Pracs_SE_MT_V01

7/22/2019 Pracs_SE_MT_V01

1/38

SensoresPrcticas de Sensores

Manual de prcticas para la materia de Sensores de la carrera TSU en

Mecatrnica.

2012

Manlio Fabio Velasco Garca/Ramiro Esquivel Flix

Universidad Tecnolgica del Estado de Zacatecas

03/01/2012


2/38

Pgina 1 de 37

Tabla de contenido

Prctica # 0 Verificar termopar con multmetro .............................................................. 2

Prctica # 1 Activacin de un ventilador a cierta temperatura........................................ 4

Prctica # 2 Activacin de una lmpara por medio de luz ............................................... 7

Prctica # 3 Activacin de una lmpara por medio de luz con temporizador ................ 9

Prctica # 4 Termmetro digital ..................................................................................... 11

Prctica # 5 Manejo de sensores pticos CNY70 y QRD1114 ........................................ 14

Prctica # 6 Manejo de fototransistores convencionales .............................................. 16

Prctica # 7 Manejo del fototransistor lgico ................................................................ 18

Prctica # 8 Encoder bsico ............................................................................................ 20

Prctica # 9 Encoder con Microcontrolador ................................................................... 23

Prctica # 10 Manejo del sensor de distancia GP2D12 .................................................. 29

Prctica #11 Manejo de diferentes sensores inductivos, capacitivos y magnticos ..... 32

Prctica #12 Indicador de nivel ...................................................................................... 34

Prctica #13 Control de direccin de un motor de DC con relevadores ........................ 36


3/38

Pgina 2 de 37

Prctica # 0 Verificar termopar con multmetro

Objetivo.- Que el alumno construya un sencillo sensor de temperatura llamado

termopar y verifique su funcionamiento con un multmetro.

En esta prctica se tomaran varias medidas de voltaje con el multmetro mientras se

aproxima el termopar a una fuente de calor.

Equipo y material

Alambre de Cobre calibre del 18 al 22 Multmetro

Alambre de Fierro calibre del 18 al 22 Vaso con agua

Fuente de calor (Encendedor)

Desarrollo

Arma el siguiente circuito

1.- Trenzar los un extremo de los dos cables y dejar en bornes el otro extremo.

2.- Conectar los extremos de los bornes a las puntas de prueba del multmetro.

3.- Calibrar el multmetro y anotar la medida inicial de voltaje antes de acercar el

termopar a la fuente de calor.

4.- Verificar temperatura ambiente

http://www.zacatecas.inifap.gob.mx/estaciones.php

5.- Acercarse lentamente a la fuente de calor y observar el multmetro.

6.- Anotar el valor donde el multmetro deje de variar.
http://www.zacatecas.inifap.gob.mx/estaciones.phphttp://www.zacatecas.inifap.gob.mx/estaciones.phphttp://www.zacatecas.inifap.gob.mx/estaciones.php


4/38

Pgina 3 de 37

Termopar, representado con los smbolos de polaridad.

Termoparla polaridad se indica con el trazo ms grueso en

uno de sus terminales (polo negativo)


5/38

Pgina 4 de 37

Prctica # 1 Activacin de un ventilador a cierta temperatura

Objetivo.- Que el alumno aprenda a controlar una carga cualquiera a una determinada

temperatura a la que l quiera que se active o desactive dicha carga.

Esto lo vamos aplicar en este caso a un ventilador, que a determinada temperatura va

a encenderse, en este caso 30 C, cuando baje de esa temperatura se va a apagar, esta

aplicacin la podemos relacionar al control que nos genera un termostato en

automvil que al exceder cierta temperatura enciende el ventilador y al bajar esta de

dicho nivel se apaga.

Equipo y material

Fuente de alimentacin Resistencia de 10 kCables para fuente Resistencia de 100 o 120 Protoboard 3 Resistencias de 470Cable telefnico Transistor T I P 122 o 121

LM35 (Sensor de temperatura) Relevador de 1 polo 2 tiros

LM324 (Amplificador Operacional) Ventilador de computadora

Resistencia de 1k Multmetro

Desarrollo

Armar el siguiente circuito


6/38

Pgina 5 de 37

1.- Conectar el pin 1 del LM35 que es el primero de izquierda a derecha vindolo con el

nmero hacia el frente y despus conectar el pin 3 a tierra.

