Proyecto

Equipo Transmisor de Infrarrojos
Índice
1.- Memoria...............................................................................2
1.1.- Especificaciones iniciales ....................................................................2
1.2.- Descripción del equipo ........................................................................3
1.3.- Estudio económico.............................................................................13
1.4.- Normativa ..........................................................................................15
2.- Cálculos.............................................................................16
2.1.- Cálculos de diseño .............................................................................16
2.2.- Simulaciones y prestaciones ..............................................................16
3.- Planos................................................................................16
3.1.- Diseño del mando ..............................................................................16
3.2.- Diseño de la tarjeta de circuito impreso ............................................17
4.- Presupuesto ......................................................................28
5.- Pliego de condiciones ........................................................30
5.1.- Verificaciones técnicas ......................................................................30
5.2.- Plazos de garantía ..............................................................................30
5.3.- Condiciones de suministro.................................................................31
5.4.- Condiciones de funcionamiento ........................................................32
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
1
Equipo Transmisor de Infrarrojos
1. Memoria
1.1. Especificaciones Iniciales
El diseño de equipo transmisor de infrarrojos que proponemos a continuación
ha sido realizado tomando como base el codificador Motorola MC145026, un
codificador de 9 bits de entrada en paralelo que permite un total de 512
combinaciones distintas usado en modo binario y que proporciona una salida serie de
frecuencia variable. Dicha salida tendrá una frecuencia de reloj fijada en 1KHz. Para
su transmisión usaremos modulación de amplitud con una portadora de 32.768KHz.
La transmisión de la señal se realizará mediante un LED emisor de
infrarrojos. El mando será accionado mediante un pulsador y será alimentado por una
batería de 9V. El funcionamiento del sistema está garantizado en condiciones
óptimas de funcionamiento en un rango de 10m.
En la parte posterior del mando se situará el compartimiento para la batería,
así como los switches para programación del código, ambos accesibles mediante una
tapa en la carcasa. En la parte delantera del mando se halla el led de infrarrojos y en
la parte superior el pulsador que activa la transmisión.
El tamaño del mando (en mm)es de 25x61x97
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
2
Equipo Transmisor de Infrarrojos
1.2. Descripción del equipo
Elementos del mando a distancia
El mando a distancia constará de los siguientes elementos:
Elemento
Codificador MC145026
Integrado 74HC132
Regulador 7805 (5V)
Transistor MPS2907
Condensador 0.01µF
Condensador 22pF
Condensador 10nF
Cristal 32.768KHz
Resistencia 3.3KΩ
Cantidad Encapsulado
1
DIP16
1
DIP14
1
TO220AB
1
TO-92
1
CK05
2
CK05
1
CK05
1
RC05
9
RC05
DIPSwitch 9 (2 polos)
Pulsador
IR LED SFH487
Resistencia 43KΩ
Resistencia 1KΩ
Resistencia 10MΩ
Resistencia 68Ω
Resistencia 91KΩ
Zócalo 14 pins
Zócalo 16 pins
Placa positiva doble cara
78x46mm
Caja de plástico con
abertura posterior 25x61x97
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
DIP18
Jump1
DO-35
RC05
RC05
RC05
RC05
RC05
-
Referencia
U1
U2
U3
Q1
C4
C2, C3
C1
Y1
R1, R2, R3, R4, R5, R6,
R7, R8, R9
S1
P3
D1
R11
R14
R13
R12
R10
-
1
-
-
A continuación entraremos a analizar más profundamente por separado cada
uno de los elementos del circuito.
Codificador MC145026: Este dispositivo es el componente fundamental del
circuito. Esta diseñado para operar como codificador en aplicaciones de control
remoto. Posee 9 líneas de información y envía ésta señal en serie cuando se activa la
señal TE. Puede operar en modo binario (0,1) o en modo trinario (0,1Hi Z). En modo
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
3
Equipo Transmisor de Infrarrojos
binario que es el que nos interesa, podemos tener un total de 512 combinaciones
distintas. Para generar la frecuencia de reloj, solo requiere un oscilador externo RC,
por lo que podemos ajustar la frecuencia variando estos parámetros para conseguir
cualquier frecuencia f dentro de su rango de funcionamiento 1KHz ≤ f ≤ 400KHz.
74HC132: Integrado MC74HC132N de ON. Incluye 4 puertas NAND Schmitt
Trigger, lo que le hace ideal para aplicaciones en que la velocidad de conmutación
sea elevada y es totalmente compatible con la familia lógica estándar 74LS.
Regulador de Tensión 7805: El LM7805 de Fairchild Semiconductor es un
regulador de tensión positiva de 5V de tres terminales. Incluye un limitador de
corriente que lo hace prácticamente indestructible, siendo la corriente máxima de 1A.
