Diseno de Circuitos

MONOGRÁFICO SOBRE DISEÑO DE CIRCUITOS CON CROCODILE Y EDISON APLICADOS A LA TECNOLOGIA PROYECTO Nº 1: PUENTE LEVADIZO PROYECTO Nº 2: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA CINTA TRANSPORTADORA DE MERCANCÍAS PROYECTO Nº 3: DISEÑO DE UN DISPLAY CON LED. ENCENDIDO MEDIANTE TRANSISTOR

LDR Y

RESUMEN En este artículo se valora la importancia que tienen las tecnologías de la información y la comunicación y como se están abriendo paso en nuestras escuelas y en nuestra sociedad, pero todavía tienen un gran camino por recorrer. Puede parecer sorprendente, pero todavía hoy en día existen Comunidades Autónomas en nuestro país que no incorporan las tecnologías como materia en el curriculum escolar, y las que lo hacen deberían esforzarse más por facilitar la labor del profesorado y asegurar una correcta implantación. Se hace un estudio y análisis de un programa de Diseño para circuitos eléctricos y su influencia en la realización de proyectos tecnológicos en el aula-taller. DISEÑO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS CON CROCODILE-CLIPS APLICADO A TECNOLOGÍA (I) PROYECTO Nº 1: DISEÑO DE UN PUENTE LEVADIZO La incorporación de las Nuevas Tecnologías de la Información y de la Comunicación en el currículo de la ESO nos proporciona una herramienta muy útil a la hora de entender y desarrollar contenidos relacionados con la electricidad, la electrónica, la mecánica..., sobre todo por la cantidad de programas que permiten la simulación de situaciones reales. “Crocodile Clips 3.0” es un software de simulación de circuitos eléctricos, electrónicos y mecánicos, muy sencillo de manejar y por ello muy adecuado para el nivel de Secundaria.

1

A continuación se plantean algunas propuestas de proyectos de Tecnología para 2º ciclo de la ESO desarrolladas con Crocodile Clips 3.0. Para su simulación se puede descargar una demo de este programa en: http://www.crocodile-clips.com/spanish/esdemo.htm (es necesario cumplimentar un formulario) Web’s: http://www.crocodile-clips.com/spanish/index.htm http://www.crocodile-clips.com PROYECTO Nº 1: PUENTE LEVADIZO DISEÑA Y CONSTRUYE UN PUENTE LEVADIZO QUE SIMULE EL COMPORTAMIENTO DE UN PUENTE REAL. 1. 2. 3.

El puente debe subir al accionar un pulsador y detenerse cuando detecte el final del recorrido. Mediante otro pulsador comenzará el movimiento de bajada, deteniéndose cuando detecte la posición de final de recorrido. Se encenderá una luz roja en la subida y una luz amarilla en la bajada.

MATERIAL NECESARIO PARA EL CIRCUITO ELÉCTRICO 

Motor de corriente continua con reductora



Dos diodos LED (uno rojo y otro amarillo)



Un diodo 1N4007



Dos resistencias R = 100 



Dos finales de carrera



Un interruptor de palanca



Dos pulsadores (uno normalmente abierto y otro normalmente cerrado)

2



Un relé de dos contactos



Cable flexible y regletas de conexión



Una fuente de alimentación o pila de 4,5 V

ESQUEMA ELÉCTRICO REALIZADO CON CROCODILE CLIPS 3.0:

Figura nº 1: esquema eléctrico del puente levadizo en posición de reposo. Interruptor general abierto.

3

Figura nº 2: esquema eléctrico del puente levadizo cuando está bajando.

4

Figura nº 3: esquema eléctrico del puente levadizo cuando está subiendo

5

Vista general del puente levadizo

Puente levadizo subiendo

En la parte más alta del recorrido

6

Vista del interior del puente

Detalle de los Finales de Carrera

7

Detalle del LED con resistencia en serie

Detalle del motor con reductor de velocidad

8

Detalle del relé y la regleta de conexiones. Al fondo la caja de mandos con los pulsadores

PROYECTO Nº 2: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA CINTA TRANSPORTADORA DE MERCANCÍAS DISEÑA Y CONSTRUYE UNA CINTA TRANSPORTADORA DE MERCANCÍAS. AL AVANZAR LA CINTA SE ILUMINARÁN DOS LUCES BLANCAS. EN CASO DE EMERGENCIA SE PRODUCIRÁ LA PARADA DE LA MISMA ACCIONANDO UN INTERRUPTOR DE PALANCA, ILUMINÁNDOSE EN ESTE CASO DOS LUCES ROJAS MATERIAL NECESARIO PARA EL CIRCUITO ELÉCTRICO 

Motor de corriente continua con reductora



Dos bombillas blancas y dos bombillas rojas con sus correspondientes portalámparas



Un interruptor bipolar de dos vías



Cable flexible y regletas de conexión



Una fuente de alimentación o pila de 6 V


9

Figura nº 1: esquema eléctrico de la cinta transportando mercancías. Motor girando y bombillas blancas iluminadas.

Figura nº 2: esquema eléctrico de la cinta transportadora. Motor parado y bombillas rojas iluminadas.

10

Cinta transportadora de mercancías

Vista general

11

Mercancía transportada por la cinta.

Se pueden observar la cinta y las cuatro bombillas

12

Vista lateral. Se aprecia una de las bombillas rojas y el interruptor

Interruptor bipolar de dos vías

13

Visto desde arriba

Detalle del motor con caja reductora de velocidad DISEÑO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS CON CROCODILE-CLIPS APLICADO A TECNOLOGÍA (III): DISEÑO DE UN DISPLAY CON LED En este proyecto, y continuando con la propuesta de proyectos para Tecnología de Secundaria desarrolladas con el software de simulación eléctrica Crocrodile-Clips 3.0, se propone y resuelve el siguiente circuito: PROYECTO Nº 3: DISEÑO DE UN DISPLAY CON LED. ENCENDIDO MEDIANTE TRANSISTOR

MATERIAL NECESARIO PARA EL CIRCUITO ELÉCTRICO 

Un display con LED (7 en forma de segmentos y uno en forma de punto) 14

LDR Y



Ocho resistencias de 360  y otra de 10 k



LDR o resistencia variable con la luz



Un transistor NPN



Cable flexible



Una fuente de alimentación de 12 V


Figura nº 1: circuito del display diseñado con Crocodile-Clips 3.0. LDR a oscuras

15

Figura nº 2: circuito del display diseñado con Crocodile-Clips 3.0. LDR con luz

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Figura nº 3: montaje del circuito en el entrenador “130 en 1”

