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Proyecto dispensador de agua Fria y Caliente

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Instituto Emiliani
-
Informe de Proyecto
-
- “Dispensador Automático de Agua Fría y Caliente con LDR” -
Asignatura: Modulo de Taller (MDT).
Integrantes:
López Alas, Daniel Eduardo
# 25
Marroquín Alas, Jefferson Alessandro
# 27
Martínez Valencia, Néstor Leonel
# 28
Olmedo Mojica, Eduardo Antonio
# 29
Grado/Sección: - 1B1 -
Coordinadora. Téc. Andrea Vega
Fecha de entrega: 19/08/2020
1
- Índice -
Introducción……………………………………………………………………...............................................003
Objetivos……………………………………………….............................................................................005


Objetivo General........................................................................................................005
Objetivos específicos……………………………………..……………………………………………005
Cuerpo…………………………………………………………………………………………………………………………005






Lista de Componentes……………………………………………….………………………………006
Sistema de Alimentación………………………………………………………………………………008
Fuente de Alimentac ión [4A] .…………………………… ………………………………009
 Teoría…………………………………………………..........................................009
 Diagrama esquemático……………………………………….………………….027
 Circuito impreso y Máscara de Componentes ……………………………….028
 Modelo 3D………………………………………………………………….………………….029
Fuente de Alimentac ión [8A] .…………………………… ………………………………030
 Teoría…………………………………………………..........................................030
 Diagrama esquemático……………………………………….………………….037
 Circuito impreso y Máscara de Componentes ……………………………….038
 Modelo 3D………………………………………………………………….………………….039
Sistema de Contr ol………………………… ……………………………………………………041
 Teoría…………………………………………………..........................................041
 Diagrama esquemático……………………………………….………………….123
 Circuito impreso y Máscara de Componentes ……………………………….124
 Modelo 3D………………………………………………………………….………………….125
Etapa de Potenc ia ………………………………………… ……………………………………129
 Sistema de Calefacción…………………………..................................129
 Sistema de Refrigeración……………………………………….…………………132
Dimensiones y Diseño del Chasis…………………………………………………………………………………139
Conclusiones….…………………………………………..……………………………………….…… ………………143
D a t a sh e e t s……………… …. . .………… …………… . .………… …………………… .…… …………… 14 6
Archivos….………..………….……………………..……………………………………….…… ………………147
2
- Introducción -
Un dispensador es un aparto que puede proporcionar algún liquido frío o caliente en función
de sus características internas, el presente trabajo tiene como finalidad la creación del
proyecto “Dispensador Automático de Agua Fría y Caliente con LDR”, mediante la comprensión
de cada uno de los componentes y su funcionamiento global, el estudio constante y la
dedicación en los procesos de simulación del diagrama esquemático, diseño del circuito
impreso y creación del Modelo 3D.
El cuerpo del trabajo y el proyecto en general se dividirá en tres bloques fundamentales: El
Sistema de Alimentación, El Sistema de Control y La Etapa de Potencia, dentro de cada una de
estas secciones se abordara la teoría sobre los elementos que las conforman, se presentarán
diagramas, esquemas de conexión, simbología, especificaciones de operación, ejemplos de
su aplicación y su funcionamiento general dentro del proyecto para culminar con la
presentación del diagrama esquemático de la sección, el circuito impreso y el modelo físico
correspondiente, además de otra información pertinente mediante la utilización de recursos
gráficos que favorezcan la comprensión.
En primer lugar se presentará el Sistema de Alimentación que como su nombre lo indica será
el encargado de proporcionar los valores adecuados de tensión e intensidad para el correcto
funcionamiento del proyecto, esta sección a su vez se segmenta en dos fuentes de
alimentación de tipo lineal, una de ellas posee en su salida tensiones de 5V y 12V que en
conjunto pueden suministrar una corriente máxima de 4A y la otra a diferencia del modelo
anterior solamente posee un valor fijo de 12V pero puede proporcionar una intensidad de
hasta 8A, ambas fuentes se utilizarán para la alimentación del sistema de control y la etapa
de potencia respectivamente.
Luego se muestra el Sistema de Control que se divide en dos partes, una destinada al control
de activación para las bombas de agua, y la otra que regulará la temperatura de la etapa de
potencia, cada una de estas partes está conformada por dos circuitos independientes, en la
primera sección uno de los circuitos activará la bomba de agua fría y el otro la bomba de
agua caliente en función de la ausencia de luz sobre la superficie de un fotorresistor, en
cuando al sistema de control térmico, un circuito regulará la temperatura en el sistema de
calefacción y el otro en el sistema de refrigeración, todo ello mediante la aplicación de un
termistor.
Como último bloque se exhibe la Etapa de Potencia conformada por el Sistema de Calefacción
y El Sistema de Refrigeración para el agua potable, que está compuesto principalmente por
una resistencia de potencia en el caso del primer sistema y una celda peltier en el caso del
siguiente, además de se implementaran algunos componentes para mejorar la disipación
del calor.
3
Luego de conocer cada uno de los bloques que conforma el proyecto se finalizara con la
presentación del diseño del chasis, que fue creado tomando como base un dispensador
convencional de garrafón, se mostrarán sus medidas y demás características, culminando con
una conclusión individual sobre la opinión y experiencia personal de cada uno de los
integrantes del equipo enfatizando en los conocimientos adquiridos con la elaboración del
trabajo.
4
- Objetivos Objetivo General:

Diseñar un Dispensador Automático de Agua Fría y Caliente, completamente
simulable y con aplicaciones prácticas, que cuente con un sistema de alimentación,
de control y de potencia para lograr la adecuada calefacción, refrigeración y
suministro de agua apta para el consumo humano.
Objetivos Específicos:

Entender con seguridad la teoría de los elementos y su funcionamiento individual
y colectivo en las diferentes secciones del proyecto, indicando los componentes
específicos utilizados en la elaboración del mismo.

Efectuar apropiadamente la simulación del diagrama, el diseño del circuito
impreso y la elaboración del modelo 3D para obtener un resultado lo más cercano
a un dispositivo completamente funcional.

Investigar e implementar un sistema de refrigeración y calefacción eficiente en
función al espacio, la potencia, el ruido y la potabilidad del agua.
5
- Lista de Componentes Electrónicos En este apartado se presenta una lista de los diferentes componentes electrónicos utilizados
en la elaboración del proyecto, dividiendo los componentes utilizados en cada una de las
secciones y los circuitos que las conforman.
- Sistema de Alimentación -
- Cantidad1
1
1
1
2
2
2
2
1
1
2
2
2
1
1
4
Fuente de Alimentación [4A]
- Descripción Transformador 120VAC/60Hz – 15VAC/60Hz [150W]
Portafusible
Fusible de 0.5A
Bridge GBU6B
Condensadores Electrolíticos de 5,600uF/50V
Resistencia de 2.2 Ohm 1W
Resistencia de 1KOhm 1/4W
Transistores MJE15033G
Regulador de tensión LM7812
Regulador de tensión LM7805
LEDs color verde
Condensador electrolítico de 0.33uF
Capacitor cerámico de 0.1uF. [104]
Bornera de dos terminales
Bornera de tres terminales
Disipadores para empaquetado TO-220
- Cantidad1
1
1
1
4
1
1
2
2
1
4
Fuente de Alimentación [8A]
- Descripción Transformador 120VAC/60Hz – 15VAC/60Hz [150W]
Portafusible
Fusible de 1A
Bridge GBPC801
Condensadores Electrolíticos de 4700uF /50V
Resistencia de 2.2 Ohm 1W
Resistencia de 1KOhm 1/4W
Resistencias de 18Ohm 5W
Transistores MJE15033G
Regulador de tensión LM7812
LEDs de 1W luz cálida o fría
6
1
1
1
5
3
LED color verde
Condensador electrolítico de 0.33uF
Capacitor cerámico de 0.1uF. [104]
Borneras de dos terminales.
Disipadores para empaquetado TO-220
- Sistema de Control -
- Cantidad2
10
4
2
2
4
2
4
4
2
2
4
4
2
2
2
2
1
6
Sistema de Control
- Descripción Resistencias de 100KOhm 1/4W
Resistencias de 1KOhm 1/4W
Resistencias de 680 Ohm 1/4W
Resistencias de 5.6KOhm 1/4W
Resistencias de 10KOhm 1/4W
Resistencias de 180 Ohm 1/4W
Amplificadores LM358
Transistores 2N3904
Diodos 1N4007
Bombas de Agua 12V 3.6W
LDR NORPS-12
LEDs color rojo
LEDs color verde
Relevadores de 12V
Relevadores de 5V
Trimmers de 100kOhm
Trimmers de 10kOhm
Bornera de tres terminales
Borneras de dos terminales
- Etapa de Potencia -
- Cantidad1
1
1
1
--
Sistema de calefacción y Refrigeración
- Descripción Ventilador de 12V
Celda Peltier TEC1-12706
Juego de Disipadores para Celda peltier
Resistencia de potencia 350W
Todos los materiales para la elaboración del chasis y construcción del
ckto impreso [baquelitas, madera, conductor eléctrico, acido férrico, etc].
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- Sistema de Alimentación -
El proyecto “Dispensador Automático de Agua Fría y Caliente con LDR” cuenta con dos fuentes
de alimentación que se encargarán de proporcionar la tensión y corriente adecuada para el
correcto funcionamiento de las diferentes secciones que conforman el circuito total. Cada uno
de los circuitos independientes que integran el proyecto en general necesitará de diferentes
parámetros eléctricos de alimentación, con esta finalidad se decidió realizar el diseño de dos
fuentes de tensión autónomas, una de ellas estará destinada a la alimentación del circuito de
control y la otra al circuito de potencia [sistema de refrigeración], con intensidades máximas
de 4A y 8A respectivamente.
Cada una de las fuentes tendría una función específica en el proyecto “Dispensador
Automático de Agua Fría y Caliente con LDR”, de manera resumida se muestran a
continuación:
- Fuente de Alimentación Lineal [4A] -
La fuente de tensión de 12V con una intensidad máxima de 4A será utilizada para la
alimentación del Sistema de Control en general, que controlará el bombeo de agua del
dispensador mediante las bombas, es decir que esta será empleada para la parte de control
mecánica de las bombas de agua, las cuales estarían siendo alimentadas por 12VDC, en
función de su potencia nominal de trabajo de 3.6W.
En base a la potencia nominal se puede determinar que por las mismas circulará una corriente
de 300mA, no obstante, en las especificaciones del fabricante se muestra un consumo máximo
de 350mA debido a una serie de variables, la intensidad máxima de 4A que presenta este
modelo de fuente busca facilitar la elección de una bomba de agua con parámetros de
funcionamiento superiores a los que presentados en el tipo de bomba utilizada para el diseño
del presente proyecto,
- Fuente de Alimentación Lineal [8A] -
En cuanto a la fuente de alimentación con una intensidad máxima de 8A manejara tensiones
de 5V y 12V, se empleará en el circuito de potencia [sistema de refrigeración], tendrá como
elemento principal una celda o célula peltier. Esta celda peltier, cuyo modelo utilizado es el
TEC1-12706 consume una corriente promedio de 6A, la misma será la encargada en mantener
la temperatura necesaria para poder enfriar el agua. Además, se utilizará un ventilador [que
8
forma parte del sistema de disipación de la celda peltier] y que consume alrededor de 200mA,
dicha fuente también servirá para la alimentación del sistema de iluminación que está
integrado por 4 diodos LEDs , con una potencia individual de 1W.
- Fuente de Alimentación Lineal [4A] En la imagen inferior se muestra el diagrama esquemático de la fuente de alimentación de 4A,
con la finalidad de asociar la información de la explicación con mayor facilidad, seguidamente
se presenta cada una de las etapas que constituyen la misma.
- Etapa de transformación -
En todo circuito electrónico, se necesita de una fuente de alimentación que presente una
tensión fija y limpia de un valor determinado. En una fuente de alimentación lineal, la primera
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fase es la transformación de la corriente alterna. Existen dos tipos de transformadores: el
elevador, y el reductor. El elevador como su nombre lo indica, aumenta el nivel de voltaje
eléctrico, su opuesto, el reductor, reduce el rango de voltaje eléctrico. Esto debido a la relación
de espiras en ambos devanados, en este último caso en el lado del devanado primario
encontramos mayor cantidad de espiras que en el lado del devanado secundario. Es decir, al
reducir el número de espiras, también reduciríamos el voltaje de salida.
En pocas palabras, un transformador es una máquina eléctrica que en base a los principios de
inducción electromagnética, transfiere energía de un circuito eléctrico a otro, sin cambiar la
frecuencia y conservando la potencia. La transferencia se lleva a cabo con el cambio de voltaje
y corriente. Un transformador modifica la relación tensión - corriente en una señal alterna.
Este principio de inducción electromagnética es aquel que alguna vez definió el físico Michael
Faraday. “la tasa de cambio del enlace del flujo con respecto al tiempo es directamente
proporcional al campo electromagnético inducido en una bobina o conductor”.
La relación de transformación se daría de la siguiente manera:
𝑟=
𝑉1 𝑁𝑝
=
𝑉2 𝑁𝑠
En la fórmula previa para determinar la relación de transformación, Np representa al número
de espiras en el devanado primario, y Ns el devanado secundario, V1 indica el voltaje en el
primario o voltaje de entrada, mientras que V2 la tensión en el secundario o de salida. En el
caso de nuestro circuito, usaremos un transformador de 120VAC/60Hz a 15VAC/60Hz, que
contaría con una potencia de 150 Watts.
- Símbolo Eléctrico -
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- Etapa de Transformación en La fuente de Alimentación [4A] En el diagrama de nuestro circuito, el transformador se vería de la manera que presenta a
continuación:
- Etapa de Transformación en La Fuente de Alimentación. –
En El Salvador, la tensión residencial se encuentra entre 110VAC y 120VAC, además presenta
una frecuencia de 60Hz, debido a que necesitamos 12VDC en la salida de nuestra fuente de
alimentación, buscamos un transformador con una relación de transformación de 8, es decir
r = 8, de esa manera en la salida del transformador se conseguiría una tensión de 15Vef. Es
decir necesitamos un transformador de 120Vef 60Hz a 15Vef 60Hz. Y para encontrar la relación
de transformación, usamos la formula mostrada anteriormente. Obtenemos su relación de
transformación:
𝑟=
𝑉1
𝑉2
𝑟=
120𝑉𝐴𝐶
15𝑉𝐴𝐶
𝑟=8
Como podemos observar, se puede determinar la relación de transformación en función del
Vp [Voltaje en el primario] y el Vs [Voltaje en el secundario] .De esa manera somos capaces de
obtener la relación, que sería igual a un valor de 8.
Inicialmente a la entrada del transformador se presenta una tensión de 120VAC, es decir
120Vef equivalentes a 169.7Vpico, pero debido a la intervención de la etapa de transformación,
se obtiene en los terminales de salida del transformador una tensión de 15VAC o 15Vef,
aproximadamente 21Vpico, las magnitudes de la tensión o voltaje pico [Vpico] es el resultado de
multiplicar el voltaje eficaz [Vef o VRMS ] por la raíz del número 2 [√2 ]. En las gráficas
posteriores se muestra mejor esta información.
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- Tensión de Red [120VAC 60Hz] -
+ 169.7Vpico
- 169.7Vpico
Cuando la señal alterna previa atraviesa el transformador utilizado en el proyecto se
obtendría la siguiente gráfica, debido a la relación de transformación que el mismo presenta.
-Tensión de Salida [Etapa de transformación] -
+21Vpico
- 21Vpico
Otro dato importante de agregar es que como se mencionó previamente el trasformador a
utilizar posee una potencia máxima de 150W, lo que indica que puede suministrar una
intensidad máxima de 10A en base a una tensión de 15VAC, por lo tempo se implementó este
modelo de transformador en el diseño y simulación de las dos fuentes que conforman el
sistema de alimentación.
-Etapa de rectificación-
La segunda fase fundamental de una fuente de alimentación es la rectificación, como su
nombre lo indica esta parte está compuesta por un rectificador, a causa de ello es importante
conocer el funcionamiento del componente principal de los rectificadores: el diodo es uno de
los elementos electrónicos más usados, debido a que tiene diferentes usos. Su principal función
en los circuitos es permitir el flujo o circulación de corriente en un único sentido.
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Esta etapa está constituida por diodos rectificadores cuya función es rectificar la señal
proveniente del bobinado secundario del transformador. Existen 2 tipos de configuraciones
que son rectificación de media onda y de onda completa. Un rectificador de media onda solo
permite que los semiciclos positivos de la señal alterna lo atraviesen, es decir bloquea los
semiciclos negativos, mientras que un rectificador de onda completa “convierte” los
semiciclos negativos en positivos. El rectificador básicamente es dispositivo que tiene como
función convertir la tensión alterna que sale del transformador a una tensión más cercana a la
tensión continua.
Para llevar a cabo este proceso se utilizan diodos rectificadores que cuando la tensión del
ánodo sea mayor que la del cátodo dejaran pasar la corriente, esto servirá como un
interruptor que se abre y se cierra según la tensión que se le sea suministrada a sus terminales
- Etapa de Rectificación en La fuente de Alimentación [4A] -
- Funcionamiento de un diodo rectificador en corriente alterna [AC] -
La corriente alterna tiene la característica que cambia de sentido continuamente además que
su amplitud varia paulatinamente aumentando y disminuyendo en el transcurso del tiempo,
entonces un diodo rectificador en corriente alterna básicamente funciona de la siguiente
forma: “deja pasar los semiciclos positivos y elimina los semiciclos negativos”, los diodos
dentro de las fuentes de alimentación lineal y otros dispositivos electrónicos cumplen esta
función, en general suelen denominarse rectificadores.
Como se observa en el esquema anterior se usará un puente rectificador que posee un
encapsulado de media potencia, además dicho modelo pertenece a los rectificadores
“lineales”, debido la forma que presentan, suele llamarse “small” in line, “medium” in line y
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“big” in line debido a los diferentes tamaños, además existen los modelos GBL, GBU, KBL, KBP
y KBU, cada uno constituye un conjunto de series que maneja diferentes tamaños y valores
de intensidades y tensiones máximas, por ejemplo: la serie GBU6 [utilizada para la simulación
de la presente fuente] , comprende una serie de modelos que según la información
proporcionada en su hoja de datos están diseñados para trabajar con una intensidad máxima
de [6A].
Existen muchos tipos de puentes rectificadores, también llamados bridges que se venden ya
preparados con los cuatro diodos en un solo encapsulado. Aunque también puedes armarlos
manualmente. En este caso, usaremos uno prefabricado, el chip GBU6B el cual consta de 4
terminales, en la imagen inferior se muestra la apariencia física de este puente rectificador y
su símbolo esquemático.
La razón de haber elegido este puente rectificador es simple y se debe a que este puente
rectificador soporta más de la intensidad deseada. Esto, lo podemos encontrar en su hoja de
especificaciones que indica sus parámetros de funcionamiento.
En la tabla previa se puede apreciar que este rectificador es capaz de soportar una intensidad
máxima de 6A. Por ese motivo se decidió utilizar este modelo en nuestro circuito. Pero ¿Qué
hace en nuestro circuito? Como ya se explicó, un rectificador recibirá tensión alterna
proveniente de la salida del rectificador y en este caso debido a que se implementó un puente
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de diodos, el mismo dejará que los semiciclos positivos de la señal alterna lo atraviesen pero
además convertirá los semiciclos negativos en positivos. En nuestro caso básicamente se
transformaran los semiciclos negativos a semiciclos positivos como se muestra más adelante.
- Salida del Rectificador de Onda Completa -
Inicialmente se tiene una señal sinusoidal de aproximadamente 21Vpico provenientes de la
salida del transformador, pero debido a que se presenta una caída de tensión en dos diodos
rectificadores durante cada semiciclo y según el fabricante cada elemento [diodo] tiene una
caída de 1.1V, el voltaje pico [Vpico] en la salida del rectificador seria el siguiente:
𝑉 = 21𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 − 1.1(2)
𝑉 ≈ 19𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜
Por lo tanto a la salida del rectificador se tendrá una señal oscilante de 19Vpico, otro dato
importante es que la frecuencia se duplica en el rectificador de onda completa, pasa de una
frecuencia de red de 60Hz, a una de 120Hz, para culminar este segmento en la imagen inferior
se observa una gráfica de la tensión de salida del rectificador.
+19Vpico
-Etapa de filtraciónLa mayoría de los circuitos digitales trabajan con corrientes directas así que necesitan una
señal lineal en vez de pulsos, debido a esto el circuito de la fuente necesita integrar un bloque
de filtrado el cual se encargara de hacer que las señales en forma de pulso [oscilaciones] se
transforman en una señal más o menos continua. La señal que se obtiene en salida de la
rectificación es una señal en forma de pulsos, puesto que el puente de diodos solo deja pasar
los semiciclos positivos y transforma los semiciclos negativos de la señal de corriente alterna.
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La forma más sencilla de implementar un circuito efectivo es mediante la conexión en paralelo
de un capacitor, debido a que el capacitor es un dispositivo el cual puede almacenar cierta
carga cuando es aplicada una corriente en sus terminales y proporcionar esta carga cuando
se le deja de aplicar la corriente, en base a ello lo podemos utilizar como un filtro.
Un condensador también conocido como capacitor es un componente electrónico pasivo
además de un aparato imprescindible en la electrónica, en primer lugar hay que comprender
que un condensador tiene formas de operación muy diferente dependiendo del tipo de
corriente que se le suministre [AC o DC] , sin embargo para entender su funcionamiento y
contribución en el presente proyecto solamente es necesario entender su funcionamiento en
“Corriente Directa”, aunque la salida del rectificador aún no es completamente directa
gracias al condensador se acercara aún más a una tensión limpia y fija.
Un condensador está formado por dos láminas de un metal conductor, separadas a muy poca
distancia por un material aislante [llamado dieléctrico] como plástico o cerámica. Las láminas
conductoras están tan cerca que sus átomos pueden “verse, pero no tocarse”, explicado más
técnicamente, las láminas están lo suficientemente cerca para que los átomos con falta de
electrones atraigan a los electrones de la lámina contraria. El dieléctrico no permitirá que los
electrones puedan pasar de una lámina a la otra.
- Símbolo del condensador -
- Carga del condensador -
Al aplicar
una
tensión eléctrica
con
una
batería,
ésta aportará electrones por un polo, y los atraerá por el otro. Los
electrones aportados se agolparán en una lámina del
condensador, y en la otra desaparecerán al ser absorbidos por la
batería. Al haber movimiento de electrones, habrá una corriente
eléctrica [corriente de carga]. Cuando los átomos de las láminas
conductoras no admitan más exceso o falta de electrones, éstos
dejarán de moverse, por lo que la corriente hacia dentro o hacia
afuera del condensador se detendrá. Mientras la tensión aplicada
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se mantenga, los electrones seguirán “empujando” contra la lámina aislante, atraídos por el
polo opuesto, aunque no se muevan. Al no moverse, no hay corriente.
-Descarga del condensador-
Si hay un conductor o resistencia que lo permita, los electrones se
moverán atraídos por los átomos con carga positiva. Por lo
tanto, circulará una corriente eléctrica [corriente de descarga] hasta
que los electrones en una lámina sean los mismos que en la otra,
desapareciendo la corriente. Si se aplica una tensión con la polaridad
opuesta, se repetirá todo el proceso, aunque la corriente circulará
en sentido contrario. La lámina que antes tenía carga positiva [falta
de electrones] ahora será negativa [exceso de electrones]. Si no hay
ningún circuito de descarga que permita el paso de los electrones al
desconectar la tensión, el condensador permanecerá cargado indefinidamente. Por lo tanto,
tendrá una tensión propia, fruto de la diferencia de potencial entre átomos positivos y
negativos.
En el momento que se conecte a un circuito que permita su descarga, los electrones se
moverán hasta igualarse las cargas de ambos polos. Mientras mayor superficie tengan las
láminas, más átomos estarán enfrentados a la lámina contraria, y por lo tanto más electrones
podrán atraer o repeler. Así, la capacidad (cantidad de carga que pueden almacenar)
será proporcional a su superficie. Carga y De
En la imagen inferior se muestra una representación gráfica de la carga y descarga de un
condensador -
Grafica de la Carga y descarga.
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- Etapa de filtración en la Fuente de Alimentación [4A] -
En el caso de nuestro circuito, como se muestra en el diagrama previo, se utilizaron 2
condensadores con un valor respectivo de 5600µF, además para la implementación de los
regulares se agregaron dos más de 0.33µF y otro par de 0.1µF debido a recomendación del
fabricante. El cálculo para determinar el valor de estos condensadores se muestra a
continuación:
Para determinar el valor ideal de un condensador para la etapa de filtrado se implementa la
siguiente formula.
𝐶=
𝐼𝑚á𝑥
𝑓 ∙ 𝑉𝑟𝑝𝑝
El voltaje Rizo pico a pico se encuentra haciendo la diferencia del voltaje máximo y el voltaje
mínimo.
𝑉𝑝𝑝 = 𝑉𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑚𝑖𝑛
El voltaje máximo como su nombre lo indica es el valor máximo de tensión que se presenta en
la entrada del filtro, como fue mostrado con anterioridad debido a la caída de tensión en el
puente rectificador este valor será de 19Vpico.
Por otro lado el voltaje mínimo será la tensión mínima que queremos obtener a la salida del
filtro, se puede determinar en base al voltaje mínimo que necesita el regulador para funcionar
adecuadamente , en nuestro caso el LM7812 necesita 3V por encima de su tensión de salida
es decir :
𝑉𝑚𝑖𝑛 12 + 3 = 15𝑉
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Sin embargo, necesitamos activar el transistor de potencia, utilizado para suministrar
corrientes superiores a las que soportan los reguladores, por lo tanto se debe polarizar la
resistencia de activación para el transistor.
En nuestro caso se definido una tensión de activación o tensión emisor-base [VEB] 1V, por lo
tanto el voltaje mínimo necesario seria de:
𝑉𝑚𝑖𝑛 = 15𝑉 + 1𝑉
𝑉𝑚𝑖𝑛 = 16𝑉
El siguiente punto es determinar el voltaje de rizo pico a pico [Vrpp], mediante la diferencia
entre el voltaje máximo y el voltaje mínimo.
𝑉𝑟𝑝𝑝 = 𝑉𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑚𝑖𝑛
𝑉𝑟𝑝𝑝 = 19𝑉 − 16𝑉
𝑉𝑟𝑝𝑝 = 3𝑉
Ahora se sustituyen los datos en la fórmula mostrada previamente:
𝐶=
𝐼𝑚á𝑥
𝑓 ∙ 𝑉𝑟𝑝𝑝
𝐶=
4𝐴
120𝐻𝑧 ∙ 3𝑉
𝐶 = 11,111µ𝐹
Debido a que, conectando dos capacitores en paralelo, sus valores se suman, podemos usar
dos capacitores de 5555.5 µF. Sin embargo comercialmente este valor no existe. Por esta
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razón, se optó por utilizar dos capacitores 5600µF. En función de ello se puede determinar el
nuevo voltaje mínimo y el factor de rizo.
- Voltaje mínimo. 𝐶=
𝐼𝑚á𝑥
𝑓 ∙ 𝑉𝑟𝑝𝑝
𝑉𝑚𝑖𝑛 = 𝑉𝑚á𝑥 −
𝑉𝑚𝑖𝑛 = 19𝑉 −
𝐼𝑚á𝑥
𝑓∙𝐶
4𝐴
120𝐻𝑧 ∙ (2 ∙ 5600µ𝐹)
𝑉𝑚𝑖𝑛 = 16.02𝑉
- Factor de Rizo 𝐹𝑟 =
( 19𝑉 − 16.02) ∙ 100
𝑉𝑚𝑎𝑥
𝐹𝑟 =
2.98 ∙ 100
19𝑉
𝐹𝑟 = 15.68%
- Señal de salida del filtro -
Vmáx = 19V
Vmin = 16V
20
- Etapa de regulación -
La etapa de regulación es la cuarta y última etapa
fundamental de una fuente de alimentación lineal, al
igual que las otras fases como su nombre lo indica está
conformada por un dispositivo denominado regulador de
tensión, un regulador circuito electrónico compuesto por
diferentes elementos.
Esta etapa consiste en el uso de uno o varios circuitos
integrados que tienen la función de mantener constantes
las características de tensión.
Los reguladores de tensión utilizados para la creación de
este tipo de fuentes son conocidos como reguladores
lineales, es el modelo menos complejo, ya que solo posee tres terminales. La primera es Vin,
que significa Voltage In, que se traduce como voltaje de entrada. La segunda es Vout, que se
traduce como Voltaje de salida. Y la última, GND o masa. La distribución de sus pines es
dependiente del modelo y fabricante
Su funcionamiento general es “eliminar” el rizado o disminuir lo más
posible el factor de rizo presente en la señal proveniente del filtro, de
esta manera logra mantener una tensión constante, limpia y fija entre
su el terminal central [GND] y el de salida [V out]. Según se indique el
modelo de regulador, existen diferentes tipos de reguladores de tensión
por ejemplo los reguladores positivos como la familia 78XX, que cuenta
con diferentes variantes capaces de manejar tensiones de 5V, 6V , 8V,
9V, 12V, 15V, 18V, 20V, 24V, 27V, en los modelos 7805, 7806, 7808, 7809, etc., aunque en la
tabla superior se especifica que el regulador necesita una tensión de entrada con una valor de
2V por encima de la tensión de salida, lo mejor es que la tensión de entrada sea 2.5V o 3V
superior a la tensión de salida.
Usando esta tabla como referencia, nos encontramos con los modelos que necesitamos con
mayor facilidad. El 7805 necesitaría un mínimo de 7V debido a que ya le proporcionamos lo
adecuado [15V] funcionaria sin ningún tipo de problemas, igualmente el 7812, cuyo voltaje
mínimo sería de 14V, de esta manera ambos reguladores nos entregarían el voltaje de salida
deseado: 5V y 12V respectivamente.
En nuestro circuito, necesitamos conseguir 12V y 5V, para el sistema de control de acción
mecánica para las bombas de agua y el sistema de control de temperatura. Con lo
previamente visto ya, concluimos que tenemos que utilizar un LM7812 y un LM7805, debido
a que nos proporcionaría los voltajes deseados.
21
- Etapa de regulación en la fuente de alimentación [4A] -
A continuación se presenta de manera breve la teoría sobre los reguladores de tensión
utilizados en la presente fuente además de la aplicación y funcionamiento del proceso de
activación del transistor de potencia en función de la corriente que circula por la resistencia
de polarización. Todos estos elementos y el esquema de conexión general de los mismos se
puede observar en el diagrama esquemático superior.
- Regulador De Tensión 7805 -
Es un dispositivo electrónico que tiene la capacidad
de regular voltaje positivo de 5V hasta una
intensidad de 1A, el regulador de voltaje
7805, básicamente es un dispositivo que cuenta
con 3 pines:

