Ventilador

Práctica 2: Ventilador

temporizado

Mnm

Equipo:

Abrajan Morales Humberto

Carbarín Carbarín Alejandra

Huitzil Chapuli Fernando

Mariscal Hernández Juan Carlos

Vázquez Herrera Martín

Sistemas Electrónicos de Potencia

Práctica 2: Ventilador temporizado

2

Contenido

Introducción .................................................................................................................................. 3

Objetivos ....................................................................................................................................... 3

Planteamiento del problema ........................................................................................................ 3

Desarrollo ...................................................................................................................................... 3

Ventilador temporizado ............................................................................................................ 3

Programación ........................................................................................................................ 4

Circuito asociado ....................................................................................................................... 5

Resultados ..................................................................................................................................... 7

Ventilador temporizado ............................................................................................................ 7

Circuito asociado ....................................................................................................................... 7

Conclusión ..................................................................................................................................... 8

Bibliografía .................................................................................................................................... 8


3

Introducción

La necesidad de tener un estilo de vida que facilite las tareas cotidianas y además brinde

seguridad al realizarlas, ha llevado a la humanidad a idear nuevas propuestas de automatización.

En esta práctica se busca una forma de llevar a cabo lo anterior descrito, pues se busca manipular

un ventilador por medio de un temporizador, donde se especifique el tiempo de encendido y el

tiempo de apagado, en este caso en segundos; además, contará con un sensor infrarrojo que

tendrá la función de brindar una interrupción cuando el sensor mande la señal de que ha

detectado algo, y cuando el sensor indique lo contrario, el proceso continuará normalmente.

Objetivos

Controlar el tiempo de encendido y apagado de un ventilador en un rango de 1 a 15 s.

Implementar una interrupción por medio de un sensor infrarrojo para el ventilador.

Realizar de manera práctica una etapa de potencia para encender un motor en AC.

Realizar un circuito que simule una serie de luces navideñas.

Planteamiento del problema

Realizar el control del tiempo de encendido y apagado de un ventilador, se ingresaran tiempos

de manera manual llamados tiempo de ON y OFF.

El ventilador dependerá a su vez de un sensor. Si el sensor detecta la presencia de algún objeto,

nuestro ventilador dejara de funcionar y guardara el tiempo que restaba en ON esto a menos

que ya no detecte nada.

Desarrollo

Ventilador temporizado

Ilustración 1: Circuito Realizado en Virtual Breadboard


4

Se muestra en la imagen anterior la imagen del circuito obtenido, a continuación mostramos la

explicación:

Cable verde: es la conexión a la conexión AC que hará impulsar las aspas del ventilador

Cable morado: nos permitirá la comunicación para activar el relevador con la

información recibida desde el arduino. Alterada por el programa a bloques en labview.

Cable amarillo: Este tendrá la función de emitir la información al arduino que hará la

interrupción por medio del sensor herradura (sensor infrarrojo).

Cables azules: Estos transmiten el voltaje que es emitido por las conexiones matriciales

del teclado, la información es analógica por convención de la programación.

También se muestra un relevador que hará la función de conmutar para activar el

ventilador, cuenta con un arreglo de transistor y resistencia.

Ilustración 2: Circuito característico del relevador

En la ilustración numero 2 tenemos L1 que representa la bobina del relevador, el transistor

permite la comunicación entre el relevador y el Arduino.

Programación

Programa primario

1. Se inicializa la tarjeta arduino

2. Se lee los puertos analógicos para lograr saber el número en el teclado

3. Se le asigna un valor a cada tecla del teclado

4. Se crea un control para designar el tiempo de encendido o de apagado

5. Se coloca el valor de subida y el valor de bajada

6. Se obtiene un dato de interrupción, si no el programa corre normal

7. Se manda a una salida los datos obtenidos

8. Se iinicializa la tarjeta arduino

Programa secundario

Retoma el valor de subida/bajada y lo implementa con un delay para mantener

encendido/apagado el ventilador

Q1

BC548A

R1

2.2kΩ

L11mH

VCC

5V

VCC

5V


5

Ilustración 3: Interfaz gráfica del control de encendido y apagado del ventilador

Nota: se necesita correr los dos programas secundarios antes del primario

Circuito asociado

En el circuito asociado se trata de representar el funcionamiento de una serie de luces navideña,

para este diseño se ha decidido utilizar los integrados LM555, 74HC4017 y constará de 30 LED’s.

Ilustración 4: Configuración de pines de los circuitos integrados LM555 y 74HC4017

El circuito integrado LM555 es un temporizador que se configurará en modo astable y el

74HC4017 es un contador que únicamente despliega una secuencia, ya determinada, a la

frecuencia dictada por el temporizador.

El diagrama propuesto para implementar lo anterior es el siguiente:


6

Ilustración 5: Circuito de la serie de luces

La parte del temporizador LM555, está configurado de modo que la resistencia, el

potenciómetro y el capacitor, se puedan introducir en la fórmula correspondiente para variar la

frecuencia.

𝑇1 = 0.7(𝑅𝐴 + 𝑅𝐵)𝐶

𝑇2 = 0.7(𝑅𝐵)𝐶

𝑇 = 𝑇1 + 𝑇2 = 0.7(𝑅𝐴 + 2𝑅𝐵)𝐶

Ecuación 1: Ecuaciones que determinan el periodo del temporizador.