2.- Medir con el multmetro entre el pin 2 y el pin 3 (tierra) el voltaje de salida. El LM35

nos da un voltaje de salida correspondiente a 10mV por C as que si medimos 250 mV

correspondern a 25 C, o 300 mV a 30C, etc.

3.- Conectar el LM324 a 5V el pin 4 y a tierra el pin 11.

4.- Conectar el pin 2 del LM35 al pin 3 del LM324

5.- Conectar una resistencia de 1 k al pin 2 del LM324 y la otra Terminal de la

resistencia a tierra.

6.- Conectar una resistencia de 10k entre el pin 1 y el pin 2 del LM324

7.- Conectar el pin 1 con el pin 6 del LM324.

8.- Conectar tres resistencias del mismo valor 470 en serie a una alimentacin de 5V

9.- Despus de la resistencia ms cercana a 5V conectar de este punto al pin 5 del

LM324.

10.- Conectar el pin 6 del LM324 a una resistencia de 100 o 120 y de la otra Terminal

de la resistencia a la base de un transistor TIP122, el emisor a tierra y el colector a una

Terminal de la bobina del relevador.

11.- La otra Terminal de la bobina del relevador se conecta a 5V.

12.- Usamos el contacto cerrado y una Terminal a 5V y la otra a una Terminal del

motor y la otra Terminal del motor a tierra.

GND

3

+VS

1

VOUT2

U1

LM35

3

21

4

11

U2:A

LM324

5

6

7

4

11

U2:B

LM324

RI

1k

RF

10k

R2

470

R3

470

R4

470

R5

100

Q1TIP122

RL1G2R-14-AC120


7/38

Pgina 6 de 37

Terminales del LM35

Vs = 5V

Vout = seal de salida

Gnd = Tierra

Terminales del TIP121 o 122


8/38

Pgina 7 de 37

Prctica # 2 Activacin de una lmpara por medio de luz

Objetivo.- Que el alumno conozca cmo se puede activar o desactivar una lmpara por

medio de la luz que le llega a una fotorresistencia.

En este caso al recibir cierta cantidad de luz la fotorresistencia esta activar el

circuito para que se encienda la lmpara.

Equipo y material

Fuente de alimentacin Resistencia de 470kCables para fuente Resistencia de 100 o 120Protoboard Potencimetro de 20k Cable telefnico Transistor T I P 122 o 121

Fotorresistencia Relevador de 1 polo 2 tiros

LM324 (Amplificador Operacional) Foco de 12 Vdc

Multmetro

Desarrollo


5

6

7

4

11

U2:B

LM324

R2

100

Q1TIP122

RL1G2R-14-AC120

50%

RV1

20k

L1

12V

W1CCR2

R1470k

12 V

Fotorresistencia


9/38

Pgina 8 de 37

1.- Medir el voltaje que obtenemos de la fotorresistencia con respecto a tierra,

tapndola con algn objeto y al destaparla.

2.- Ajustar el voltaje que el potencimetro manda al LM324 para ajustar la sensibilidadde encendido.

3.- Probar como se activa y se desactiva la lmpara.


10/38

Pgina 9 de 37

Prctica # 3 Activacin de una lmpara por medio de luz con

temporizador

Objetivo.- Que el alumno utilice una fotorresistencia para poder activar una carga y a

partir de que se active dure cierto tiempo encendida.

Equipo y material

Fuente de alimentacin LM555

Cables para fuente Resistencia de 22kProtoboard Resistencia de 470kCable telefnico Resistencia de 100 o 120Fotorresistencia Potencimetro de 20kLM324 (Amplificador Operacional) Transistor T I P 122 o 121

Capacitor de 0.01F Relevador de 1 polo 2 tirosCapacitor de 4700F Foco de 12 VdcMultmetro

Desarrollo


5

6

7

4

11

U2:B

LM324

R5

100

Q1TIP122

RL1G2R-14-AC120

50%

RV1

20k

L1

12V

W1CCR2

R1470k

12 V

Fotorresistencia

R4

DC7

Q3

GND

1

VCC

8

TR2

TH6

CV5

U1

555

C14700uF

R2

22k

C20.01uF


11/38

Pgina 10 de 37

1.- Probar el funcionamiento del LM555 como temporizador antes de agregarlo al

circuito mostrado anteriormente.

