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Pedro S.G. 1 PROYECTOS DIDÁCTICOS : CIRCUITOS DE CONTROL ELÉCTRICO Y ELECTRÓNICO

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PROYECTOS DIDÁCTICOS :

CIRCUITOS DE CONTROL

ELÉCTRICO Y ELECTRÓNICO

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

ÍNDICE: CONTROL ELÉCTRICO.

Circuito inversor de conmutación. Control por medio de relés. Circuitos de relés más complejos.

CONTROL ELECTRÓNICO. Las resistencias. Los condensadores. Los diodos. Los transistores. Circuitos integrados. Circuitos temporalizadores.

PROYECTOS DIDÁCTICOS.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

CONTROL ELÉCTRICO:

Circuito inversor de conmutación.

Se utiliza para cambiar el sentido de giro de un motor de forma manual siendo necesario desplazar y mantener el interruptor de giro presionado.

Circuito inversor invirtiendo los cables de la pila

Circuito inversor mediante interruptor de giro

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Control por medio de relés: Un relé es un interruptor eléctrico gobernado por la acción de un

electroimán. El relé puede tener uno o más conjuntos de contactos conmutados, de modo que puede para abrir o cerrar uno o más circuitos.

El relé consta de 2 partes diferenciadas, montadas en un chasis de plástico, el circuito de la bobina (circuito de control), y el circuito de trabajo, que son independientes y pueden tener distinta alimentación.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Circuitos de relés más complejos:

Circuito inversor mediante relé.

IP1 sin pulsar IP1 pulsado

-OBSERVACIONES: - Es necesario mantener pulsado IP1 para mantener cambiado el sentido de giro.

- El circuito de la bobina y el de trabajo (contactos conmutados), aunque se alimentan en este caso de la misma fuente de alimentación, son independientes.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

El relé de enganche.

Cuando se acciona un relé por medio de un pulsador, el relé solamente quedará activado mientras tengas el dedo sobre el pulsador como hemos visto en el caso anterior. Sin embargo en algunos circuitos de control es necesario que el relé se quede activado después de soltar el pulsador. Esto se puede lograr empleando un circuito de relé de enganche.

Circuito de relé de enganche

-OBSERVACIONES: - Se emplea un contacto normalmente abierto del circuito de trabajo en serie con la bobina para puentear IP1 (circuito de enganche).

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Proyecto de puerta corredera:

Diseña una puerta corredera que se abra al detectar la presencia de peatones a ambos lados de la misma y que una vez completamente abierta, se cierre automáticamente.

MI1 Final de carrera puerta cerrada.

MI2 Final de carrera puerta abierta.

TP1 Taco de presión a un lado de la

puerta.

TP2 Taco de presión al otro lado de

la puerta.-OBSERVACIONES: - Aunque emplea un relé de 4 polos, un relé de 3 polos hubiera sido suficiente.

- El circuito de la bobina (junto con el circuito de enganche) y el de trabajo (contactos conmutados), aunque en este caso se alimentan de la misma fuente de alimentación, son independientes.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Proyecto un transportador de mercancías:

Diseña un transportador de mercancías para emplearlo en un almacén. El diagrama de flujo que se muestra, describe cómo tiene que funcionar el vehículo

-OBSERVACIONES: - El circuito de la bobina y el de trabajo (contactos conmutados), aunque se alimentan en este caso de la misma fuente de alimentación, son independientes.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Proyecto de ascensor de fábrica:

Diseña un ascensor de fábrica para utilizarlo en una fábrica muy concurrida. El ascensor tiene que funcionar entre 2 plantas y no hace falta que tenga puertas. Tiene que ser posible llamar al ascensor desde cualquier piso.

-OBSERVACIONES: - Observa como el circuito de la bobina (junto con el circuito de enganche) y el de trabajo (contactos conmutados), son independientes.

Interruptor fin de recorrido planta baja

Interruptor fin de recorrido primera planta

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Diseño de circuitos con relé de enganche (con memoria):

-Interruptores finales de recorrido (finales de carrera).-Se encargan de detener el motor.

- Pulsador/es que ponen en marcha a nuestro circuito.- Pulsadores en paralelo cuando sea “Este pulsador o este otro”.- Pulsadores en serie cuando sea “Este pulsador y este otro”.- Observa como van colocados en serie con la bobina y entre el circuito de enganche (memoria).