1 – Tensión de entrada [Vin]

2 – Masa [GND]

3 – Tensión de salida [Vout]
22
- Regulador De Tensión 7812 -
El Circuito Integrado 7812 es un circuito regulador
de voltaje que a menudo constituye una porción
de una fuente de alimentación. Una fuente de
alimentación de tensión convierte la corriente
alterna en corriente continua. Después de una
rectificación inicial, la corriente oscilante se filtra
para reducir el ruido y suavizar la corriente para
que no fluctúe. Un regulador de voltaje
idealmente impide que la tensión se exceda de la
salida nominal del regulador. El LM7812 es un regulador de voltaje positivo de 12 voltios, lo
que significa que la salida se mantiene en un máximo de 12 voltios. Su distribución de pines es
la misma que la del LM7805 y toda la familia LM78XX.
- Aplicación de transistores de potencia [PNP] -
Un transistor PNP funciona de la siguiente forma, a medida que aumenta la tensión entre el
emisor y la base del transistor, el mismo se activa cada vez más hasta que se conduce
completamente desde el emisor hasta el colector , a medida que disminuye la tensión emisorbase, el transistor se “cierra” cada vez más, hasta que la corriente es tan baja que el transistor
ya no conduce del emisor hacia el colector, además mientras más grande sea la tensión
emisor- base, mayor es la corriente de emisor y también aumenta la corriente de base.
- Función en la fuente de alimentación de 4A En nuestro caso, utilizamos una resistencia que polarizara un transistor PNP. Aplicando la Ley
de Ohm y estableciendo que se necesita aproximadamente 1V para que la resistencia pueda
polarizar el transistor se puede determinar la intensidad que circulara por la resistencia para
que el transistor se polarice.
𝐼=
𝑉
𝑅
𝐼=
1𝑉
2.2Ω
𝐼 ≈ 450𝑚𝐴
Entonces sabemos que en promedio cuando se presente una caída de voltaje de 1V en la
resistencia de polarización el transistor se activará, este valor es un promedio, generalmente
23
los transistores tienen un umbral de 0.6V o 0.7V. El transistor
se utilizará con el objetivo de no forzar a los reguladores en el
suministro de corriente, debido que si la corriente circula por
los mismos son propensos a quemarse. Por lo tanto, la tensión
entre el emisor y la base generada por la caída de tensión en
la resistencia permitirá que la corriente circule del emisor al
colector del transistor y posteriormente llegara a la bornera,
lo que genera que en la salida de la fuente se presenten
tensiones de 5V y 12V, y que de manera global la intensidad
máxima de la fuente sea de 4A [a causa de la utilización de un fusible de protección de 0.5A].
- Resumen de Las etapas de la fuente de alimentación [4A] -
- Etapa de transformación Se convierte los 120VAC/60Hz a 15VAC/60Hz, equivalentes a 21Vp, esto debido a la relación
de transformación elegida previamente, que daría como un voltaje eficaz de 15Vef.
21Vpico
- 21Vpico
- Etapa de rectificación En esta etapa se transformaran los semiciclos negativos dejando solamente los positivos.
Además de eso, el voltaje pico disminuye debido a la caída de tensión en los diodos y la
rectificación en base al puente rectificador provoca que la frecuencia pase de 60Hz a 120Hz.
+19Vpico
24
- Etapa de filtración Básicamente mediante la etapa de filtración en base a un arreglo en paralelo de dos
condensadores de 5600µF, se obtendrá un Vrpp de 2.98V, en base a un Vmáx de 19V y un Vmin
de 16.02V, además la señal de salida del filtro presentaran Fr del 15.68%
Vmáx = 19V
Vmin = 16V
- Etapa de regulación Se amerita usar un regulador para tener una señal más limpia y con menos rizos. Por lo tanto,
se empleó un regulador de tensión 7805 y un 7812 para obtener una tensión de 5VDC y 12DC
respectivamente.
- LM 7805 -
Vmáx = 5VDC
- LM 7812 -
Vmáx = 12VDC
Para culminar con la explicación sobre la fuente de alimentación con una intensidad máxima
de 4A, es necesario explicar de manera completa y concreta el funcionamiento general de la
misma, mediante la visualización del esquema funcional, para luego mostrar el diagrama
esquemático, el diseño del circuito impreso, la máscara de componentes y finalmente el
modelo 3D del circuito físico real.
25
- Explicación General de la Fuente de Alimentación [4A] –
La Fuente de Alimentación de 4A será la encargada de suministrar la tensión y corriente
necesaria para el adecuado funcionamiento del sistema de control, inicialmente se contara
con una señal de 120VAC/60Hz que será modificada mediante un transformador obteniendo
una tensión de 15VAC/60Hz , posteriormente mediante el rectificador de onda completa
integrado por el puente rectificador GBU6B se conseguirá una señal oscilante con un voltaje
máximo de 19Vpico y una frecuencia de 120Hz, luego mediante el filtro compuesto por dos
condensadores electrolíticos en paralelo con una capacitancia de 5600µF, se disminuirá
considerablemente el rizado, obteniendo una señal mucho más leve que oscilara
continuamente entre un valor de 19V y 16V, presentando un Vrpp de 2.98 V, finalmente a
través de los reguladores de tensión 7812 y 7805 se obtendrán dos salidas de voltaje fijas y
limpias con un valor de 12V y 5V respecto a GND respectivamente.
Uno de los componentes adicionales y fundamentales para el funcionamiento de la fuente
serán los transistores de potencia que conducirán la mayor parte de la corriente en
consecuencia de su polarización mediante una resistencia de 2.2 , esto con la finalidad de
reducir el desgaste en los reguladores de tensión.
26
- Diagrama Esquemático -
27
- Circuito Impreso y Máscara de Componentes -
- 10cm -
El diseño del circuito impreso de la Fuente de
Alimentación [4A], se muestra en la imagen
superior, en la creación del mismo se utilizó el
grosor de necesario en las pistas pertinentes
para que el circuito sea capaz de suministrar
eficazmente una corriente máxima de 4A.
- 5cm -
- 10cm -
- 5cm -
Se depuraron los ángulos de 90°, y fue
conectado correctamente sin utilizar puentes,
fue diseñado en una única capa y con un plano
común de tierra.
En la Máscara de Componentes, como se
puede observar además de los componentes
básicos
[resistencias,
leds,
borneras,
condensadores cerámicos y electrolíticos] se
ha dejado espacio para colocar disipadores de
calor manteniendo un orden agradable y
estético.
28
- Modelo 3D de la Fuente de Alimentación [4A] En las siguientes imágenes se presentan diferentes puntos de vista del Modelo 3D correspondiente a la Fuente de Alimentación de 4A,
donde se han utilizado elementos a escala para la adecuada elaboración de un modelo físico con todos los componentes electrónicos
presentados anteriormente.
29
- Fuente de Alimentación de 8A -
Esta Fuente de Alimentación será la encargada de suministrar los parámetros necesarios de
tensión y corriente al sistema de refrigeración e iluminación, por lo tanto poseerá una tensión
de 12V y una intensidad máxima de 8A.
Debido a que la información teórica se explicó en la fuente de alimentación anterior, en esta
no se entrará en tantos detalles para evitar la monotonía en los cálculos, así que solamente
se mostrará un resumen sobre las diferentes etapas de la misma, presentando los esquemas
de conexión y luego se hará énfasis en el sistema de iluminación explicando por último el
funcionamiento general de la misma.
- Etapa de transformación en la Fuente de Alimentación [8A] -
Como se muestra en la imagen superior la etapa de transformación de esta fuente de
alimentación poseerá como el circuito previo un transformador de 120VAC/60Hz a
15VAC/60Hz, es decir un trasformador con una relación de transformación 8/1. Además se
utilizará un fusible de 1A en función a la relación de transformación. En la imagen inferior se
muestra la gráfica de la tensión de salida en esta primera etapa.
- Etapa de transformación -
21Vpico
- 21Vpico
30
- Etapa de rectificación en la Fuente de Alimentación [8A] -
En esta etapa se implementa un rectificador de onda completa a través de un puente de
diodos debido a la caída de tensión sobre los elementos internos del puente rectificador, el
valor del voltaje pico [Vpico] desciende a aproximadamente 19V, además la frecuencia de
duplica. Como se muestra en el esquema inferior.
+19Vpico
El puente rectificador utilizado en el diseño de la presente fuente fue el GBPC801, cuya
característica de funcionamiento más importante es que soporta una corriente de 8A, por lo
tanto es ideal para el diseño de esta fuente de alimentación, una tabla con sus otros
parámetros de funcionamiento se muestra en la parte inferior.
31
- Etapa de filtración en la Fuente de Alimentación [8A] -
La siguiente tapa es la filtración, en general esta etapa consiste en capacitores conectados en
paralelo y básicamente lo que hacen es convertir la onda oscilante o de pulsos a una más
estable y más lineal de esta forma obtenemos una fuente que entrega una tensión de más fija
y limpia , el cual es nuestro objetivo final, pero existe un problema más y es que dicha onda
no es completamente lineal y puede ocasionar daños a nuestro circuito los capacitores tiene
una capacidad limitada para descargar su energía, esa capacidad se mide en faradios.
𝐶=
𝐼𝑚á𝑥
𝐹(𝑉𝑅𝑃𝑃 )
El único valor que necesitamos encontrar es el voltaje de rizo pico a pico [Vrpp], para ello se
necesita el voltaje máximo que será de 19V y el voltaje mínimo que debido a las características
del regulador de tensión y la caída de voltaje en la resistencia de polarización para el
transistor de potencia asumiremos con un valor de 15.5V, otro punto importante a recalcar es
que necesitamos que la fuente sea capaz de suministrar una tensión fija en función de
intensidad máxima de 8A para suplir adecuadamente las necesidades del sistema de
refrigeración e iluminación, aclarado ese punto sustituimos estos valores en la fórmula
mostrada anteriormente quedándonos la siguiente ecuación
𝐶=
8𝐴
120𝐻𝑧(19 − 15.5)𝑉
𝐶 = 19,047.62µ𝐹
Al resolver la ecuación nos da un valor aproximado de C  19047µF, no existe un capacitor
comercial con dichas características así que se puede sustituir por 4 capacitores de 4700uF y
32
de esa manera se mejorará el funcionamiento de la etapa de filtrado. La señal que se obtiene
se presenta en la gráfica inferior.
Vmáx = 19V
Vmin = 15.5V
- Etapa de Regulación en la Fuente de Alimentación [8A] En la etapa de regulación se encuentra el regulador de voltaje que elimina los rizos entregados
por el filtro entregándonos una tensión lineal necesaria para nuestro circuito, esta etapa
posee un regulador de voltaje 7812 que nos entrega los 12V necesarios para nuestro circuito
pero no nos entrega la intensidad necesaria pues un regulador de voltaje lo más que nos puede
llegar a entregar es alrededor de 1A y nuestro circuito ocupa de alrededor de 6A como mínimo
así que para aumentar la intensidad de la fuente se necesitan de unos transistores de potencia
para que estos entreguen la intensidad necesaria, los transistores se conectan de esta manera.
Este modelo en especial de transistor puede llegar a soportar la circulación de una intensidad
de 8A, pero esto haría que nuestro transistor se sobrecaliente, así que la solución es
implementar dos transistores en paralelo para que la intensidad que ocupa el circuito que
33
vamos a cargar se divida entre ambos transistores generando en ellos una menor potencia
de trabajo y por lo tanto una menor temperatura.
Un transistor PNP para dejar pasar corriente entre el Emisor y el Colector necesita de al menos
0.6V o 0.7V sin embargo para efectos de simulación consideramos un valor de 1V entre el
Emisor y Base por lo tanto tenemos que calcular la resistencia de polarización en función de
la corriente que no debe ser superior a un valor de 450mA pues si sobre pasa esta magnitud
el regulador trabajará demasiado y se sobrecalentara haciendo que nuestra fuente no trabaje
de manera óptima dañando algunos componentes de internos de la misma o externos de los
circuitos que se alimentarán. Al igual que en el circuito anterior el resultado será de
aproximadamente 2.2 , un valor comercial.
El modelo de transistor a utilizar
será el MJE15033G, este modelo
de transistor presenta algunas
características esenciales para el
correcto funcionamiento de la
fuente de alimentación en la
imagen lateral se muestran las
especificaciones
de
funcionamiento
de
este
transistor PNP.
Su principal característica es que
soporta una intensidad de
colector máxima de 8A, y picos
de la misma de hasta 16A, otras
de sus características a pesar de
que no son muy necesarias para la elaboración del proyecto es que soporta una tensión
colector-emisor y colector-base de hasta 250VDC, además posee una potencia total de
disipación con un valor alrededor de los 50W, sin embargo estas condiciones dependen de
diferentes variables. Una imagen de la tensión de salida de la etapa de regulación se muestra
en la parte inferior.
Vmáx = 12VDC
Con eso se culmina la explicación de las cuatro fases de la fuente de alimentación de 8A, como
se mencionó en un inicio no se detalló mucho en los cálculos, ni en la explicación de las etapas
en general puesto que toda esa información ya se presenta dentro de la primera sección sobre
34
la fuente de la alimentación y la intensión no era que dichos cálculos se volvieran muy
repetitivos dejando calara esa parte , lo único que falta es explicar el funcionamiento del
sistema de iluminación que forma parte de la presente fuente de alimentación.
- Sistema de Iluminación -
La fuente de Alimentación de 8A, alimentará a un pequeño
sistema de iluminación inmerso en nuestro circuito el cual
cumple la función de iluminar las fotorresistencias en
condiciones de poca luminosidad, a sus ves poseen
interruptores para facilitar la activación y desactivación
de dichos arreglos.
Para la elaboración de este sistema de iluminación
utilizamos Leds de 1W de potencia que consumen
alrededor de 300mA y de 3.3V cada uno, así que el resto
de esa tensión en función del voltaje que suministrará la
fuente con un valor de 12V , será el voltaje sobre la
resistencia, si se realiza la operación anteriormente
mencionada se obtien un valor de 5.4, ese es el valoe de
tensión en la resistencia, asi que para determinar el valor
resistivo de la misma solamente necesitamos encontrar la corriente, sin embargo al estar en
serie la corriente que atavíese la resistencia, será la misma corriente que se mueva por los
LEDs así que posee un valor de 300mA, en base a ello a continuación se muestra la ecuación
mediante la Ley de Ohm para determinar el valor de la resistencia
𝑅=
𝑉
𝐼
𝑅=
5.4𝑉
300𝑚𝐴
𝑅 = 18
Y efectivamente el valor obtenido corresponde a un valor comercial así que lo único que falta
es determinar la potencia de disipación de ese resistor. Eso se realiza con la formula siguiente.
𝑃= 𝑉∙𝐼
𝑃 = (5.4𝑉 )(300𝑚𝐴)
𝑃 = 1.62𝑊
En base a ello podemos afirmar que se necesitara una resisten cique soporte una potencia de
al menos 2W, sin embargo es recomendable que sea de 3W o 5W, en esta oportunidad
35
nosotros elegimos utilizar una de 5W para disminuir considerablemente el deterioro de las
mismas con el paso del tiempo.
Para finalizar con esta sección del proyecto a continuación se muestra la Explicación General
de esta Fuente de Alimentación Lineal.
- Explicación General de la Fuente de Alimentación [8A] En una fuente de alimentación de alta intensidad en necesario implementar un sistema de
transistores que permitan la circulación de corrientes más elevadas, la presente fuente fue
creada para alimentar una celda o peltier la cuál consume una corriente promedio 6A además
del sistema de iluminación y disipación, en conjunto suministrará cerca de 7A, aunque este
diseñada para un valor máximo de 8A , en esta fuente ocupamos un transformador de 120VAC
eficaces a 15VAC eficaces luego, en la etapa de rectificación ocupamos de un rectificador de
onda completa el cual ocupa de un puente de diodos modelo GBPC801, en la etapa de filtrado
se ocupan 4 capacitores electrolíticos de 4700uF y un regulador 7812 para obtener una
tensión fija y limpia de 12v sin olvidar la intervención delos transistores PNP MJE15033G que
conforman una parte elemental del circuito total.
36
- Diagrama Esquemático -
37
- Circuito Impreso y Máscara de Componentes El Circuito Impreso de la fuente de Alimentación de 8A se presenta en la primera imagen inferior, la característica esencial de este circuito
es el ancho de las pistas que fueron diseñadas para soportar la corriente máxima que puede proporcionar la fuente, en la imagen inferior
se muestra también la máscara de componentes. Para la realización del circuito impreso no se utilizaron puentes y se implementó un
plano común de tierra.
- 16cm -
- 5cm -
- 16cm -
- 5cm -
38
- Modelo 3D de la Fuente de Alimentación [8A] En las siguientes imágenes se presentan del modelo físico de la Fuente de Alimentación de 8A, se ha logrado una estética bastante buena
adonde y para el correcto modelaje se utilizaron los modelos específicos de los componentes seleccionados.
39
40
- Sistema de Control -
El proyecto “Dispensador Automático de Agua Fría y Caliente con LDR” , tiene como circuito
principal un sistema de control, integrado a su vez por dos partes fundamentales, la primera
de ellas está destinada al control de acción para la correcta activación independiente de un
conjunto de dos bombas mecánicas para el agua fría y caliente respectivamente y la segunda
parte será la encargada de la regulación de temperatura sobre los sistemas de potencia para
la adecuada calefacción y refrigeración del agua , ambos sistemas en general son bastante
similares y se han configurado a partir de un conjunto de componentes clave, el
funcionamiento de cada circuito de control se basa en la aplicación de divisores de tensión,
amplificadores operacionales configurados como comparador, circuitos de polarización para
transistor y circuitos de activación y protección para relevador. Cada uno de estos bloques
será explicado de manera independiente haciendo énfasis en el funcionamiento de los
diferentes componentes que los conforman.
- Diagrama Esquemático “Sistema de Control”-
41
Como se muestra en la imagen previa el sistema de control se
alimentará por dos tensiones de diferente magnitud, +5V y +12V, para
el control de la temperatura y la activación de las bombas de agua
respectivamente, esto se debe a las especificaciones y parámetros de
funcionamiento de los componentes utilizados, esas tensiones serán
suministradas por el Primer Modelo de Fuente de Alimentación
diseñada especialmente para esta finalidad, manejando las tensiones
necesarias y contando con la capacidad de trabajar a una intensidad máxima de 4A, el circuito
presentado además solo necesitara una tierra común [GND] para su correcto funcionamiento.
- Circuito de Control [Bombas de Agua] -
El primer circuito a desarrollar será el destinado al control de activación para las bombas de
agua, el diagrama esquemático se presenta en la imagen inferior.
42
Para entender su funcionamiento en conjunto es de suma importancia comprender cada una
de las partes que lo conforman por lo tanto en primer lugar se presenta la teoría sobre el
comportamiento de los divisores de tensión para posteriormente abordar las resistencias fijas,
varíales y las resistencias dependientes a la luz [LDR].
- Divisor de Tensión -
Un divisor de tensión o divisor de voltaje es un circuito electrónico conformado por un conjunto
de resistencias en serie conectadas a una fuente de tensión, como se presenta en la imagen
posterior:
VT
+
+
R1
V1
-
VT
+
V2
R2
-
-
En la imagen lateral se puede observar un circuito integrado
por dos resistencias en serie conectadas a una fuente de
tensión, es decir un divisor de tensión, en base a las
propiedades básicas de un circuito serie se puede afirmar que
la corriente que circula por ambas resistencias es la misma y
además la suma de caídas de tensión por elemento es igual al
voltaje total de la fuente de tensión, es decir el V1 + V2 = VT , por
lo tanto si se suma la caída de tensión en la resistencia uno y
la caída de tensión en la resistencia dos, el resultado será
voltaje total, pero algo importante a destacar es la caída de
tensión en cada elemento, porque la caída de voltaje depende
directamente del valor de la resistencia, mientras mayor es su
valor mayor será la caída de tensión en la misma, por ello es
de mucha utilidad conocer la fórmula del divisor de tensión
que se presenta a continuación.
Algo a tener en cuenta es el origen o la justificación de la fórmula para un divisor de tensión,
que básicamente es el resultado del análisis y aplicación de la “Ley de Ohm”, conocer su
demostración nos permite establecer una base sólida y asimilar los principios elementales
que integran la misma.
La fórmula general del divisor de tensión puede ser aplicada a un número indefinido de
resistores en serie, para su demostración, en primer lugar tenemos que tener presente la Ley
de Ohm.
𝑉𝑋 = 𝐼𝑇 ∙ 𝑅𝑋
Por lo tanto la tensión en un resistor “x” [VX] es igual al producto de la intensidad total que
circula por el circuito en serie [IT] y la resistencia donde queremos encontrar la tensión [RX].43
𝑉𝑋 = (
𝑉𝑇
) ∙ 𝑅𝑋
𝑅𝑇
Además también es de nuestro conocimiento que la intensidad total [IT] es igual al cociente
del voltaje total [VT] y la resistencia total o también conocida como resistencia equivalente
[RT] , así que se reescribe la intensidad total [IT] en la formula inicial en función al voltaje total
[VT] y resistencia total [RT].
𝑉𝑋 = (
𝑅𝑋
) ∙ 𝑉𝑇
𝑅𝑇
Luego de ordenar los términos se obtiene la formula general para el divisor de tensión, será
de mucha ayuda para la teoría sobre el funcionamiento del circuito que se presentara
paulatinamente.
Antes de ello me parece adecuado considerar las fórmulas para el divisor de tensión en su
forma más básica es decir cuando está integrado exclusivamente por dos resistencias en serie
y una fuente de tensión. Para ello se presentan dos ejemplos a continuación.
- Ejemplo # 1 -
- Ejemplo # 2 12V
5V
R1
100 
R2
100 
-
V1