Para una entrada 7V ≤ V ≤ 20V, presenta una tolerancia de ±0.25V.
Transistor MPS2907: Transistor PNP de Motorola de propósito general.
Condensadores: Usaremos condensadores de lámina encapsulada Evox-Rifa serie
MMK. Presentan una tolerancia del 10% y un margen de temperaturas de –55ºC a
+100ºC.
Cristal: De 32.768KHz de CMAC.
Resistencias: De película de carbón de 0.33W. presentan una tolerancia del 5% y
gran estabilidad frente a las variaciones climáticas, lo que las hace ideales para una
aplicación de uso exterior como ésta.
Switch: Interruptores DIL laterales de 10 contactos apropiados para conmutación de
circuitos en seco.
Pulsador: De acción momentánea ultraminiaturizado. Resisten el agua y son
apropiados para limpieza por inmersión, lo cual es fundamental al ser la única parte
del circuito que estará en contacto con el exterior.
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
4
Equipo Transmisor de Infrarrojos
LED: Emisor de Infrarrojos de AlGaAs SFH487 de Siemens. Emisor de alta
potencia, ideal para la transmisión a medias distancias. Posee un ángulo de emisión
de 40º, nos hemos decidido por este emisor en lugar de el de 15º porque aunque éste
presente un menor consumo de potencia, para esta aplicación 15º nos parece un
ángulo bastante pequeño, lo que puede hacer que cada vez que se quiera usar el
mando haya que afinar la puntería, siendo más cómodo usar un ángulo de 40º porque
así bastará con apuntar de una manera aproximada a la puerta.
Placa: Placa con doble baño de cobre para rutado en ambas caras. Se fabricará a
partir de unidades de 233.4x160mm, por lo que obtendremos 10 placas de cada
unidad.
Caja de Plástico: Caja de 25x61x97mm con abertura posterior. Mediante dicha
abertura accederemos tanto a los switches de programación de código como a la
batería. Se deberá mecanizar para colocar en la parte delantera la abertura para el
LED, y en la parte posterior un hueco para acceso al pulsador. Incluye conector para
batería de 9 Voltios PP3.
Zócalos: Para evitar soldar los integrados directamente en la placa, lo que hace que
no tengamos que tener en cuenta el tiempo máximo de soldadura de los integrados,
que son bastante sensibles a las temperaturas elevadas. Además así se consigue una
rápida y sencilla sustitución de éstos componentes en caso de un funcionamiento
defectuoso, sustitución que sería bastante más lenta y complicada en caso de ir
soldados directamente a la placa, al tener estos dispositivos un número elevado de
patillas. Usaremos zócalos de 14 pins para la puerta NAND, y de 16 Pins para el
codificador. Vienen en tubos de 30 y 26 unidades respectivamente.
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
5
Equipo Transmisor de Infrarrojos
Herramientas
Para el correcto montaje del mando, necesitaremos una serie de herramientas
y consumibles. Como se piensa realizar el montaje con un equipo de 10 técnicos
especializados, se adquirirán herramientas para un total de 10 puestos de montaje.
Para la preparación de la PCB se usará una sola insoladora, ya que de cada PCB
vamos a obtener 10 placas de mando, luego con una sola insoladora es suficiente
para mantener el ritmo de producción constante. También solo será necesario un
equipo de cubetas para ataque químico y revelado. Otro material necesario, es una
máquina de guillotinado para la obtención de las placas individuales a partir de la
principal y una taladradora.
Herramienta
Cantidad
Insoladora de rayos ultravioletas
1
Lápiz soldador de 230V - 32W de JBC
10
Lápiz desoldador de 230V –24W de JBC
2
Puntas de soldadura JBC 2mm – 3mm
20
Juego de destornilladores (6 tipos)
10
Alicates para cortar y conformar patillas
10
Taladro estándar para PCBs (6-18V c.c.)
1
Soporte para taladro
1
Brocas para PCBs (0.6 0.8 1.0 y 1.3mm)
40
Fuente alimentación para Taladro (3A)
1
Bandejas para ataque químico de PCBs
3
Guillotina de banco para PCBs
1
Pinzas para Manejar PCBs
2
Además, necesitaremos consumibles tales como estaño de soldadura, líquidos
para el ataque químico y cola de contacto para la caja de plástico, aunque esto no se
puede considerar herramientas, y se irán adquiriendo en la medida que lo requiera la
producción.
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
6
Equipo Transmisor de Infrarrojos
A continuación haremos una breve descripción de las herramientas
enunciadas que así lo requieran.
Insoladora de rayos ultravioletas: La unidad elegida es la mayor. Presenta un área
de trabajo de 508×356mm, un temporizador con margen entre 0 y 7,5 minutos y
cuatro tubos UV de 40W con mecanismo de control asociado. Hemos escogido este
modelo porque puede admitir simultáneamente dos placas de 233.4x160mm.