Donde:

T1 Tiempo de la señal en nivel alto

T2 Tiempo de la señal en nivel bajo

T Tiempo total

RA Resistencia fija

RB Resistencia variable

C Capacitor

Para obtener un rango más amplio de frecuencias se utilizó un potenciómetro de 1MΩ, y la

resistencia fija realmente es de 183kΩ.

Por lo que sustituyendo los valores reales en la ecuación del tiempo total:

𝑇 = 𝑇1 + 𝑇2 = 0.7(183𝑘 + 2(1𝑀))1𝜇 = 1.528 𝑠

4017BD_10V

In Variant(Default1)

O0

3

O1

2

O2

4

O3

7

~CP1

13

MR

15

CP0

14

O4

10

O5

1

O6

5

O7

6

O8

9

O9

11

~O5-9

12 VCC

OUT

555_TIMER_RATED

GND

DIS

OUT RST

THR

CON

TRI

VCC

LED1A

LED2A

LED3A

C

1µF

R1

180kΩ

R2

10kΩKey=A 50 %

R3

220 Ω

VCC

C1

0.01µF


7

𝑇 = 𝑇1 + 𝑇2 = 0.7(183𝑘 + 2(0))1𝜇 = 0.128 𝑠

Lo que quiere decir que dependiendo del valor del potenciómetro, el periodo que tarda en

prender y apagar cada LED va de 0.128 a 1.528 segundos.

El pin 3 proporciona la señal de salida. Los pines 8 y 4 van unidos al igual que los pines 2 y 6. No

olvidar la tierra en el pin 1 y la alimentación en el pin 8.

El circuito integrado 74HC4017 recibe la señal de reloj por el pin 14 y redistribuye

secuencialmente la señal por los pines 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9, 11, en ese orden. Así

sucesivamente. La alimentación esté en el pin 16 y la tierra en el pin 8. El pin 15 es el Reset que

será puesto a tierra ya que no es necesario resetear el circuito. El pin 13 permite activar la

entrada así que va a tierra. Todo el circuito se alimenta con una fuente de 9V, que está dentro

del rango de alimentación de ambos integrados.

Resultados

Ventilador temporizado En la implementación del circuito se realizó una interfaz

gráfica en la cual se monitorea el tiempo programado

desde el teclado matricial, el programa que se utilizo fue

labview comunicándolo con la tarjeta arduino que

funciona como una tarjeta de adquisición de datos, esta

recibe la señal del sensor infrarrojo y a su vez envía la

señal al transistor encargado de cambiar el estado del

relevador. Cabe mencionar que entre menor sea el

tiempo de retardo el relevador va a trabajar más

reduciendo su tiempo de vida.

Datos Eléctricos del Ventilador

Voltaje de entrada

Corriente Potencia requerida

Velocidad 1 Velocidad 2 Velocidad 1 Velocidad 2

127V AC 0.340 A 0.540 A 43.18 W 68.58 W Tabla 1: Datos electrónicos medidos y calculados del ventilador

Circuito asociado

Al implementar lo descrito en el desarrollo, se observa

que la resistencia variable teóricamente nos proporciona

un rango de encendido de los LED's, desde 0.128 a 1.528

segundos, el periodo mínimo es imperceptible para el ojo

humano y parecerá que los LED's están constantemente

prendidos con pequeños destellos.

Con un período máximo es posible notar la secuencia del

juego de luces. Pero existe un efecto muy interesante y a

la vez inesperado, y es que la resistencia parece entrar en

Ilustración 6: Circuito eléctrico del ventilador temporizado

Ilustración 7: Circuito eléctrico de la serie de luces


8

un estado especial en el que obtiene un valor aleatorio el cuál hace cambios en el juego de luces

sin necesidad de variar la resistencia, esto tal vez se produce por el calentamiento de la

resistencia variable que cambia su valor de un momento a otro.

Conclusión

El uso de relevadores para el control de sistemas en AC es común en la práctica debido a su fácil

acceso y uso, sin embargo, debido a que es un dispositivo de conmutación electromecánico

puede existir retornos de corrientes y se debe tener cuidado utilizando los componentes

adecuados (transistores y diodos) de protección. La implementación de un teclado en donde de

manera manual se puede programar los retardos, se vuelve útil y practico en su uso a nivel

usuario volviéndolo fácil de manejar para cualquiera persona que lo utilice. En nuestro sistema

la implementación de un sensor infrarrojo tiene como objeto la seguridad a cualquier

perturbación no deseada.

En cuanto al circuito asociado, se lograron integrar conocimientos de cursos pasados, pues se

utilizó el timer LM555 para controlar la frecuencia de encendido y apagado de una serie de LED’s

que simula una serie de luces navideñas, pero en este caso, debido a nuestro arreglo, se obtuvo

un circuito con frecuencia variable.

Bibliografía

Philips. (diciembre de 1990). 74HC4017 Johnson decade counter with 10 decode outputs.

Obtenido de http://www.uni-kl.de/elektronik-lager/417907

Tech Emergente. (20 de diciembre de 2012). Circuito de luces navideñas. Obtenido de

http://techemergente.blogspot.mx/2012/12/circuito-de-luces-navidenas.html

Texas Instruments. (marzo de 2013). LM555 Timer. Obtenido de

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm555.pdf

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