R1
1K 
R2
10K 
V2
Seguidamente se presentan las ecuaciones necesarias para analizar este tipo de divisores de
tensión que poseen únicamente dos resistencias de igual o diferente valor y una fuente de
tensión.
44
𝑉𝑅1 = (
𝑅1
) ∙ 𝑉𝑇
𝑅1 + 𝑅2
𝑉𝑅2 = (
𝑅2
) ∙ 𝑉𝑇
𝑅1 + 𝑅2
Estas ecuaciones son el simple resultado de la teoría propuesta anteriormente, utilizada para
el cálculo de tensión en un divisor de voltaje simple.
En el Ejemplo #1 se cuenta con una fuente de tensión de 5V y dos resistencias en serie de
100 , si se cuenta con un conocimiento básico sobre la Ley de Ohm se puede deducir que en
cada resistencia la caída de tensión será igual a ½ VT, [la mitad de la tensión total], es decir
2.5V, para justificar este punto se presenta el cálculo de la tensión en la resistencia “1”
mediante la aplicación del divisor de tensión.
𝑉𝑅1 = (
𝑉𝑅1 = (
𝑅1
) ∙ 𝑉𝑇
𝑅1 + 𝑅2
100
) ∙ 5𝑉
100 + 100
1
𝑉𝑅1 = ( ) ∙ 5𝑉
2
𝑉𝑅1 = 2.5𝑉
Por otro lado en el del Ejemplo #2 donde las resistencias poseen un diferente valor resulta
mucho más útil la aplicación de la fórmula del divisor de tensión, evitando así posibles errores
en el cálculo del voltaje, entonces en este caso se cuenta con una fuente de tensión de 12V y
dos resistencias, una de 1K y otra de 10K en serie, para este ejemplo se pide encontrar la
tensión en la resistencia “2”, los cálculos respectivos se presentan en la parte inferior.
𝑉𝑅2 = (
𝑅2
) ∙ 𝑉𝑇
𝑅1 + 𝑅2
45
𝑉𝑅2 = (
10𝐾
) ∙ 12𝑉
1𝐾 + 10𝐾
𝑉𝑅2 = (
10
) ∙ 12𝑉
11
𝑉𝑅2 ≈ 10.91𝑉
Teniendo en consideración estos aspectos a continuación se presenta la fórmula utilizada
para determina la tensión en los divisores de tensión que integran el circuito “Dispensador
Automático de Agua Fría y Caliente con LDR”.
VIN
R1
𝑉𝑂𝑈𝑇 = (
𝑅1
) ∙ 𝑉𝐼𝑁
𝑅1 + 𝑅2
VOUT
R2
VOUT
En general un divisor de tensión es una herramienta capaz de convertir una tensión de cierto
valor a otra diferente siempre y cuando esta sea menor a la tensión de entrada o tensión total
en el divisor de voltaje, sus aplicaciones son amplias generalmente se utilizan para establecer
puntos de referencia en circuitos con impedancias o resistencias altas como los amplificadores
operaciones u otro tipos de circuitos.
Ahora que ya se tiene en consideración la función de un divisor de tensión, a continuación se
presenta la teoría sobre resistencias fijas, variables y dependientes, en este caso de las
resistencias dependientes de la luz [LDR].
46
- Resistencias Eléctricas - 1. Resistencias Fijas. -
Las resistencias o resistores son uno de los componentes fundamentales de la electrónica en
general, una resistencia es un elemento físico que se opone a la libre circulación de electrones
en un circuito cerrado y que causa una caída de tensión dependiente de su magnitud, la
resistencia eléctrica se mide en Ohm [ ], en honor a George Simón Ohm, autor de La Ley de
Ohm, dicha ley relaciona los tres parámetros eléctricos fundamentales presentes en un
circuito eléctrico : Intensidad , Tensión y Resistencia.
En base a esta representación gráfica conocida como “triángulo de Ohm” se relacionan las
magnitudes eléctricas básicas, según las formulas siguientes:
𝑉=𝐼∙𝑅
𝑅=
𝑉
𝐼
𝐼=
𝑉
𝑅
De acuerdo a esta ley, la tensión es directamente proporcional a la intensidad, esto nos indica
que si contamos con un valor resistivo fijo y aumentamos la tensión, la intensidad también
aumentara su valor, además la tensión es directamente proporcional a la resistencia eléctrica,
sin embargo la resistencia eléctrica es inversamente proporcional a la intensidad y viceversa,
por lo tanto mientras mayor es el valor resistivo, mayor será la caída de tensión en esa
resistencia y al mismo tiempo la intensidad que circulara por la misma será menor.
Generalmente las resistencias están compuestas por carbón pero también existen de
cerámica, nicrom, y de otros materiales, las mencionadas inicialmente cuentan con una
amplia gama de valores, debido a la dificultad que representa el hecho de imprimir una cierta
cantidad de dígitos sobre el cuerpo de la misma se recurrió a diseñar un código, el código de
colores mediante este código se identifica fácilmente el valor de las resistencias. La tabla de
valores se muestra seguidamente:
47
- Código de Colores -
En la tabla inferior se muestran los dígitos numéricos que representan cada uno de los colores,
además el valor si se presentan en la banda del multiplicador y su equivalencia en la banda de
la tolerancia.
Utilizar este código es muy sencillo si una resistencia tiene cuatro bandas, la primera y
segunda corresponden a los dígitos, la tercera al multiplicador y la cuarta a la tolerancia, pero
si tiene cinco bandas, el único cambio será que las primeras tres bandas conformaran los
dígitos, la cuarta el multiplicador y la quinta la tolerancia y en las resistencias de seis bandas,
que no son muy usuales se aplica la regla anterior sin embargo la última banda corresponde
a una propiedad denominada coeficiente de temperatura. En algunos casos se pueden
encontrar resistencias de 3 bandas, las reglas para las mismas son idénticas a las resistencias
de cuatro bambas, sin embargo estas últimas no poseen una banda de tolerancia lo que
significa que posee una incerteza del 20%.
- Simbología -
El símbolo eléctrico de la resistencia es uno de los más sencillos y conocidos el primero
corresponde al sitema americano y el segundo al inglés, pero son equivalentes dentro de un
circuito eléctrico.
48
Cuando elegimos una resistencia para implementarla en algún circuito eléctrico especifico y
práctico debemos tener en cuenta que no existen todos los valores de resistencia, pero si una
gran selección, esta característica es importante a evaluar para la correcta ejecución y
construcción de un circuito real, la tabla de los valores comerciales de resistencia se observa
en la imagen inferior:
- Valores Comerciales de Resistencia -
Debido a la composición interna de las resistencias, no cuentan una polaridad definida y por
lo tanto a diferencia de otros elementos no representan una dificultad al realizar el montaje
en un circuito electrónico. Sin embargo existe otro problema al trabajar con resistencias, este
es la potencia de disipación, mientras menor sea el valor de la resistencia será necesario que
sean capaces de disipar una mayor potencia, existen una serie de variantes para aplicar según
la situación.
Existen diferentes tipos de resistencias que son capaces de disipar potencias a partir de 1/8
W, 1/4 W, 1/2W e incluso 1 W hasta otras me soportan potencias desde 2W hasta 10W o
incluso más. Para determinar la potencia que necesita ser capaz de disipar una resistencia se
aplica la siguiente fórmula.
- Potencia Eléctrica -
𝑃=𝑉∙𝐼
Donde la Potencia Electica expresada en Vatios o Watts [W] es igual al producto de la Caída
de Tensión en la Resistencia Eléctrica expresada en Voltios [V] por la Intensidad que circula en
la misma expresada en Amperios [A].
49
Ahora que ya tenemos conocimiento sobre las resistencias fijas, podemos abordar un tipo
especial de resistencias, las resistencias ajustables o variables, es decir los potenciómetros y
trímmers, enfocándonos en su aplicación como un divisor de tensión.
- Resistencias Variables -
Las resistencias variables son un elemento electrónico cuya resistencia eléctrica puede
modificarse según las necesidades del proyecto a través de la manipulación de una perilla o
tornillo, siempre que dicho valor resistivo se encuentre bajo los parámetros de
funcionamiento del mismo aparato.
Su principio de trabajo es relativamente sencillo, internamente posee una resistencia fija de
un valor establecido en el momento de su fabricación y un contacto móvil llamado cursor, que
se mueve por medio de la resistencia con valor fijo, el cursor divide la resistencia en dos partes,
la suma de ambas secciones resistivas será igual al valor total del potenciómetro, por lo tanto
los potenciómetros se conectan en paralelo debido a que frecuentemente son utilizados como
divisores de tensión.
- Estructura Interna de un Potenciómetro -
Material resistivo
Contacto móvil
Terminal # 3
Terminal # 1
Terminal
Variable
Si el potenciómetro anterior tiene un valor de 10K y colocamos un multímetro en escala de
Ohmios, es decir medimos la resistencia eléctrica entre el Terminal # 1 y el Terminal #3, el
resultado será la resistencia total [10K ], pero si utilizamos su terminal central y ubicamos
50
el contacto móvil en el 50% del material resistivo, obtenernos 5K entre el Terminal #1 y el
Terminal variable o central, lo mismo sucede entre el Terminal # 3 y el terminal Variable, en
conclusión mediante la aplicación de un solo potenciómetro se puede generar la función de dos
resistencias fijas independientes con la diferencia que su valor resistivo puede modificarse
fácilmente, por esa razón como se mencionaba anteriormente es ampliamente utilizado como
un divisor de tensión, para entender mejor este concepto se presenta una representación
gráfica del circuito equivalente a continuación:
- Potenciómetro [Circuito Equivalente como un Divisor de Tensión] [50%]VIN
VIN
R1
5K
- RV1 10K
VOUT
=
VOUT
R2
5K
VOUT
Prácticamente un potenciómetro es un divisor de tensión como tal, tomando lo mencionado
inicialmente, si tenemos un potenciómetro de 10K con el cursor o terminal central en el
medio del material resistivo, en otras palabras al 50% como se presenta en la imagen, entre
sus extremos siempre se obtiene una resistencia fija sin embargo entre cualquier extremo y el
terminal central se obtiene una resistencia de 5K , por lo tanto los dos circuitos presentados
en la parte superior son equivalentes.
Y según lo explicado en la teoría sobre el divisor de tensión en esa configuración de resistores
debido a que ambos poseen el mismo valor el VR1 = VOUT, por lo tanto VOUT = 1/2 VIN , es decir
que el Voltaje en la R1 será igual al Voltaje en la R2 y el valor de la tensión en ambos será la
mitad de la tensión de entrada1/2 VIN , conociendo este comportamiento se muestran otros
dos ejemplos para finalizar con este punto.
51
- Potenciómetro [Circuito Equivalente como un Divisor de Tensión] [100%]VIN
- RV1 -
VIN
VOUT
10K
=
VOUT
R1
10K
VOUT
Si se coloca el potenciómetro al 100% como se presenta en el circuito de la izquierda su
equivalencia es el circuito de la derecha, si observamos no existe una resistencia entre el VIN
y el VOUT por lo tanto el VIN = VOUT y toda la tensión caerá en la R1 debido a ello para evitar
esta configuración se suelen colocar resistencias de protección en los extremos del
potenciómetro, evitando corrientes altas y por lo tanto, como se mostrará más adelante.
- Potenciómetro [Circuito Equivalente como un Divisor de Tensión] [0%] VIN
VIN
R1
10K
- RV1 10K
VOUT
=
VOUT
52
En este último caso cuando el potenciómetro se encuentra al 0% como en la imagen izquierda
su circuito equivalente es el mostrado en la imagen derecha, debido a esto toda la tensión
caerá en la R1 y el VIN = VR1 , además el VOUT será igual a 0V teóricamente porque se encuentra
directamente conectado a tierra y en la práctica su valor será próximo a 0V, a causa de
diferentes factores, es decir el V OUT  0V. Al igual que en el caso anterior se utilizan las
resistencias de protección para evitar este tipo de configuraciones.
- Resistencias de protección -
En la imagen inferior se muestra un ejemplo sencillo de la aplicación de las resistencias de
protección con la finalidad de evitar posibles cortocircuitos.
VIN
VIN
VIN
RP1
VOUT
- RV1 -
RP1
IMÁX
VOUT
VOUT
R1
RP2
RP2
R1
RP2
RP2
En la primera imagen de
izquierda a derecha se
muestra uno de los
divisores de tensión
presentados
anteriormente
pero
agregandole
dos
resitencias de protección
[RP1 y RR2 ] ,en segundo
lugar se presenta el
circuito equivalente del
anterior , pero sin las
resistencias de protección
y por ultimo el circuito
equivalente del inicial con
la aplicación de las
resitencias de protección.
Básicamente se utilizan las resistencias de protección para evitar corrientes altas entre la
fuente de tensión o alimentación, es decir entre los terminales de tensión [ V IN y GND ] y los
terminales del potenciómetro, debido a que sin ellas [RP1 y RR2 ] se corre el riesgo de un
cortocircuito entre los terminales mencionados, así que para evitar cualquier clase de
inconvenientes o problemas se utilizan este tipo de resistencias, se pueden usar una amplia
gama de valores siempre y cuando las resistencias posean el mismo valor, evitando así
variaciones en el divisor de tensión propio de la resistencia variable [potenciómetro].
53
Esta configuración de resistencias de protección fueron utilizadas para la realización de los
divisores de tensión del presente circuito “Dispensador Automático de Agua Fría y Caliente con
LDR”, ahora que ya se tiene en consideración al potenciómetro como divisor de tensión en el
siguiente apartado se mostraran algunos tipos de resistencias variables y su simbología.
- Tipos de Resistencias Variables y su Simbología -
Dentro de las resistencias variables son tipos que son ampliamente utilizados según el tipo de
proyecto, esto son los potenciómetro y los trimmers, la diferencia fundamental entre ambos
es que el primero es ajustado manualmente por el usuario por medio de una perilla
[resistencia variable], y en el segundo caso es necesario un desarmador o destornillador para
ajustarlo [resistencia ajustable], debido a ello estos últimos suelen ser mucho más precisos,
sus simbología electrónica y apariencia física común se muestra en las imágenes presentes
en la parte inferior.
- Apariencia Física -
- Potenciómetros [Resistencia Variable] -
1
1 2 3
¿ ¿
2 3
¿ ¿
3
¿
- Simbología -
1
2
¿
- Trimmers [Resistencia Ajustable] -
3
¿
1
2
¿
54
Para el presente proyecto se utilizaron como resistencias variables un conjunto de trimmers
con un valor de 100K , configurados mediante la aplicación de las resistencias de protección,
seguidamente se presentan los modelo utilizados de trimmers, también llamados trimpots de
manera física, para asimilar correctamente los componentes a utilizar en el proyecto.
[Trimmer Serie 3386W, Valor 100K ]
- Trimmer utilizado en el proyecto [Serie 3386W, Valor 100K ]-
Además, los trimmers elegidos serán lineales, es decir la variación o cambio de su resitencia
será constante a diferencia de los potenciómetros logarítmicos, anti-logarítmicos, y otras
variantes para la aplicación en el proyecto es recomendable utilizar potenciómetros o
trimmers lineales, Su comportamiento se presenta en la siguiente gráfica:
- Comportamiento de un potenciómetro Lineal -
- Resistencia Eléctrica -
- Ángulo de Giro o Desplazamiento -
Ahora que ya se conoce el funcionamiento de las resistencias variables como divisores de
tensión es importante conocer las otras variantes de las resistencias variables, por ejemplo las
sensibles a la luz [LDR] o las sensibles a la temperatura [NTC y PTC] imprescindibles para
entender para el correcto funcionamiento del circuito general, por ello a continuación se
presentan la teoría sobre las Resistencias Dependientes de la Luz mejor conocidas como LDRs.
55
- Light Dependent Resistor [ LDR ] -
La Resistencia Dependiente de la Luz, conocida también como Fotorresitor o simplemente
como LDR es una tipo especial de resistencia que cuenta con una propiedad que produce que
su resistencia varié o se modifique en función a la cantidad de luz que se proyecte sobre su
superficie. Su principio de funcionamiento es bastante sencillo cuando la cantidad de luz sobre
la superficie de la LDR asciende su resistencia desciende, es decir será menor y cuando sea la
cantidad de luz sobre su superficie es menor, su resistencia tendrá un valor mayor, ese
comportamiento se presenta en la gráfica inferior:
- Grafica Resistencia/Luz [LDR] -
- Resistencia Eléctrica [ ] -
- Intensidad Lumínica [Lux] -
Básicamente su funcionamiento se explica de la siguiente forma, cuando la LDR no está
expuesta a radiaciones luminosas, en simples palabras a la luz, los electrones presentes en su
superficie están firmemente unidos en los átomos que conforman su estructura, pero cuando
se presenta luz sobre esta superficie, la energía lumínica [radiaciones luminosas] libera
electrones con lo cual el material se hace más conductor y por lo tanto su resitencia eléctrica
disminuye considerablemente.
Las LDR poseen un valor de resitencia determinado por su construcción, cuando se mide el
valor resistivo entre sus extremos con ayuda de un multímetro podemos darnos cuenta
prácticamente que al medir en la oscuridad los valores de su resitencia son cercanos a 1 mega
Ohmio [1MOhm] y cuando se exponen a la luz, dependiendo de la intensidad de la misma se
pueden identificar valores resistivos alrededor de los 100 aunque en algunas ocasiones
pueden descender hasta los 50 o incluso menos, estos valores dependen del fabricante y del
modelo, pues existe una gran variedad de las mismas.
56
Existen dos formas básicas para conectar una LDR como un divisor de tensión, para ello
aplicaremos los conocimientos adquiridos al inició en la explicación de los mismos,
dependiendo del esquema de conexión y del uso o finalidad del arreglo resistivo se presentas
las dos formas más comunes y con mayores aplicaciones prácticas.
- Esquema de Conexión #1 [mayor luz, mayor tensión] -
Al conectar la fotorresistencia o LDR al nodo positivo de nuestra fuente de tensión tendremos
que al incidir una mayor cantidad de luz sobre la superficie de la resistencia se provocará una
menor caída de voltaje o diferencial de potencial entre la fuente de alimentación [VIN] y el pin
de referencia [VOUT], por lo tanto se tendrá una mayor tensión en VOUT . A continuación se
presenta dicha configuración:
VIN = 12V
VIN = 12V
LDR1
LDR1
VOUT
VOUT
R2
R2
Como se observa mientras mayor es la intensidad lumínica mayor es la tensión en el terminal
de salida [VOUT] , recordando los divisores de tensión y sus características , además de las
propiedades de la resistencia eléctrica, se concluye que cuando se incide una valor alto de luz
en la fotorresistencia [LDR1] ,el valor propio de su resistencia disminuye, y en base a la Ley de
Ohm, mientras menor es la resistencia, menor es la caída de tensión en la misma, por lo tanto
si la caída de tensión en el foto-resistor [LDR1] es baja , la mayor parte de la tensión cae en la
otra resistencia [R2], y por ende el valor de la tensión reflejado en el multímetro es mayor.
57
Mediante la aplicación del divisor de tensión se pueden conseguir los valores de resistencia
presentes en la LDR cuando varia la luz, sin embargo no lo considero necesario, por otro lado
algo a importante a recalcar es que esta configuración de fotorresistencia fue utilizada para
la realización del presente proyecto de módulo “Dispensador Automático de Agua Fría y
Caliente con LDR”.
- Esquema de Conexión #2 [mayor luz, menor tensión] -
En esta configuración la fotorresistencia se conecta al nodo de GND o tierra, provocando un
comportamiento inverso al explicado previamente, cuando se incida una mayor cantidad de
luz sobre la superficie de la resistencia se provocará una mayor caída de voltaje entre la fuente
de alimentación [VIN] y el pin de referencia [VOUT], por lo tanto se tendrá una menor tensión o
voltaje en VOUT . En la parte inferior se muestra la configuración:
VIN = 12V
VIN = 12V
R2
R2
VOUT
VOUT
LDR1
LDR1
En este caso mientras mayor es la intensidad lumínica menor es la tensión en el terminal de
salida [VOUT] como se observa en los divisores de tensión previos, esto sucede porque cuando
se incide una valor alto de luz en la superficie de la fotorresistencia [LDR1] ,el valor de su
resistencia disminuye al igual que en el esquema de conexión #1 , siempre en base a la Ley
de Ohm se conoce que mientras menor es el valor de la resistencia, también la tensión en la
misma será menor, por lo tanto si la caída de tensión en el fotorresistencia [LDR1] es baja , la
58
mayor parte de la tensión cae en la otra resistencia [R2], y por lo tanto la magnitud de la
tensión que se puede observar en el multímetro es menor.
- Tipos de Fotorresistencias -
Existen diferentes tipos de fotorresistencias que podemos clasificar en base a los materiales
de los cuales están constituidas o según su linealidad resistiva, es decir su comportamiento
en función de la luz. La LDRs están conformadas por un cristal semiconductor fotosensible,
para su elaboración los más utilizados son el sulfuro de talio, el sulfuro de cadmio, el sulfuro
de plomo, y el seleniuro de cadmio.
La LDRs de sulfato de cadmio son extremadamente sensibles a cualquier tipo de radiaciones
luminosas que son perceptibles o visibles en el espectro de onda del ser humano, por otro
lado las de sulfuro de plomo son especialmente sensibles a las radiaciones infrarrojas y por
ello tiene un campo de trabajo diferente a las primeras.
Además por lo general suelen clasificarse en lineales y no lineales, una fotorresistencia lineal
es también conocida como fotodiodo, pero en algunas aplicaciones es posible utilizar como
foto-resistores debido al comportamiento lineal que presentan y su funcionamiento, pero las
más comunes y utilizadas son las fotorresistencias no lineales su comportamiento no depende
de la polaridad con la que se conecte , la gráfica la relación entre su resistencia y la intensidad
lumínica en el ambiente es la que se presentó al inicio de la explicación.
- Simbología [Fotorresistencia] -
-
Apariencia física [LDRs]
-
Su simbologia es sencilla y por lo
tanto es facil de identificar, su
simbolo electrico consiste en una
resitencia fija, con unas flechas
superiores en dirección a la misma
indicando la recepción de la luz, el
primero es el simbolo ingles y el
segundo constituye el americano,
fisicamente se identifican por su
forma singular y sus caracteristicas
franjas o rayas de un color naranja,
mientras que el resto de su superficie
posee un color plateado o dorado,
esta constituida por dos terminales y
generlamente no tiene polaridad.
59
- Ventajas y Desventajas Ventajas