Homologaciones: Underwriter's Laboratories (UL) File no. E41625
Normas: DIN EN60249-2-12 EP-GC-Cu, NEMA-L1 1-1989 FR-4, MIL-S-13949H P
GF, BS4584 Section 102,12, NF C 93-711 EP-GC2, Defense Supply Agency USA
Qpl1949 QRN 13-527-GF-L-CH/CH-92
Lápices soldador y desoldador de 230V de JBC: Soldadores/desoldadores de tipo
lápiz y 230V a.c. para diferentes usos dentro de la electrónica, la producción eléctrica
y entornos de reparación. Hemos escogido el Soldador 65S de 32W (temp. máx.
+440°C) y el desoldador DS de 24W (temp. máx.+350°C), este último por si es
necesario retirar algún componente. Para el soldador hemos adquirido una serie de
puntas de recambio de 2 y 3mm.
Juego de destornilladores (6 tipos): Juegos de 6 destornilladores con empuñaduras
para mecánicos, que se suministran en una caja de poliestireno para su alojamiento.
Aunque el montaje a realizar no tiene tornillos, creemos que un juego de
destornilladores es una herramienta que nunca debe faltar en cualquier puesto de
trabajo. Contenido: Punta abocinada 6 × 100mm y 8 × 150mm Punta paralela 4,8 ×
75mm y 3 × 100mm Supadriv™ n° 1 × 75mm y n° 2 × 100mm
Alicates para cortar y conformar patillas: Alicates especiales para cortar y
conformar patillas, que tienen una estructura resistente de acero prensado,
ennegrecida químicamente, con resortes reactivos y mangos de plástico para un
manejo sencillo y cómodo.
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
7
Equipo Transmisor de Infrarrojos
Taladro estándar para PCBs (6-18V cc): Taladro para PCBs con motor de alta
velocidad, alojado en cuerpo de poliestireno de gran resistencia. Posee baja
vibración, un par elevado y un cuerpo de diseño ligero y ergonómico. Dispone de
cuatro boquillas que admiten vástagos de 0,6 a 3,0mm de Ø, más una barra de
maniobra para apretar el portabrocas. Tensión de alimentación de 6 a 18V d.c.
Velocidad sin carga de 14.500 rpm. Se adquirirán para su funcionamiento también
varias brocas de vástago recto en acero de grado 2 - HSCo (6%) C, con 38mm de
longitud y punto a 118° para emplearse en metales blandos, PCB, epóxido fenólico,
etc. Se cogerán en tamaños de 0.6 0.8 1 y 1.3mm de Ø, que creemos que serán
suficientes para este trabajo.
Soporte para taladro: Para realizar taladros precisos en la PCB Gracias a su
palanca de accionamiento y la mordaza, se evita cualquier tipo de movimiento brusco
e indeseado. También es regulable en altura. El brazo mecanizado de aluminio del
soporte del taladro tiene un muelle para volver en sentido ascendente hasta la
posición de reposo.
Fuente alimentación para Taladro (3A): Fuente de alimentación auto-contenida
para red de 220-240V a.c. Esta unidad se ha diseñado para que los taladros para
PCBs puedan usarse con mayor grado de precisión, gracias a un amplio margen de
ajuste de la velocidad y con un máximo de 3A de salida, es apropiada para alimentar
la mayoría de los taladros de 12V de baja potencia. La unidad está alojada en una
atractiva carcasa de ABS negro, con un cable de red de 1,5m y 3 conductores. La
conexión de salida se realiza mediante zócalos de 4mm, que se han montado en el
panel frontal junto con un fusible de salida, un indicador y un control de la velocidad.
Cumple los requisitos de las normas BS 415 y CENELEC HD195.
Guillotina de banco para PCB: Cizallas de mano para montaje en banco (457mm
de anchura de corte) diseñadas específicamente para cortar placas normales o
recubiertas de cobre, tanto del tipo de papel pegado con resinas como del tipo de
vidrio de epóxido. También sirven para cortar papel, cartón, plásticos y planchas de
aluminio o latón de poco grosor. Es un aparato robusto, con bastidor de aluminio
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
8
Equipo Transmisor de Infrarrojos
fundido y acabado esmaltado al horno, con cuchillas de corte de acero de
herramienta endurecido y pulido. Adquiriremos también un juego de cuchillas de
repuesto. Incluye un tope trasero de acero para fijar reglas de referencia y laterales,
para obtener una medida precisa y en cuadrado desde el borde de corte. Las reglas
son de 0-300mm, en pasos de 1/2 mm y 0-12", con pasos de 1/32 ". Como medida de
seguridad, el operario va protegido por una guarda de plástico transparente con una
pinza de resorte que sujeta en plano el material antes de cortarlo. La cuchilla es
visible durante todo el corte, garantizando su correcto alineamiento.