2.- Observar el comportamiento del circuito


12/38

Pgina 11 de 37

Prctica # 4 Termmetro digital

Objetivo.- Que el alumno realice un termmetro digital el cual estar controlado por

un C y visualizado en una pantalla LCD.

Equipo y material

Fuente de alimentacin Pantalla LCD

Cables para fuente 2 Resistencias de 10kProtoboard PIC 16F876A o 16F873A

Cable telefnico 2 Capacitores de 22Pf

LM35 Potencimetro de 20kCristal 4MHz Multmetro

Desarrollo


D7

14

D6

13

D5

12

D4

11

D3

10

D2

9

D1

8

D0

7

E

6

RW

5

RS

4

VSS

1

VDD

2

VEE

3

LCD1LM016L

RA0/AN02

RA1/AN13

RA2/AN2/VREF-4

RA4/T0CKI6

RA5/AN4/SS7

OSC1/CLKIN9

OSC2/CLKOUT10

RC1/T1OSI/CCP212

RC2/CCP113

RC3/SCK/SCL14

RB7/PGD28

RB6/PGC27

RB526

RB425

RB3/PGM24

RB223

RB122

RB0/INT21

RC7/RX/DT18

RC6/TX/CK17

RC5/SDO16

RC4/SDI/SDA15

RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI11

MCLR/Vpp/THV1

U?

PIC16F876

VCC

R1

10k

VCC

RV2

20k

GND

3

+VS

1

VOUT2

U1

LM35

X1

CRYSTALC122pF

C222pF

R210k


13/38

Pgina 12 de 37

1.- Realizar el programa del C en el software MicroCode Studio Plus y posteriormente

transferirlo al PIC con el software Winpic800 o ICprog

Programa para obtener la temperatura y mostrarlo en una pantalla LCD

DEFINE OSC 4

DEFINE LCD_DREG PORTC 'Puerto LCD Datos

DEFINE LCD_DBIT 0 'bit de inicio

DEFINE LCD_RSREG PORTC 'Registro puerto LCD

DEFINE LCD_RSBIT 4 'bit RS

DEFINE LCD_EREG PORTC 'Registro enable

DEFINE LCD_EBIT 5 'bit Enable

DEFINE LCD_BITS 4 'bus LCD

DEFINE LCD_LINES 2 'nmero de lneas

'Define ADCIN parameters

DEFINE ADC_BITS 10 'Set number of bits in resultDEFINE ADC_CLOCK 3 'Set clock source(3=rc)

DEFINE ADC_SAMPLEUS 50 'Set sampling time in us

adval VAR WORD 'Create adval to store result

temp VAR WORD

TRISA = %11111111 'Set PORTA to all input

ADCON1 = %10000010 'Set PORTA analog and right justify result

PAUSE 500 'Wait 0. second

LCDOUT $FE,1, " "

LCDOUT $FE,80, "TEST" 'CLEAR DISPLAY

PAUSE 1000


14/38

Pgina 13 de 37

loop: ADCIN 0, adval 'Read channel 0 to adval

temp = adval/2

LCDOUT $FE,$C0, " " 'Clear LCD

LCDOUT $FE,$C0, "Temp: ", DEC temp, " C" 'Display the decimal

value

Pause 500 'Wait .5 second

HIGH PORTC.4

Pause 500

LOW PORTC.4

GOT loop 'Do it forever

END


15/38

Pgina 14 de 37

Prctica # 5 Manejo de sensores pticos CNY70 y QRD1114

Objetivo.- Realizar pruebas con sensores CNY70 y QRD1114 que son muy utilizados

para manejos de robots.