CONCLUSIONES Como conclusión, podemos asegurar que las tecnologías de la información y la comunicación se están abriendo paso en nuestras escuelas, pero todavía tienen un gran camino por recorrer. Puede parecer sorprendente, pero todavía hoy en día existen Comunidades Autónomas en nuestro país que no incorporan las tecnologías como materia en el curriculum escolar, y las que lo hacen deberían esforzarse más por facilitar la labor del profesorado y asegurar una correcta implantación, esperemos que la LOE, pueda rectificar dicho desatino, aunque entre el profesorado de tecnología no se esta viendo así... No es suficiente con dotar a las escuelas con ordenadores y conexión a Internet para crear una sala de informática. No conseguiremos una integración total hasta que el profesorado utilice las tecnologías como una herramienta más a su servicio como lo pueden ser la pizarra o el bolígrafo rojo, aquí proponemos una herramienta mas a utilizar en el aula de tecnología. Esto sólo será posible gracias a una infraestructura adecuada y actual, a un profesorado motivado y formado en el campo informático y a unos programas y materiales pedagógicos de calidad al servicio de la educación. Los servicios que proporciona Internet tienen el potencial de aumentar la flexibilidad de los estudios, de mejorar la calidad de la enseñanza al potenciar un aprendizaje mejor y de abordar nuevos métodos de análisis, síntesis y resolución de problemas. Además han permitido reformular y reorientar una parte importante de las metodologías de aprendizaje de los estudiantes. Pero también han motivado una reformulación del proceso docente del profesorado. La adaptación a estos entornos no es simétrica, dado que los profesores requieren un cambio de métodos, herramientas, entornos e interacciones, mientras que los estudiantes, por razón de edad o por su facilidad de integración de métodos, se adaptan mucho más fácilmente. Los Centros Docentes han apostado por la utilización estratégica de estas tecnologías y dedican un esfuerzo tecnológico y humano de alto valor. Estas estrategias afectan a la naturaleza del trabajo de los profesores, a la relación entre éstos y los estudiantes y a la organización y gestión de los Centros Docentes. Las experiencias acumuladas ya son suficientemente válidas como para que se pueda abordar un estudio más profundo de los efectos de la utilización de los servicios de Internet en el hecho docente. BIBLIOGRÁFIA. 

Diseño de circuitos eléctricos con Crocodile-clips aplicado a tecnología (I, II y III) Mª Amelia Tierno López. Profesora de Tecnología

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Sánchez Serna, César. Villena Roblizo, Mª Dolores (2005). “Componentes electrónicos utilizados en los proyectos de Tecnología.” Curso 2004-2005. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

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Sánchez Serna, César. Villena Roblizo, Mª Dolores (2005). “Electrónica Analógica: Semiconductores utilizados en los proyectos de Tecnología, curso de formación del profesorado.” Curso 2004-2005. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

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Sánchez Serna, César. Villena Roblizo, Mª Dolores (2005). “Nuevas herramientas en el área de tecnología.” Curso 2004-2005. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

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Sánchez Serna, César. García García, Alejandro (2005). “Practicas COCODRILE para 1er y 2º Ciclo de la ESO y BACH.” Curso 2004-2005. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

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Sánchez Serna, César. Villena Roblizo, Mª Dolores (2005). “Practicas de Electrónica: analógica y Digital.” Curso 2004-2005. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

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NUEVAS HERRAMIENTAS EN TECNOLOGÍA. Mercedes Ródenas Pastor. Profesora de Tecnología. I.E.S Fernando de MENA. Socuellamos. España

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http://www.tecnosang.com/tecnoloxia/mecanismos/index.html. Software sobre las unidades de mecanismos, poleas, engranajes, es un programa informático freeware.

DISEÑO DE DIVERSOS CIRCUITOS APLICADOS A LOS PROYECTOS EN TECNOLOGÍA DISEÑO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS CON CROCODILE-CLIPS APLICADO A TECNOLOGÍA. PROYECTOS DIVERSOS. La incorporación de las Nuevas Tecnologías de la Información y de la Comunicación en el currículo de la ESO nos proporciona una herramienta muy útil a la hora de entender y desarrollar contenidos relacionados con la electricidad, la electrónica, la mecánica..., sobre todo por la cantidad de programas que permiten la simulación de situaciones reales. “Crocodile Clips 3.0” es un software de simulación de circuitos eléctricos, electrónicos y mecánicos, muy sencillo de manejar y por ello muy adecuado para el nivel de Secundaria.

1.- Lámpara conmutada desde tres puntos:

18

2.- Inversión de giro de un motor mediante un conmutador

3.- Prácticas con diodos:

Pico de tensión en un relé: Vamos a considerar un fenómeno que ocurre con los relés: Como sabemos uno de los componentes que constituyen un relé es una bobina. Pues bien, las bobinas tienen la propiedad de que cuando se interrumpe bruscamente la corriente que circula por ellas se produce en ellas una elevada Diferencia de Potencial o Tensión de polaridad contraria a la tensión que estaba alimentando la bobina antes de desconectarla. Aunque este pico de tensión no dura mucho tiempo, puede dañar otros componentes 19

delicados como pueden ser los transistores. Para evitar esto se recurre a colocar en paralelo con la bobina del relé un diodo así, al desconectar la pila y producirse una tensión de polaridad contraria, se produce un cortocircuito y evitamos el pico de tensión.

4.- Circuito del encendido automático de farolas al anochecer y apagado por el día.

Nota: Si bajamos la Tensión manteniendo la R de 10 K, el circuito no funcionaría porque la Intensidad que le llega a la base del transistor es demasiado débil.

5.- Circuito de luz por LDR

6.- Circuitos de activación por pulsos de luz, una vez que recibe luz LDR suena el zumbador y aunque oscurezca solo dejará de sonar al abrir el interruptor.

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7.- Explica el siguiente circuito. ¿Por qué se queda encendida la lámpara una vez que hemos dejado de pulsar?

8.- Inversión de giro 1

21

9.- Parada automática por bajada de temperatura.

10.- Parada automática por bajada de temperatura con alarma acústica y sonora.

11.- Circuito con inversión de giro mediante una LDR.

22

12.- Destrucción de un transistor

13.- Circuito para evitar la destrucción de un transistor:

14.- Inversión de giro de un motor con parada automática al final del recorrido y señalización luminosa en ambos y en un solo sentido sonará una alarma.

Nota: Los conmutadores deberán estar los dos en la misma posición para el cambio de giro.

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15.- Inversión de giro de un motor con parada automática al final del recorrido mediante un conmutador doble.

16.- Inversión de giro mediante relé.

24

17.- Inversión de giro con dos pilas y conmutador de extremo.

18.- Circuito con alarma acústica por subida de nivel de líquidos.

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19.- Circuito con LED y diodos.

20.- Alarma. Al l abrir el interruptor saltará una señal. Este se puede sustituir por un fino conductor.

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Circuito sensitivo 1. El pulsador ocupa el lugar de dos sondas metálicas.

Circuito sensitivo 2 con relé.

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Circuito de encendido de lámpara por subida de temperatura.

Alarma acústica.

Circuito descarga de un condensador. Controlar la polaridad del condensador y la pila.

Circuito de iluminación temporal.

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Aumenta la R de 1.8 K y observa que ocurre.

Circuito Carga y descarga de un condensador.

Coloca en serie con el LED una R = 130  y observa que ocurre.

Circuito de luz por LDR

29

- Observa el circuito lógico de la figura:

A 0 1 1 0

B 0 0 1 0

C 0 0 0 1

D 0 1 0 1

2º.- Pasa los siguientes circuitos eléctricos a circuito lógico y haz la tabla de verdad.

