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2ºCFGS “Desarrollo de productos electrónicos”
Proyecto – Encendido y Apagado
de una Lámpara con Variador de
Brillo Desarrollo de proyectos de productos electrónicos
Toni Cervelló Duato
2
Índex Pág.3 -> Descripción del proyecto Pág.3 -> Descripción de las partes Pág.3 -> Descripción de funcionamiento Pág.4 -> Cálculos del circuito Pág.5 -> Planificación del proyecto Pág.6 -> Normativa para equipos electrónicos Pág.6 -> Presupuesto del proyecto Pág.8 -> Datasheet de los componentes Pág.32 -> Circuito electrónico y diseño de placa
3
1.- Descripción del proyecto En este proyecto se desea construir un encendido y apagado de una lámpara con variador de brillo automático.
2.- Descripción de las partes Fuente de alimentación
o La fuente de alimentación diseñada para este proyecto es una fuente de alimentación doble es decir, con tensión negativa y positiva, concretamente -9Vdc y +9Vdc. Hay una salida con una señal rectificada de 100Hz que indica cuando la señal pasa por cero.
Conformador o Es el encargado de sincronizar la señal del generador de diente
de sierra cuando la señal rectificada pasa por cero. Con esto se consigue una señal de diente de sierra sincronizada.
Generador diente de sierra o Es el encargado de generar una señal en forma de diente de
sierra mediante un AO.
Integrador o El integrador será el encargado de generar una señal en forma
de rampa ascendente o descendente, dependiendo de si se desea apagar o encender. Esta señal, tanto en la subida como en la bajada, será de 20 segundos cada una.
PWM o La modulación por ancho de pulso (PWM) es la encargada de
mezclar las dos señales anteriores, para que a la salida del operacional ataque al optoacoplador para controlar la potencia.
Potencia o La parte de potencia está compuesta por un optodiac, que será
controlado mediante la señal de la salida del PWM. El optodiac atacara a la puerta de un triac, que será el encargado de dejar pasar la señal alterna en mayor o menor parte, dependiendo de la señal del PWM.
o La parte de potencia irá conectada a 230V / 50 Hz
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3.- Descripción de funcionamiento La fuente de alimentación está compuesta por un transformador de
toma intermedia, ya que necesitamos que la fuente de alimentación sea de dos tensiones, negativa y positiva. Utilizaremos los reguladores de la serie 78XX (para tensiones positivas) y 79XX (para tensiones negativas). Hay que colocar un diodo antes de la parte de filtro den la tensión positiva para que haya una salida del puente de diodos de 100 Hz, ya que será utilizada más adelante para conocer el cruce por cero.
Para sincronizar la señal de dientes de sierra, se utilizara un detector de paso por cero, un integrador RC, un diodo y un integrador con un AO, un J-FET y varios componentes discretos. La señal de 100Hz es introducida a la base de un transistor, y al colector de este mismo, habrá una serie de impulsos sincronizados con la señal de 100Hz.
Cuando Vent>0’7V, el transistor entra en saturación (Vs=0); cuando Vent se acerque a 0’7V, el transistor entra en corte (Vs=1).
Mediante el integrador RC se consigue una serie de impulsos, negativos y positivos, sincronizados con la señal de 100 Hz, pero en forma de aguja, siendo los impulsos más cortos.
Con el diodo se consigue eliminar el impulso negativo de la señal, quedando solo el positivo.
Esta señal ataca a la puerta de un J-FET, que se encuentra en la realimentación de un AO configurado como integrador. Este integrado lo que hace es crear una señal ascendente, y cada vez que la señal de la red pase por 0, esta señal vuelve a 0V, es decir, se corta, y vuelve a ascender hasta el próximo cruce por cero. De esta forma se genera una señal en forma de diente de sierra sincronizada con la señal de alimentación de la lámpara.
Mediante el siguiente integrador lo que se consigue es la rampa de apagado o encendido. Mediante un conmutador se elige la tensión que tendrá a la entrada del integrador. Si la entrada es positiva, la señal de salida del integrador seria una rampa descendiente, y si la entrada fuera negativa, sería una rampa ascendente. Con el diodo conseguimos que en la rampa descendente, la señal no baje por debajo de 0V.
Una vez hemos conseguido la señal de rampa y la señal en forma de diente de sierra, la comparamos mediante un AO, que hará la función de PWM. A la salida del AO, cada vez que la señal en forma de diente de sierra supere la señal de entrada de la rampa, habrá una señal que activara el LED del optodiac, dándole un impulso a la puerta del TRIAC, haciendo que conduzca e ilumine la lámpara.
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El brillo de la lámpara dependerá en cada momento de la rampa de subida o de bajada, dependiendo de si esta apagándose o encendiéndose.
4.- Cálculos Transformador
Generador dientes de sierra
Generador de rampa
Resistencia del optoacoplador
Divisor de tensión integrador
5.- Planificación del proyecto Diseño de la placa
o Archivos adjuntos
Placa de circuito impreso o Proceso
Insolación Revelado Atacado
o Fotolito + medios químicos Revelador Disolución corrosiva para cobre
o Revelador Disolución de sosa cáustica (NaOH)
o Atacador Disolución de cloruro férrico (FeCl₃) Agua + Agua oxigenada + Salfumant (H₂O + H₂O₂ + HCl)
o Máquina fresadora
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Observaciones o Asegurarse que los puntos de sujeción de la placa esté libre de
cobre o conectados a masa. o Colocación de los disipadores y sus correspondientes aislantes
de mica. o Colocación de pasta térmica.