Interruptor fin de recorridoplanta baja

Interruptor fin de recorridoprimera planta

- Pulsador/es que cambian el sentido de giro.- Pulsadores en serie cuando sea desde distintos puntos.- Observa como van colocados en el circuito de enganche.

OBSERVACIONES:

-Tanto los finales de carrera como los pulsadores siempre se dibujan en estado de reposo.- El circuito de trabajo (contactos conmutados), siempre se dibuja girando el motor en el sentido contrario al que queremos conseguir al apretar el/ los pulsador/es de marcha.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

¿Cómo podríamos realizar el circuito del ascensor con un relé de 2 polos y otro de 1 polo? (Respecto al proyecto del ascensor).

Observa como es necesario un relé de 3 polos para poder realizar este tipo de circuitos.

1 polo para el circuito de enganche. 2 polos para el circuito inversor de giro del motor.

Final de carreraplanta baja

Final de carreraprimera planta

Botón de subidaplanta baja

Botón de llamadaprimera planta

Botón de llamadaplanta baja

Botón de bajadaprimera planta

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CONTROL ELECTRÓNICO:

Las resistencias:

Una resistencia es un componente que se intercala en los circuitos eléctricos y electrónicos para dificultar el paso de la corriente. El valor de una resistencia se indica sobre la misma por medio de anillos de colores que corresponden a un código.

Dos primeros colores Indican un número.

Tercer color Número de ceros van detrás de los 2 primeros números.

Cuarto color Indica las tolerancias.

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El condensador:

El condensador es un componente que sirve en corriente continua para acumular cargas eléctricas, y liberarlas posteriormente. El condensador electrolítico, a diferencia del normal, debe conectarse de acuerdo con su polaridad.

Los condensadores electrolíticos (o polarizados) suelen ser de mayor capacidad que los no polarizados.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

El diodo:

Un diodo es un componente electrónico que permite que la corriente circule sólo en un sentido.

Un diodo está provisto de dos electrodos, ánodo y cátodo. La corriente sólo circulará cuando el ánodo esté conectado al polo positivo de la fuente de energía, y el cátodo, al polo negativo de la fuente de energía. (Es conductor en el sentido ánodo-cátodo polarizado directamente).

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

El diodo LED: El diodo LED ( del inglés Light Emitting Diode), es un diodo capaz de

emitir luz al ser polarizado en el sentido directo.

Produce una luz monocromática (roja, amarilla, verde), tiene un bajo consumo y es muy empleado como elemento de señalización en aparatos y circuitos electrónicos.

Los diodos nunca deben conectarse directamente a la fuente de alimentación ya que la corriente sería demasiado fuerte y los destruiría.

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El transistor:

El transistor es un dispositivo electrónico que se distingue por tener 3 patas de conexión: El emisor (E), el colector (C), y la base (B).

Cuando la base no recibe corriente, no hay paso de corriente entre el colector y el emisor y se dice que el transistor está bloqueado.

Al aplicar una pequeña corriente sobre la base y mientras dure ésta, el transistor se desbloquea y permite el paso de corriente.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

El transistor es un componente electrónico que puede cumplir 2 funciones:

Como interruptor, bloqueando o dejando pasar la corriente a través del colector-emisor.

Como amplificador.

Una corriente muy débil sobre la base es suficiente para transmitir el flujo de una fuerte corriente a través del colector.

Transistor BC 548 B, la corriente de colector es de 200 a 450 veces más grande que la de la base.

Transistor BC 517, la corriente de colector es 30000 veces más grande que la de la base.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

¿Qué hacen los transistores?

Cuando el interruptor IN1 está

abierto, la corriente no circulará en

ninguna parte del circuito.

Cuando el interruptor IN1 está

cerrado una corriente muy pequeña

circula por la base del transistor vía la

resistencia R. Cuando esto ocurre, el

transistor “se enciende” permitiendo

que una corriente más grande circule

por su colector, vía la bombilla.

La resistencia R está incluida en

este circuito para proteger al

transistor.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Circuito indicador

contaminación agua.