Circuitos: A.- Contesta que lámparas estarán brillando según la posición de los interruptores:

30

-

I1, I2, I3 cerrados ____________ ¿Cuál brilla más? __________________

-

I1, I2, cerrados e I3 abierto ____________ ¿Cuál brilla más? __________

-

I1, I3, cerrados e I2 abierto ____________ ¿Cuál brilla más? _________

B.- Contesta, ¿qué ocurrirá?, cuándo:

-

I1, I2 abiertos, P1, P2 cerrados _______________________________________

-

I1 abierto, I2, P1, P2 cerrados ________________________________________

-

I1, P1 cerrado, I2, P2 abiertos ________________________________________

-

I1, abierto, I2, P3 cerrado ___________________________________________

4º ESO B. TECNOLOGÍA. CONTROL.1ª EVALUACIÓN. U.D– DETECTORES. Nombre y Apellidos ______________________________________________

1º.- Explica que ocurre en los siguientes circuitos cuando accionamos el pulsador. A B

C

D

31

2º.- Define los siguientes detectores:

A

B

C

3º.- ¿Qué lámpara estará encendida cuándo estén todos los interruptores cerrados?

4º.- Explica el funcionamiento del siguiente circuito:

5º.- Explica que ocurre en el siguiente circuito:

32

6º.- ¿Es correcto el siguiente circuito? Razona la respuesta.

U.D. Circuitos Electrónicos. 4º ESO. TECNOLOGÍA. Nombre y Apellidos _______________________________

Coloca una X al receptor que este funcionando, según la correspondiente combinación.

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I de Boya

Interruptor Abierto

Alta Temp.

Lámpara

Motor

I. de Boya

Interruptor Cerrado

Baja Temp.

Lámpara

Motor

I de Boya

Interruptor Cerrado

Alta Temp.

Lámpara

Motor

I. de Boya

Interruptor Abierto

Baja Temp.

Lámpara

Motor


34

Coloca una X al receptor que este funcionando, según la correspondiente combinación. I de Boya

Interruptor Abierto

Oscuridad

Lámpara

Motor

I. de Boya

Interruptor Cerrado

Luz

Lámpara

Motor

I de Boya

Interruptor Cerrado

Oscuridad

Lámpara

Motor

I. de Boya

Interruptor Abierto

Luz

Lámpara

Motor


35

Coloca una X al receptor que este funcionando, según la correspondiente combinación.

AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS

36

Durante el curso 3º vimos cómo construir circuitos eléctricos muy sencillos para controlarlos manualmente mediante pulsadores, interruptores o conmutadores. En este tema ampliaremos los circuitos con algún componente eléctrico, para que funcionen de manera más autónoma, sin intervención de personas. Deberás aprender el símbolo y funcionamiento de los siguientes componentes para luego entender cómo funcionan los circuitos que construiremos con ellos.

ELEMENTO SÍMBOLO

FUNCIONAMIENTO

Pulsador NA

Cuando pulsamos cerramos el circuito

Pulsador NC

Si no pulsamos el circuito está cerrado. Si pulsamos se abre.

Conmutador (simple)

Conmutador doble

Tiene 6 conexiones que forman dos conmutadores simples. Al accionarlo cambian de posición los dos conmutadores a la vez.

Final de carrera o interruptor de posición

Es un conmutador o pulsador que en lugar de estar diseñado para pulsarlo manualmente, se ha diseñado para accionarse mediante el contacto de alguna pieza.

Motor CC

Dependiendo de a qué terminal conexionemos positivo y negativo el motor gira en un sentido u otro.

Relé

Cuando aplicamos un voltaje a la bobina, cambian de posición el conmutador o conmutadores asociados.

37

CIRCUITO DE EJEMPLO

BIBLIOGRAFÍA 

DECRETO 50/2002, del 26 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que se modifica el Decreto 174/1992, de 19 de agosto, del Gobierno Valenciano, por el que se establece el currículo del Bachillerato en la Comunidad Valenciana. http://www.cult.gva.es/Educacion.htm

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Pagina personal del Asesor de Tecnología de la E.S.O y del Bachillerato Tecnológico del Cefire de Alicante. BIBLIOGRAFÍA PARA EL ÁREA DE TECNOLOGÍA. Actualizada por César Sánchez Serna. http://www.terra.es/personal/cesarsan/. Copyright 1997-2002. [email protected]. Alicante. España.

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SÁNCHEZ SERNA, C. (2002). “El presente y futuro de la Tecnología, fundamentación disciplinar del Área con el nuevo curriculum. Un nuevo periodo de formación”. En C. Sánchez Serna, Orientación, tutoría y psicopedagogía. Experiencias y recursos. Curso 2001-2002. (Pg 288- 297). Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

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LA INFORMÁTICA COMO RECURSO PEDAGÓGICO-DIDÁCTICO EN LA EDUCACIÓN. Autores: Carina Burato, Ana Laura Canaparo, Andrea Laborde y Alejandra Minelli. Contacto: [email protected]

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SÁNCHEZ SERNA, CESAR. VILLENA ROBLIZO, Mª DOLORES (2003). “Consecuencias de la utilización de las nuevas tecnologías y su futuro inmediato.” Curso 2003-2004. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

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Aquí tenéis un banco de imágenes, muchas relacionadas con tecnología: http://www.ingenious.org.uk/See/

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Microcontroladores PICAXE (Pics de Microchip preprogramados). Son baratos, el sistema de programación es muy sencillo y con software gratuito. Adquiridos en Inglaterra: http://www.rev-ed.co.uk/picaxe/es/index.htm . España (www.didatec.es).

DISEÑO DE DIVERSOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS APLICADOS A LOS PROYECTOS EN TECNOLOGÍA (II)

CIRCUITOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS En el mundo de la Tecnología, ejemplos de circuitos eléctricos son las instalaciones eléctricas de las casas, de las fábricas o las líneas eléctricas que podemos ver por las calles. Componentes habituales de estos circuitos son: interruptores, conmutadores, bombillas, motores, etc. Los circuitos electrónicos los podemos encontrar en los llamados aparatos electrónicos, televisiones, teléfonos, ordenadores, etc. Se caracterizan porque están construidos por unos componentes especiales que vamos a llamar “componentes electrónicos”.

COMPONENTES ELECTRÓNICOS Recuerda de cada componente su nombre, símbolo, descripción y un esquema de ejemplo. Completar la tabla con el símbolo del componente adecuado y la explicación de su funcionamiento.

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COMPONENTE

SÍMBOLO

SÍMBOLO

CROCODILE

DESCRIPCIÓN

DEL

FUNCIONAMIENTO

RESISTENCIA FIJA

A

En un circuito electrónico dificulta

el

paso

de

los

electrones.

POTENCIÓMETRO

Componente

de

2

ó

3

terminales cuya resistencia se puede modificar manualmente.

LDR

(resistencia

Resistencia

dependiente de la luz.)

cuyo

valor

depende de la luz que recibe. Si hay más luz menos resistencia.

TERMISTOR (resistencia

Resistencia

dependiente

cuyo

valor

depende de la temperatura.

de la temperatura)

CONDENSADOR

Sirve para almacenar carga eléctrica (electrones) y liberarla en el momento adecuado.

DIODO

Permite el paso de corriente

RECTIFICADOR

eléctrica en un solo sentido.