Capacidad de corte: Placas de SRBP o de epóxido y vidrio: 2mm; Aluminio 1,6 mm
(16 surg); Latón 1mm. No sirve para cortar acero.
Forma de trabajo
Los mandos se realizarán siguiendo un patrón definido de montaje. Las placas
positivas de 233.4x160mm de doble cara se introducirán por parejas en la insoladora.
Mientras en una se ataca a la capa de componentes, en la otra se atacará a la capa de
soldadura, de tal forma que el ritmo de producción pueda ser constante.
La placa recubierta de resina fotosensible se expone a la luz UV antes de
revelarla con la disolución de Revelador Universal para finalmente realizar la
grabación con una disolución de Cristales de Cloruro Férrico Hexahidratado. Las
placas serán examinadas visualmente una a una para detectar posibles errores. Una
vez preparada la placa se procederá a su guillotinado para así obtener las 10 placas de
78x46mm.
Estas placas se taladrarán en grupos de 5 poniendo especial cuidado en que la
placa superior no sea dañada por la rebaba de taladrado. Para ello se colocará encima
de la misma otro material protector.
Cada una de estas placas será repartida a los técnicos de montaje para el
ensamblado de piezas. Una vez finalizado el proceso de ensamblado se procederá a
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
9
Equipo Transmisor de Infrarrojos
la verificación del dispositivo, que si presenta algún componente defectuoso será
sustituido en el acto.
Con los dispositivos ya verificados se procederá al montaje de los mismos en
la carcasa. Ésta ha sido previamente mecanizada para dejarla provista del orificio en
la parte anterior para la emisión del LED, así como el de la parte superior para el
accionamiento del pulsador de transmisión. La sujeción de la placa a la carcasa se
realizará mediante cola de contacto. Este método de fijación presenta varias ventajas.
En primer lugar, no hay que mecanizar la placa ni apretar tornillos, lo que supone un
ahorro de tiempo y recursos económicos; en segundo lugar, al ir pegado será fácil
comprobar si el mando ha sido manipulado por manos ajenas antes de hacer efectiva
la garantía en caso de reclamación.
Funcionamiento del equipo
Pasemos ahora a analizar el funcionamiento del circuito. El circuito es
alimentado con una pila de 9V (jump1 P1-P2) que es conectada a un regulador de
tensión LM7805 (U3), de aquí obtenemos la alimentación de 5V necesaria para el
funcionamiento de todos los elementos del circuito.
Mediante los 9 switches (S1) conectamos las resistencias de Pull-Up (R1-R9)
a masa o en circuito abierto, de tal forma que a la entrada del decodificador (U1) de
datos y direcciones (A1-A5, D6-D9) podemos tener en cada uno de los bits VDC o
0V (1-0 lógico) según hayamos conectados los switches. En este modo de operación
podemos tener un total de 29 = 512 combinaciones distintas.
Las entradas RS, CTC y RTC del codificador sirven para generar el reloj
interno. Para una frecuencia de reloj de 1000KHz, usaremos RS =91K, CTC=10nF,
RTC=43K. De esta forma obtenemos a la salida una señal en serie codificada función
de las 9 entradas. La transmisión se activa al accionar el pulsador conectado a TE*,
que es activa a nivel bajo. El circuito incorpora en esta entrada un Pull-Up interno,
por lo que está siempre conectada a nivel alto sin necesidad de meter alimentación en
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
10
Equipo Transmisor de Infrarrojos
esta patilla. Esto simplifica el diseño, ya que solo tenemos que conectar la entrada
TE* a masa mediante el pulsador para poder activar la transmisión.
Cada bit transmitido dura 8 periodos de reloj, por lo que cada transmisión
durará 9x8=72 ciclos de reloj. Las formas de onda para cada bit se pueden ver en la
figura siguiente. Solo usaremos las correspondientes al 1 y al 0, ya que usaremos
transmisión binaria, aunque como vemos, este dispositivo también está preparado
para transmisión trinaria.
Para transmitir la señal usaremos modulación digital ASK, para modular la
señal en amplitud, usaremos una portadora de 32768Hz obtenida a partir del circuito
generador de reloj, formado por el oscilador (Y1) dos condensadores de desacoplo
(C3, C4) y la puerta NAND de alta velocidad (U2B). Mediante la puerta NAND
(U2A) multiplicamos ambas señales, obteniendo a la salida la señal modulada en
amplitud. Transmitiremos una señal de 32768Hz para la salida a nivel alto y 0V para
la salida a nivel bajo (modulación OOK).