Cuentan con una alta sensibilidad [esto se debe a la gran superficie que puede abarcar],
son fáciles de emplear en los proyectos gracias a su versatilidad, poseen un costo reducido,
existe una alta relación resistencia luz-oscuridad, es decir los valores de su resistencia en
la luz y en la oscuridad son bastante distantes.
Desventajas

Una de las ventajas es la histéresis, en palabras sencillas la histéresis es la tendencia de
un material a conservar una o más de sus propiedades en ausencia del estímulo que las
ha generado, en este caso la luz, lo cual retarda un poco su funcionamiento, una de sus
limitaciones es que es recomendable evitar utilizar una fotorresistencia en aplicaciones
donde la señal luminosa tenga cambios a gran velocidad, por otra parte la variación del
valor resistivo cuenta con cierto retardo y es diferente cuando se pasa de oscuro a
iluminado o de iluminado a oscuro.
- Modelo de Fotorresistencia en El Proyecto -
Para el diseño y simulación del proyecto se decidió utilizar la Fotorresistencia modelo
NORPS-12, este tipo de LDR cuenta con la característica de poseer una respuesta espectral
muy similar a la del ojo humano, además su encapsulado y recubrimiento es resistente a la
humedad, motivo principal de la decisión de este modelo porque en las condiciones de trabajo
del proyecto es necesario asegurarnos del correcto aislamiento del agua, por eso mismo su
superficie se encuentra encerrada en una carcasa de plástico. Sus parámetros de
funcionamiento presentes en su hoja de datos se muestran en la parte inferior.
60
Como se muestra en la tabla previa este tipo de LDR con
la acción de la luz sobre su superficie puede poseer una
resistencia eléctrica con un valor desde 5.4K hasta
12.6K y en la oscuridad una resitencia máxima de
2.5M , además es capaz de trabajar en temperaturas
desde los -60 a los 75 °C [Grados Celsius] , puede resistir
un pico de tensión de aproximadamente 250 Voltios
tanto en corriente Alterna [AC] como en corriente
continua [DC] y es capaz de disipar una potencia de 1/4W equivalente a 250mW en una
temperatura de 30°C. Debido a todas estas características sobretodo su aislamiento a la
humedad se eligió para la realización del proyecto, a un costado se muestra la apariencia
física de la fotorresistencia NORPS-12 .
- Aplicación de los Divisores de Tensión -
En el circuito encargado del control de activación para las bombas de agua, se hizo uso de un
total de cuatro divisores de tensión.
- Divisor de Tensión -
Como se observa en los
esquemas se cuenta con
dos divisores de tensión por
cada circuito, uno con LDR y
otro con potenciometro
[trimmer] y resistencias de
protección
respectivamente en cada
uno de los circuitos de
control.
61
Ahora que ya se conoce la ubicación de los divisores de tensión en el presente segmento del
circuito, el siguiente paso será explicar la función de los mismos para comprender poco a poco
la función general del circuito presentado.
- Divisores de tensión -
Cada uno de los dos circuitos mostrados anteriormente funciona en base a los dos divisores
de tensión presentados en la parte inferior, si se observa el circuito general, en ambos
circuitos independientes de control para las bombas de agua se tiene los mismos divisores de
tensión y con las mismas características.
El primer divisor de tensión que se muestra es el explicado inicialmente que cumple las
características del esquema de conexión #1 cuyo funcionamiento básico es “a mayor luz,
mayor tensión” explicado previamente, y por el otro lado se encuentra un segundo divisor de
tensión compuesto por un trimmer de 100K y dos resistencias de protección con un valor
de 1K para evitar posibles cortocircuitos. En general el circuito tendrá dos estados clave
que dependerán del estado de la luz en la LDR.
- Estado # 1 [Presencia de luz] [Estado Básico] VIN = 12V
VIN = 12V
R2
1K
LDR1
RV1
TRIMMER
LDR
100K
R1
100K
R3
1K
El primer estado de los divisores de tensión [Estado #1] será cuando se presente luz, en la
práctica sería el estado básico o estado inactivo del circuito, es decir en condiciones normales
los divisores de tensión mantendrían en su terminales de salida [LDR y TRIMMER]
62
respectivamente valores similares a los mostrados anteriormente, el divisor de tensión
compuesto por la LDR y la resistencia de 100K poseerá un valor de tensión superior al valor
presente en el otro divisor de tensión variable, el valor del segundo divisor de tensión para
efectos de simulación fue ajustado a 6V, sin embargo en la práctica puede ajustarse según las
necesidades del usuario, esa es la razón fundamental de incluir un divisor de tensión variable
por medio de la utilización del trimmer. A continuación se presenta el segundo estado [Estado
#2].
- Estado # 2 [Presencia de oscuridad] [Estado Activo] VIN = 12V
VIN = 12V
R2
1K
LDR1
RV1
LDR
R1
100K
TRIMMER
100K
R3
1K
Por otro lado el segundo estado de los divisores de tensión [Estado #2] tendrá lugar cuando se
presente oscuridad es decir cuando se cubra la fotorresistencia , en la práctica sería el estado
activo del circuito, y se activaría cuando el usuario coloque un recipiente [botella o vaso] sobre
la fotorresistencia activando así el mecanismo electrónico y por lo tanto mecánico del circuito,
es decir mediante el divisor de tensión se puede captar un estímulo externo [oscuridad y luz]
para enviar una señal analógica a un circuito integrado interno, activando la parte electrónica
y por ende también la mecánica, integrada por las bombas de agua, en palabras sencillas , la
presencia de oscuridad en la LDR activará el dispensador de agua seleccionado, en
condiciones normales los divisores de tensión mantendrían en su terminales de salida [LDR y
TRIMMER] valores de tensión similares a los mostrados en la simulación, el primer divisor de
tensión poseerá un valor de voltaje inferior al valor presente en el otro divisor de tensión
variable, este valor es 6V, pero puede modificarse como se mencionó en la parte anterior.
Ahora que ya se abarco por completo el divisor de tensión, sus características, propiedades,
63
y su aplicación con resistencias fijas y variables, además de sus estados de funcionamiento
en el circuito general es momento del segundo gran bloque del “Circuito de Control para las
Bombas de Agua” es decir los amplificadores operacionales configurados como comparador.
- Amplificador operacional [Lazo Abierto] -
Un amplificador operacional es un circuito integrado [IC] ampliamente utilizado debido a su
versatilidad y extensa serie de aplicaciones, originalmente se utilizaba para realizar una
amplia variedad de operaciones matemáticas y por ello recibe su nombre, es un dispositivo
electrónico relativamente complejo en sus configuraciones avanzadas, sin embargo para la
realización del presente proyecto no es necesario profundizar ni utilizar sus aplicaciones de
“amplificador” como tal, sino más bien se utilizará mediante la configuración de “lazo abierto”
sin realimentación, este tipo de configuración es comúnmente conocida por el simple nombre
de comparador y este nombre le queda muy bien, pues un amplificador operacional en lazo
abierto no es nada más que un simple comparador de señales [tensiones]. Para entender su
funcionamiento en primer lugar es necesario identificar sus pines con claridad, a continuación
se presenta el diagrama simbólico de un comparador operacional y sus terminales o pines
respectivos.
- Simbología y Terminales V+
Entrada NO Inversora [ENI]
Salida [VOUT]
Entrada Inversora [EI]
V-
Desde su vista simbólica el pin superior e inferior son los terminales de alimentación positiva
[V+] y negativa [V-] respectivamente, la tensión de alimentación puede variar según el modelo
de amplificador operacional, algunos pueden trabajar con tensiones simétricas, tanto
positivas como negativos y otros en cambio con una fuente simple de tensión, con un terminal
tensión positiva y GND, es decir tierra, para ello es recomendable verificar los parámetros de
64
trabajo del componente presentes en la hoja de especificaciones de cada modelo aunque por
lo general pueden alimentarse en una amplia gama de valores que ronda desde los +30V hasta
los -30V y además de ello posee dos entradas, una de ellas es denominada entrada no
inversora [ENI] generalmente marcada con un signo más [+] y la entrada inversora [EI] marcada
con un signo menos [-] y una única salida [VOUT] que puede suministrar la tensión de
alimentación positiva [V+] o la tensión de alimentación negativa [V-] . En general posee dos
estados básicos que se explican a continuación:
- Estado de Funcionamiento [ VENI  VEI ] -
La función básica de un amplificador operacional en lazo abierto es comparar, compara la
tensión presente en la entrada inversora [EI] y en la entrada no inversora [ENI] y en base a
dichas magnitudes suministrará la tensión positiva o negativa por el terminal de salida [VOUT].
V+
[VENI  VEI]
[ENI]
[VOUT]  V-
[EI ]
V-
Si se cumple la condición mostrada en el recuadro superior donde la tensión o voltaje en la
entrada inversora [VEI] es mayor que la tensión en la entrada no inversora [VENI] , es decir
[VENI  VEI], el amplificador operacional internamente “cortocircuita” la tensión de
alimentación negativa con el terminal de salida [VOUT] , en la teoría se puede asumir que la
tensión en la salida es igual al voltaje de alimentación, sin embargo en la práctica esto no es
así , internamente el amplificador produce una caída de tensión menor a un Voltio [V 1V],
por lo tanto la tensión de salida en este caso se puede considerar próxima a V-, [ VOUT  V- ] .
A continuación se muestra un ejemplo de aplicación de este estado de funcionamiento para
entender de una manera más sencilla su compotamiento.
65
- Estado de Funcionamiento [ VENI  VEI ] [Ejemplo] V+ = 10V
ENI = 2V
VOUT  GND
EI = 6V
V- = GND
Como se cumple que la tensión en la entrada inversora es mayor a la tensión en la entrada
no inversora, es decir [ VENI  VEI ] porque [ 2V 6V ] , internamente el amplificador operacional
cortocircuita la salida [VOUT ] con la tensión de alimentación negativa [V-], por lo tanto la
tensión de salida será próxima a 0V [VOUT  GND].
- Estado de Funcionamiento [ VEI  VNEI ] Su otro estado de funcionamiento se presenta cuanto la tensión en la entrada no inversora
[VENI] es superior o mayor a la tensión en la entrada inversora [VEI] es decir se cumple la
condición del recuadro inferior.
V+
[VEI  VENI]
[ENI]
[VOUT]  V+
[EI ]
V-
Cuando [VEI  VENI ] el amplificador operacional a causa de su estructura interna “cortocircuita”
la tensión de alimentación positiva con el terminal de salida [VOUT] , por ende la tensión de
66
salida en este caso se puede considerar próxima a V+, [ VOUT  V+ ] , seguidamente se presenta
un ejemplo de este estado de funcionamiento para comprender con mayor facilidad su
principio de operación.
- Estado de Funcionamiento [VEI  VENI] [Ejemplo] V+ = 10V
ENI = 9V
VOUT  10V
EI = 3V
V- = GND
Debido que se cumple la condición donde la tensión en la entrada no inversora es mayor a la
tensión en la entrada inversora, en otras palabras [VEI  VENI] porque [ 3V 9V ] , gracias a sus
características internas el amplificador operacional cortocircuita la salida [VOUT ] con la
tensión de alimentación positiva [V+] por lo cual la tensión de salida será próxima a la tensión
de alimentación positiva en este caso 10 voltios [VOUT  10V] .
Los amplifiadores operacionales en lazo abierto tienen la caracteristica de poseer una ganacia
ideal infinita, en la práctica esta ganacia puede encontarse entre una valor de 10,000 y
200,000 o inluso más , la ganacia es una propiedad fundamental de los amplificadores
operacionales, en este modo de operación le permite al circuito integrado [I.C] entregar una
tensión de salida [VOUT] muy alta respecto a un pequeño estimulo en alguna en sus entradas
[ENI y EI ] , esta propiedad además es muy eficaz al momento de comparar debido a que a
causa de la misma a la minima diferencia de tensión entre sus entradas, [ENI y EI ] el
amplificador el operacional comunmente llamado como Op-Amp puede identificar esta
pequeña diferencia y cotocircuitar la salida [VOUT] con la tensión de alimentación positiva y
negativa según corresponda. La ecuación para determinar la ganacia se presenta en la parte
inferior:
𝐴𝑉 =
𝑉𝑂𝑈𝑇
𝑉𝐼𝑁
67
Donde AV es la ganancia en “veces” es decir la cantidad de veces que la tensión de salida
[VOUT] es superior a la tensión de entrada [VIN], donde la tensión de entrada [VIN] y la tensión
de salida [VOUT] estan expresadas en Voltios [V].
Otra de las caracteristicas más importantes en un amplificador operacional es la impedancia
de entrada y la impedancia salida , la impedancia en palabras sencillas es la resistencia
electrica que presenta un circuito de corriente alterna, por lo tanto tambien se puede
denominar como resistencia de entrada o resistecnia de salida, el nombre de “impedancia”
lo recibe porque suele utilizarse el amplificador operacional en aplicaciones con corriente
alterna, sin embargo este no es el caso en el presente circuito de control. Posee una
impedancia de entrada con un valor resistivo muy alto, en el orden de los Megaohms [M ] y
una impedancia de salida muy baja, en el orden de los Ohmios [  ] que generalmente tiene
un valor entre los 5 y 20 . La impedancia de entrada es un factor importante a considerar
cuando se aplica un divisor de tensión, este punto se presenta en la representación
equivalente posterior.
- Circuito Equivalente [Impedancia de Entrada] [ZIN] V+
V+
V+
V+
R1
R1
1K
R1
1K
=
R2
1K
R2
R1
100K
=
R2
1K
ZIN =1M
Req
999
En la imagen superior se muestran tres circuitos equivalentes entre si para comprenter la
importancia de la presencia de una impedancia de entrada alta en los terminales de salida de
un divisor de tensión , el primer circuito muesta al circuito básico como tal con el amplificador
operacional, en segundo lugar se muestra el mismo circuito pero en ese caso se ha sutituido
al amplificador opercional por la impedancia de entrada equivalente [ZIN] con un valor resitivo
de 1M y por ultimo se muestra el resultado de simpliflicación de resistencias en paralelo
68
entre la R2 y la ZIN , como se puede observar el resultado, es decir la resistencia equivalente
[Req] tiene un valor muy parecido a la R2 y por lo tanto , la tensión aplicada en el divisor de
tensión no presentará mucha diferencia respecto al divisor de tensión inicial, por esta razón
es que el uso de señales de referencia [tensiones] a partir de un divisor de tensión se debe
reservar a circuitos con impedancias de entrada enormes en el rango de los M  propias de
circuitos integrados[IC] y micro-controladores.
Luego de conocer los dos estados básicos de funcionamiento de un amplificador operacional,
[ VENI  VEI ] y [ VEI  VENI ] , además de las características esenciales del dispositivo como su
ganancia e impedancia de entrada y salida, es momento de presentar el tipo de amplificador
operacional utilizado para la realización del proyecto.
- Modelo de Op-Amp en el Proyecto [LM358] -
Para el diseño y simulación del proyecto se utilizó el I.C LM358, que internamente posee dos
amplificadores operacionales con entradas y salidas independientes pero que a su vez
comparten los terminales de alimentación, consta de un encapsulado PDIP 8 [pines o
terminales] , según su hoja de datos, sus terminales se encuentran distribuidos de la forma
que se presenta en la parte inferior, además se muestra el nombre de cada terminal y su
función.
LM358
69
Como se observa en el recuadro previo el empaquetado consiste de un total de 8 terminales
que se numeran de forma anti-horaria comenzando por el terminal más cercano a la muesca
o marca, cuando la misma se coloca hacia la izquierda. Un resumen de los terminales se
presenta a continuación:
- Terminales de Alimentación -

Terminal N° 4 [ GND / V- ] : Conexión o toma de tierra para configuraciones de suministro
único, es decir que solo necesitan de una fuente de tensión y alimentación negativa para
un suministro dual.

Terminal N° 8 [ V+ ] : Suministro positivo, es decir el pin donde se conecta el terminal
positivo de la fuente de alimentación simple o dual, sus parámetros de funcionamiento se
mostrarán más adelante.
- Amplificador Operacional “A”-

Terminal N° 1 [OUTA] : Básicamente este pin es la salida de tensión [VOUT] del amplificador
operacional “A”

Terminal N° 2 [- INA] : Este terminal está conectado internamente a la entrada inversora
del amplificador operacional “A”.

Terminal N° 3 [+INA] : Constituye la entrada no inversora del amplificador operacional “A”.
- Amplificador Operacional “B”-

Terminal N° 7 [OUTB] : este terminal es la salida de tensión [VOUT] del amplificador
operacional “B”

Terminal N° 6 [-INB] : Este pin constituye la entrada inversora del amplificador operacional
“B”.

Terminal N° 5 [+INB] : Este terminal es la entrada no inversora del amplificador
operacional “B”.
70
Teniendo en consideración la ubicación de los terminales del LM358 [PIN-OUT], en el siguiente
apartado se revisan sus parámetros absolutos de funcionamiento máximo presentes en su
hoja de características.
- Parámetros máximos de Funcionamiento -
Dentro de las especificaciones del LM358 en su empaquetado
PDIP de 8 terminales , se observa que su alimentación positiva
máxima [V+] es de 32V en el caso de conectarse el terminal
de alimentación negativa [V-] a GND [OV], además es capaz
de trabajar con una diferencia de potencial de 32V entre sus
entradas inversoras [EI] y no inversoras [ENI] respectivamente,
algo a considerar es que este tipo de amplificador
operacional está diseñado para trabajar con una fuente
simple de tensión , por lo tanto su voltaje de entrada puede
rondar valores mínimos de -0.3V hasta valores máximos de
32V, cuenta con una disipación de potencia de 830mW y es capaz de suministrar una corriente
máxima de 50mA, sin embargo no es del todo recomendable operar muy cerca de su
parámetros máximos de funcionamiento, por último se muestra que el presente dispositivo
puede trabajar a temperaturas desde los -55°C hasta los 12°C .Una imagen de su apariencia
física se observa en la parte superior.
71
Un dato importante de agregar es la simbología que presenta el amplificador operacional
LM358 en un circuito electrónico, básicamente su símbolo está compuesto por dos
amplificadores operaciones [IC1: A] e [IC1: B] respectivamente que comparten los terminales
de alimentación, el mismo se presenta en la parte inferior:
- Simbología -
Conociendo toda la teoría presentada hasta el momento se puede abordar la aplicación de
los amplificadores operacionales en el “circuito de control para las bombas de agua “con suma
seguridad.
- Aplicación de los Amplificadores Operacionales –
En el circuito encargado del
control de activación para las
bombas de agua, se hizo uso de
un único I.C LM358 que posee un
total de dos amplificadores
operacionales, cuyas entradas
inversoras [EI] y no inversoras
[ENI] están conectadas a los
divisores de tensión.
Como se observa en el
digrama esquematico la
entrada
inversora
esta
conectda al divisor de tensión
con LDR y la entrdada no
inversora esta conectada al
divisor de tensión variable con
trimmer.
72
Para comprender el funcionamiento del circuito es necesario recordar los dos estados del
divisor de tensión explicados anteriormente, el estado básico o inactivo y el estado activo,
para asociarlos correctamente al funcionamiento del amplificador operacional en la
configuración de lazo abierto es decir como un “comparador”.
- Estado # 1 [Presencia de luz] [Estado Básico] -
En este primer estado, el estado básico o inactivo la tensión en la salida del divisor de voltaje
de la LDR será mayor a la tensión en la salida del divisor de voltaje integrado por el trimmer,
básicamente [VTRIMMER  VLDR ] , bajo estas condiciones debido a que la fotorresistencia [LDR]
está conectada a la entrada inversora [EI] del amplificador operacional y la tensión de
alimentación negativa es GND [0V] , la salida del mismo [VOUT] suministrará un valor próximo
a 0V [VOUT  0V]. Este funcionamiento se observa en la imagen inferior.
- Esquema del Funcionamiento -
12V
12V
LDR
12V
VOUT  0V
TRIMMER
TRIMMER
LDR
- Estado # 2 [Presencia de oscuridad] [Estado Activo] -
Por otro lado, en el segundo estado, es decir en el estado activo, la tensión en el terminal de
salida del divisor de voltaje compuesto por la LDR será menor a la tensión en la salida del
73
divisor de voltaje variable [trimmer], básicamente [VLDR  VTRIMMER ] , es decir el contrario de lo
presentado en el primer estado, bajo estas condiciones debido a que el terminal de la salida
del divisor de tensión integrado por el trimmer está conectado a la entrada no inversora [ENI]
del Op-Amp y la tensión de alimentación positiva [V+] es 12V, la salida [VOUT] será capaz de
entregar un valor de tensión cercano a 12V, [VOUT  12V]. El estado activo se presenta a
continuación:
- Esquema del Funcionamiento -
12V
12V
LDR
12V
VOUT  12V
TRIMMER
TRIMMER
LDR
Básicamente estos son los dos estados fundamentales para el correcto funcionamiento del
“circuito de control para las bombas de agua”, recordemos que este mismo circuito se
presenta dos veces debido a que el primero de ellos se encargará de activar y desactivar la
bomba mecánica para dispensar el agua fría y el otro para suministrar el agua caliente, de
acuerdo a los cambios que presente la LDR, por lo tanto en conclusión : Cuando sobre la
superficie de la LDR se incida un constante estimulo de luz el amplificador operacional se
encontrará en estado básico, es decir con su salida [VOUT] en un valor cercano a la tensión de
alimentación negativa, en esta oportunidad 0V, en cambio cuando la fotorresistencia sufra un
estímulo de oscuridad debido a que se cubra con algún recipiente como un vaso o botella el
circuito entra en estado activo, y el amplificador operacional suministra por su salida [VOUT] una
tensión cercana a la tensión de alimentación positiva, en este caso 12V.
Con esto se da por culminada la explicación de los amplificadores operacionales en lazo
abierto [configuración de “comparador”] donde se explicó su funcionamiento general
presentando un par de ejemplos, posteriormente sus características escenciales y
posteriormente el modelo de amplificador operación a utilizar en el presenete circuito ádema
74
de su comportamiento como tal en el mismo, por lo tanto el siguiente apartado corresponde
a la explicación del circuitos de polarización para transistor y circuitos de activaciónprotección para relevador
- Circuitos de Polarización para Transistor y Circuitos de Activación – Protección para
Relevador -
Antes de abordar como tal este tipo de circuitos considero imprescindible conocer la teoría
de los componentes inmersos en los mismos, como el transistor y el relevador o relay. A
continuación como primer punto se presenta la teoría del transistor.
- Transistor -
En el diseño y creación de circuitos electrónicos, los transistores
son considerados unos de los componentes más fundamentales,
estos son dispositivos semiconductores ampliamente utilizados
desde usos básicos hasta aplicaciones más complejas
actualmente forman parte de casi cualquier aparato electrónico
de uso cotidiano, uno de los más comunes es el transistor BJT por
sus siglas en inglés bipolar junction transistor , en español
conocido como transistor bipolar o transistor de unión bipolar ,
este tipo de transistor permite el controlar y la regular una corriente elevada mediante la
aplicación de una señal bastante pequeña, en general los transistores son esenciales para el
diseño de circuitos electrónicos debido a su tamaño reducido, gran versatilidad y facilidad de
control , se fabrican de dos materiales, silicio o germanio al igual que los diodos esto se debe
a que un transistor BJT, es equivalente a dos diodos rectificadores, En este apartado se
explicara sobre el transistor BJT NPN.
- Transistor BJT NPN -
En cuanto a los transistores BJT, existen dos tipos los NPN y los PNP, en ese caso la explicación
abordará los transistores PNP imprescindibles para comprender el funcionamiento del circuito
de polarización y activación del relevador, a continuación se muestran tres representaciones
equivalentes de un transistor BJT PN, el primero de ellos presenta su estructura interna
compuesta por tres semiconductores , dos semiconductores del tipo “N” a los extremos y un
75
semiconductor central de menor tamaño de tipo “P”, a razón de estos materiales se debe su
nombre “NPN”, existen diferentes formatos y encapsulados pero todos poseen tres
terminales : Colector [C] , Emisor [E] y Base [B], la segunda representación presenta el
diagrama simbólico del transistor y la tercera representación muestra su circuito equivalente
en función de dos diodos y una fuente dependiente de corriente.
- Circuitos Equivalentes C
C
C
N
B
P
B
B
N
E
E
E
Como se observa en la estructura interna entre la Base [B] y el emisor [E] se presenta una
unión PN y efectivamente Al observar el tercer circuito equivalente entre estos terminales se
encuentra un diodo rectificador, lo mismo
C
ocurre entre la Base [B] y el Colector [B] y en el
símbolo la pequeña flecha tiende a recordar
la forma de un diodo, para que funcione el
transistor es necesario hacer circular una
B
corriente pequeña de base a emisor , esta
IC
corriente recibe el nombre de intensidad o IB
corriente de base [IB], y para esto es necesario
que en la base del transistor se presente un
tensión más alta que en el emisor , es decir se
debe de polarizar la unión PN [ diodo ] para
que pueda circular la corriente de Base [IB],
E
mediante la polarización del transistor y la
pequeña corriente de base [IB] se consigue que el transistor permita pasar a través del colector
y emisor, una corriente mucho más grande [IC] respecto a la corriente de base, entonces
76
básicamente mediante la corriente de base [IB] podemos controlar la corriente de colector [IC] ,
esta es la razón que en el circuito equivalente se muestre la intensidad de colector [IC] como
una fuente de corriente dependiente cuyo valor será “beta” veces la corriente de base , IC =
BIB, esto indica que en función al valor de corriente que se mueva desde la base al emisor del
transistor multiplicado por B [beta] que constituye la ganancia del transistor se obtendrá una
corriente de colector [IC] determinada, por lo tanto si no hay intensidad de base [IB] tampoco
hay intensidad de colector[IC] y si hay mucha IB también habrá mucha IC . Si se razona un poco
la circulación de la corriente mediante la LCK [Ley de Corrientes de Kirchhoff] se llega a la
conclusión que la corriente de emisor [IE] [corriente de salida] será igual a la suma de las
corrientes q de entrada en este caso IB e IC, por ende IE = IC + IB . A continuación se presentan
las fórmulas más importas de este párrafo de manera más clara.
- Corriente de Colector y Corriente de Emisor -
𝐼𝐶 = 𝐵 ∙ 𝐼𝐵
𝐼𝐸 = 𝐼𝐵 + 𝐼𝐶
Para entender el funcionamiento de un transistor es necesario tener en cuenta que posee tres
estados o zonas de operación: zona de corte, zona activa y zona de saturación. En la parte
inferior se muestran los gráficos de la IB , la IC y el VCE en cada zona de trabajo.
IB
IC
VCE
VMÁX
VMIN
Corte
Activa
Saturación
La zona primera zona es
la zona de corte, el
transistor esta en esta
zona de trabajo cuando
la IB = 0 , por lo tanto la
IC = 0 , y la tensión entre
colector y emisor es
máxima [VCE = VMÁX] , la
segunda
zona
de
trabajo es la zona
activa, si se aumenta la
IB , la IC también
aumenta su valor,
siempre que IC aumenta
VCE disminuye , hasta
77
que en un momento dado no pueda disminuir más [VMIN], cuando esta condición se cumple e
idealmente el transistor tiene el VCE mínimo, se dice que entra en su tercer estado de
operación, el estado de saturación, en este estado la tensión [VCE] ya no puede disminuir más,
además en esta zona la corriente de colector [IC] es máxima, es decir ya no puede circular más
corriente, sin embargo si se puede aumentar la corriente de base pero evidentemente el
circuito equivalente que presenta la fuente de tensión dependiente solo es válido en la zona
activa.
Entonces solamente en la zona activa se cumple que la IC = B IB , B [beta] por lo general en las
hojas de especificaciones se presenta como hFE que significa ganancia estática de corriente, y
toma valores como 10, 30, 50, 100, 200 etc. Depende de las propiedades de composición de
cada transistor, el valor de la ganancia presentada en las hojas de datos es una magnitud
aproximada, en la práctica el valor de la ganancia [B] suele variar mucho, por lo tanto a l
diseñar un circuito es recomendable considerar la ganancia mínima del transistor.
- Transistor BJT NPN en el Proyecto -
Para la simulación y diseño del proyecto se utilizó un transistor BJT del tipo NPN, modelo
2N3904, debido a que se adapta a las condiciones necesarias [corriente] para la activación
del relevador, esto se explicara más adelante, pero por ahora es importante saber sus
parámetros de funcionamiento, como se observa en la tabla inferior puede trabajar con un
voltaje colector-emisor [VCE] máximo de 40V y un voltaje colector base [VCB] de 60V, y una
tensión emisor base [VEB ] de
6V , además es capaz de
permitir la circulación de
una corriente de colector
máxima [IC] de 200mA ,
puede disipar una potencia
de 625mW a temperatura
ambiente [25°C] , con
respecto a su ganancia
estática de corriente [hFE] se
pueden observar diferentes
valores de este modelo
especifico de transistor, las
magnitudes se presentan en
función de la intensidad de
colector [IC] y la tensión
colector- emisor [VCE].
78
- Ganancia Estática de Corriente [hFE] -
El transistor 2N3904 tiene una ganancia estática de corriente que puede variar entre los
siguientes valores 40, 70, 100, 60 y 30, bajo una tensión colector-emisor [VCE] de 1V y una
corriente de colector [IC] de 0.1mA, 1mA, 10mA, 50mA y 100mA respectivamente aunque
puede llegar a una ganancia de 300 en condiciones específicas, en general su ganancia se
encuentra entre 30 y 100, para el diseño de los circuitos presentados se utilizará su mínima
ganancia es decir un valor de 30.
Para culminar este apartado destinado al transistor, específicamente al BJT modelo 2N3904
se presentan sus símbolos eléctricos, numeración de terminales [pin-out], empaquetados y
por lo tanto su apariencia física con la finalidad de identificarlos fácilmente en un diagrama
esquemático.
- Simbología, Pin-out y Empaquetados -
3 [C]
2 [B]
1 [E]
Como siguiente punto se muestra la teoría del relevador también conocido como relé o
simplemente relay.
79
- Relevador -
Un relevador, comúnmente conocido como relé o relay , es un componente electromecánico
empleado usualmente en la electricidad pero también imprescindible en algunos circuitos
electrónicos, el relé actúa como un interruptor, es un dispositivo cuyo funcionamiento básico
es conmutar o activar circuitos externos con parámetros de trabajo de alta potencia desde un
pequeño circuito electrónico con parámetros de trabajo relativamente bajos, es decir en
palabras sencillas es un interruptor automático que puede manejar grandes potencias en sus
contactos pero a su vez puede ser activado por potencias reducidas.
Existe diferentes variantes de modelos en el mercado desde los utilizados en la electrónica
con una tensión de activación alrededor de 3VDC hasta los 48VDC hasta otros más complejos
activados por potencias mucho mayores, utilizados generalmente en electricidad a nivel
industrial. En esta oportunidad la explicación se centrará en los relés electromecánico básico
utilizado comúnmente en electrónica básica:
Un relevador está constituido por el siguiente conjunto de partes:
• Base: Superficie sobre la cual están montados el resto
de componentes, además sirve como soporte para los
contactos.
• Núcleo: Consiste en una estructura sobre la cual se
enrolla el alambre de cobre para la correcta elaboración
de la bobina o inductor.
• Bobina: Compuesta de alambre de cobre de muy bajo
grosor y por lo tanto su resistencia es relativamente baja
enrollada sobre el núcleo, su tamaño depende de diversos
factores, como la cantidad de corriente que circulará la
bobina.
• Armadura: Constituye la parte mecánica interna del relé [funciona como un interruptor, es
decir puede conmutar de un lugar a otro] el movimiento producido en la armadura es el
resultado de la intervención del campo magnético generado por la bobina, desplazando la
armadura de un lado al otro.
• Contactos: son un conjunto de láminas metálicas conductoras cuyo número y posición están
determinadas por el modelo de relé. La armadura es la encargada de controlar el juego de
80
contactos. El relevador utilizado para el sistema de control del proyecto “Dispensador
Automático de Agua Fría y Caliente con LDR” es un relé sencillo constituido por un total de
cinco terminales, dos de ello son los encargados de la activación de la bobina y por otro lado
de manera aislada tiene tres contactos que forman el interruptor, estos se utilizan en función
a la operación del movimiento de conmutación:



NC = Contacto normalmente cerrado.
C = Contacto común o central.
NO o NA = Contacto normalmente abierto.
El tipo de relé utilizado en el proyecto es un relé SPDT [Single pole double throw] esto quiere
decir un único polo y doble tiro, en palabras más sencillas un único switch y dos estados o
contactos, un único interruptor con conmutación. Algunos de sus símbolos eléctricos más
comunes se presentan a continuación:
- Simbología NA NC
Bobina
NA NC
Bobina
C
C
Como se observa en ambos símbolos eléctricos en relé esta conformado por la bobina de
activación y por los tres contactos presentados anteriormente, NA, NC y C respectivamente.
- Principio de Funcionamiento de un Relevador Electromagnético -
Como su nombre lo indica el principio de funcionamiento es de tipo electromagnético
[Electricidad y campo magnético], pero también electromecánico [Electricidad y piezas
movibles], la base de su funcionamiento es una bobina central, cuando se le aplica una
corriente eléctrica DC a la misma la bobina genera un campo electromagnético.
Cuando la bobina no se encuentra activa la armadura unida al contacto común [C], se
encuentra en su posición inicial, es decir el contacto común está conectado internamente al
81
contacto normalmente cerrado [NC]. Si se aplica una corriente eléctrica entre los terminales
de la bobina, se produce un campo electromagnético alrededor de la misma que atrae la
armadura metálica hacia el núcleo, este movimiento produce que el contacto común cambie
de posición, es decir se abre la conexión entre el contacto común [C] y el contacto
normalmente cerrado [NC] y se cierra la conexión entre el contacto común [C] y el
normalmente abierto [NA], todo ello por medio del movimiento mecánico de la armadura.
- Características de los relés -
Las importancia de los relés se debe a que por medio de
un pequeño voltaje proporcionado por un elemento de
control electrónico se puede activar la bobina y por
ende manejar grandes cantidades de corriente y
tensión en los contactos restantes, una de las
características más importantes que poseen los
relevadores es el aislamiento completo, es decir por
medio de un relé tenemos la capacidad para aislar con
efectividad la parte de baja potencia de la parte de alta
potencia, de tal manera que se puede utilizar un
pequeño valor de DC en la bobina y un gran valor de AC o DC en los otros contactos para
encender un bombillo, un motor o cualquier otro aparato eléctrico de alta potencia, es decir
aislamos completamente el circuito de control y el de potencia como en el caso del presente
proyecto.
- Propiedades de los relés Las propiedades de los relés mencionadas a continuación
influyen de manera directamente proporcional en su
tamaño
• Número de contactos.
• Tensión de trabajo para la bobina [comúnmente entre
los 3VDC y 48VDC]
• Corriente en la bobina proporcional a la resistencia de
la misma [generalmente entre los 25  y 6.4 K ]
• Potencia de conmutación.
82
Para finalizar con los relevadores se presentan los parámetros de funcionamiento para el
relevador utilizado en el el circuito de control para las bombas de agua, básicamente se
emplearon dos relés de 12VDC.
- Parámetros de funcionamiento -
Basado en esta hoja de datos se tiene que el relé de 12VDC posee una resistencia eléctrica en
su bobina de 400 y por lo tanto la corriente máxima ideal que circulará por su bobina será
de 30mA.
Otra de sus especificaciones
importante a destacar para el
presente proyecto es que puede
manejar
una
intensidad
máxima de 10A en función a
una tensión de 28VDC.
- Apariencia Física En cuanto a su apariencia física, los relevadores consisten en
un pequeño prisma, usualmente de color azul o negro, en la
parte inferior presenta sus cinco terminales, además sus
parámetros máximos de funcionamiento [corriente y tensión]
suelen estar impresos en su superficie por ello es fácil
identificarlos. Ahora que ya se ha finalizado la teoría sobre
los relevadores es momento de explicar la aplicación de los
circuitos de polarización y activación – protección de
relevador en el circuito.
83
- Aplicación de los Circuitos de Polarización de Transistor y Activación – Protección de
Relevador -
En circuito de control de
activación para las bombas de
agua hizo uso de dos arreglos
de
polarización
para
transistor y activación –
protección para relevador,
estos circuitos son los
presentados dentro del
recuadro.
Como se observa en el digrama
también se presenta un arreglo
de dos diodos, rojo y verde
respectivamente,
con
la
finalidad de mostrar el estado
básico y el estado activo.En este
apartado se explicarán los
parametros de funcionamiento
a tener en cuenta para la
selección adecuada de los
componentes.
- Selección de componentes Para la selección de los componentes hay que tener en cuenta algunas consideraciones, en
primer lugar como se ha presentado desde el inicio el circuito de control para las bombas de
agua tendrá dos estados, el estado básico y el estado activo, la aplicación del amplificador
operacional como un comparador y su relación con ambos divisores de tensión mostrados
anteriormente se puede resumir que en el estado básico la salida del amplificador operacional
tendrá un valor cercano a 0V, es decir [VOUT  0V] y en el estado activo la salida del
amplificador operacional poseerá un valor próximo a 12V [VOUT  12V], en base a esta
condición se calcularán todos los valores necesarios de esta parte del circuito.
Los valores necesarios a encontrar son: La resistencia de protección para la polarización
transistor [existencia de base] y también la resistencia de protección para los diodos led,
además se elegirá un modelo de diodo rectificador para la correcta protección del relevador.
84
Para determinar los valores necesarios se tomara en cuenta el VOUT ideal, es decir 12V exactos,
aunque en la práctica estos valores puedan variar, sin embargo para la simulación teórica de
los mismos me parece apropiado, además la caída de tensión del amplificador en la práctica
no será muy significativa y por lo tanto en general su funcionamiento no se verá afectado.
12V
R1
D1
RRL
RL1
12V
LED1
RB
VOUT = 12V
2N3904
LED2
VB
R2
Como primer punto es necesario determinar los valores de las resistencias de protección para
los diodos led [R1 y R2], el cálculo se presenta a continuación:
𝑅1 =
𝑉𝑅1
𝐼𝑅1
𝑅1 =
12𝑉 − 2𝑉
15𝑚𝐴
𝑅1 =
10𝑉
15𝑚𝐴
𝑅1 = 666.67
Para determinar el valor anterior se asume que la caída de tensión en el diodo led [LED1] es
de 2V y que la corriente que circula por el mismo es de 15mA, por lo tanto el voltaje en la
resistencia será de 10V [12V - 2V], aplicando ley de ohm se obtiene un valor para la resistencia
de protección de 666.67 , sin embargo este valor no es comercial, así que se eligió el valor
comercial más cercano, en este caso 680 . Como la R1 trabajara bajo los mismos parámetros
que la R2, ambas tendrán el mismo valor.
𝑅1 = 680
𝑅1 = 𝑅2
𝑅2 = 680
85
Ahora que ya se determinó el valor de las resistencias de protección, seguidamente se
presenta el cálculo de la resistencia de base [RB] para el transistor, para ello es necesario
tener en cuenta algunas de las especificaciones mostradas anteriormente, la primera de
ellas es la resistencia de la bobina del relevador, en este caso el relé de 12V posee una
resistencia interna en su bobina de 400 y otra dato importante es la mínima ganancia del
transistor, el transistor BJT 2N3904 posee una ganancia estática de corriente mínima de 30
en las condiciones más desfavorables, este valor será el que se tomará para determinar las
magnitudes respectivos.
𝑅𝑅𝐿 = 400
𝐵 = 30
El primer paso es determinar la corriente necesaria para la activación del relé, conociendo
la resistencia de su bobina [RRL] y el valor de la tensión del relevador [12V] se puede calcular
de una manera bastante simple mediante la aplicación de la Ley de Ohm.
𝐼𝑅𝐿 =
𝑉𝑅𝐿
𝑅𝑅𝐿
𝐼𝑅𝐿 =
12𝑉
400
𝐼𝑅𝐿 = 30𝑚𝐴
Por lo tanto el valor de la corriente de activación es de 30mA, este valor también es verificable
en su hoja de especificaciones que fue mostrada en el espacio correspondiente a sus
parámetros de funcionamiento, sin embargo se trabajara con un factor de seguridad de 2,
esto significa que no se utilizará el valor de 30mA, sino un valor de 60mA [el doble de la
intensidad determinada] con la finalidad de evitar inconvenientes, esta magnitud
corresponde a la corriente de colector [IC].
𝐼𝐶 = 60𝑚𝐴
Aunque la intensidad de colector [IC] se trabaje con 60mA para realizar los cálculos, en la
práctica no es posible que este valor de corriente circule por esta parte del circuito por la
relación que se debe cumplir entre la tensión en el relevador y su resistencia interna presente
en su bobina en base a la ley de Ohm, es decir que le estaremos exigiendo al transistor que
permita la circulación de una corriente de 60mA, cuando solamente puede circular una
intensidad de 30mA, en pocas palabras se trabajará con el transistor en estado de saturación ,
como si se tratase de un interruptor.
86
Así que a continuación se presentan los cálculos necesarios para determinar el valor de la
resistencia de protección para el transistor.
𝐼𝐶 = 𝐵 ∙ 𝐼𝐵
𝐼𝐵 =
𝐼𝐶
𝐵
𝐼𝐵 =
60𝑚𝐴
30
𝐼𝐵 = 2𝑚𝐴
Al realizar el cálculo se obtiene que la intensidad necesaria en la base del transistor para
activar con efectividad el relé es de 2mA, con este dato ya podemos calcular la resistencia de
protección del transistor, teniendo en consideración que la tensión base-emisor del transistor
[VBE] que suele rondar valores próximos a 0.7V
𝑉𝐵𝐸 = 0.7𝑉
𝑅𝐵 =
𝑉𝑅𝐵
𝐼𝐵
𝑅𝐵 =
12𝑉 − 𝑉𝐵𝐸
𝐼𝐵
𝑅𝐵 =
12𝑉 − 0.7𝑉
2𝑚𝐴
𝑅𝐵 =
11.3𝑉
2𝑚𝐴
𝑅𝐵 = 5,650
Entonces se obtiene que el valor de la resistencia de protección es de 5,650 , sin embargo
este valor no es comercial, pero no hay ningún problema en utilizar una resistencia de 5.6K ,
cuyo valor es muy cercano al determinado previamente.
- Diodo en Anti-Paralelo Para finalizar con la selección de los componentes es momento de elegir el D1, este diodo
rectificador conectado en anti-paralelo respecto a la bobina del relé constituye un circuito de
protección, que tiene el propósito de evitar posibles daños en ciertos componentes sensibles
que se encuentran cerca de la bobina del relevador, en este caso el transistor, esto se debe a
que cuando se suspende la circulación de corriente en la bobina , esta genera un alto voltaje,
en general la función básica del diodo es permitir que la corriente que circula por la bobina [IC]
siga circulando cuando el relé se desactive.
La aplicación del diodo en anti-paralelo se resume en dos situaciones, la primera situación es
cuando circula una corriente por la bobina y el diodo rectificador se encuentra inversamente
polarizado por lo tanto no circula corriente a través del mismo, sin embargo en la segunda
87
situación cuando el relé se desactiva, la bobina presente en su estructura interna intentará
mantener la circulación de la corriente , pero como en condiciones normales no hay un camino
por el cual pueda circular la corriente, debido a que entre los extremos de la bobina se genera
una fuerza contra-electromotriz también se presentará una corriente en sentido inverso, que
circulara por el diodo rectificador , de esta manera se logra que la corriente se mueva a través
del diodo y se eviten picos de voltaje qué puede dañar otros componentes del circuito.
- Funcionamiento del Diodo en Anti-Paralelo con un Relé -
En la imagen inferior se muestra el sentido de la corriente durante la activación y
desactivación del relevador, es decir las dos situaciones planteadas anteriormente. En la
izquierda se muestra el primer estado donde el transistor esta en zona saturación y en la
segunda cuando se encuentra en zona de corte.
- Activación -
- Desactivación -
12V
12V
IC
D1
D1
Ahora que ya se conoce el funcionamiento del diodo en anti-paralelo es momento de elegir un
modelo [D1], existen muchas variantes, en esta oportunidad se decidió utilizar el diodo
rectificador 1N4007, sin embargo cualquier modelo de la serie 1N4000 será suficiente, en el
caso del diodo 1N4007 es capaz de bloquear una tensión continua eficaz [RMS] de 700V en
función a una intensidad de 1A , idealmente no debería dejar circular corriente al estar
inversamente polarizado, sin embargo los diodos reales, en la práctica tiene una pequeña de
corriente de fuga en el orden de los microamperios [µA] , en el caso de este diodo la intensidad
88
de fuga puede tener valores entre 5µA y 50µA . Todas características explicadas me muestran
en su hoja de especificaciones, en la parte inferior se presenta un segmento de la
misma.
El símbolo del diodo rectificador corresponde a la figura inferior, para facilitar su
identificación en el esquema se debe recordar que un diodo posee dos terminales
respectivamente polarizados, el ánodo es el terminal positivo y el cátodo es el terminal
negativo. Además en la práctica, es decir físicamente poseen una banda gris a un extremo,
esta marca es utilizada para identificar el cátodo o terminal negativo, terminal que
internamente está conectado al material del tipo N. También en su cuerpo se encuentra
impreso su código que varía de acuerdo a sus especificaciones.
- Símbolo y Apariencia del Diodo Rectificador -
[+]
[-]
[+]
[-]
89
Ahora que ya se han determinado todos los valores de los componentes necesarios para el
correcto funcionamiento del circuito se explicarán cómo funciona en conjunto el circuito de
polarización de transistor en base a la resistencia de protección y el circuito de activaciónprotección de relevador con el diodo en anti-paralelo.
- Estado # 1 [Presencia de luz] [Estado Básico] -
En este estado de funcionamiento como se ha definido anteriormente la tensión en VOUT es
próxima a la tensión de alimentación negativa, es decir 0V [VOUT  0V], por lo tanto el transistor
se encontrará en zona de corte debido a que IB = 0 por ende la IC también será 0 [IC = 0] , a
causa de estas condiciones la bobina del relevador estará inactiva, y en el caso de producirse
una fuerza contra-electromotriz en la bobina se cuenta con el circuito de protección con el
diodo en anti-paralelo. Prácticamente todo el circuito se encontrará inactivo, en su estado
básico incluso la carga que será la bomba de agua.
12V
R1
1N4007
680
RL1
D1
12V
LED1
RB
VOUT = 0V
2N3904
5.6K
LED2
R2
680
Sin embargo el LED1 que se eligió de color rojo permanecerá encendido debido a la diferencia
de potencial de 12V respecto a la salida del amplificador operacional que tiene un valor
cercano a 0V, [VOUT  0V] como se mencionó antes, la finalidad de colocar este diodo LED es
indicar visualmente mediante el color rojo el estado básico o estado inactivo del circuito de
control para las bambas de agua. El LED2 no se iluminara debido a que no presenta una
90
diferencia de potencial considerable, porque si se observa el conjunto integrado por el LED2 y
la R2 en ambos terminales tienen una tensión cercana a 0V, por lo tanto la tensión en
esos elementos es prácticamente nula.
- Estado # 2 [Presencia de oscuridad] [Estado Activo] -
A diferencia del estado anterior, en el estado activo o estado de trabajo la tensión en VOUT
será idealmente de 12V, debido a esto circulara una corriente de 15mA atráves del LED2 ,
elegido de color verde para indicar el estado de activación, esta corriente se debe al valor de
la resistencia de protección que previamente de determinó, además también circulará otra
pequeña corriente de 2mA por la base del transistor [IB] , entrando así dicho elemento en zona
de saturación, permitiendo la correcta activación de la bobina relevador a partir de la
circulación de una intensidad de colector [Ic] con un valor máximo de 30mA, aunque por sí
mismo el transistor es capaz de permitir una intensidad mayor, característica de la zona de
saturación.
12V
R1
1N4007
680
RL1
D1
12V
LED1
RB
VOUT = 12V
2N3904
5.6K
LED2
R2
680
Al activarse la bobina del relé los contactos mecánicos cambian de posición, es decir el
contacto común [C] se junta con el contacto normalmente abierto [NA] cerrando el circuito
externo y por lo tanto activando la bomba mecánica de agua y dispensando el líquido frío o
caliente respectivamente, el LED1 no encenderá a causa que no presenta una significativa
diferente de potencial entre sus terminales, al observarse el diagrama esquemático el arreglo
integrado por el LED2 y su resistencia de protección [R2] se encuentra entre una tensión de
91
12V suministrados por fuente de alimentación y 12V de la salida del amplificador, en general
tendrá una tensión cercana a 0V, esta es la razón por la cual no se produce su iluminación.
Para finalizar se muestra la explicación general de esta sección del sistema.
- Explicación General del Circuito de Control [Bombas de Agua] El circuito de control destinado a la activación de los dispensadores de agua por medio de las
bombas mecanicas, esta constituido por dos circuitos independientes uno encargado de
controlar el suministro de agua caliente y el otro el de agua fría, ambos circuitos comparten
la tensión de alimentación y han sido diseñanos mediante la utilización de un único I.C LM358
que internamente posee dos amplificadores operacionales.
-
Estado # 1 [Presencia de luz] [Estado Básico]
-
92
Su mecanismo de funcionamiento se ha explicado detalladamente en cada apartado
correspondiente a los componentes y secciones que integran dicho circuito pero de manera
general su comportamiento en el estado básico o inactivo es el siguiente:
En condiciones normales, se incidirá una cierta cantidad de luz sobre la superficie de la
fotorresistencia, gracias al sistema de iluminación que forma parte de la sección de potencia
o por la propia luz ambiental, algo importante de mencionar es que para el correcto
funcionamiento del estado básico es imprescindible configurar inicialmente el divisor de
tensión variable con trimmer según las condiciones del espacio donde el proyecto se utilice,
una vez hecho eso, la luz sobre la fotorresistencia producirá que la tensión en la entrada
inversora del amplificador operacional [VLDR] sea mayor al voltaje en su entrada no inversora
[VTRIMMER], es decir [VTRIMMER  VLDR ] por lo tanto en base a esta condición el voltaje de salida
del amplificador [VOUT] configurado en lazo abierto como un comprador será próximo a la
tensión de alimentación negativa, en este caso 0V [VOUT  0V] y en consecuencia se encenderá
el diodo led de color rojo para indicar dicho estado, además el transistor se mantendrá en
zona de corte porque se presentará una corriente de base de 0A [IB = 0 ] y por ende la
intensidad del colector será nula, [IC = 0] ,al mismo tiempo la bobina y el circuito externo
permanecerán en un estado pasivo donde el contacto común [C] del relevador de 12V estará
conectado a su contacto normalmente cerrado [NC] y no circulara ninguna corriente por los
mismos, en resumen el dispensador de agua bajo estas condiciones de trabajo estará
desactivado. Este comportamiento será igual para ambos circuitos de activación para las
bombas de agua, tanto para el dispensador de agua frí como para el dispensador de agua
caliente.
-
Estado # 2 [Presencia de oscuridad] [Estado Activo]
-
93
Este otro estado denominado estado activo, será provocado por la presencia de oscuridad o
en otras palabras por la ausencia de luz en la superficie de la fotorresistencia, en la práctica
esto sucedería cuando la misma se cubra con algún recipiente para almacenar el agua fría o
caliente.
Inicialmente se parte del estado hecho de que el divisor de tensión variable ya se ha
configurado correctamente mediante la manipulación del trimmer, el circuito se activará
cuando se presente ausencia de luz sobre la LDR debido a que esto provocará que la tensión
en el divisor de voltaje compuesto por la fotorresistencia que se encuentra conectado la
entrada inversora del amplificador operacional [VLDR] sea menor al voltaje en su entrada no
inversora [VTRIMMER], es decir [VLDR  VTRIMMER].
A partir de la condición anterior la tensión en la salida del amplificador operacional [VOUT] será
próxima a la tensión de alimentación positiva [V+] en esta oportunidad alrededor de los 12V
[VOUT  12V] en función de ello se encenderá el diodo led color verde indicando el estado de
activación, además el transistor entrará en zona de saturación porque se presentará una
corriente de base de 2mA [IB = 2mA ] y por lo tanto la intensidad del colector será la máxima
posible, en este caso alrededor de los 30mA, [IC = 30mA] esta intensidad es limitada por la
resistencia del relevador, la circulación de la corriente de colector genera la activación de la
bobina del relevador y cambia la disposición de su juego interno de contactos por medio de
un estímulo mecánico, el contacto común [C] del relevador que en el estado básico está
conectado al contacto normalmente cerrado [NC] cambiará de posición hacia el contacto
normalmente abierto [NA] , debido a esto se cierra el circuito externo y se genera la circulación
una corriente por los contactos del relevador, activando la bomba de agua cuyas
especificaciones de tensión y corriente máximas son de 12V y 350mA respectivamente.
En general mediante la presencia de oscuridad sobre el fotorresistor, se desencadenará una
serie de procesos que tendrán como finalidad la activación de la bomba mecánica para el