39

ESQUEM

DIODO LED

Permite el paso de electrones en un solo sentido, y se ilumina.

TRANSISTOR

Funciona como un interruptor controlado

por

corriente

eléctrica. Otro uso como amplificador

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CÓDIGO DE COLORES DE LAS RESISTENCIAS FIJAS Para la construcción de circuitos electrónicos, se emplean unas resistencias construidas de carbón. El exterior está formado por plástico pintado con unas bandas de colores, estas bandas nos indican el valor en de la resistencia. ¿Cómo saber el valor de una resistencia electrónica? Pintadas en la resistencia hay unas bandas de colores, estas bandas nos indican el valor de la resistencia en  (ohmios), cada color equivale a un número:

Código de colores:

Negro 0 n1

Verde 5

Marró

Rojo 2

Naranja 3

Amarillo 4

Azul 6

Violeta 7

Gris 8

Blanco 9

Para conocer el valor de la resistencia, hay tener en cuenta la posición de las bandas de la siguiente manera:

Oro

Marrón

Negro

Rojo

Con las tres primeras bandas, se forma la cifra.

Con la cuarta banda se conoce la tolerancia, según esta tabla. Marrón +- 1%

Rojo +-2%

Oro +-5%

Plata +-10%

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Oro Oro

Rojo Marrón

Negro Violeta

Marrón Amarillo

Oro Oro

Marrón Naranja

Negro Naranja

Rojo

Marrón

Ejercicio: Anota el valor de las siguientes resistencias

FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR El transistor tiene tres terminales: Emisor (E), Base

Veamos que ocurre en el siguiente circuito:

(B) y Colector (C)

C

B E

Si el pulsador está abierto no entra corriente por B,

Si pulsamos el pulsador dejamos pasar corriente hacia

el transistor funciona como un interruptor abierto el B, el transistor funciona como un interruptor cerrado diodo Led está apagado.

entre C y E el diodo Led se enciende.

Explica el funcionamiento de los siguientes circuitos: ¿Cuándo se enciende el diodo Led en cada circuito si recibe luz la LDR o si no recibe?

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CORRIENTE ALTERNA Y CORRIENTE CONTINUA (AC/DC)

¿Qué componentes eléctricos nos proporcionan voltaje? Ya sabemos que para que funcionen los aparatos eléctricos hemos de conectarlos generadores eléctricos: pilas, baterías, fuentes de alimentación o enchufes. Recuerda que cada generador de los nombrados nos da un voltaje determinado que se mide en voltios. Las pilas 1,5V o los enchufes 220V. Vamos a ver que además de distinto valor de voltios, los generadores eléctricos nos proporcionan el voltaje de diferente manera.

GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA (DC)

Son las baterías, pilas o las fuentes de alimentación que usamos en el taller. Nos proporcionan un voltaje que no varía con el tiempo. Si una pila es de 9 V, este valor es constante. Si representamos en una gráfica como varía el voltaje (Tensión) con el tiempo, tenemos una línea horizontal.

GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA (AC)

La energía eléctrica se produce en las centrales en forma de corriente alterna, en nuestras casas, los enchufes nos proporcionan la energía eléctrica de esta manera. Todos los aparatos que conectamos a los enchufes, bombillas, motores, electrodomésticos, funcionan con corriente alterna. Si representamos en una gráfica como es la forma del voltaje alterno, vemos que el valor de voltios no es constante sino que varía continuamente entre dos valores, con una forma de onda curva.

Si te fijas en la gráfica, puedes comprobar que hay momentos en los que el voltaje es máximo (250 V) pero otros el voltaje es 0V.

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¿Por qué no se apagan las lámparas en este momento? Porque el voltaje cambia muy rápidamente, de forma que a los aparatos no les da tiempo a pararse. Fíjate en el tiempo que tarda el voltaje en cambiar, fíjate que en 20 ms el voltaje completa todo el recorrido. Esto quiere decir que en un segundo se repite el ciclo 50 veces, a esta medida se le llama frecuencia, y en Europa toda la red eléctrica funciona a la frecuencia de 50 Hz.

EL TRANSFORMADOR Es un aparato eléctrico cuya función es elevar o reducir el valor de voltaje de la corriente alterna. Sólo funciona con la corriente alterna. Un transformador tiene dos conexiones de entrada y dos de salida: La relación de transformación Rt de un transformador nos indica cómo se transforma a la salida el voltaje de la entrada. Ejemplo si un transformador tiene una Rt de 10/1, significa que si conectamos a la entrada 220V a la salida obtenemos 22V. El sistema eléctrico de distribución está basado en la posibilidad de cambiar el valor de voltaje mediante grandes transformadores: en las centrales eléctricas la energía eléctrica se genera a unos 6.000V, para transportarla hasta grandes distancias se emplean transformadores que elevan el voltaje hasta 400.000V, cuando esas líneas alimentan consumidores se reduce el voltaje a 45KV, 15KV, 10KV o hasta los 220V de los consumidores domésticos. Estos transformadores son grandes máquinas que se pueden ver en las subestaciones eléctricas.

Además de estos grandes transformadores en nuestra casa los usamos muy a menudo, todo aparato electrónico, que funcione enchufado a la red, tiene un primer circuito que transforma los 220V en un voltaje más reducido. Además este voltaje alterno, es necesario convertirlo en continuo. CIRCUITOS RECTIFICADORES.

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LOS CIRCUITOS INTEGRADOS (C.I)

Son circuitos electrónicos en miniatura construidos dentro de una pastilla o chip. El material con el que se construye el circuito es silicio. Dentro de un chip se construyen circuitos con algunos de los componentes ya estudiados diodos, resistencias, condensadores y sobre todo transistores que se realizan con un tamaño microscópico con técnicas fotográficas. Hay una cantidad inmensa de circuitos integrados, algunos de uso común amplificadores, temporizadores. Estos uso

común

se

designan

con

un

mismo

de

número,

independientemente del fabricante, el C.I 741 es un “amplificador”, o el C.I 555

es

un temporizador, ambos muy usados para todo tipo de circuitos.

En ocasiones a un fabricante de productos electrónicos le interesa diseñar sus propios Circuitos integrados, con lo cual éstos no son de uso común. Un ejemplo de circuito integrado muy avanzado es un microprocesador de un ordenador, en cuyo interior hay un circuito con más de 100 millones de transistores.

TEMPORIZADOR 555 Es un circuito integrado que nos permite realizar “temporizaciones”, retardos o intermitencias.

CIRCUITO MONOESTABLE. Cuando en la patilla 2 del C.I baja el voltaje (0v), en la patilla 3 (salida) aparece el valor de voltaje durante un tiempo T.

45

T = 1,1 x R x C R debe de estar en  y C en Faradios.

CIRCUITO ASTABLE Con el siguiente montaje se consigue que en la patilla de salida el valor cambie continuamente entre cero y el valor de voltaje. El tiempo que la salida permanece en cada uno de los estados es T1 y T2

T1 = 0,693 x (Ra + Rb) x C T2 = 0,693 x Rb x C R debe de estar en  y C en Faradios

Dado el siguiente montaje, explica su funcionamiento y calcula el tiempo de retardo. Cambia los valores de R y C para conseguir un retardo de 1 minuto.