El agua contaminada tiene

partículas suspendidas que

afectan al paso de la luz.

Cuando la luz de la bombilla se

dirige a través del agua hacia la

LDR (Light depend resistor), la

cantidad de luz que llega a la LDR

dependerá del nivel de

contaminación.

La LDR ORP12 tiene una

resistencia de 10 M a oscuras y

solamente 130 con luz brillante.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Agua contaminada La LDR está a oscuras

su resistencia es alta. La corriente de

base es insuficiente para “encender” el

transistor La bombilla del indicador está

apagada.

En agua menos contaminada La

resistencia de la LDR disminuye. La

corriente de base es suficiente para

“encender” el transistor La corriente de

colector enciende la bombilla del indicador.

¿Qué hace la resistencia variable?

La resistencia variable Rv, tiene como misión

el permitir regular el nivel de contaminación.

Rv es alta Se irá más corriente por la base.

Rv es baja Irá menos corriente por la base.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Diseño de circuitos con

transistores

Para cada transistor, hay una

corriente de colector máxima

que no hay que exceder. Transistor

BC 108 Ic máx=100 mA.

Si el dispositivo que debe

encenderse requiere más

corriente de la que suministra el

transistor Se utiliza un Relé.

Cuando un relé se desconecta,

descarga una sobretensión Puede destruir transistor Se

Coloca un diodo en paralelo con la

bobina del relé.

Circuito de un ventilador activado por temperatura

9-12 V

Termistor Pag. 117 AKAL

PTC Temperatura Resistencia NTC Temperatura Resistencia

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Ganancia de un transistor.

Una pequeña corriente de base (Ib)

“conectará” una corriente de

colector (Ic) mayor.

A este fenómeno se le conoce como

amplificación de la corriente.

Para medir la amplificación

utilizamos el término Ganancia de

corriente del transistor (hfe)

siendo:

2000.00025

0.05h

I

Ih fe

b

cfe Para el transistor del circuito del dibujo

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

El amplificador par de Darlington.

La amplificación de un transistor único

no suele ser suficiente en un circuito.

Si se alimenta la base de un segundo

transistor con la corriente amplificada

de un primer transistor, aumentamos el

efecto de amplificación.

La amplificación aumentará tantas

veces como el producto de las

ganancias de ambos transistores.

Este método de conectar transistores

se conoce por el nombre de “Par de

Darlington”.

Par de Darlington

100I

Ih

b

cfe

100I

Ih

b

cfe

10000h fe Darlington

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Circuito indicador

contaminación agua mediante

Par de Darlington.

El indicador de contaminación de

agua de la pág. 138 AKAL,

funcionaba con un transistor único.

El circuito es mucho más

sensible (puede detectar cambios

más pequeños de la intensidad de la

luz) con el circuito del “Par de

Darlington” de la figura.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Interruptor activado por luz.

El circuito del dibujo es una

modificación del circuito del

indicador de contaminación de

agua.

Al sustituir la bombilla del indicador

por un relé (y un diodo protector), se

puede usar el circuito para controlar

otros dispositivos como respuesta a

niveles de luz variables.

Otras modificaciones incluyen la

sustitución de la LDR por:

Un termistor: (variac. de temperatura)

Sondas metálicas: (variac. de

humedad)Circuito de un interruptor accionado por luz

9-12 V

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Circuito activado por señal

luminosa

Circuito desactivado por señal

luminosa

Interruptor activado o desactivado por luz. (continuación)

Observaciones:

La única diferencia entre ambos circuitos se encuentra en la posición

relativa de la resistencia LDR y la resistencia variable

(potenciómetro).

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Interruptor sensible al contacto. El circuito del dibujo se puede usar en

cualquier proyecto que requiera que algo se

encienda por el contacto con un dedo.

El dedo se usa para “conectar” las chapas de

contacto. La minúscula corriente que circula

por la yema del dedo, se utiliza para activar

el par de Darlington y poner en

funcionamiento el relé.

El relé se desconectará en el momento en que

se quite el dedo de las chapas de contacto

Podemos conseguir un efecto memoria

(circuito de enganche) mediante la utilización

de un contacto normalmente abierto del relé.

Para eliminar el efecto memoria se coloca

un pulsador N.C. en el circuito de enganche.