correcto suministro de agua fría o caliente, el comportamiento presentado será el mismo para
94
ambos circuitos independientes, el primero controlará la bomba para el agua fría y el segundo
la bomba para el agua caliente pero equivalentemente tienen las poseen las características.
Con esto se da por finalizada la explicación sobre el circuito de control para la activación de
las bombas de agua y se comienza una nueva etapa sobre el circuito de control de
temperatura para los sistemas de calefacción y refrigeración.
- Circuito de Control de Temperatura [Sistema de Calefacción y Refrigeración] -
El segundo circuito de control general que se procederá a explicar será el circuito de control
de temperatura para los sistemas de calefacción y refrigeración, el mismo está integrado a su
vez por dos circuitos similares que presentan muchas de las características explicadas en el
segmento anterior, para comenzar su explicación se muestra el diagrama esquemático en la
parte inferior.
Una de las consideraciones a tomar en cuenta es que el presente circuito se alimenta con una
tensión de 5V a diferencia del anterior encargado del control mecánico de las bombas de agua
cuya alimentación era de 12V, esto es debido a uno de los componentes imprescindibles para
el correcto funcionamiento de este segmento del circuito global, dicho elemento es el
95
termistor , específicamente el NTC, su teoría, simbología, apariencia física, características,
modelos y aplicación en el circuito mediante los divisores de tensión se explica en el apartado
posterior.
- Termistor [NTC] -
Los termistores son un tipo especial de resistencia variable, que
cambia su valor resistivo en función de la temperatura, en
grandes rasgos es un componente ampliamente utilizado para
la detección de temperaturas, están compuestos a partir de un
material semiconductor sintetizado de manera tal que cambie
sus propiedades internas [resistencia] en proporción a
variaciones de temperatura . El nombre de termistor proviene
de Thermally Sensitive Resistor que significa resistencia sensible
a la temperatura, básicamente existen dos tipos de termistores: NTC [Negative Temperature
Coefficient ] y PTC [Positive Temperature Coefficient] , es decir el primero posee un coeficiente
de temperatura negativo, esto significa que mientras mayor es su temperatura menor será su
resistencia, el otro por el contrario que posee un coeficiente de temperatura positivo, se
comportara de manera inversa, es decir mientras mayor sea la temperatura mayor será el
valor de su resistencia. Para el presente segmento del proyecto se hará uso únicamente del
termistor NTC, una gráfica de la temperatura respecto a su valor resistivo se presenta en a
parte inferior.
- Grafico Resistencia / Temperatura [NTC] -
- Resistencia Eléctrica [ ] -
- Temperatura [°C ] -
96
La grafica previa supone un recurso representativo con la finalidad de asociar correctamente
las características de un termistor con coeficiente de temperatura negativo, es decir un NTC,
sin embargo una representación mucho más descriptiva e informativa sobre sus propiedades
se muestra a continuación:
- Grafico Resistencia / Temperatura [NTC] -
Como se muestra en la imagen anterior la resistencia del termistor NTC [ ] es inversamente
proporcional a la temperatura [°C ], mientras mayor es la temperatura, menor es su
resistencia.
A final de cuentas los termistores son sensores de temperatura y por esa razón son
ampliamente utilizados, si se pone en práctica lo aprendido anteriormente acerca de los
divisores de tensión y su aplicación con resistencias variables, bajo el mismo principio de un
divisor de tensión con LDR, se puede diseñar un divisor de tensión con NTC capaz de percibir
estímulos externos de temperatura y reflejarlos en un valor resistivo determinado por su
coeficiente de temperatura. Antes de ello me parece adecuado presentar la simbología
esquemática de un termistor del tipo NTC [Negative Temperature Coefficient].
- Simbología Como se presenta en la imagen lateral, el símbolo de un
termistor NTC, consiste en la representación de un resistor
clásico del sistema ingles con una diagonal central que
indica su variabilidad, como sucede con los
potenciómetros, además posee la escritura - tc° , que
indica que su coeficiente de temperatura es negativo .
97
Ahora que ya se conoce la simbología de un termistor NTC resultará bastante sencilla su
identificación en un diagrama esquemático, a continuación se presenta la parte principal de
este apartado, donde se explica el funcionamiento de los diferentes esquemas de conexión
para un divisor de tensión en relación a las diferentes aplicaciones de un termistor.
- Esquema de Conexión #1 [mayor temperatura, mayor tensión] -
Si se diseña un divisor de tensión en el cual el termistor NTC [Coeficiente Negativo de
Temperatura] esté conectado al nodo positivo de la fuente de tensión, cuando el resistor
variable perciba una temperatura mayor en su superficie, se producirá entre sus extremos, es
decir entre la fuente de alimentación [VIN] y el pin de referencia [VOUT] una menor caída de
tensión o diferencia de potencial, por lo tanto la tensión o voltaje en el pin de referencia [VOUT.]
será mayor. En la parte inferior se muestra la configuración:
VIN = 12V
VIN = 12V
NTC1
NTC1
VOUT
VOUT
R2
R2
Como se observa en los circuito previos mientras mayor es la temperatura mayor es la tensión
en el terminal de salida [VOUT] , esto sucede porque cuando se presenta una mayor
temperatura en el termistor [NTC1], el valor de su resistencia interna disminuye y en base a la
propiedad de la resistencia eléctrica, se conoce que mientras menor es la resistencia, menor
es la caída de tensión entre los extremos de la misma, por ende si la caída de tensión en el
termistor [NTC1] es baja , la mayor parte de la tensión cae en la otra resistencia [R2], y por lo
98
tanto el valor de la tensión que presenta el multímetro es mayor. Este esquema de conexión
para el termistor, es utilizado en el primer circuito de la etapa de control de temperatura,
específicamente en el circuito de control para el sistema de calefacción. A continuación se
muestra el segundo esquema de conexión
- Esquema de Conexión #2 [mayor temperatura, menor tensión] -
En este otro esquema de conexión uno de los extremos del termistor se conecta al nodo de
GND, también denominado tierra, generando un funcionamiento contrario al explicado en el
apartado previo, cuando se presente una mayor temperatura sobre el termistor NTC se
producirá una mayor caída de tensión entre el terminal de la fuente de alimentación [VIN] y el
terminal de referencia [VOUT], en base a lo anterior se producirá una menor tensión en el pin
de salida VOUT. El esquema para este tipo de configuración es el mostrado en la parte inferior.
VIN = 12V
VIN = 12V
R2
R2
VOUT
VOUT
NTC1
NTC1
Por lo tanto mientras mayor es temperatura menor es la tensión en el terminal de salida [VOUT]
como se muestra en los esquemas anteriores, esto sucede porque cuando se presenta un valor
de temperatura elevado en el termistor [NTC1] ,el valor de su resistencia disminuye del igual
forma que en el primer esquema de conexión, por las propiedades de la resistencia se puede
deducir que si la diferencia de potencial en el termistor [NTC1] es reducida, la mayor parte de
99
la tensión cae en la otra resistencia [R2], y en consecuencia la tensión en el terminal de salida
[VOUT ] que es la misma tensión que hay en el termistor [NTC1] también es reducida.
Teniendo esto en consideración se mostrará la aplicación de los divisores de tensión
integrados por un termistor en el circuito de control para el sistema de refrigeración y
calefacción.
En primer lugar se muestra el modelo de termistor NTC utilizado para el control de
temperatura del agua fría y caliente.
- Sensor de Temperatura Termistor NTC 10k ±1% 3950 -
Para la aplicación del divisor de tensión en el proyecto se hizo
uso de un termistor NTC 10k 3950, el primer valor [10K]
significa que posee una resistencia de 10K a 25°C
[temperatura ambiente] , y el segundo numero 3950 indica la
constante de resistividad [B-constante] ,la elección de este
modelo de sensor se debió principalmente a su composición
física de acero inoxidable con la característica de ser a prueba
de agua , algo sumamente necesario ya que se plantea
introducir dichos termistores en los recipientes que
almacenaran el agua caliente y fría en los sistemas de calefacción y refrigeración
respectivamente , este modelo en especial posee un rango de medición de -20°C hasta 105°C ,
más que suficiente para los valores de temperatura del proyecto que se mantendrán entre
10°C y 75°C, el tamaño de la sonda es de 5 x 25 mm y está constituida por dos terminales, es
una opción ideal para medir temperaturas y según varias fuentes trabaja con tensiones de
entre 3.3V Y 5V, esta es la razón por la cual se ha elegido que la alimentación de este circuito
de control sea de 5V. En la parte inferior se muestra una pequeña sección de una tabla de
valores que muestra el valor resistivo del termistor en función de su temperatura.
100
Ahora que ya se tiene en consideración el tipo de termistor utilizado en el proyecto se
presentan a continuación la aplicación y funcionamiento de los divisores de tensión con
termistor que forman parte del circuito de control para el sistema de refrigeración y calefacción.
- Aplicación del Divisor de Tensión [Sistema de Calefacción] -
El circuito de control para el sistema de calefacción tendrá la finalidad de mantener la
temperatura del agua caliente por debajo de los 75°C, esto se logrará mediante la
configuración del divisor de tensión que posteriormente enviara dicha señal al amplificador
operacional.
En este punto es posible identificar que el divisor de tensión con termistor se ha configurado
siguiendo el primer esquema de conexión donde a mayor temperatura mayor tensión en el
terminal de la salida del divisor de tensión. En general dichos divisores de tensión tendrán un
estado básico o inactivo y un estado activo, estado básico se muestra se explica a
continuación.
- Estado # 1 [Estado Básico] [T° 75°C] -
El estado básico del divisor de tensión se presentará cuando la temperatura en la superficie del
termistor posea un valor menor a 75°, debido a que este fue el valor de temperatura elegido
para el agua caliente, en ese estado el voltaje en el terminal de salida del divisor de tensión
[NTC] compuesto por el termistor será menor a la tensión en el terminal de referencia del
divisor de tensión variable [TRIMMER] compuesto por el trimmer, es decir se producirá la
101
siguiente condición, [VNTC  VTRIMMER] , este estado de operación se muestra en la parte
inferior:
VIN = 5V
VIN = 5V
NTC1
R2
1K
RL1
NTC
R1
10K
100K
TRIMMER
R3
1K
- Estado # 2 [Estado Activo] [75°C  T°] –
Su segundo estado es el estado activo, que se producirá cuando la temperatura supere los
75°C teóricamente aunque en la práctica seguramente existe una incerteza de unos cuantos
grados, cuando el termistor presente más de 75°C, el divisor de tensión compuesto por dicho
elemento tendrá en el terminal de referencia [NTC] un voltaje mayor al presente en la salida
del divisor de tensión de trimmer [TRIMMER], es decir [VTRIMMER  VNTC,] en resumen para ello
fue necesario determinar el valor de ajuste del trimmer y se realizó de la siguiente forma
mediante la aplicación de las formulas del divisor de tensión.
𝑉𝑁𝑇𝐶 [76°𝐶 ] = 4.37𝑉 = 𝑉𝑅1
Se parte de la condición previa donde se presenta que el valor de la tensión en el terminal de
referencia [NTC] es de 4.37V cuando la superficie del termistor perciba una temperatura de
76°C, si se determina el valor resistivo de termistor en este intervalo de tiempo, nos podemos
dar cuenta que los valores mostrados, en su tabla de equivalencias que relaciona su
102
resistencia eléctrica en función de la temperatura son bastante cercanas a las que se indican
en el simulador, cabe destacar que para ello, el termistor debió der configurado en el
programa de simulación. A continuación se muestra el calculó para determinar la resistencia
del termistor a una temperatura de 76°C.
𝑋 = 𝑅𝑁𝑇𝐶 [76°𝐶]
𝑉𝑅1 =
4.37𝑉 =
𝑅1
(𝑉 )
𝑅1 + 𝑋 𝐼𝑁
10𝐾
(5𝑉)
10𝐾 + 𝑋
𝑋 ≈ 1441.65
Si se observa su tabla de equivalencias se tiene que a 76°C la resistencia del termistor es de
1.417K o 1,417 que es equivalente, es decir tanto en la tabla de equivalencias como en
la simulación se presenta valor resistivo bastante similar considerando las múltiples
variaciones que pueden presentar los programas de simulación.
Ahora se determinará el ajuste del trimmer, para ello tenemos que definir que el terminal de
referencia [TRIMMER] tendrá que tener una tensión cercana a 4.36V, para que cuando la
temperatura del agua cambie a 76°C, se produzca la condición: [VTRIMMER  VNTC,] y por ende
se genere el estado activo que se definió anteriormente.
𝑉𝑇𝑅𝐼𝑀𝑀𝐸𝑅 ≈ 4.36𝑉
Para determinar el valor del ajuste se aplica la fórmula del divisor de tensión teniendo como
variable [X] al valor de la resistencia del trimmer.
103
𝑋 = 𝑅𝑇𝑅𝐼𝑀𝑀𝐸𝑅
𝑉𝑇𝑅𝐼𝑀𝑀𝐸𝑅 =
4.36𝑉 =
𝑅3 + 𝑋
(𝑉𝐼𝑁 )
𝑅𝑇
1𝐾 + 𝑋
(5𝑉)
102𝐾
𝑋 = 87,944
𝑅𝑇𝑅𝐼𝑀𝑀𝐸𝑅 ≈ 88𝐾
Por lo tanto el trimmer deberá ser ajustado a una resistencia próxima a 88K , es decir al 88%,
la aplicación de los cálculos determinados en la realización de la simulación del estado activo
se muestra en la parte inferior.
VIN = 5V
VIN = 5V
NTC1
R2
1K
RL1
NTC
R1
10K
100K
TRIMMER
R3
1K
En el esquema simplemente se observa todo lo que ya se ha mencionado, pero ahora se puede
justificar el porqué de los valores configurados, en resumen cuando la temperatura de la NTC,
104
supere una temperatura de 76°C se provocará en los divisores de tensión el segundo estado
[estado activo] donde la tensión en el pin de referencia del termistor [NTC] será superior al
voltaje en el terminal de referencia del segundo divisor de tensión [TRIMMER].
Ahora que ya se culminó el análisis del funcionamiento de los divisores de tensión para el
sistema de calefacción se presenta la explicación para el sistema de refrigeración, muchos
puntos tienen relación pero se diferencian por el esquema de conexión y la temperatura de
activación.
- Aplicación del Divisor de Tensión [Sistema de Refrigeración] El objetivo del circuito de control para el sistema de refrigeración será mantener óptima la
temperatura del agua fría regulándola a 10°C, esto es posible atráves de la correcta
configuración del divisor de tensión que cumple la función de enviar un estímulo externo
[temperatura] en forma de tensión hacia el amplificador operacional.
Al observar el esquema se puede reconocer que a diferencia del circuito de control para el
sistema de calefacción, el presente se ha configurado siguiendo el segundo esquema de
conexión donde a mayor temperatura, menor tensión en el terminal de la salida del divisor de
tensión. Seguidamente se explica el estado básico o estado inactivo de este divisor de tensión.
- Estado # 1 [Estado Básico] [10°C  T°] El estado básico en este divisor de tensión se presentará cuando la temperatura en el NTC
tenga un valor mayor a 10°C, este fue el valor de temperatura escogido para el dispensador
de agua fría, en este primer estado el voltaje en el terminal de referencia del divisor de tensión
del termistor [NTC] será menor a la tensión en el terminal de referencia del segundo divisor
de tensión [TRIMMER], es decir se producirá la siguiente condición, [VNTC  VTRIMMER] , este
estado de operación se muestra por medio de los circuitos mostrados a continuación:
105
VIN = 5V
VIN = 5V
R2
1K
R1
10K
RL1
NTC
100K
TRIMMER
NTC1
R3
1K
- Estado # 2 [Estado Activo] [10°C  T°] Por otro lado el estado activo, tomará lugar cuando la temperatura del agua descienda de los
10°C, al cumplirse esta propiedad el divisor de tensión del termistor tendrá en el terminal de
referencia [NTC] una tensión superior a la presente en la salida del otro divisor de tensión
[TRIMMER], es decir [VTRIMMER  VNTC,] a continuación se muestra el proceso para determinar
el ajuste del trimmer en el segundo divisor de tensión.
𝑉𝑁𝑇𝐶 [9°𝐶 ] = 3.37𝑉
A partir de la condición previa donde se indica que el voltaje en el terminal de referencia [NTC]
es de 3.37V cuando la temperatura del termistor sea de 9°C, si se encuentra la resistencia del
termistor en ese instante, al igual que con el divisor de tensión para el circuito de calefacción,
se observa que ambos valores son similares tanto el de la tabla de equivalencias y el
presentado en el simulador. A continuación se exhibe el calculó para encontrar la resistencia
del termistor NTC a una temperatura de 9°C.
106
𝑋 = 𝑅𝑁𝑇𝐶 [9°𝐶]
𝑉𝑁𝑇𝐶 =
𝑋
10𝐾 + 𝑋
3.37𝑉 =
(𝑉𝐼𝑁 )
𝑋
10𝐾 + 𝑋
(5𝑉)
𝑋 ≈ 20,674.85
Si se examina su tabla de equivalencias se tiene que a 9°C la resistencia interna del termistor
es de 20.63 K o 20,630 , por lo tanto en la tabla de equivalencias y en la simulación se
muestra un valor resistivo bastante parecido teniendo en cuenta las múltiples variantes que
pueden presentar los programas de simulación y en la práctica.
Como siguiente punto se determinará el ajuste de la resistencia variable o trimmer, para ello
tenemos que definir inicialmente que la tensión en el terminal denominado [TRIMMER] tendrá
que tener una tensión parecida a 3.36V, para que cuando la temperatura del agua fría
disminuya hasta los 10°C, se produzca la condición: [VTRIMMER  VNTC,] y por ende se genere el
cambio al estado activo que se presentó previamente.
𝑉𝑇𝑅𝐼𝑀𝑀𝐸𝑅 ≈ 3.36𝑉
Para determinar el valor del ajuste se aplica la fórmula del divisor de tensión teniendo como
variable [X] al valor resistivo del trimmer.
𝑋 = 𝑅𝑇𝑅𝐼𝑀𝑀𝐸𝑅
𝑉𝑇𝑅𝐼𝑀𝑀𝐸𝑅 =
𝑅3 + 𝑋
(𝑉𝐼𝑁 )
𝑅𝑇
107
3.36𝑉 =
1𝐾 + 𝑋
(5𝑉)
102𝐾
𝑋 = 67,544
𝑅𝑇𝑅𝐼𝑀𝑀𝐸𝑅 ≈ 67.5𝐾
Por ende el trimmer tendrá que ser ajustado a una resistencia próxima a 67.5K , es decir al
67.5%, sin embargo en el programa de simulación solo se pueden colocar porcentajes enteros,
por lo tanto se decidió utilizar un valor de 67K o 67% generando una tensión en el terminal
de referencia [TRIMMER] de 3.3V fijos, esto debido a que bajo otras configuraciones se
presentaban algunas complicaciones, por ejemplo al utilizar el valor de 68K se modificaban
las propiedad de temperatura ya definidas, la aplicación de los cálculos determinados
previamente en la realización de la simulación del estado activo se observa mejor en los
esquemas posteriores.
VIN = 5V
VIN = 5V
R2
1K
R1
10K
RL1
NTC
100K
TRIMMER
NTC1
R3
1K
Básicamente en el esquema se muestra el funcionamiento en este estado, algo importante a
recordar es que cuando la temperatura sea de 10°C se cumple que [VNTC  VTRIMMER,] , el
cambio en esta condición solo sucederá cuando la temperatura sea menor a 10°C, es decir [T°
10°C] , en base a lo mostrado anteriormente se puede argumentar con seguridad la razón de
108
los valores resistivos ajustados en el trimmer , en conclusión este segundo circuito de control
permanecerá en estado básico, pero se activará cuando la temperatura de la NTC, descienda
de los 10°C generando que la tensión en el pin de referencia del termistor [NTC] sea superior
al voltaje en el terminal de referencia del divisor de tensión variable [TRIMMER].
En base a los explicad sobre el divisor de tensión con la termistor y recordando la teoría
propuesta de los amplificadores operacionales mencionada e el circuito de control para las
bombas de agua, como siguiente punto se muestra el funcionamiento de los amplificadores
operacionales en el “circuito de control de temperatura para el sistema de calefacción y
refrigeración , que en general comparten los mismos estados de operación.
- Aplicación de los Amplificadores Operacionales -
En el circuito encargado del
control de temperatura para
el sistema de refrigeración y
calefacción, al igual que el
sistema de control para las
bombas de agua hizo uso de
un único I.C LM358 que
internamente posee un
conjunto
de
dos
amplificadores operacionales
Como se presenta en
ambos esquemas la
entrada inversora [EI] esta
conectada al divisor de
tensión
variable
compuesto por el trimmer
y la entrada no inversora
[ENI] esta conectada al
divisor de tensión con NTC.
Ambos circuitos tanto el de control para el sistema de calefacción como el encargado de
regular la temperatura en el sistema de refrigeración funcionan bajo el mismo principio de
comparación. Para comprender dicho principio se debe tener en cuenta los dos estados del
109
divisor de tensión con NTC, mencionados en el apartado anterior, es decir el estado básico y
el estado activo, y también recordar las características del funcionamiento del amplificador
operacional en la configuración de lazo abierto.
- Estado # 1 [Estado Básico] -
En estado básico o inactivo se presentará cuando la temperatura sea menor de 75°C o mayor
a 10°C, en el sistema de calefacción y refrigeración respectivamente, bajo estas condiciones la
tensión en la salida del divisor de voltaje con termistor [NTC] será menor a la tensión en la
salida del divisor de voltaje variable, es decir [VNTC  VTRIMMER], por lo tanto debido a que el
divisor de tensión variable [TRIMMER] está conectado a la entrada inversora [EI] del
amplificador operacional , la salida del mismo [VOUT] proporcionara una tensión cercana al
voltaje de alimentación negativo [V-] en este caso próximo a 0V [VOUT  0V]. A continuación