Dado el siguiente montaje, explica su funcionamiento y calcula el tiempo de alto y bajo de la salida. Calcula los valores de Ra, Rb y C para una intermitencia del Led de (encendido 1 segundo, apagado 2 segundos).

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Pila

Altavoz

Batería

Micrófono

Timbre

Fusible

zumbador

bobina

Lámpara

Generador de c.c.

Cruce con conexión

Generador de c.a.

Cruce sin conexión

Diodo

Motor

Pulsador

Díodo LED

Conmutador 2p/1c

NO NC

Conmutador bipolar 2p/2c

Interruptor

Conexión Llave de cruce

Relé

Resistencia

LDR

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Resistencia variable

Potenciómetro

NTC

PTC

Amperímetro

Voltímetro

Ohmetro

Detector de líquidos

Condensador

Condensador electrolítico

Transistor NPN

Transistor PNP

Amplificador operacional

Fototransistor

Conexión masa

Conexión a tierra

Lámpara incandescente

Célula fotovoltaica

Sensor de tacto

Antena

Señal modulada en frecuencia (FM)

Señal modulado en amplitud (AM)

48

BIBLIOGRAFÍA 




Pagina personal del Asesor de Tecnología de la E.S.O y del Bachillerato Tecnológico del Cefire de Alicante. BIBLIOGRAFÍA PARA EL ÁREA DE TECNOLOGÍA. Actualizada por César Sánchez Serna. http://www.terra.es/personal/cesarsan/. Copyright 1997-2002. [email protected]. Alicante. España.

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SÁNCHEZ SERNA, C. (2002). “El presente y futuro de la Tecnología, fundamentación disciplinar del Área con el nuevo curriculum. Un nuevo periodo de formación”. En C. Sánchez Serna, Orientación, tutoría y psicopedagogía. Experiencias y recursos. Curso 2001-2002. (Pg 288- 297). Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

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Aquí tenéis un banco de imágenes, muchas relacionadas con tecnología: http://www.ingenious.org.uk/See/

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DISEÑO DE DIVERSOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS CON EDISON APLICADOS A LOS PROYECTOS EN TECNOLOGÍA

CIRCUITOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS En el mundo de la Tecnología, ejemplos de circuitos eléctricos son las instalaciones eléctricas de las casas, de las fábricas o las líneas eléctricas que podemos ver por las calles. Componentes habituales de estos circuitos son: interruptores, conmutadores, bombillas, motores, etc. Los circuitos electrónicos los podemos encontrar en los llamados aparatos electrónicos, televisiones, teléfonos, ordenadores, etc. Se caracterizan porque están construidos por unos componentes especiales que vamos a llamar “componentes electrónicos”. PRACTICA EDISON 1 Mediante un programa simulador de circuitos eléctricos Edison" vamos a construir algunos de los circuitos que yo hemos visto en clase. Arranca el programa que tiene el icono de una bombilla en el escritorio pulsando dos veces el botón del ratón con la f echa sobre el icono. Aparece una pantalla como la siguiente:

50

Para realizar un circuito sitúa los componentes encima del panel y únelos con cable. Si sitúas la flecha encima de un terminal se convierte en un círculo, si pulsas el botón izdo. verás que sale cable con el ratón puedes llevar el cable hasta el terminal de otro componente, si pulsas otra vez el botón izdo. se realiza el empalme. Para borrar un cable pulsa el botón derecho del ratón, aparece una mirilla, sitúala encima del cable, pulsa el botón izquierdo el cable se pone verde, si pulsas otra vez se borra. Para asignar una tecla del teclado a un pulsador, sitúa la flecha del ratón encima del pulsador, aparece un interrogante, pulsa dos veces con el botón izdo. aparece un cuadro para que elijas la tecla. Cuando pulses el teclado el pulsador se cierra. Realiza los siguientes circuitos, cuando tengas hechos tres aviso al profesor para que te marque el cuadro, dibujo el circuito, si los revisa el profesor se pueden borrar: Utilizar la pila de 4,5V o la fuente de alimentación a 4,5 V. Circuito

P

Esquema ro.

Una bombilla se enciende al pulsar dos pulsadores a la vez. Una bombilla se enciende pulsando cualquiera de dos pulsadores. Un interruptor enciende dos lámparas en serie. Un interruptor enciende dos lámparas en paralelo.

Dependiendo de la posición de un conmutador se enciende una lámpara u otra. Punto de luz conmutado, apagamos o encendemos una lámpara desde dos conmutadores Genera un circuito donde haya un cortocircuito y repara lo que se estropee. Utiliza la fuente de alimentación para averiguar que voltaje máximo aguantan las bombillas.

51

Modifica el valor máximo de voltaje que aguanta una bombilla, pulsa dos veces con el botón izdo. y cambia el valor de voltaje. Pon en marcha un motor mediante un interruptor.

PRACTICA EDISON 2 En la clase de hoy, utilizaremos el programa para: 

Comprobar la ley de Ohm.



Hacer mediciones con aparatos de medida.



Realizar circuitos con resistencias y pilas en serie.

Arranca el programa que tiene el icono de una bombilla en el escritorio pulsando dos veces el botón del ratón con la flecho sobre el icono. En esta práctica necesitamos acceder a otros componentes:

Para realizar un circuito sitúa los componentes encima del panel y únelos con cable.

52

Si sitúas la flecha encima de un terminal se convierte en un círculo, si pulsas el botón izdo. verás que sale cable con el ratón puedes llevar el cable hasta el termina¡ de otro componente, si pulsas otra vez el botón izdo. se realiza el empalme. Para borrar un cable pulsa el botón dcho. del ratón, aparece una mirilla, sitúala encima del cable, pulsa el botón izdo. el cable se pone verde, si pulsas otra vez se borra. Para asignar una tecla del teclado a un pulsador, sitúa la flecha del ratón encima del pulsador, aparece un interrogante, pulsa dos veces con el botón izdo. aparece un cuadro para que elijas la tecla. Cuando pulses el teclado el pulsador se cierra. Realiza los siguientes circuitos, cuando tengas hechos tres avisa al profesor para que te marque el cuadro, dibuja el circuito, si los revisa el profesor se pueden borrar:

Circuito

Esquema

Mediciones

Pro.

con

Voltímetro,

Utiliza

un

voltímetro para medir el voltaje de las dos pilas y de la fuente de alimentación. Anota los valores Mediciones con Ohmetro. Utiliza

el

Ohmetro

para

medir el valor de resistencia de 3 resistencias (cambiando el valor y de una bombilla). Anota los valores Mediciones Amperímetro.

con Realiza

el

esquema de la figura y anota el valor de la intensidad Comprobación de la ley de Ohm.

1. Monta el circuito de la figura. 2. Toma los valores de resistencia desde 10 a 50  .

3.

Completa

la

tabla

siguiente.

53

Ley de Ohm. V = I.R Volta je

Intensidad (mA)

Intensidad (A) dividir por 1000

4,5 V 4,5 V 4,5 V 4,5 V Realiza un circuito para averiguar qué ocurre cuando se conectan varias pilas en serie. Dibuja el esquema que has utilizado. Realiza un circuito para medir el valor de varias resistencias en serie.