Equipo y material

Fuente de alimentacin Resistencia de 10 kCables para fuente Resistencia de 330Protoboard Resistencia de 100 o 120 Cable telefnico Transistor T I P 122 o 121

Sensor CNY70 Relevador de 1 polo 2 tiros

Sensor QRD1114 Potencimetro 20 kLM324 (Amplificador Operacional) Foco de 12Vdc

Multmetro

Desarrollo


5

6

7

4

11

U2:B

LM324

R2

100

Q1TIP122

RL1G2R-14-AC120

50%

RV1

20k

L1

12V

R110k

12 V

R3330

CNY70


16/38

Pgina 15 de 37

1.- Medir el voltaje de salida del fototransistor CNY70 con respecto a tierra.

2.- Ajustar el potencimetro para poder activar o desactivar la lmpara con el LM3243.- Medir el voltaje de salida en el pin 7 del LM324 con respecto a tierra para ver que

voltaje se tiene cuando se activa o se desactiva la carga.


1.- Medir el voltaje de salida del fototransistor QRD1114 con respecto a tierra.

2.- Ajustar el potencimetro para poder activar o desactivar la lmpara con el LM324

3.- Medir el voltaje de salida en el pin 7 del LM324 con respecto a tierra para ver que


5

6

7

4

11

U2:B

LM324

R2

100

Q1TIP122

RL1

G2R-14-AC120

50%

RV1

20k

L1

12V

R110k

12 V

R3330

QRD1114


17/38

Pgina 16 de 37

Prctica # 6 Manejo de fototransistores convencionales

Objetivo.- Que el alumno conozca cmo utilizar fototransistores convencionales para

poder activar una determinada carga.

Equipo y material

Fuente de alimentacin Resistencia de 10 kCables para fuente Resistencia de 330Protoboard Resistencia de 100 o 120 Cable telefnico Transistor T I P 122 o 121

Fototransistor Relevador de 1 polo 2 tiros

Led infrarrojo Potencimetro 20 kLM324 (Amplificador Operacional) Foco de 12Vdc

Multmetro

Desarrollo


1.- Medir el voltaje de salida del fototransistor con respecto a tierra.

2.- Ajustar el potencimetro para poder activar o desactivar la lmpara con el LM324

5

6

7

4

11

U2:B

LM324

R2

100

Q1TIP122

RL1G2R-14-AC120

50%

RV1

20k

L1

12V

R110k

12 V

R3330

Led InfrarrojoFototransistor


18/38

Pgina 17 de 37

3.- Medir el voltaje de salida en el pin 7 del LM324 con respecto a tierra para ver que



19/38

Pgina 18 de 37

Prctica # 7 Manejo del fototransistor lgico

Objetivo.- Que el alumno conozca el funcionamiento de fototransistores lgicos, los

cuales entregan una salida digital con lo cual es ms fcil activar una carga.

Equipo y material

Fuente de alimentacin Resistencia de 330Cables para fuente Resistencia de 100 o 120 Protoboard Transistor T I P 122 o 121

Cable telefnico Relevador de 1 polo 2 tiros

Fototransistor lgico Foco de 12Vdc

Led infrarrojo Multmetro

Desarrollo


R2

100

Q1TIP122

RL1G2R-14-AC120

L1

12V

12 V

R3330

Fototransistor lgico


20/38

Pgina 19 de 37

1.- Medir el voltaje de salida del fototransistor lgico con respecto a tierra antes de

conectarlo al transistor TIP122.

2.- Probar el funcionamiento del fototransistor lgico ponindolo de frente con el led

infrarrojo y posteriormente ponerlo en un lado.


21/38

Pgina 20 de 37

Prctica # 8 Encoder bsico

Objetivo.- Que el alumno conozca el funcionamiento de un Encoder bsico utilizando

un disco dividido en cuatro partes y representando con lneas negras y blancas la

representacin de nmeros en binario del 0 al 15.

Equipo y material

Fuente de alimentacin 4 Resistencias de 330Cables para fuente 4 Fototransistores lgicos

Protoboard 4 leds infrarrojos

Cable telefnico CD que ya no sirva

7447 (Decodificador) Cinta de aislar

Display 7 segmentos nodo Comn Multmetro

Desarrollo

En un disco de plstico o en alguno que ya no sirva dejarlo como en la figura siguiente,

ya sea que lo tapemos con cinta de aislar o con un marcador de tinta permanente.