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
11
Equipo Transmisor de Infrarrojos
Esta señal alimentará al circuito de potencia del transistor (Q1). Mediante el
LED infrarrojo (D1), transmitiremos la señal en el espectro infrarrojo hacia el
receptor.
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
12
Equipo Transmisor de Infrarrojos
1.3. Estudio económico
La base del transmisor es el codificador MC145026, que tiene un precio
aproximado de 2€. El resto de componentes son más baratos. Resistencias y
condensadores valdrán aproximadamente otros 2€, El resto de integrados (regulador
y puerta NAND 1€, lo que más puede subir el precio es el DIP-switch (3€) El LED
calculamos que será 1€, y una placa de ese tamaño tendrá un precio aproximado de
1€. En cuanto a la parte mecánica, la caja junto con el pulsador y el zócalo para la
batería puede rondar los 5€, por lo que el precio total de materiales será de 15€.
Suponiendo un tiempo de montaje de aproximadamente ½ hora por unidad, Y
sabiendo que la hora de este tipo de trabajo puede rondar los 14€, el precio de
montaje de cada unidad rondará los 7€.
El precio total del mando incluyendo IVA, debe oscilar en torno a los 25€, lo
que nos da un margen de beneficio bastante amplio para sacar beneficios poniendo
un precio competitivo en el mercado.
En el aspecto económico, parece que no hay problema, pero debemos tener en
cuenta el mercado.
Nuestro principal problema, es que es un mercado que ya se haya saturado, ya
que el mando que estamos diseñado no resulta en absoluto novedoso y en garajes
particulares está claro que el dueño ya poseerá un mando de similares características.
Pero teniendo en cuenta el gran incremento del parque automovilístico que se viene
produciendo en los últimos años, puede ser que en éstos garajes se quiera un mando
adicional para un segundo o incluso tercer vehículo. El mando también puede ir
dirigido a usuarios de garajes comunitarios que aún no posean mando a distancia.
Otra aplicación interesante, es tenerlo como repuesto en casa en caso de pérdida o
avería del original.
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
13
Equipo Transmisor de Infrarrojos
En cualquier caso, vemos que al no tener un uso primordial, es necesario que
el mando tenga un precio competitivo que haga que los usuarios se decidan a
comprarlo. Puesto que el número de potenciales clientes no es muy elevado, la clave
fundamental para el éxito del producto, es acaparar gran parte del mercado, y esto se
conseguirá poniendo un precio que tenga ventaja con respecto a sus competidores.
La inversión inicial no será elevada. Las herramientas pueden suponer un
desembolso inicial de alrededor de 2000€
entre soldadores, insoladora,
herramientas... pero hay que tener en cuenta que estas herramientas pueden usarse
para cualquier otro proyecto electrónico, ya que ninguna de ellas tiene una aplicación
exclusiva en este proyecto. Además el precio de las herramientas prácticamente no
influirá en el precio final del producto. El gasto principal estará en la gran cantidad
de materiales y horas de trabajo empleados en la fabricación. Se puede sacar en
principio una tirada corta, y ver la respuesta del mercado al producto, y luego
continuar con la producción a un ritmo constante, en caso de haber, como esperamos,
una buena acogida por parte de los consumidores.
Los gastos de almacenamiento y mantenimiento, tampoco deben ser
excesivos, ya que estamos hablando de un dispositivo de tamaño pequeño y regular
que se puede almacenar en cajas en el mismo lugar de montaje, y que no tiene
mantenimiento alguno al no constar de ningún elemento que tenga un tiempo de
envejecimiento corto.
En resumen, por todo lo dicho anteriormente consideramos que el proyecto es
viable, ya que nos deja un amplio margen de ganancias, una inversión inicial
pequeña, y unos gastos de almacenamiento prácticamente despreciables.
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
14
Equipo Transmisor de Infrarrojos
1.4. Normativa a tener en cuenta
UNE – EN 50081-1: Compatibilidad electromagnética. Norma genérica de
emisión. Parte 1: Residencial comercial e industria ligera.
Esta norma sobre los requisitos de emisión se aplica a los aparatos eléctricos
y electrónicos destinados a ser empleados en un entorno comercial, residencial y en
la industria ligera. Cubre perturbaciones en la gama de frecuencias de 0 a 400GHz.
UNE – EN 50081-2: Compatibilidad electromagnética. Norma genérica de
inmunidad. Parte 1: Residencial comercial e industria ligera.
Esta norma sobre los requisitos de inmunidad se aplica a los aparatos
eléctricos y electrónicos destinados a ser empleados en un entorno comercial,
residencial y en la industria ligera. Cubre perturbaciones en la gama de frecuencias
de 0 a 400GHz.