54

Resistencia 

Resultado V = I.R

COMPONENTES ELECTRÓNICOS - PRÁCTICAS COCODRILE PARA 1er Y 2º CICLO DE LA ESO PRACTICAS DE CONEXIÓN y ELEMENTOS DE MANIOBRA.

1.

Monta el circuito y dibuja el cableado:

Explica el funcionamento:

2.



3.


55


4.



5.



56

6.



7.



8.


57


9.



BIBLIOGRAFÍA 










SÁNCHEZ SERNA, CESAR. VILLENA ROBLIZO, Mª DOLORES (2003). “Anexo: electricidad – electrónica”. Curso 2002-2003. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net



SÁNCHEZ SERNA, CÉSAR. VILLENA ROBLIZO, Mª DOLORES (2003). “Construcción de prototipos electrónicos utilizados en los proyectos de tecnología.” Curso 2003-2004. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net



DECRETO 39/2002, de 5 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que se modifica el Decreto 47/1992, de 30 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que se establece el currículo de la Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad Valenciana. http://www.cult.gva.es/Educacion.htm






Pagina personal del Asesor de Tecnología de la E.S.O y del Bachillerato Tecnológico del Cefire de Alicante. BIBLIOGRAFÍA PARA EL ÁREA DE TECNOLOGÍA. Actualizada por César Sánchez Serna. http://www.terra.es/personal/cesarsan/. Copyright 1997-2004. [email protected]. Alicante. España. 58



SÁNCHEZ SERNA, CESAR. VILLENA ROBLIZO, Mª DOLORES (2003). “Controles de electricidad y electrónica en tecnología”. Curso 2002-2003. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

ANEXO: PRACTICA CON COCODRILE ANALÓGICO 1 PRÁCTICA ELECTRÓNICA 1:________________________________________ Para las prácticas de electrónica emplearemos el programa de simulación de circuitos Crocodile. Activa la opción “Componentes indestructibles”, y realiza los ejercicios.

Para cambiar el valor de un componente pulsa dos veces con el botón izquierdo y dale el valor adecuado. Monta los circuitos indicados y responde a las cuestiones. COMPONENTE A RESPONDER ESTUDIAR RESISTENCIA FIJA

ESQUEMA

¿Qué ocurre en cada rama?

Da una explicación según el funcionamiento de la resistencia fija.

59

POTENCIÓMETRO

¿Qué ocurre a medida que subimos o bajamos el potenciómetro?

Dar una explicación. ¿Qué ocurre a medida que subimos o bajamos el potenciómetro?

LDR (resistencia En el circuito de la figura dependiente de la responde: luz.) ¿Qué ocurre con los diodos cuando las LDR reciben luz o no reciben?

Explica porqué ocurre esto.

TERMISTOR (resistencia dependiente de temperatura)

CONDENSADOR

Realiza un esquema que demuestre el funcionamiento la del termistor.

S1

En el circuito de la figura qué ocurre al pulsar S1 y al pulsar S2.

Cambia el valor de la resistencia 150 a 300 y explica qué ocurre.

60

S2

PRÁCTICA ELECTRÓNICA 2:________________________________________ ESQUEMA

RESPONDER ¿Qué ocurre en el circuito si el interruptor está cerrado?

Señala los dos recorridos que hacen los electrones. Ibase

Ice

Sitúa el cursor encima del cable sin moverlo para medir la corriente que circula por la base y por la lámpara. Anota los valores. Ibase =

Ice =

Monta los circuitos, asegúrate que el voltaje de la pila es 4,5V. Describe el funcionamiento de los dos circuitos.

¿Porqué en el primer circuito no ocurre nada?

Dibuja en el segundo esquema los caminos de los electrones cuando la LDR recibe luz. Completa la tabla:

Camino 1

Valor del Corriente Corriente por Corriente por Potenciómetro por camino camino 2. la lámpara. 1 1K

Camino 2

0 Explica los resultados según el funcionamiento del transistor.

61

Describe el funcionamiento del circuito.

Explica porqué funciona de esa manera

Describe el funcionamiento del circuito:


¿Por qué el diodo LED luce durante más tiempo que en el circuito anterior?

¿Qué ocurre si el potenciómetro está a 1 K?

Pulsa el botón del osciloscopio y cambia los valores según esta tabla:

Sitúa la sonda y la puesta a tierra (se encuentra en el botón de las pilas. Cambia el valor del generador AC a f = 50Hz.

62

Toma nota de las formas del voltaje en cada circuito.

PRÁCTICA ELECTRÓNICA 2:________________________________________ ESQUEMA

RESPONDER ¿Qué ocurre en el circuito si el interruptor está cerrado?

Señala los dos recorridos que hacen los electrones. I base

Ice

Sitúa el cursor encima del cable sin moverlo para medir la corriente que circula por la base y por la lámpara. Anota los valores. I base=

I ce=

Monta los circuitos, asegúrate que el voltaje de la pila es 4,5V. Describe el funcionamiento de los dos circuitos.

¿Porqué en el primer circuito no ocurre nada?

Dibuja en el segundo esquema los caminos de los electrones cuando la LDR recibe luz.

63

Completa la tabla:

Camino 1

Valor del Corriente Corriente por Corriente por Potenciómetro por camino camino 2. la lámpara. 1 1K

Camino 2

0 Explica los resultados según el funcionamiento del transistor.

Describe el funcionamiento del circuito.

Explica porqué funciona de esa manera



¿Por qué el diodo LED luce durante más tiempo que en el circuito anterior?

¿Qué ocurre si el potenciómetro está a 1 K?

64

Pulsa el botón del osciloscopio y cambia los valores según esta tabla:



PRÁCTICA COCODRILE 1: __________________________________________ Monta los circuitos indicados y responde a las cuestiones. COMPONENTE A RESPONDER ESTUDIAR RESISTENCIA FIJA

ESQUEMA

¿Qué ocurre en cada rama?

Da una explicación según el funcionamiento de la resistencia fija.

65

POTENCIÓMETRO

¿Qué ocurre a medida que subimos o bajamos el potenciómetro?

Dar una explicación.

LDR (resistencia En el circuito de la figura dependiente de la responde: luz.) ¿Qué ocurre con los diodos cuando las LDR reciben luz o no reciben?

Explica porqué ocurre esto.

TERMISTOR (resistencia dependiente de temperatura)

CONDENSADOR

Realiza un esquema que demuestre el funcionamiento la del termistor.

S1

En el circuito de la figura qué ocurre al pulsar S1 y al pulsar S2.

66

S2

CORRIENTE ALTERNA/ CORRIENTE CONTINUA

Botón generador de señal

Monta los circuitos de la figura, insertando en cada uno una sonda. Abre el botón del osciloscopio con estos valores. Duración por división: 20 ms Tensión máxima 10 V. Tensión mínima –10 V. Dibuja las dos formas de onda que dibuja el osciloscopio y explica la diferencia entre ambas.

V T Rectificación mediante diodo.

Inserta un diodo en el circuito de CA para que la onda se rectifique.

PRÁCTICA ELECTRÓNICA 3:________________________________________ Pulsa el botón del osciloscopio y cambia los valores según esta tabla:


67


Repite el ejercicio para los siguientes circuitos.