Montaje o Soldadura de componentes o Comprobación del circuito durante el montaje (FA, conformador,
integrador, señal diente de sierra, PWM, potencia…
6.- Normativa para equipos electrónicos •CEM (Compatibilidad electromagnética) R.D.1580/2006, (mínimos valores de EMI, interferencia electromagnética) •UNE 20-050-74 -> Para resistencias y condensadores. (En condiciones adversas frio, calor, etc.) •UNE 20-501-86 -> Prueba de robustez mecánica y condiciones adversas •UNE 20-524 -> Soldabilidad de componentes en circuito impreso •UNE 20-524-77 -> Técnicas en la realización de circuitos impresos •UNE 20-606-86 -> Ensayos eléctricos y aislamientos
7.- Presupuesto del proyecto
7
Componente Precio/ud. Cantidad Precio
Interruptor alimentación 1,33 € 1 1,33 €
Conmutador botón DPDT 1,26 € 1 1,26 €
Transformador con toma intermedia 6,81 € 1 6,81 €
TL082 0,51 € 1 0,51 €
TL081 0,35 € 1 0,35 €
Resistencias 0,10 € 11 1,10 €
Led's 0,05 € 2 0,10 €
1N4148 0,06 € 2 0,12 €
1N4007 0,11 € 1 0,11 €
Condensadores nF 0,09 € 6 0,54 €
Condensadores uF 0,11 € 3 0,33 €
MOC3020 0,84 € 1 0,84 €
BT136 0,58 € 1 0,58 €
7809 0,56 € 1 0,56 €
7909 1,29 € 1 1,29 €
W005 0,40 € 1 0,40 €
2N3904 0,04 € 1 0,04 €
2N5638 0,44 € 1 0,44 €
Placa baquelita 70 x 50 (mm) 5,65 € 1 5,65 €
Varios (cableado, tornilleria, arandelas...) 3,00 € 1 3,00 €
Carcasa del proyecto (70 x 70 x 30)(an x largo x alto) 5,00 € 1 5,00 €
Regleta 0,45 € 3 1,35 €
Zócalo DIP-6 0,15 € 1 0,15 €
Zócalo DIP-8 0,20 € 2 0,40 €
Mano de obra 18,00 € 1 18,00 €
Imprevistos 5,00 € 1 5,00 €
55,26 €
50
32,60 €
Total 32,60 €
Precio sin IVA
Precio con IVA
Descuento
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
D D
C C
B B
A A
GND
100HZ
GND GND GND GND
GNDGNDGNDGND
VCC
-VCC
VCC
GND GND GND
100HZ
DIENTE
-VCC
GND
-VCC
VCCGND
RAMPA
GND VCC
-VCC
VCC
VCC
-VCC
GND GND
-VCC
VCC
DIENTE
RAMPA
GND
PWM
PWM
Dibujado
Comprobado
Fecha
Escala
Firma
Grupo:
Plano nº:
CIPFPLUIS SUÑER SANCHIS
ALZIRA
Toni Cervelló Duato
Rafa Marrades
Proyecto - Encendido y Apagado de una Lámpara con Variador de Brillo
2º CFGS
1
03/02/2012
Dibujado
Comprobado
Fecha
Escala
Firma
Grupo:
Plano nº:
CIPFPLUIS SUÑER SANCHIS
ALZIRA
Toni Cervelló Duato
Rafa Marrades
Proyecto - Encendido y Apagado de una Lámpara con Variador de Brillo
2º CFGS
1
03/02/2012
Dibujado
Comprobado
Fecha
Escala
Firma
Grupo:
Plano nº:
CIPFPLUIS SUÑER SANCHIS
ALZIRA
Toni Cervelló Duato
Rafa Marrades
Proyecto - Encendido y Apagado de una Lámpara con Variador de Brillo
2º CFGS
1
03/02/2012
Generador diente de sierra
Cruze por 0
Generador rampa
Fuente de alimentación doble
PWM
Regulador
C5100nFC5100nF
12
R1
1k
R1
1k
1 2
R51kR51k
12
-
+
U4
TL081
-
+
U4
TL081
3
26
7 14 5
- +
D1
BRIDGE
- +
D1
BRIDGE
4
3
2
1
R11680R11680
12
R6
1M2
R6
1M2
12
R21kR21k
12
JP1
Transformador
JP1
Transformador
1 12 23 3
D31N4148D31N4148
SW1
ON / OFF
SW1
ON / OFF
R9
1k
R9
1k
1 2
C3100nFC3100nF
12
R8
680
R8
680
1 2
U3A
TL082
U3A
TL082
+3
-2
V+
8V
-4
OUT 1
U3B
TL082
U3B
TL082
+5
-6
V+
8V
-4
OUT 7
C8
10nF
C8
10nF
1 2
+
C10
100uF
+
C10
100uF
1 2
R10680R10680
12
C7
1nF
C7
1nF
1 2
+ C1680uF
+ C1680uF
12
U5MOC3020U5MOC3020
1
2
64
C6100nFC6100nF
12
U1LM7809U1LM7809
VI1
GN
D2
VO 3
Q22N5638Q22N5638
D5OND5ON
U2LM7909U2LM7909
VI2 GN
D1
VO 3
C2100nFC2100nF
12
D4
1N4148
D4
1N4148
R7
2k2
R7
2k2
12
D6OFFD6OFF
D2
1N4007
D2
1N4007
R32k2R32k2
12
JP2
LAMPARA
JP2
LAMPARA
11
22
Q12N3904Q12N3904
R48k2R48k2
12
+ C4680uF
+ C4680uF
12
JP3
230V
JP3
230V
11
22
Q3BT136Q3BT136