Tendremos en cuenta estas normas ya que aunque la emisión se va a producir
en el espectro infrarrojo que está por encima del ámbito de aplicación de la norma,
no olvidemos que el mando presenta dos osciladores internos de 1KHz y 32.768KHz,
que a su vez generarán también una serie de armónicos, y éstas si son frecuencias
que están dentro de la norma.
A priori no parece que tengamos problemas en cuanto a normativa de
emisión, ya que la energía electromagnética que pueda irradiar el mando en
funcionamiento será bastante pequeña. En cuanto a inmunidad, no podemos
adelantar nada. Tendremos que hacer verificaciones técnicas para comprobar que
nuestro diseño cumple la normativa.
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
15
Equipo Transmisor de Infrarrojos
2. Cálculos
2.1. Cálculos de diseño
La frecuencia del reloj del decodificador responde a la fórmula
f =
1
2.3RTC CTC '
( Hz ) donde CTC’ = CTC + CLAYOUT + 12pF. Suponiendo que CLAYOUT
será del orden de pF, para CTC = 0.01µF, RTC = 43kΩ, RS = 91kΩ, obtenemos f =
1010KHz. Esta será la frecuencia sin tener en cuenta CLAYOUT, para un CLAYOUT de pF
la frecuencia será algo menor, equivalente a los 1000KHz. Esta va a ser la frecuencia
de reloj del codificador. Puesto que cada bit transmitido dura 8 periodos de reloj, y
transmitimos 9 bits, cada transmisión durará 9x8x1ms = 72ms. Esta será el tiempo
mínimo que debemos mantener pulsado el mando, tiempo más que suficiente para no
estar pendiente del mismo, ya que es inferior a una décima de segundo.
Al estar el circuito ya diseñado, no parece necesario realizar más cálculos, ya
que los resultados, consumos y formas de onda se han obtenido mediante simulación.
2.2. Simulaciones y prestaciones
Mediante simulación con Pspice hemos obtenido los siguientes resultados.
Nos hemos limitado a la simulación de las formas de onda a la salida de la puerta
NAND, así como a la salida del LED, para ver las formas de onda que excitarán al
circuito de potencia, y que se encargarán de la transmisión. Para ello, usaremos dos
estímulos digitales de 1KHz y de 32.768KHz.
En cuanto a prestaciones, el sistema de emisión de infrarrojos basado en el
codificador MC145026 funciona en un rango aproximado de 10 metros (según datos
del fabricante), el ángulo de operación es de 40º.
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
16
Equipo Transmisor de Infrarrojos
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
17
Equipo Transmisor de Infrarrojos
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
18
Equipo Transmisor de Infrarrojos
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
19
Equipo Transmisor de Infrarrojos
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
20
Equipo Transmisor de Infrarrojos
3. Planos
3.1. Diseño del mando
Para el mando usaremos cajas moldeadas en ABS. El panel frontal puede
extraerse para ayudar a la mecanización y al montaje. Todos tipos tienen un
compartimiento integrado para pila tipo PP3 ó 4AA. Las cajas con compartimiento
para pila PP3 se suministran con un conector para pilas PP3. La caja escogida tiene
unas dimensiones de 25x61x97mm, que son las que más se habitúan al tamaño de la
placa que hemos diseñado. Estarán disponibles en colores beige y hueso.
Las cajas se mecanizarán en la parte frontal para permitir el acceso del LED
al exterior, y en la parte superior para acceder al pulsador que habilita la transmisión.
La placa se sujetará en el interior mediante pegamento para evitar golpes y
vibraciones.
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
21
Equipo Transmisor de Infrarrojos
3.2. Diseño de la tarjeta de circuito impreso
Usaremos una PCB positiva de doble cara de tamaño 78x46mm. Este tamaño
presenta la ventaja de que se pueden obtener 10 placas de éste tamaño a partir de la
placa estándar de doble cara de 233.4x160mm que hemos decidido usar, lo cual
abaratará los costes al no sobrar prácticamente nada. El residuo se irá en el corte de
las unidades a partir de la placa principal. Por otra parte, éste tamaño encaja bien en
la caja escogida.
Hemos colocado la toma para la batería en la parte posterior y al lado del
regulador de tensión, de esta forma queda localizado en esta zona lo que será el
circuito de alimentación, que presenta unas pistas más anchas que el resto. También
en la parte posterior hemos colocado los switches, de tal forma que sea fácil acceder
a ellos mediante la abertura posterior para la programación de código.
En la parte anterior izquierda, se ha colocado el diodo LED, para evitar que
esté a una distancia excesiva de la abertura que se practicará a la caja, ya que esto
puede influir negativamente en el ángulo de emisión haciendo que sea menor que el
esperado. Cerca del LED hemos colocado el pulsador de accionamiento, de tal forma
que éste sea accesible sin ningún tipo de esfuerzo con el dedo pulgar al coger el
mando con la mano derecha.