22/38

Pgina 21 de 37

El negro valdr 0 El blanco valdr 1

DCBA Nmero

0000 0

0001 1

0010 2

0011 3

0100 4

0101 5

0110 6

0111 7

1000 8

1001 9

1010 10

1011 11

1100 12

1101 13

1110 14

1111 15



23/38

Pgina 22 de 37

A7

QA13

B1

QB12

C2 QC 11D

6QD

10

BI/RBO4

QE9

RBI5

QF15

LT3

QG14

U3

7447

VCC

Fototransistor lgico Fototransistor lgico Fototransistor lgicoFototransistor lgico

D1

LED

R1

330

D2

LED

R2

330

D3

LED

R3

330

D4

LED

R4

330


24/38

Pgina 23 de 37

Prctica # 9 Encoder con Microcontrolador

Objetivo.- Implementar un Encoder utilizando un C y mostrando los nmeros del 1 al

15 en dos displays de 7 segmentos.

Equipo y material

Fuente de alimentacin 4 Resistencias de 330Cables para fuente 4 Fototransistores lgicos

Protoboard 4 leds infrarrojos

Cable telefnico CD que ya no sirva

2 CI 7447 (Decodificador) Cinta de aislar

2 Displays 7 segmentos nodo Comn PIC 16F876A o 16F873A

Cristal 4 MHz 2 Capacitores de 22 pF

Resistencia de 10 k MultmetroDesarrollo

En un disco de plstico o en alguno que ya no sirva dejarlo como en la figura siguiente,

ya sea que lo tapemos con cinta de aislar o con un marcador de tinta permanente.


25/38

Pgina 24 de 37

El negro valdr 0

El blanco valdr 1

DCBA Nmero

0000 0

0001 1

0010 2

0011 3

0100 4

0101 5

0110 6

0111 7

1000 8

1001 9

1010 10

1011 11

1100 12

1101 13


26/38

Pgina 25 de 37

1110 14

1111 15


1.- Realizar el programa del C en el software MicroCode Studio Plus y posteriormente

transferirlo al PIC con el software Winpic800 o ICprog

Programa para realizar el Encoder y mostrarlo en dos displays de 7 segmentos los

nmeros del 0 al 15

define osc 4

trisc = %11111111

trisb = %00000000

aux var byte

inicio:

aux=portc

RA0/AN02

RA1/AN13

RA2/AN2/VREF-4

RA4/T0CKI6

RA5/AN4/SS7

OSC1/CLKIN9

OSC2/CLKOUT10

RC1/T1OSI/CCP2 12

RC2/CCP113

RC3/SCK/SCL14

RB7/PGD28

RB6/PGC27

RB526

RB425

RB3/PGM24

RB223

RB122

RB0/INT21

RC7/RX/DT18

RC6/TX/CK17

RC5/SDO16

RC4/SDI/SDA15

RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI11

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F876

A7

QA13

B1

QB12

C2

QC11

D6

QD10

BI/RBO4

QE9

RBI5

QF15

LT3

QG14

U2

74LS47

A7

QA13

B1

QB12

C2

QC11

D6

QD10

BI/RBO4

QE9

RBI5 QF 15

LT3

QG14

U3

74LS47

Fototransistor lgico Fototransistor lgico Fototransistor lgicoFototransistor lgico

X1

CRYSTAL

C122pF

C222pF

R1

10k

19 GND

20 Vcc

D1

LED

R1

330

D2

LED

R2

330

D3

LED

R3

330

D4

LED

R4

330


27/38

Pgina 26 de 37

if aux=$F0 then

portb=$00

pause 200

endif

if aux=$F1 then

portb=$01

pause 200

endif

if aux=$F2 then

portb=$02

pause 200

endif

if aux=$F3 then

portb=$03

pause 200

endif

if aux=$F4 then

portb=$04

pause 200

endif

if aux=$F5 then

portb=$05

pause 200

endif

if aux=$F6 then

portb=$06

pause 200

endif

if aux=$F7 then

portb=$07

pause 200

endif

if aux=$F8 then


28/38

Pgina 27 de 37

portb=$08

pause 200

endif

if aux=$F9 then

portb=$09

pause 200

endif

if aux=$FA then

portb=$10

pause 200

endif

if aux=$FB then

portb=$11

pause 200

endif

if aux=$FC then

portb=$12

pause 200

endif

if aux=$FD then

portb=$13

pause 200

endif

if aux=$FE then

portb=$14

pause 200

endif

if aux=$FF then

portb=$15

pause 200

endif

goto inicio

end


29/38

Pgina 28 de 37


30/38

Pgina 29 de 37

Prctica # 10 Manejo del sensor de distancia GP2D12

Objetivo.- Conocer el funcionamiento del sensor de distancia GP2D12, el cual nos

puede medir una distancia de 10 hasta 80 cm.

