 potenciómetro de 100K P11 condensador de 4,7uF/16V C11 circuito integrado 555 IC11 circuito integrado 74LS73 IC21 circuito integrado 74LS00 IC31 circuito integrado 74LS02 IC44 optoacopladores MOC3011 IC5-IC84 LED D1-D44 Triacs 2N6075 TR1-TR41 interruptor de 125V/20A S11 fusible de 20ALámparas de 25W

Robot de Riego Automático

No hay asunto mas complicado a la hora de irse de vacaciones que el riego de nuestras plantas. Uno, por un lado, desea irse y olvidarse de todo. Pero por el otro lado se la pasa pensando en las plantas y como estarán de secas. Pensando en ello y en la cantidad de plantas que de nos murieron el verano pasado decidimos diseñar un robot que riegue las plantas por nosotros y aquí está. Este proyecto, que bien funciona y se paga solo, riega las plantas al amanecer durante un tiempo configurable por el usuario, por medio de un potenciómetro de ajuste.

Como se observa se ha realizado íntegramente con electrónica discreta y sin el uso de relés. Es completamente de estado sólido, exceptuando claro está el bombeador de agua que es del tipo empleado en las bombas limpiaparabrisas de autos.

El 4060 es un contador de 16 bits, con oscilador incorporado en la misma pastilla que se emplea como oscilador temporizador. Este integrado es el que se encarga de temporizar el funcionamiento de la bomba, en otras palabras, el tiempo que durará el riego. Para alterar ese tiempo basta con actuar sobre el potenciómetro de 1M el cual conviene que sea del tipo lineal para que la respuesta en todo su cursor sea la misma. El reset del contador se lleva a cabo subiendo a positivo la pata 12, que sucede en dos posibilidades: Cuando se conecta la alimentación (arranque) gracias al capacitor de 4.7nF o bien al hacerse positiva la salida del operacional B. Esto último se produce cuando se detecta la falta de luz (ver mas adelante). La salida Q14 se pone alta cuando la cuenta llega a 8912, conduciendo tensión el diodo 4148 y haciendo que el oscilador se detenga. Al detenerse el oscilador la cuenta se paraliza en el valor alcanzado y habrá terminado el tiempo de riego. Esto se vuelve a cero y se habilita nuevamente el conteo al llegar el próximo amanecer. Las resistencias puestas a masa y a Vcc se emplean para establecer los niveles adecuados de tensión en cada punto del circuito.

Como ven el circuito se encarga de simular la inteligencia del humano a la hora de regar las plantas y sin el uso de técnicas microprocesadas ni nada complicado.

El circuito se alimenta con 12v y consume una corriente de 500mA en funcionamiento. Este consumo corresponde solamente al sistema electrónico. Habrá que sumarle el consumo de la bomba eléctrica que generalmente consume unos tres a cuatro amperios. Si se desea regar una gran superficie se puede optar por colocar un relé en lugar del motor y accionar una o varias bombas eléctricas de 220V que rieguen cada sector del jardín. El transistor TIP debe ser montado con un disipador de calor. El fotoresistor (LDR) debe ser apuntado hacia el cielo y lejos del alcance del foco de una lámpara u otro artefacto de iluminación que haya en la zona, para evitar que no detecte correctamente la noche. Los potenciómetros son ambos lineales, como ya se dijo y pueden ser sustituidos por resistencias variables para evitar que salgan del gabinete el cual debe ser del tipo estanco para exteriores. Es interesante colocar en paralelo con el motor un diodo LED rojo intermitente con su resistencia limitadora de corriente (1K o similar) para indicar el funcionamiento del sistema y otro en paralelo con la alimentación para indicar que está activado. Esto nos permitirá detectar problemas y nos facilitará la instalación y control periódico del sistema en general sin ser necesario abrir la tapa.

Una opción interesante (que la hemos implementado recientemente y funciona muy bien) es usar una válvula de paso eléctrica como las que usan los lavarropas para regular el paso del agua al sistema de lavado. Estas válvulas son esencialmente solenoides que en estado de reposo no dejan pasar el agua, pero cuando se les da 220V hacen las veces de una canilla abierta. No le suman presión al sistema, pero en la mayoría de los casos sirven perfectamente.

Si se tiene un tanque sisterna la opción ideal es colocar un bombeador de 220V del tipo utilizado para elevación de agua el cual se encargue de llevar riego hacia los rociadores. Recuerde prestar atención a la altura de los caños porque si se colocan los caños por debajo del nivel del tanque por mas que la bomba esté detenida por propia presión de caída el agua fluirá hacia las salidas. Es necesario colocar un flotante eléctrico que impida el funcionamiento del motor cuando no hay agua en el tanque para evitar que se queme el motor en caso de estar vacía la sisterna. Estos flotantes accionan un interruptor de tres puntos. En nuestro caso hay que conectarlo en serie con el motor de manera que, cuando el cable que sujeta los flotantes esté totalmente extendido (tanque vacío) el circuito se abra y no permita el funcionamiento del mismo.

De usar un bombín de limpiaparabrisas puede emplear como depósitos de agua bidones de agua para dispensadores frío/calor (los bebederos que instalan en oficinas y colegios) pero recuerde calcular correctamente la cantidad de agua a almacenar tomando en cuenta cuanta se vierte por día y cuantos días el sistema trabajará sin nuestra recarga.

Aunque no está puesto en el esquema es bueno colocar entre el colector del TIP y el borne negativo del motor un fusible aéreo de 5A para evitar que el transistor se dañe en caso de ponerse en corto la bobina del bombín.