PRÁCTICA COCODRILE 3 __________________________________________ En la siguiente práctica vamos a practicar con circuitos de electrónica digital, antes de empezar, entra a Ver-> y asegúrate que la casilla IEC Símbolos lógicos está desactivada. Monta los esquemas indicados, anota su función, y comprueba la tabla de la verdad. ESQUEMA

Función y tabla. a 0 0 0 0 1 1 1 1

68

b 0 0 1 1 0 0 1 1

c S1 0 1 0 1 0 1 0 1

a 0 0 0 0 1 1 1 1

b 0 0 1 1 0 0 1 1

c S2 0 1 0 1 0 1 0 1

a b c S3 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 a b c S4 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Con las puertas que se han visto en teoría realiza lo indicado en cada caso y toma nota del esquema. S1=a.b+a.c

S2=a+(b.c)

S3=a + b

S4=(a+b).(b+c)

Puerta AND de tres entradas La salida se pone a 1 cuando tres entradas están a uno.

Puerta OR de tres entradas. La salida toma valor 1 cuando, al menos, una entrada tiene valor 1.

69

Realiza una puerta inversora con la puerta NAND

Ejercicio de ampliación. Monta el circuito de la figura, Sirve para ver un número binario (1001) en un display, utilizamos un CI que convierto las entradas A, B, C y D en salidas (a, b, c, d, e, f, g) cada una de estas salidas se podría construir con un circuito de puertas lógicas.

Número binario

Conversor binario/ 7segmentos

Insertar resistencias juntas

Display 7 segmentos

Control

Conexión a masa

70

El siguiente circuito lo montaremos en el taller para realizar un intermitente. Móntalo y describe su funcionamiento.

Con el empleo de Circuitos integrados se simplifican los circuitos y podemos controlar más fácilmente su funcionamiento. Monta un intermitente con el CI 555 de la siguiente manera. A este circuito se le denomina ASTABLE

D2

D1

Fácilmente podemos controlar el tiempo de encendido y apagado Tiempo D1 = 0,693 x (Ra + Rb) x C Tiempo D2 = 0,693 x Rb x C Tiempo D1 = 0,693 x (10.000+5600) x 100 x 10 -6 = 1,08 segundos Tiempo D2 = 0,693 x 5600 x 100 x 10 -6 = 0,38 segundos Cambia los valores de Ra y Rb para que el diodo D1 luzca 2 segundos y el D2 un segundo. 2 = 0,693 x (Ra + Rb) x 100 x 10-6  14,4 K 1 = 0,693 x Rb x 100 x 10-6  14,4 K Sustituye las resistencias por potenciómetros para cambiar los tiempos manualmente.

71

BIBLIOGRAFÍA 

DECRETO 39/2002, de 5 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que se modifica el Decreto 47/1992, de 30 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que se establece el currículo de la Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad Valenciana. http://www.cult.gva.es/Educacion.htm



DECRETO 50/2002, del 26 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que se modifica el Decreto 174/1992, de 19 de agosto, del Gobierno Valenciano, por el que se establece el currículo del Bachillerato en la Comunidad Valenciana. http://www.cult.gva.es/Educacion.htm Pagina personal del Asesor de Tecnología de la E.S.O y del Bachillerato Tecnológico del Cefire de Alicante. BIBLIOGRAFÍA PARA EL ÁREA DE TECNOLOGÍA. Actualizada por César Sánchez Serna. http://www.terra.es/personal/cesarsan/. Copyright 1997-2002. [email protected]. Alicante. España.





SÁNCHEZ SERNA, C. (2002). “El presente y futuro de la Tecnología, fundamentación disciplinar del Área con el nuevo curriculum. Un nuevo periodo de formación”. En C. Sánchez Serna, Orientación, tutoría y psicopedagogía. Experiencias y recursos. Curso 2001-2002. (Pg 288- 297). Elda: Cefire. En internet: http://cefirelda.infoville.net



Sánchez Serna, César. Villena Roblizo, Mª Dolores (2003). “Anexo: electricidad – electrónica”. Curso 2002-2003. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net



Sánchez Serna, César. Villena Roblizo, Mª Dolores (2003). “Controles de electricidad y electrónica en tecnología”. Curso 2002-2003. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net



Sánchez Serna, César. Villena Roblizo, Mª Dolores (2003). “Construcción de prototipos electrónicos utilizados en los proyectos de tecnología.” Curso 2003-2004. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net



Sánchez Serna, César. Villena Roblizo, Mª Dolores (2003). “Programación de tecnología. Curso 2003-2004. ” Curso 2003-2004. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

72

ANEXO: PRACTICAS CON AUTOMATISMOS EN EL ÁREA DE TECNOLOGÍA. NOMBRE:___________________________________________________________ PRÁCTICA DE AUTOMATISMOS 1 Ejercicio Dibuja el esquema 1.- Mediante dos lámparas y dos pulsadores. Realiza un esquema en el que al pulsar un pulsador se encienda una lámpara y al pulsar el otro pulsador se apague la otra lámpara. 2.- Realiza un esquema para que un motor gire en un sentido o en el contrario, mediante un conmutador doble. 3.- Añade al esquema anterior dos pulsadores NC para que cuando uno de ellos esté pulsado el motor se detenga en uno de los dos sentidos de giro. 4.- Realiza el esquema de la figura para comprobar el funcionamiento del relé. Añádele dos bombillas para que al pulsar se encienda una y apague la otra.

5.- Completa el esquema de la figura para realizar una marcha-paro. Dibuja el esquema.

73

Comprobado

6.- Realizar un circuito, para que al pulsar cualquiera de tres pulsadores se active una luz, y permanezca encendida hasta pulsar un cuarto pulsador NC

7- Acopla la marcha-paro al piñón cremallera, para que al pulsar marcha se sitúe hacia la derecha, pulse el final de carrera y se encienda la lámpara, y al pulsar paro, vuelva a la posición inicial la cremallera.

8.- Modifica el circuito anterior para que la vuelta a la posición inicial la haga automáticamente al llevar al tope.

74

NOMBRE:___________________________________________________________ PRÁCTICA DE AUTOMATISMOS 2 Ejercicio

Dibuja esquema

el

1.- Realiza un esquema para que un motor gire en un sentido o en el contrario, mediante un conmutador y dos pilas.

2.- Añade al esquema anterior dos pulsadores NC para que cuando uno de ellos esté pulsado el motor se detenga en uno de los dos sentidos de giro.

3.- Realiza un circuito para medir la rapidez de dos concursantes en pulsar un pulsador. El primero que pulsa se enciende su bombilla e impide que se encienda la del otro.