se muestra el esquema de funcionamiento de este estado de operación en ambos circuitos,
el de calefacción y el de refrigeración.
- Esquema del Funcionamiento [Sistema de Calefacción] -
5V
5V
NTC
5V
VOUT  0V
TRIMMER
NTC
TRIMMER
- Esquema del Funcionamiento [Sistema de Refrigeración] 5V
5V
5V
110
NTC
VOUT  0V
TRIMMER
NTC
TRIMMER
- Estado # 2 [Estado Activo] En el estado activo , el voltaje en el terminal de salida del divisor de tensión con termistor será
mayor a la tensión en la salida de referencia del divisor de voltaje variable , básicamente
[VTRIMMER  VNTC ] , en otras palabras será en estado inverso al anterior , considerando que el
terminal de la salida del divisor de tensión [NTC] está conectado a la entrada no inversora [ENI]
del amplificador operacional y la tensión de alimentación positiva [V+] es 5V, la salida [VOUT]
suministrará un valor de tensión cercano a 5V, [VOUT  5V]. A continuación se muestra este
estado de operación para sistema de calefacción y refrigeración.
- Esquema del Funcionamiento [Sistema de Calefacción] 5V
5V
5V
VOUT  5V
TRIMMER
NTC
NTC
TRIMMER
- Esquema del Funcionamiento [Sistema de Refrigeración] 5V
5V
111
5V
NTC
VOUT  5V
TRIMMER
NTC
TRIMMER
En general estos estados fundamentales son necesarios para la adecuada operación del
“circuito de control de temperatura”, la primera sección se encargará de activar y desactivar
el sistema de calefacción y la segunda sección el sistema de refrigeración, de acuerdo los
estímulos que reciba el termistor NTC 10K 3950.
Entonces básicamente en el sistema de calefacción cuando la temperatura se mantenga por
debajo de 75°C la salida del amplificador operación suministrará un valor cercano a 0V [VOUT 
0V], pero cuando la temperatura supere los 75°C el circuito entra en estado activo, por lo tanto
el amplificador operacional entregará en su salida una tensión próxima a 5V, es decir [VOUT 
5V]
El sistema de refrigeración permanecerá en estado básico o inactivo cuando la temperatura
sea superior a 10°C y el amplificador suministrará una tensión semejante a 0V [VOUT  0V],
pero cuando la temperatura en la superficie del termistor descienda de los 10°C, el circuito
entrará en estado activo y el amplificador operacional proporcionará una tensión similar a 5V
[VOUT  0V].
De esta manera se finaliza la explicación sobre la aplicación de los amplificadores
operacionales en el circuito de control de temperatura, como siguiente punto se presentarán
los cálculos para determinar los valores de los elementos a utilizar en los circuitos de
polarización para el transistor y activación del relevador, es decir se calculará la resistencia de
protección para el transistor y las resistencias de protección para los diodos led, en función de
la tensión de alimentación [5V] y la corriente necesaria para la adecuada activación del
relevador con la finalidad de conmutar automáticamente sus juegos de contactos y activar
los circuitos externos que perecen a los sistemas de calefacción y refrigeración.
112
- Aplicación de los Circuitos de Polarización de Transistor y Activación - Protección de
Relevador -
En circuito de control de temperatura para los sistemas de calefacción y refrigeración se
utilizaron dos conjuntos de polarización para transistor y activación – protección para
relevador, en el esquema inferior se pueden observar dentro de los recuadros.
Al igual que la otra sección de control, esta tambien presenta un conjunto de leds para
mostrar el estado básico y el estado activo mediante la luz roja y verde respectivamente. A
continuación se muestra la selección de valores de los componentes.
- Selección de componentes Para este apartado se deben definir una serie de varíales, en primer lugar el amplificador
operacional en estado básico tendrá un valor de suministro cercano a 0V, es decir [VOUT  0V] ,
pero para los cálculos se tomará el valor ideal [VOUT = 0V] , por otro lado en el estado activo
la salida del mismo presentara una tensión próxima a 5V [VOUT  5V], pro se tomara el valor
113
ideal, es decir [VOUT = 5V] , aunque en la práctica estos valores no sean exactos, pero para el
cálculo de valores, no está mal considerar ideales las magnitudes, por tal razón se trabaja
con un factor de seguridad en función a lo mencionado se determinaran todos los valores
necesarios para esta sección del circuito de control.
5V
R1
D1
RL1
RRL
5V
LED1
RB
VOUT = 5V
2N3904
LED2
VB
R2
Inicialmente es imprescindible elegir correctamente los valores de las resistencias de
protección para los diodos led [R1 y R2], el cálculo se presenta a continuación:
𝑅1 =
𝑉𝑅1
𝐼𝑅1
𝑅1 =
5𝑉 − 2𝑉
15𝑚𝐴
𝑅1 =
3𝑉
15𝑚𝐴
𝑅1 = 200
Para calcular el valor anterior se asume que la caída de tensión en el diodo [LED1] es de 2V y
se busca que la corriente que circule por el mismo sea de 15mA, por lo tanto el voltaje en la
resistencia será de 3V [5V - 2V], mediante la ley de ohm se obtiene un valor de 200 , sin
embargo no constituye un valor comercial, así que se eligió el valor comercial más próximo,
en este caso 180 . Además:
𝑅1 = 680
𝑅1 = 𝑅2
𝑅2 = 680
114
El siguiente paso es determinar la resistencia de base [RB] para el transistor, para ello es
necesario tener que la resistencia de bobina del relevador, para esta parte del circuito se
seleccionó un relé de 5V con una resistencia interna de 70 y también que el transistor BJT
2N3904 tiene una ganancia estática de corriente mínima de 30, este valor será el que se
tomará en cuenta para calcular los valores adecuados.
𝑅𝑅𝐿 = 70
𝐵 = 30
Primero se debe determinar la corriente necesaria para activar la bobina del relevador,
conociendo la resistencia de su bobina [RRL] y el valor de la tensión del relevador [5V] se puede
calcular de fácilmente aplicando la Ley de Ohm.
𝐼𝑅𝐿 =
𝑉𝑅𝐿
𝑅𝑅𝐿
𝐼𝑅𝐿 =
5𝑉
70
𝐼𝑅𝐿 ≈ 71.42𝑚𝐴
Por ende la intensidad de activación es de 71.4mA, también según su hoja de datos, esta
magnitud constituye la corriente de activación, sin embargo el cálculo se realizará con un
factor de seguridad 2, utilizando el doble de la corriente determinada es decir 142.84mA
aproximadamente 143mA con la finalidad de evitar inconvenientes prácticos, por lo tanto la
intensidad del colector deberá ser de 143mA.
𝐼𝐶 = 143𝑚𝐴
A pesar de que la intensidad de colector [IC] se considere con un valor 143mA, en la práctica
dicho valor de corriente no circulará debido a la relación que se tiene que cumplir entre la
tensión en la bobina del relevador y su resistencia en base a la Ley de Ohm, lo que está
pasando es que le permitimos al transistor que deje circular una corriente de 143mA, cuando
realmente solo puede circular una corriente de 71.4mA, por lo tanto el transistor bajo esta
condición se encontrará en zona de saturación , semejante a un si un simple conductor.
Los pasos para determinar la resistencia de protección se muestran en el segmento inferior.
𝐼𝐶 = 𝐵 ∙ 𝐼𝐵
𝐼𝐵 =
𝐼𝐶
𝐵
𝐼𝐵 =
143𝑚𝐴
30
𝐼𝐵 ≈ 4.77𝑚𝐴
115
Mediante la formula anterior se obtiene que la intensidad necesaria en la base del transistor
para activar correctamente el relevador es de 4.77mA, aproximadamente 5mA, con este valor
ya es posible determinar el valor de la resistencia de protección del transistor, definiendo a la
tensión base-emisor [VBE] como 0.7V [tensión de umbral en un diodo de silicio].
𝑉𝐵𝐸 = 0.7𝑉
𝑅𝐵 =
𝑉𝑅𝐵
𝐼𝐵
𝑅𝐵 =
12𝑉 − 𝑉𝐵𝐸
𝐼𝐵
𝑅𝐵 =
5𝑉 − 0.7𝑉
4.77𝑚𝐴
𝑅𝐵 =
4.7𝑉
4.77𝑚𝐴
𝑅𝐵 ≈ 985.32
Se obtiene que el valor de la resistencia de protección es aproximadamente 985.32 , sin
embargo no es un valor comercial, por lo tanto se eligió utilizar resistencias de 1K , que
poseen un valor muy próximo al previamente calculado. Ahora que ya se han seleccionado
los componentes se puede presentar el mecanismo de funcionamiento del circuito de
polarización y activación de relevador en el estado básico y el estado activo.
- Estado # 1 [Estado Básico] –
5V
R1
180
1N4007
RL1
D1
5V
LED1
RB
VOUT = 0V
2N3904
1K
LED2
R2
180
116
En el estado de funcionamiento básico se presentará cuando VOUT sea próximo a 0V [VOUT 
0V], debido a ello el transistor estará en zona de corte porque la IB = 0 y por lo tanto la IC = 0,
la bobina del relevador se encontrará desactivada y por ende sus contactos en posición
estándar, sin embargo durante la posición estándar del relé cuando su contacto común [C] y
su contacto normalmente cerrado [NC] estén conmutados, el circuito externo permanecerá
cerrado y por lo tanto en funcionamiento, es decir mientras los circuitos de control de
temperatura estén en estado básico , los circuitos de calefacción y refrigeración se mantendrán
en continua operación , en pocas palabras todo el circuito control de temperatura estará
inactivo pero los circuitos de calefacción y refrigeración permanecerán activos, solamente el
LED1 de color rojo permanecerá encendido por la diferencia de potencial entre en sus
extremos y la función del mismo será indicar el estado inactivo del “circuito de control de
temperatura para el sistema de calefacción y refrigeración.” El LED2 no se iluminara debido al
nivel bajo de tensión en salida del amplificador.
- Estado # 2 [Estado Activo] 5V
R1
180
1N4007
RL1
D1
5V
LED1
RB
VOUT = 5V
2N3904
1K
LED2
R2
180
El segundo estado es el estado activo, en este estado la tensión en VOUT será próxima a 5V,
por lo tanto el LED2 encenderá, su color será verde para indicar el estado de activación, a su
vez el transistor entrará en zona de saturación mediante una pequeña intensidad de base de
activación [IB  5mA] , esto generará la activación de la bobina del relevador mediante la
circulación de una corriente de colector [Ic] con un valor máximo de 71.4mA, es decir [Ic =
117
143mA] aunque el transistor por si solo permita una intensidad de colector mayor [IC], la
resistencia de la bobina regula dicha intensidad de activación, cuando la bobina se active los
contactos internos del relé cambiarán de posición, el contacto común [C] conmuta con el
contacto normalmente abierto [NA] abriendo el circuito externo, es decir cuándo se presente
el estado activo en los circuitos de control de temperatura, lo que sucederá es que circuitos
externos en este caso el sistema de calefacción y el sistema de refrigeración se desactivarán,
claro que esto dependerá de cuál de los dos circuitos de control se active, uno controlara el
sistema de calefacción y el otro el sistema de refrigeración. En el siguiente segmento se
presenta el funcionamiento general del circuito de control de temperatura.
- Explicación General del Circuito de Control de Temperatura El circuito de control de tempertura tiene el objetivo de mantener la temperatura del agua
fría y caliente en condiciones optimas, es decir con temperaturas máximas de 75°C en el agua
caliente y minimas de 10°C en el caso del agua fría, esto se logrará por medio de la activación
y desactivación automatica de los circuitos externos, en otras palabras de los sistemas de
calefacción y refrigeración del agua , este comportamiento general se resume en dos estado
fundamentales, el estado básico y el estado activo, la presente sección del circuito de control
esta conformada por dos circuitos independientes destinados al control de temperatura del
agua caliente y fría respectivamente, ambos circuitos comparten una tensión de alimentación
de 5V y utilizan dos amplificadores operacionales integrados en un únivo encapsulado I.C
LM358.
-
Estado # 1 [Estado Básico]
-
118
El funcionamiento detallado de cada una de las partes que integran al circuito ya se ha
explicado con anterioridad pero este espacio está destinado a presentar una explicación
menos detallada pero más general que muestre en un espacio relativamente breve los dos
estados de funcionamiento del circuito de control de temperatura para el sistema de
calefacción y refrigeración, ilustrando dicha explicación mediante la presentación de los
diagramas simulables.
El circuito de control de temperatura, está integrado por dos circuitos independientes que
únicamente comparten una alimentación de 5V, ambos serán encargados de activar o
desactivar un circuito externo determinado , el circuito presentado en la primera imagen
controlará el sistema de calefacción y el segundo el sistema de refrigeración, de igual manera
el circuito superior integrado por una resistencia de potencia [350W] y una fuente de corriente
alterna [VAC] representa al Sistema de Calefacción y a su costado se muestra el Sistema de
Enfriamiento equivalente, representado con una Celda Peltier [CEL1] y un motor que simula a
un ventilador [VT], además de una fuente de tensión con un valor de 12V en su estado básico
ambos circuitos como tal estarán desactivados, este estado se presentará siempre y cuando
119
la temperatura sea inferior a 75°C o superior a 10°C en el sistema de calefacción y
refrigeración respectivamente.
Para conseguir regular adecuadamente estas temperaturas es imprescindible configurar el
divisor de tensión variable de acuerdo a la temperatura selecciona para ambos sistemas, las
características de temperatura mencionadas en cada uno de los divisores de tensión
correspondientes producirán que la tensión de referencia en el divisor de voltaje compuesto
por el termistor [NTC] sea menor al voltaje de salida en el divisor de tensión regulable
[TRIMMER] , es decir [VNTC  VTRIMMER].
Si la condición anterior se cumple debido a que el primer divisor de tensión [NTC] está
conectado a la entrada no inversora y el segundo divisor de tensión [TRIMMER] presenta una
conexión con la entrada inversora del amplificador, la salida del mismo [VOUT] suministrará
una tensión similar al voltaje de alimentación negativa [V-] en este caso OV , es decir [VOUT 
0V] , por lo tanto se encenderá el diodo led indicador de color rojo , el transistor se mantendrá
en zona de corte porque la intensidad de base será nula
[IB = 0] por consiguiente tampoco
se presentará ninguna intensidad de colector [IC = 0] , así mismo la bobina del relé estará
desactivada de modo que el contacto común [C] estará conmutado con el contacto
normalmente cerrado [NC].
En base a lo anterior el circuito externo permanecerá en continuo funcionamiento, en el caso
del sistema de calefacción la resistencia de potencia se mantendría calentando el tanque
destinado al agua caliente y por otro lado en el sistema de refrigeración la celda peltier
seguiría enfriando el tanque de asignado para el agua fría, además el ventilador [VT]
permanecerá encendido para la correcta disipación del calor generado por célula
termoeléctrica, básicamente de esta manera se resume el funcionamiento del estado básico
en ambos circuitos de control.
-
Estado # 2 [Estado Activo]
-
120
El estado básico cambiará a estado activo cuando la temperatura en el termistor presente en
los tanques de almacenamiento para el agua cambie a 76°C en el caso del sistema de
calefacción y 9°C en el sistema de refrigeración.
Teniendo en consideración el correcto ajuste del divisor de tensión regulable [TRIMMER] , en
el instante que la temperatura supere los valores definidos de 75°C y 10°C , el valor de la
tensión en el terminal de refencia del divisor de voltaje con termistor [NTC] que está
conectado a la entrada no inversora del amplificador operacional será mayor a la tensión de
referencia en el divisor de voltaje variable [TRIMMER] que está conectado a la entrada
inversora del comparador, por lo tanto se cumplirá que [VTRIMMER  VNTC].
Si partimos de la condición anterior se cumplirá que la tensión de salida en el amplificador
operacional [VOUT] será próxima a la tensión de alimentación positiva [V+] es decir tendrá un
valor cercano a 5V [VOUT  5V].
121
Por lo tanto se encenderá el diodo led color verde indicando así el estado de activación del
circuito de control, debido a que la tensión de salida del amplificador operacional será
cercana a 5V, el transistor entrará en zona de saturación porque circulara por el mismo una
corriente de base de aproximadamente 5mA [IB = 5mA ] por ende la intensidad del colector
será máxima, tendrá un valor cercano a los 71.4mA, [IC = 71.4mA], la circulación de la
corriente de colector produce la activación de la bobina del relevador, cambiando la posición
de su juego interno de contactos.
El contacto común [C] del relevador que en el estado básico está conectado al contacto
normalmente cerrado [NC] cambiará de posición hacia el contacto normalmente abierto [NA],
debido a esto se abre el circuito externo y se detiene completamente la circulación de
corriente por el sistema de calefacción, sin embargo en el sistema de refrigeración
únicamente la celda peltier deja de funcionar, el ventilador de disipación continua trabajando
esto debido a que la celda al desconectarse seguirá presentando una temperatura elevada y al
cortar el suministro de corriente del ventilador existe el peligro que la celda no disipe la potencia
y deje de funcionar o se deteriore más rápido , por lo tanto el ventilador se ha configurado de
manera que siempre permanezca activo.
En general el “Sistema de Control” está conformado por los circuitos de activación y
desactivación para las bombas de agua [fría y caliente respectivamente] y los circuitos de
control térmico para los sistemas de calefacción y refrigeración ,los primeros serán los
encargados del suministro de agua por el dispensador, uno de ellos manejara el agua caliente
y el otro el agua fría, su activación se producirá en función de la ausencia de luz en la superficie
del fotorresistor presente en el exterior del dispensador, por lo tanto en condiciones normales
ambos circuitos permanecerán desactivados, por la propia luz ambiental o la generada por el
sistema de iluminación, según, la segunda parte es el sistema de control de temperatura,
cuya función es mantener las condiciones óptimas de temperatura en los tanques de agua fría
y caliente mediante el control de los sistemas de calefacción y refrigeración, para el modelo de
dispensador diseñado los valores han sido configurados mediante la utilización de un
termistor sumergible que se encontraría en la práctica dentro de cada uno de los tanques de
agua, con la finalidad de medir continuamente la temperatura en la misma, básicamente el
circuito de control para el sistema de calefacción regulará el agua a una temperatura inferior
de los 75°C y cuando la temperatura sobrepase dicho valor desactivará completamente el
circuito externo, es decir el circuito de calentamiento, por otro lado el circuito de control para
el sistema de refrigeración, mantendrá un temperatura superior a los 10°C , si se presenta un
valor menor del dicho únicamente la celda peltier del sistema de refrigeración será
desactivada, en ambos circuitos cuando la temperatura regresa a un valor dentro de los
propuestos el calentamiento o enfriamiento del agua seguirá. En este pequeño espacio se
sintetiza el objetivo y funcionamiento global de las diferentes secciones del sistema de control
total.
122
- Diagrama Esquemático -
123
- Circuito Impreso y Máscara de Componentes Para el diseño del circuito impreso
correspondiente al Sistema de Control
que se muestra en la imagen superior,
se han utilizado diferentes anchos o
grosores de pista con la finalidad de
soportar con efectividad la circulación
de intensidad según se amerite.
- 6.5cm -
- 14.7 cm -
- 6.5cm -
Se eliminaron todos los ángulos de 90°,
y fue conectado adecuadamente sin la
necesidad de hacer uso de ningún
puente o jumper, además es importante
señalar que fue diseñado en una única
capa y cuenta con plano común de
tierra.
En la imagen inferior se muestra la
Máscara de Componentes, como se
puede observar los elementos físicos
[resistencias, leds, borneras, trimmers,
circuitos
integrados,
relés
y
transistores] se han distribuido de una
manera bastante estética, ordenada,
agradable a la vista y sobretodo
funcional.
124
- Modelo 3D del Sistema de Control -
En las imágenes posteriores se muestran diferentes ángulos de visión del Modelo físico del Sistema de Control donde se encuentran todos
los componentes presentados montados el circuito impreso mostrado anteriormente, logrando una disposición bastante agradable por
medio de un constante esfuerzo por la organización de los elementos.
125
126
Con la finalidad de complementar el apartado del sistema de control donde no se había
realizado una explicación como tal de las bombas de agua, en la siguiente información se
muestra el mecanismo de funcionamiento y las partes que integran una bomba de agua,
además de las especificaciones o parámetros de funcionamiento que presenta el modelo
utilizado para la elaboración teórica del proyecto.
- Bombas de agua 12V Antes de empezar debemos tener en cuenta que las
bombas de agua están diseñadas para bombear
determinados líquidos de un punto a otro.
Este tipo de bombas también son llamadas bombas de
presión o electrobomba, debido a sus 12 voltios, es decir el
consumo las mismas es relativamente bajo, este tipo de
bombas suelen ser instaladas en hogares y en coches,
debido a su reducido tamaño.
Las bombas de agua tiene un funcionamiento muy
sencillo, el agua es succionada por medio la entrada de la bomba, y posteriormente es
expulsada por la salida mediante la ayuda de un motor, que por medio de un campo magnético
es capaz de que el expulsor gire de forma continua.
La gran mayoría de las bombas de agua están compuestas por las partes mencionadas en la
lista inferior:








Carcasa o Armazón
Una Entrada y una Salida
Impulsor, Rotor o Rodetes
Sellos, Retenedores y Anillos
Eje Impulsor
Cojinetes o Rodamientos
Panel de Control
Motor
El Carcasa o Armazón: Es la parte que recubre la bomba y que protege el mecanismo interno,
normalmente esta hecho de un material anticorrosivo.
127
La Entrada y Salida: Es la parte por la cual entra y sale el líquido respectivamente [en este
caso el agua].
Por otro lado el Impulsor, Rotor o Rodetes: Como su nombre lo indica está hecho para impulsar
el líquido que ha sido succionado anteriormente. Estos pueden ser impulsores abiertos,
impulsores semiabiertos o impulsores cerrados.
También tenemos los Sellos, Retenedores y Anillos que son todo lo que hace que la bomba
selle de manera correcta permitiendo cierta compresión interna.
El eje impulsor es la pieza que sostiene el impulsor, permitiéndole girar sobre él, los cojinetes
o rodamientos son para sostener de manera adecuada el eje impulsor y no dañarlo, otra pieza
es el panel de control que tiene la finalidad de activar la Bomba de Agua, puede contener
switches o pulsadores para realizar su encendido o apagado, en nuestro caso el modelo de
bomba utilizada no presenta un panel de control.
Por ultimo tenemos el motor, es el dispositivo que permite mover el eje y a su vez el impulsor
para que el fluido pueda pasar de un lado a otro. Dependiendo de la potencia del mismo, podrá
movilizar más agua en un menor tiempo.
- Especificaciones de funcionamiento -
El modelo de bomba de agua utilizada para este proyecto
necesitara para su correcto funcionamiento una tensión
nominal de 12V DC, además presenta una potencia de trabajo
o consumo energético de 3.6 W, además la bomba puede
consumir una corriente máxima de 350mA, también cuenta con
un caudal máximo de 4L/MIN, es decir en un minuto puede
bombear hasta 4 litros de líquido, sin embargo según su
posicionamiento este valor puede variar, la bomba utilizada
es capaz de bombear el agua hasta una altura de 3m, cuenta
con un ruido menor a 40dB, puede trabajar temperaturas de
0°C hasta 75°C, también debemos mencionar que la bomba es
aprueba de agua, es decir es sumergible y su material es de
ABS, un plástico muy resistente y ampliamente utilizado para
necesidades industriales y domésticas.
128
- Sistemas de Calefacción y Refrigeración [Etapa de potencia] Nuestro proyecto “Dispensador de agua fría y caliente con LDR” contiene dos circuitos
externos, uno de ellos está destinado a la calefacción y otro a la de refrigeración del agua
propia del dispensador, llegando a alcanzar una temperatura máxima en dicho liquido de 75°C
y una temperatura mínima de 10°C respectivamente. El circuito de refrigeración está
conectado una fuente de alimentación diseñada con las características necesarias para
entregar una corriente de 8 A, mientras que el circuito de calefacción estará alimentado en
base a una tensión residencial de 120VAC, la resistencia que se utilizará para calentar el agua
se encontrara en un recipiente aislado del agua potable con la finalidad de que el agua no
tenga un contacto directo con la resistencia, evitando así algunos inconvenientes con el paso
del tiempo a causa del deterioro del material resistivo.
- Circuito de Calefacción -
Este circuito se realizó con la finalidad de mantener el agua a una temperatura máxima de
75°C, esto se logra mediante la implementación de una resistencia de potencia, la misma se
encuentra conectada a una fuente de 120 voltios de AC, con una frecuencia de 60Hz, es decir
una tensión convencional de red, esta sección del proyecto será controlada por un sistema de
activación y desactivación por medio de una NTC (Negative Temperature Coefficient) la cual
se encontrará dentro del tanque de agua, esto con el objetivo de medir la temperatura de
dicho liquido de manera precisa y continua, en base lo anterior el circuito de control será
capaz activar y desactivar el circuito en el momento adecuado.
Como se observa en el diagrama previo el circuito además de una fuente AC, posee como
único componente una resistencia de potencia. Conectada directamente a la tensión alterna.
129
- Componentes Resistencia de potencia: La resistencia de potencia utilizada es
de 350W y se alimenta con un tensión de 120VAC, esta
resistencia es capaz de disipar una potencia en forma calor,
esto sucede gracias al efecto Joule, el cual es un fenómeno que
se presenta debido a la corriente eléctrica que circula por
medio de un conductor, en este caso a través de la resistencia,
se genera calor al momento de que los electrones chocan con el
material, esto nos permite calentar el agua, la resistencia de
potencia estará aislada del agua consumible para que esta no
se eche a perder, es decir no se deteriore. La intensidad que pasa por la resistencia es
directamente proporcional a la potencia disipada, es decir, que si la corriente disminuye la
potencia disipada también lo hará, de la misma manera, si la corriente aumenta la potencia
disipada aumentará también.
Para determinar la corriente que circula por la resistencia de potencia en el circuito de
calefacción primero se deberá aplicar la fórmula de potencia.
𝑃=𝑉∙𝐼
Dónde: P = Potencia [W]; V = Voltaje [V]; I= Intensidad [A].
Como segundo paso es necesario despejar la Intensidad.
𝛪=
𝑃
𝑉
Por ultimo sustituimos los valores y realizamos la operación
𝛪=
350𝑊
120𝑉
𝛪 = 2.92𝐴
Por lo tanto es posible afirmar que la intensidad que circula por la resistencia es de 2.92A
130
- Estados de Funcionamiento El circuito de calefacción básicamente presenta dos estados de funcionamiento que se
explican brevemente a continuación:
- Estado #1 [Estado básico] -
En el estado básico el circuito de calefacción
permanecerá activo, esto se debe a que cuando
la temperatura sea inferior o igual a los 75°C, el
circuito se encontrará “cerrado” gracias al relé
presente en el circuito de control de calefacción ,
los terminales NC3 [Normalmente Cerrado] y
CO3 [Común] pertenecen al relevador, en
condiciones normales estos terminales se
encuentran conmutados permitiendo el
constante paso de intensidad por medio del
circuito de calefacción, haciendo así que la
resistencia de potencia empiece a calentar el
agua presente dentro del tanque.
- Estado #2 [Estado inactivo] -
Este segundo estado de funcionamiento del
circuito de calefacción estará presente en el
momento que la temperatura del agua aumenta
de los 75°C, cuando el agua supere esa
temperatura, los terminales NC3 Y CO3 del relé
dejarán de estar conmutados, es decir el circuito
externo se “abre” de esta manera la intensidad
no será incapaz de recorrer el circuito de
calefacción, desactivando el mismo en su
totalidad, apagándose así la resistencia de
potencia para que la temperatura no siga
aumentando, manteniendo estable el calor del
agua.
131
- Circuito de refrigeración El circuito de refrigeración fue diseñado para mantener fría el agua presente en un recipiente,
reduciendo la temperatura de la misma hasta los 10°C , esto lo realizamos atráves del uso de
una celda o célula peltier, la cual estará acompañada de un ventilador de 12V conectado en
paralelo a la celda, el cual permanecerá encendido en todo momento a pesar de que la celda
se encuentre desactivada, con la finalidad que la misma no se sobrecaliente, el circuito está
conectado a una fuente de alimentación de 12VDC y 8A, también posee un sistema de
disipación de calor para la celda integrado por un disipador metálico, que se encuentra
pegado con la celda peltier y el ventilador previamente mencionado , con el objetivo de
mantener a la celda en las condiciones adecuadas de trabajo.
Para la elaboración del circuito de refrigeración se utilizaron los siguientes materiales: Celda
peltier, ventilador de 12VDC y disipador metálico.
Celda peltier: La celda peltier es un dispositivo con forma de
placa que por una de sus caras es capaz de disminuir la
temperatura, mientras que en el lado contrario la
temperatura sube de manera muy rápida, esto se logra
gracias a que la celda peltier posee dentro de ella distintos
semiconductores de tipo N [cargados negativamente] y de
tipo P [cargados positivamente], estos semiconductores
permiten que los electrones se muevan por estos
recolectando y liberando energía respectivamente, siendo
que al recolectar energía la temperatura disminuirá y al
132
liberar la energía la temperatura subirá, la celda peltier
permanecerá activa hasta que la temperatura disminuya de
9 °C, la celda peltier y todo lo que la misma realiza ,se debe
al efecto peltier, el cual nos indica que si se cuenta con dos
metales diferente unidos por ambos extremos con una
temperatura igual en todas partes y por dicho arreglo de
materiales se hace circular una corriente a partir de una
diferencia de potencial eléctrico, uno de los extremos
empezara a aumentar su temperatura mientras que el otro
la disminuirá, esto se debe a que cuando un electrón pasa
de un material a otro este debe liberar o recolectar energía, la energía liberada no se pierde,
sino que se convierte en calor, y cuando se recolecta energía se absorbe el calor, haciendo así
que la temperatura de un material aumente o disminuya respectivamente.
El modelo de celda peltier utilizado para el presente proyecto es el TEC1-12706 y sus
especificaciones de trabajo presentes en su hoja de datos se muestran en el recuadro de la
parte inferior:
- Parámetros de funcionamiento máximo -
Temperatura del lado caliente (°C)
25°C
50°C
QMÁX (Vatios o Watts)
50
57
Delta TMÁX (°C)
66
75
IMÁX (Amperios)
6.4
6.4
VMÁX (Voltios)
14.4
16.4
Resistencia del módulo (Ohmios)
1.98
2.30
Como ya habíamos explicado anteriormente, un lado de la celda peltier disminuirá su
temperatura mientras que el otro lado la aumentará, en la tabla se presentan diferente
parámetros de funcionamiento en función de la temperatura del lado caliente, en este caso se
muestran las especificaciones para una temperatura de 25 °C y otra de 50 °C, la energía o
potencia máxima que la celda peltier puede variar entre 50W y 57W, la diferencia de
temperatura máxima de la celda varía entre los 66°C y 75°C, la intensidad máxima que pasa
por la placa peltier es de 6.4 A, su voltaje máximo es variable entre los 14.4 V y los 16.4 V, para
133
finalizar con las especificaciones de la celda peltier, esta pose una resistencia interna que
puede variar entre 1.98 ohmios y 2.30 ohmios.
• Disipador: Un disipador es un dispositivo que nos ayuda a
mantener regulada la temperatura de distintos componentes
electrónicos, debido a su forma este es capaz de liberar el
calor que generan los componentes, evitando así que los
mismos se estropeen, todo esto se debe al principio cero de la
termodinámica, este principio nos dice que si dos cuerpos con
diferentes temperaturas tienen contacto entre sí, ambos
cuerpos intercambiaran calor hasta que su nivel de
temperatura se iguale o en otras palabras hasta que ambos
se encuentren en un equilibrio térmico. Los disipadores más comunes están hechos de
aluminio, ya que satisfacen las necesidades de la gran mayoría de proyectos, en nuestro caso
la celda peltier presentará un disipador de aluminio con el objetivo de disipar del calor del lado
caliente pero además también poseerá otro en el lado frio para agilizar el enfriamiento del
agua.
Ventilador: el ventilador utilizado para este proyecto es un
ventilador de 12VDC conectado en paralelo a la celda
peltier, el modo de conexión de este ventilador fue
diseñado para que el mismo permanezca encendido en
todo momento manteniendo la temperatura controlada,
teniendo también en cuenta que cuando la celda peltier se
desactiva y deja de enfriar el agua, el lado caliente tarda
en disminuir su temperatura y precisamente para
estabilizar esta temperatura se coloca el ventilador,
sirviéndole de apoyo al disipador.
¿Cómo funciona?
El ventilador se conecta mediante los cables conductores que posee hacia una fuente de
alimentación, la cual en este caso es de 12V, en el polo negativo y positivo respectivamente,
estos cables llevan la corriente hacia el motor para que las aspas comiencen a girar, enfriando
la celda peltier.
134
- Estados de Funcionamiento Al igual que el sistema de calefacción, el sistema de refrigeración posee dos estados de
funcionamiento fundamentales que se muestran a continuación.
- Estado #1 [Estado básico] -
En el estado básico el sistema de refrigeración
permanecerá activo, esto sucederá cuando la
temperatura sea superior o igual a 10°C, el
circuito se encontrará en este modo debido a un
relé que forma parte del sistema, los terminales
NC4 [normalmente cerrado] y CO4 [común], que
forman parte del relé están conmutados
permitiendo el paso de intensidad por medio del
circuito de refrigeración hacia la celda peltier,
haciendo que el agua del aunque respectivo
comience a disminuir su temperatura. En este
estado la celda consumirá un promedio de 6A y
el ventilador alrededor de 200mA.
- Estado #2 [Estado inactivo] El sistema de refrigeración permanecerá en este
estado cuando la temperatura del agua sea
inferior a los 10°C, previamente configurados,
cuando el agua disminuya de esa temperatura,
los terminales NC4 Y CO4 del relé dejaran de
estar conmutados, de esta manera la intensidad
será incapaz de circular atráves de la celda
peltier, sin embargo gracias a la conexión en
paralelo del ventilador, este seguirá trabajando
de manera normal, con la finalidad de enfriar la
celda peltier y que la misma no sufra daños , que
podrían presentarse si el ventilador se desactiva
de manera directa.
135
Ahora que ya se conoce con claridad cuáles son los estados de funcionamiento del sistema de
calefacción y refrigeración , además de los componentes que lo integran y sus respectivos
principios de funcionamiento, algo interesante de agregar en la elaboración del proyecto
sería el tiempo teórico o ideal en el cual el agua sería capaz de alcanzar la temperatura
máxima de 75°C en el sistema de calefacción y la temperatura mínima de 10°C en el sistema
de refrigeración, en función de la temperatura ambiente y la potencia de disipación que poseen
ambos dispositivos térmicos [resistencia de potencia y celda peltier]. A continuación se
muestra la forma de determinar dichos valores.
- Tiempo de Calefacción y Refrigeración del agua -
Para calcular tanto el tiempo de calefacción como el tiempo de refrigeración necesario para
que el agua alcance las temperaturas máximas y mínimas, primero debemos de encontrar la
energía, para luego determinar el tiempo.
La primera fórmula a utilizar es la siguiente:
𝐸 = 𝑀 ∙ 𝐶 ∙ ∆𝑇
Donde:
E
M
C
∆T
Energía, expresada en kilojulios [Kj].
Masa, expresada en kilogramos [ Kg ].
Calor especifico expresado en kilojulios sobre kilogramos por grado celsius [ kj/kg°C]
Diferencia de temperatura, expresada en grados celcius[°C]
Luego de realizar la operación anterior , utilizaremos la siguiente formula para encontrar el
tiempo, este se obtendra al despejar el tiempo de la fórmula básica para determinar la
potencia
𝑃=
𝐸
𝑡
Donde:
P
E
t
Potencia, expresada en Watts [ W ].
Energia, expresada en kilojulios [Kj].
Tiempo, expresado en segundo [ s ].
136
Luego de conocer las formulas a utilizar, vamos a encontrar el tiempo de calefacción y el
tiempo de refrigeración. Ambos tiempos se determinaron en función del calor específico del
agua, que posee un valor de 4,180kj/kg°C, además los tanques de agua poseerán un volumen
de 3 litros con el objetivo de que ambos tiempos no sean tan elevados.
- Tiempo de calefacción 𝐸 = 𝑀 ∙ 𝐶 ∙ ∆𝑇
𝐸 = 3𝑘𝑔 ∙ 4180𝑘𝑗/𝑘𝑔°𝐶 ∙ (75°𝐶 − 25°𝐶)
𝐸 = 627000𝑘𝑗
𝑡=
𝑃=
𝐸
𝑡
𝑡=
𝐸
𝑃
627000𝑘𝑗
350𝑊
𝑡 = 1791.42𝑠
- Se convierten los segundos en minutos -
1791.42𝑠 ∙ (
1𝑚𝑖𝑛
)
60𝑠
𝑡 = 29.86𝑚𝑖𝑛
Al final obtenemos que el tiempo que se tardará el sistema de calefacción para que el tanque
de agua caliente alcance la temperatura máxima de 75°C será de: 29.86min.
137
- Tiempo de refrigeración -
𝐸 = 𝑀 ∙ 𝐶 ∙ ∆𝑇
𝐸 = 3𝑘𝑔 ∙ 4180𝑘𝑔/𝑘𝑗°𝐶 ∙ (25°𝐶 − 10°𝐶 )
𝐸 = 188100𝑘𝑗
Al revisar diferentes fuentes digitales, estas mencionan que la potencia de la celda peltier
TEC1-12706 se encuentra alrededor de los 75W, aunque como fue presentado anteriormente
en su hoja de datos se menciona que su potencia máxima es de 57W, por lo tanto se decidió
utilizar este último valor para determinar el tiempo de refrigeración, recordando que a mayor
potencia el tiempo de refrigeración disminuye.
𝑡=
𝑃=
𝐸
𝑡
𝑡=
𝐸
𝑃
188100𝑘𝑗
57𝑊
𝑡 = 3300𝑠
- Se convierten los segundos en minutos -
3300𝑠 = (
1𝑚𝑖𝑛
)
60𝑠
𝑡 = 55𝑚𝑖𝑛
Por lo tanto se obtiene que el tiempo de refrigeración necesario para que la temperatura en
el tanque de agua fría alcance un valor de 10°C es de: 55min.
138
- Dimensiones y Diseño del Chasis El diseño del Chasis del presente proyecto “Dispensador Automático de Agua Fría y Caliente
con LDR” se elaboró en base a un dispensador de agua habitual de garrafón, a continuación
se presentan las imágenes preliminares y dimensiones de cada uno de los perfiles,
posteriormente se abordará más sobre otras características del mismo.
- 50cm -
- 40cm -
- 1.45m -
- 50cm -
- 40cm -
- 1.45m -
Como se observa en las figuras
laterales en el perfil frontal se
encontrará el espacio donde se
lleneraran los vasos de agua
mediante el dispensador, en esa
imagen los depositos de color rojo y
azul oscuro representan las salidas
de
agua
caliente
y
fría
respectivamente , tambien hay un
pequeño indicador en la parte
superior.
En la práctica la fotorresitencia se
ubicaria en la superficie donde se
colcarian los vasos protegida
mediante una lamina de acrilico,
para eliminar los excesos de agua
esta superficie contaria con una
regilla que desplace el agua hacia un
deposito inferior, donde se observa
la haladera, en ese espacio se
almacenarian los sobrantes de agua
para su posterior eliminación.
Además en la parte superior justo
sobre la regilla se encontaria el
sistema de iluminación para dotar de
luz a la LDR en espacios con poca
iluminación
En el lateral derecho se encuentran
tres interruptores, dos para activar
el sistema de iluminación y uno para
el control general, es decir sería
elinterr
139
el interruptor main o principal , en la parte trasera se puede observar el ventilador de
disipación del sistema de refrigeración y también la tapa que protege a la parte electrónica,
de manera externa se presentan dos portafusiles uno para cada fuente de alimentación, en
el lateral izquierdo no se encuentra ningún tipo de elemento. A continuación se muestran
otras imágenes de la composición interna del chasis.
En la imagen superior se observa el diseño desde la parte trasera sin la tapa de protección,
internamente se presentan los modelos físicos de cada uno de los circuitos electrónicos
diseñados anteriormente, es decir el sistema de alimentación y el sistema de control,
añadiendo también dos transformadores que corresponden a los circuitos de alimentación
mencionados.
Para culminar con las presentación de las secciones del chasis en las siguientes imágenes se
mostrará el diseño interior integrado por un deposito color azul claro donde encontraría el
agua temperatura ambiente, luego en función a la presión, el agua se desplazaría por medio
de un tubo hacia los depósitos donde se calentaría o se enfriaría mediante los sistemas de
calefacción y refrigeración cuya temperatura seria regulada por los sistemas de control
térmico atráves de un termistor, además en la práctica el material del que estarían
recubiertos ambos depósitos sería un aislante térmico con la finalidad de conservar la
temperatura por mayor tiempo, el depósito de color rojo contendría el agua caliente y el
depósito de color azul oscuro el agua fría , en la repisa inferior del mueble se encuentran las
dos bombas de agua una encargada del suministro de agua caliente y la otra del agua fría,
además se observan también los interruptores desde el interior del modelo.
140
Ahora que ya se presentaron las partes y las dimensiones elementales del modelo del chasis
se agregan otras imágenes para mostrar las diferentes perspectivas logradas con la
elaboración del modelo físico.
141
142
- Conclusiones -
Partiendo desde mi punto de vista, la elaboración del proyecto en conjunto no constituyó un
proceso del todo sencillo, estuvo lleno de diferentes dificultades, necesito mucho tiempo y
esfuerzo, además de una constante dedicación al menor de mi parte, pero puedo asegurar
que no he elaborado el trabajo por una simple calificación, paulatinamente mientras mis
conocimientos se expanden me se siento más intrigado e interesado en la especialidad y todo
lo que se puede lograr a través de la misma.
Con la realización del proyecto pude comprender realmente el funcionamiento de muchos
elementos electrónicos que me eran desconocidos o que desde básica presentaban una cierta
complejidad y que los dejaba de lado porque creía que eran muy difíciles de implementar y
entender sin embargo esta experiencia de trabajo me ha dejado un grato conocimiento de
sus principios de funcionamiento, entendiéndolos perfectamente al menos desde un nivel
superficial.
Gracias a la realización del proyecto pude entender muy bien el funcionamiento de un
transistor de unión bipolar, un relevador, un amplificador de lazo abierto, un fotorresistor y
un termistor por mencionar algunos de los muchos dispositivos que se utilizaron, además
puse en práctica la teoría aprendí en la resolución de circuitos mediante los divisores de
tensión , la ley de ohm, la leyes de corrientes y voltajes de Kirchhoff, aplicándolas más allá de
una simple malla resistiva, para finalmente poder entender cada una de las partes que
integran el circuito general, ha sido un trabajo a conciencia que me ha enseñado muchas
bases teóricas que podré aplicar posteriormente en el resto de mis años de estudio , como lo
mencioné al principio por lo menos de mi parte sé que me esforcé mucho en la creación de
los diagramas, el diseño de los circuitos impresos, la redacción del informe y el modelado 3D
para al menos observar una representación física de los circuitos y el chasis planeado , la
verdad el trabajo fue un reto , al inicio no tenía mucha idea de por dónde empezar pero poco
a poco luego de más de un mes de trabajo puedo asegurar que he aprendido mucho y eso es
lo más importante, entiendo a la perfección el funcionamiento del proyecto , teniendo la
seguridad de defenderlo sin ningún tipo de problema.
Por último se debe tener en cuenta que no existe la práctica sin la teoría, ni la teoría sin la
práctica, está situación nos ha hecho imposible la primera, sin embargo dentro de los recursos
y posibilidades son las contamos me siento muy satisfecho y contento sobre lo que he podido
aprender.
- Daniel López
143
Luego de realizar el trabajo he aprendido acerca de los componentes que nuestro circuito
posee, me veo con la capacidad de explicar cómo funcionan los circuitos de calefacción y de
refrigeración, aprendí que la celda peltier funciona gracias al efecto peltier el cual nos habla
de cómo los electrones liberan y recolectan energía al pasar de un material a otro y sé que
esto se facilita con los semiconductores, materiales que son alterados químicamente para
cargarlos de electrones o eliminar gran parte de estos. Entendí porque es necesario el uso
tanto del disipador como del ventilador, ya que sin estos componentes la celda peltier se
estropearía debido al gran calor que emitiría.
Hablando acerca del circuito de calefacción comprendí luego de haber visto video tutoriales
e investigado por mi cuenta el efecto joule, el cual fue el efecto utilizado para aumentar la
temperatura del agua, a pesar de las limitantes de estar en un aprendizaje autodidacta que
tenemos que desarrollar, comprendo el funcionamiento de nuestro circuito y como logramos
hacer que los circuitos de calefacción y los de refrigeración se desactiven en el momento en
el que estos lleguen a cierta temperatura. Aprendí también a realizar operaciones y encontrar
el tiempo que tarda un objeto en calentar o refrigerar, estos aprendizajes que me he llevado
al realizar el trabajo me ayudaran en mi carrera a formarme como un experto en el tema.
- Jefferson Alas
Para finalizar, creo que este me ayudo en mi conocimiento electrónico, tomando bases del
divisor de voltaje, uso de relés, transistores, fuentes lineales más completas, etc. Además, me
sirvió para reforzar los conocimientos ya adquiridos del trabajo anterior. Sin duda fue una
odisea la conclusión de este proyecto, y creo que tanto mi grupo como yo, seriamos capaz de
mover lo teórico, a lo real. Tenemos los conocimientos suficientes para sobrellevar una
situación el próximo año, y hacer un buen papel en el expo. Obviamente, esto no se asemeja
ni un poco, pero nos llevamos una gran experiencia, no solo en el ámbito de la electrónica,
sino también en el de modelaje 3D, cálculos de circuitos electrónicos, manipulación de
programas de creación y simulación de circuitos eléctricos y electrónicos, como proteus.
Aparte de todo eso, lo más valioso es la conciencia que logramos sabiendo que todo lo que
encontrara escrito en este reporte fue redactado por nosotros, que salió de nuestras mentes,
cálculos, graficas. Creo que eso es lo más importante de todo, llevar en la conciencia que
aprendiste lo que tenías que aprender, e incluso te llevas más.
-Eduardo Olmedo
144
Una fuente de alimentación lineal por más sencilla que sea es un componente esencial para
trabajar en la electrónica pues todos los componentes de dicha rama ocupan de corriente
directa y en la mayoría de lugares para transportar la corriente se transporta de forma
alterna así que necesitamos de un componente que lo transforme. Durante la elaboración de
dicha fuente pudimos aprender acerca del transistor como amplificador de corriente ya que
como dijimos la fuente sin transistores lo más que nos llegar a entregar es 1A, y nuestro
circuito de enfriamiento e iluminación requiere de como mínimo 6A ya que la celda peltier
ocupa como mínimo dicha cantidad de corriente, al utilizar una de las configuraciones del
transistor nos enseño acerca de cómo estos funcionan y las distintas aplicaciones que poseen.
- Néstor Martínez
145
- Datasheets [ Hojas de Características ] -
https://html.alldatasheet.com/htmlpdf/14722/PANJIT/GBU6B/179/1/GBU6B.
html
https://html.alldatasheet.com/htmlpdf/725015/ONSEMI/MJE15033G/218/1/
MJE15033G.html
http://njsemi.com/datasheets/GBPC8005
%20-%20GBPC810.pdf
https://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/227422/ETC2/TEC1-12706.html
https://html.alldatasheet.com/htmlpdf/1183426/SS/7812/24/1/7812.html
https://html.alldatasheet.com/htmlpdf/628773/SKTECHNOLGY/1N4007/725/
1/1N4007.html
https://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/960526/FOSHAN/2N3904.html
https://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/22762/STMICROELECTRONICS/LM
358.html
https://www.parallax.com/sites/default/fil
es/downloads/400-00052-Omron-12VRelay-Datasheet.pdf
146
- Enlaces [MEGA] A continuación se presentan algunos enlaces si desea observar por medio de su computador
el diseño del chasis o el funcionamiento de los diagramas simulables, evaluar los diagramas
esquemático u observar la correcta conexión de los circuitos impreso, todo lo referente a la
elaboración del esquema y circuito impreso se trabajó en el programa de diseño proteus y los
modelos 3D lo puede visualizar fácilmente sin la necesidades de descarga ningún programa
solo debe de abrirse con el visualizador 3D que incluye el sistema operativo Windows 10.
Los links son de mega y si tiene algún inconveniente con la visualización de los mismos por
favor notificarme.
Diseño del Chasis
https://mega.nz/folder/LxQFzSAa#ZBl-_u_8TaMuqZy1ZuOfmQ
Fuente de Alimentación [4A]
https://mega.nz/folder/DwAl1axZ#0jAHX-cgTByIYyZoIqmMHQ
Fuente de Alimentación [8A]
https://mega.nz/folder/2oBhTIZK#-tdZcWvX9ZEBjkYpeECS_w
Sistema de Control
https://mega.nz/folder/f5BBnIAI#U1UV9SILUkiOHCbnXUeAMg
Videos del Funcionamiento
https://mega.nz/folder/SlgTnJqZ#09DCAJ7A4jfshUmOsRpiOg
147
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