9-12 V

Interruptor sensible al contacto con enganche

9-12 V

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Proyecto de un robot de juguete que busca la luz:

Diseña un robot de juguete que busca la luz. El robot debe “buscar” un haz luminoso ( de una linterna), seguirlo y desplazarse hacia él. Si el haz de luz se mueve o interrumpe, el robot tiene que dejar de desplazarse hacia delante y empezar a buscar la luz otra vez.

Motor de accionamientode la rueda izquierda

Motor de accionamientode la rueda derecha

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Circuitos temporizadores:

CIRCUITO 1:

Circuito diseñado para mantener activado un dispositivo

durante unos segundos después de utilizar el interruptor

para apagarlo. Se ha conectado un condensador

en paralelo con la bobina del relé.

Cuando IN1 está cerrado:

El relé se activa la bombilla se

enciende. El condensador se

carga.

Cuando IN1 se abre: (en ese

instante)

Relé permanece activado unos

segundos mientras condensador

se descarga por la bobina del

relé.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

CIRCUITO 2:

Circuito diseñado para activar un dispositivo durante un

periodo corto de tiempo, y apagarse después

automáticamente. Se ha conectado un condensador

en serie con la bobina del relé.

Cuando IN1 se cierra primera

vez:

Hasta la carga del condensador

el relé se activa la bombilla

se enciende. (A capacidad del

condensador temporalizac.)

Observación:

Para poner a cero el circuito,

primero abre IN1, después

pulsa IP1.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

CIRCUITO 3:

Circuito diseñado para retardar la activación de un dispositivo

durante un periodo corto de tiempo.

Cuando IN1 se cierra primera vez:

El condensador C se carga vía la

resistencia R.

Mientras el condensador se carga,

aumenta el voltaje entre sus

electrodos.

Cuando Vcond=0,7 V Transistor se

activará (en paralelo) Relé

activado.

Para poner a cero el circuito:

primero abre IN1, después pulsa

IP1.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Tiempo de carga de un

condensador

Constante de tiempo en un circuito

R.C.

Es el tiempo que tarda el voltaje

en bornes del condensador en

alcanzar aprox. 2/3 del voltaje de

alimentación.

Constante de tiempo t= C.R

t= tiempo (S)

C= capacidad (F).

R= resistencia ().

t= 0,0047.10000= 47 segundos

Valimentac= 9 V t=47 s Vcond= 6V. t

4,7 s Vcond 0,6 V VBE 0,6 V Transistor se activa Relé se activa.

(Ver CIRCUITO 3).

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Circuitos integrados:

Los circuitos de los que se ha hablado hasta ahora se

conformaban de componentes discretos (o independientes)

como resistencias, transistores, condensadores, etc...

Los circuitos integrados (C.I.) son circuitos completos en sí

mismos.

Los C.I. contienen pequeños chips de silicio, dentro de los

cuales se han construido numerosos componentes. Cada chip de silicio está

instalado dentro de una funda de

plástico y conectados a un juego

de patillas en los laterales de la

funda.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

El amplificador operacional 741

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

PROYECTOS DIDÁCTICOS:

Sistema de cuidados de plantas: Algunas plantas de invernadero no toleran la luz brillante. Diseña

un sistema que impida que la luz que sobrepase una intensidad determinada, alcance a las plantas.

Circuito del interruptor accionado por luz

-OBSERVACIONES: - El interruptor se activa cuando la LDR detecta cierta intensidad luminosa.

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Clasificador de cajas automático:

Diseña un clasificador de cajas de manera que sea capaz de distinguir entre 2 tamaños diferentes de cajas.

-OBSERVACIONES: - El interruptor se activa cuando la LDR no detecta cierta intensidad luminosa.

Necesitamos un efecto memoria

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PROYECTOS DIDÁCTICOS: Circuitos de control

Clasificador de cajas automático:

Diseña un clasificador de cajas de manera que sea capaz de distinguir entre 2 tamaños diferentes de cajas.

-OBSERVACIONES: - Podemos conseguir un efecto memoria (circuito de enganche) mediante la utilización de un contacto normalmente abierto del relé. - Para eliminar el efecto memoria se coloca un pulsador N.C. en el circuito de enganche accionado por la leva.