Equipo y Material

Fuente de alimentacin Cable telefnico

Cables para fuente Sensor GP2D12

Protoboard Multmetro

Cinta de medir

Desarrollo

Probar el funcionamiento del sensor de distancia GP2D12 con salida analgica


31/38

Pgina 30 de 37

1.- Medir el voltaje de salida con respecto a tierra y llenar la siguiente tabla

Distancia Voltaje

5 cm

10 cm

15 cm

20 cm

25 cm

30 cm

35 cm

40 cm

45 cm

50 cm

55 cm

60 cm

65 cm

70 cm

75 cm

80 cm


32/38

Pgina 31 de 37

2.- Obtener la grfica de comportamiento


33/38

Pgina 32 de 37

Prctica #11 Manejo de diferentes sensores inductivos,

capacitivos y magnticos

Objetivo.- Que el alumno conozca las diferencias y aplicaciones para los diferentes

tipos de sensores as como la distancia que puede detectar cada uno con diferentes

objetos.

Equipo y Material

Fuente de alimentacin CartnCables para fuente Plstico

Protoboard Aluminio

Cable telefnico Fierro

Sensor inductivo Vidrio

Sensor capacitivo Multmetro

Sensor magntico

Desarrollo



34/38

Pgina 33 de 37

1.- Probar cada uno de los sensores y ver que es lo que detecta cada uno

2.- Obtener la distancia mxima que detecta cada uno de estos sensores, primero

poniendo el objeto pegado al sensor e irlo retirando.

3.- Posteriormente ponerlo lo ms alejado posible desde que empiece a detectar ycomparar si las distancias son las mismas y anotarlas.

Equipo y Material


35/38

Pgina 34 de 37

Prctica #12 Indicador de nivel

Objetivo.- Realizar un medidor de nivel que indique si est vaco, a la mitad o lleno

Equipo y material

Fuente de alimentacin 3 Resistencias de 330Cables para fuente 4 Resistencias de 1kProtoboard Resistencia de 1.5 kCable telefnico Resistencia de 3.9 kLM324 (Amplificador Operacional)

Potencimetro de 1k3 Leds Multmetro

Desarrollo



36/38

Pgina 35 de 37

1.- Medir el voltaje en los pines 3, 5 y 10 del LM324 con respecto a tierra.

2.- Variar el valor del potencimetro girndolo hacia la izquierda y la derecha y ver qu

es lo que pasa con los leds.

3

2

1

4

11

U1:A

LM324

R1

1k

R24k

RV1

1k

D4LED-RED

5

6

7

4

11

U1:B

LM324

R3

1k

R41.5k D5

LED-RED

10

9

8

4

11

U1:C

LM324

R5

1k

R61k D6

LED-RED


37/38

Pgina 36 de 37

Prctica #13 Control de direccin de un motor de DC con

relevadores

Objetivo.- Controlar el giro de un motor de corriente directa y definir si queremos que

gire a la derecha que gire a la izquierda o se detenga.

Fuente de alimentacin Motor de Corriente Directa

Cables para fuente 2 Relevadores de 2 polos 2 tiros

Protoboard Multmetro

Cable telefnico 2 T I P 121 o 122

2 Resistencias de 100 o 120 2 push button N.A.Desarrollo


RL1RLY-DPNO

RL2RLY-DPNO

Q1TIP122

Q2TIP122

R1

100

R2

100


38/38

1.- Presionar un botn a la vez y soltarlo y ver que es lo que pasa con el motor

2.- No presionar los dos botones al mismo tiempo porque se producira un corto

circuito

Documents

Pracs_SE_MT_V01