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
22
Equipo Transmisor de Infrarrojos
Aspecto de la placa
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
23
Equipo Transmisor de Infrarrojos
Colocación de componentes
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
24
Equipo Transmisor de Infrarrojos
Máscara de componentes
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
25
Equipo Transmisor de Infrarrojos
Máscara de Soldadura
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
26
Equipo Transmisor de Infrarrojos
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
27
Equipo Transmisor de Infrarrojos
4. Presupuesto
El presupuesto al final, es más ajustado de lo previsto en el estudio económico,
aún así, se ha conseguido sacar un precio de venta al público acorde con los de la
competencia de 31.32€, obteniendo un margen de beneficios del 20%, que es un
beneficio bastante aceptable si se compara con la inversión a realizar.
Componentes
Elemento
Cantidad Precio unitario(€) Unidades
Codificador MC145026
Integrado 74HC132
Regulador 7805 (5V)
Transistor MPS2907
Condensador 0.1mF
Condensador 22pF
Condensador 10nF
Cristal 32.768KHz
Resistencia 3.39KΩ
DIPSwitch 9 (2 polos)
Pulsador
IR LED
Resistencia 43KΩ
Resistencia 1KΩ
Resistencia 10MΩ
Resistencia 68Ω
Resistencia 91KΩ
Zócalo 14 pins (tubo 30 unidades)
Zócalo 16 pins (tubo 24 unidades)
Placa positiva doble cara 233.4x160
Caja de plástico con abertura posterior y
conector PP3 25x61x97mm
Total Materiales
Mano de Obra
Tiempo de montaje (min)
20
Elementos
100000
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
Total
1
1
1
1
1
2
1
1
9
1
1
1
1
1
1
1
1
1/30
1/24
1/10
2,22
0,27
0,54
0,05
0,10
0,12
0,12
0,25
0,02
3,79
2,23
1,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
3,20
3,20
7,00
100000
100000
100000
100000
100000
200000
100000
100000
900000
100000
100000
100000
100000
100000
100000
100000
100000
3333
4167
10000
222.000 €
27.000 €
54.000 €
5.000 €
10.000 €
24.000 €
12.000 €
25.000 €
18.000 €
379.000 €
223.000 €
102.000 €
2.000 €
2.000 €
2.000 €
2.000 €
2.000 €
10.667 €
13.333 €
70.000 €
1
4,31
100000
431.000 €
1.636.000 €
Total Horas
33333
Precio/Hora (€)
15,00
Total
500.000 €
28
Equipo Transmisor de Infrarrojos
Herramientas
Herramienta
Insoladora de rayos ultravioletas
Lápiz soldador de 230V - 32W de JBC
Lápiz desoldador de 230V -24W de JBC
Puntas de soldadura JBC 2mm-3mm
Juego de destornilladores (6 tipos)
Alicates para cortar y conformar patillas
Soportes para taladro
Brocas para PCBs 0.6 0.8 1.0mm
Brocas para PCBs 1.3mm
Fuente alimentación para Taladro (3A)
Bandejas para ataque químico de PCBs
Pinzas para Manejar PCBs
Guillotina de banco para PCB
Juego de cuchillas de recambio
Consumibles (precio aproximado)
Total Herramientas
Cantidad Precio unitario (€)
1
674,00
10
21,05
2
37,20
20
7,63
10
26,68
10
25,93
1
176,22
30
5,00
10
5,51
1
55,78
1
3,94
2
1,86
1
732,00
1
108,19
1
1000,00
Total
674 €
211 €
74 €
153 €
267 €
259 €
176 €
150 €
55 €
56 €
4€
4€
732 €
108 €
1.000 €
3.923 €
Total
Gasto total
2.139.923 €
Beneficios (30%) (20% beneficio - 10% honorarios641.977
de Ingeniero)
€
Total
2.781.899 €
Precio unitario (100.000 unidades)
27,00 €
I.V.A. (16%)
4,32 €
P.V.P.
31,32 €
Ingresos del Ingeniero por unidad vendida
3,13 €
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
29
Equipo Transmisor de Infrarrojos
5. Pliego de Condiciones
5.1. Verificaciones técnicas y Test de ensayos
Las verificaciones de nuestro producto se realizan en el tiempo destinado en
el tiempo de montaje, en él se reserva un tiempo determinado para la revisión de
materiales y para la comprobación del producto finalizado. Si algún componente está
dañado se retirará.
El espacio de tiempo destinado para esta verificación es prácticamente nulo,
basta con usar un detector similar a la célula del garaje y probar el mando a la
distancia y ángulo máximos garantizados (10m, 40º).
5.2. Plazos de Garantía
Garantizamos el funcionamiento del mando a distancia durante un periodo de
1 año a partir de la fecha de compra. Durante el plazo previsto, esta garantía ampara
la sustitución del mando defectuoso por otro en perfectas condiciones de
funcionamiento. La garantía tiene validez solo en el territorio nacional (incluyendo
Canarias, Ceuta y Melilla).
Esta garantía no cubre averías producidas por causas derivadas de un mal uso
o mantenimiento (golpes, corrosión, exceso de calor, exposición al agua...),
accidentes o manipulación por personal no autorizado. La empresa tampoco se
responsabiliza del cambio del mando en caso de incompatibilidad con el receptor del
garaje (distancia mayor de la soportada, receptor colocado en mala posición...)
siempre que este hecho no se deba a un mal funcionamiento del mismo. Así mismo,
tampoco se garantiza que las distancias y ángulos máximos garantizados (10m, 40º)
se den en todas las circunstancias (mala climatología, receptor sucio o en mal
estado...).
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
30
Equipo Transmisor de Infrarrojos
El mando defectuoso será enviado a la dirección social de la empresa con la
garantía debidamente cumplimentada y sellada con fecha y firma del establecimiento
proveedor. En caso de ser válida la garantía y verificarse las condiciones anteriores,
se enviará a la dirección citada en la garantía un nuevo mando sin que esto no
suponga gasto alguno para el cliente. Esto no cubre los gastos de envío del mando
desde el domicilio del cliente a la dirección de la empresa.
Estas condiciones de la garantía se harán efectivas siempre y cuando no
concurra en la intervención del consumidor mala fe y/o negligencia.
Certificado de garantía
Mando a distancia por Infrarrojos
Nombre_______________________________________________
Apellidos______________________________________________
Dirección______________________________________________
Teléfono____________________ C.P.______________________
Población__________________Provincia___________________
A rellenar por el establecimiento de compra
Fecha de compra_______________________________________
Sello y/o Firma_________________________________________
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
31
Equipo Transmisor de Infrarrojos
5.3. Condiciones de suministro
Los mandos se podrán adquirir en tiendas de electrónica, grandes almacenes o
tiendas especializadas. No está prevista por el momento su venta en otros
establecimientos de menor nivel (bazares, puestos ambulantes...) porque se considera
que pueden dar una mala imagen al producto.
Para cantidades mayores de 100 elementos, se pueden pedir directamente a la
empresa, pero no se garantiza una entrega inmediata, ya que no se sabe a ciencia
cierta el stock que tendrá la empresa. Los mandos se fabricarán por 10 operarios
especializados, por lo que se calcula una tirada aproximada de no menos de 160
mandos diarios.
Si se recibe una petición de este tipo, se fijará un plazo máximo de entrega y
un presupuesto por parte de la empresa que una vez aprobado por el comprador,
tendrá carácter vinculante. En caso de no cumplirse los plazos previstos, el
comprador tendrá derecho a una rebaja del 10% en el precio fijado, o bien a
renunciar al pedido.
5.4. Condiciones de funcionamiento
-
Como primera medida no hay que exponer el mando al agua o a la
humedad. Hay que proteger al mando contra el polvo, humedad, frío
y calor excesivos ya que se pueden producir daños irreparables.
-
Evite guardar el mando en lugares expuestos a cambios bruscos de
temperatura o humedad. Manténgalo alejado de la luz solar directa.
-
Para un funcionamiento óptimo es recomendable no usar el mando a
una temperatura inferior a 0 ºC, aunque puede darse el caso de que
funcione perfectamente a temperaturas inferiores.
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
32
Equipo Transmisor de Infrarrojos
-
Atención a la utilización de diversos productos de limpieza que
pueden dañar la carcasa. Limpie el mando con un paño suave y
húmedo.
-
No intente reparar el mando ni abra la carcasa. Esto anularía la
garantía.
-
El tiempo de transmisión es de 72ms. Aunque es complicado, puede
darse el caso de que se oprima el pulsador durante un tiempo
inferior al de transmisión, por lo que el mando en este caso no
funcionará correctamente.
-
El mando funciona con una pila de 9V tipo PP3 (no incluida)
Cuando note que el mando comienza a funcionar mal a largas
distancias o grandes ángulos, reemplace la pila por otra de similares
características.
-
Si no va a usar el mando durante un largo periodo de tiempo, retire
la batería de su compartimento. No deje que la batería se agote.
-
Evite manipular la lente del mando, ya que esto puede desviar el
emisor y hacer que el ángulo de funcionamiento se reduzca.
-
La empresa se reserva el derecho de introducir cambios en el diseño
del producto.
Proyectos – 3º I. T. De Telecomunicaciones
33