4.- Realiza un circuito para aplicarlo a un vehículo con el siguiente funcionamiento. Un motor empuja al vehículo hacia delante o atrás. Un final de carrera detecta los choques de manera que cuando el vehículo choque al frente o detrás el conmutador cambia de posición y queda fijo hasta nuevo choque. Cuando el vehículo se mueve hacia delante se enciende una lámpara y si lo hace hacia atrás se enciende otra. NA

NC

COM

75

PRÁCTICA Introducción a la programación del Autómata Programable (PLC) 1.- Objetivos Esta práctica tiene como objetivo el manejo y programación de un autómata programable industrial. Mediante el diseño de automatismos sencillos se propone una primera toma de contacto con el dispositivo capaz de implementar éstos: el PLC o autómata programable. A través de los ejercicios propuestos se debe diferenciar qué tipo de automatismo se debe diseñar, para luego programar sus ecuaciones correspondientes en lenguaje de contactos. Independientemente de si el automatismo es combinacional o secuencial, ambos se programan de la misma forma y ambos se ven reducidos a un conjunto de ecuaciones lógicas.



Ejercicio 1.1

Una máquina pulidora posee dos motores: uno que mueve su cabezal hacia la derecha y el otro que lo desplaza hacia la izquierda. Además, se dispone de dos finales de carrera, f1 y f2, que indican cuándo el cabezal ha llegado al extremo derecho o izquierdo, respectivamente.

Cabezal

f2

f1

La máquina comienza su movimiento hacia la derecha. Cuando se activa el sensor f1, cambiará su movimiento hacia la izquierda, hasta que se active el sensor f2. El diagrama de etapa/transición es el siguiente:

E0

DER F1

E1

IZQ F2

El automatismo anterior se programa en el autómata mediante las siguientes etiquetas y ecuaciones lógicas representadas en diagrama de contactos: En primer lugar, se deben asignar las entradas y salidas del autómata a los sensores y actuadores del proceso, respectivamente, en este caso, la asignación es: ENTRADAS: IN2  f1; IN3  f2 SALIDAS: OUT1  derecha; OUT2  izquierda

76

EDITOR DE ETIQUETAS Y DIRECCIONES 000.14 IN3 000.15 IN2 011.00 EST0 011.01 EST1 011.02 SET0 011.03 SET1 100.00 OUT1 100.01 OUT2 253.15 START

DIAGRAMA DE CONTACTOS

77

NETWORK 1

NETWORK 2

NETWORK 3

NETWORK 4

NETWORK 5 NETWORK 6 NETWORK 7 ES OBLIGATORIA

¿Se trata de un automatismo combinacional o secuencial? ¿Por qué? Programa el controlador anterior en el autómata programable.



Ejercicio 1.2

La fase de llenado de una máquina embotelladora funciona de la siguiente forma. Se dispone de un sensor f que se activa cuando se sobre él se halla situada una botella. En primer lugar, se mueve la cinta hasta que hay una botella dispuesta bajo la válvula de llenado y se activa el sensor f, por lo que comienza dicho proceso, que dura 10 segundos. Transcurridos los 10 segundos, la cinta transportadora se pone en marcha de nuevo para proceder al llenado de una nueva botella.

Válvula de llenado

El diagrama de estado/transiciones del automatismo anterior es: Sensor de posición 78

E0

V: apertura de la válvula de llenado M: puesta en marcha de la cinta

M F

E1

V TEMP=10s

La asignación de las entradas y salidas del autómata a los sensores y actuadores del proceso es: ENTRADAS: IN3  f SALIDAS: OUT1  M; OUT2  V

EDITOR DE ETIQUETAS Y DIRECCIONES 000.14 IN3 011.00 EST0 011.01 EST1 011.02 SET0 011.03 SET1 100.00 OUT1 100.01 OUT2 253.15 START

DIAGRAMA DE CONTACTOS

79

TEMPORIZADOR 0.

NO LO OLVIDES END AL FINALIZAR ¿Se trata de un automatismo combinacional o secuencial? ¿Por qué? Programa el controlador anterior en el autómata programable.



Ejercicio 1.3

Diseña y programa un controlador en el autómata programable para el siguiente proceso. En la figura 1, podemos observar el esquema de un reactor químico para fabricar un cierto producto. Se dispone del siguiente equipo: 1.

SENSORES BINARIOS: 80

(a) PID-OK: Vale 1 cuando los PID’s que regulan las variables continuas del proceso están operativos y en perfecto funcionamiento. Si se produce algún fallo en algún PID, el sensor de seguridad PID-OK vale 0. (b) PRESION-OK: Vale 1 cuando la presión está dentro de unos márgenes tolerables. El proceso se encuentra entonces en su punto de funcionamiento estable. (c) TEMPERATURA-OK: Vale 1 cuando la temperatura está dentro de unos márgenes tolerables. El proceso se encuentra entonces en su punto de funcionamiento estable. (d) NIVEL-OK: Vale 1 cuando el producto en el interior del reactor alcanza el nivel de llenado adecuado. (e) INICIO: Es el botón de inicio de la producción. Vale 1 cuando se desea iniciar la producción y poner en funcionamiento el reactor. 2.

ACCIONADORES TODO/NADA: (a) (b) (c) (d) (e)

VÁLVULA A: Valdrá 1 cuando deseemos abrir la válvula. VÁLVULA B: Valdrá 1 cuando deseemos abrir la válvula. VÁLVULA E: Valdrá 1 cuando deseemos abrir la válvula. AGITADOR: Valdrá 1 cuando deseemos remover el producto del interior del reactor. PID-RUN: Valdrá 1 cuando deseemos arrancar los controladores PID.

Para automatizar la producción en el reactor hay que gestionar situaciones relativas a la seguridad del proceso. Por tanto, diseñar un automatismo para disparar las alarmas cuando se produzcan fallos en la producción: 

ALARMA NO RECUPERABLE (HIGH LEVEL ALARM): Esta alarma se disparará cuando el proceso no se encuentre en su punto de operación estable requerido (temperatura o presión fuera de rango) y algún PID no esté funcionando correctamente. Además, existe un caso especial: si la temperatura en el reactor es correcta y la presión no, es imposible recuperar la presión y llevarla a los márgenes deseados, aunque los PID’s estén operativos.



ALARMA RECUPERABLE (LOW LEVEL ALARM): La alarma se generará cuando el proceso no esté en su punto de funcionamiento estable y no exista un fallo en el funcionamiento de los PID’s.

Además, la empresa necesita automatizar una parte del proceso consistente en realizar la secuencia de operaciones que a continuación se detalla (figura 1): 1. Cuando se pulse INICIO, se pondrá en marcha la producción en el reactor. Si se desactivara dicho interruptor, se finalizaría el proceso completo, quedándose en espera de que volviese a pulsar. 2. Abrir las válvulas A y B hasta que el nivel de llenado en el reactor sea el adecuado. 3. Arrancar los controladores PID. 4. Esperar a que la temperatura y la presión sean las correctas. 5. Agitar la mezcla durante 10 segundos. 6. Si no se ha producido ninguna alarma, vaciar el contenido del reactor, abriendo la válvula E durante 10 segundos. En caso contrario, esperaremos a que desaparezca cualquier señal de alarma antes de vaciar el reactor. 7. Apagar los PID’s y volver a la situación inicial para poder realizar otra nueva mezcla de productos.

81

BIBLIOGRAFÍA

1.

Sánchez Serna, César. Villena Roblizo, Mª Dolores (2003). “Programación de tecnología. Curso 2003-2004. ” Curso 2003-2004. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

2.

Sánchez Serna, César. Villena Roblizo, Mª Dolores (2005). “Componentes electrónicos utilizados en los proyectos de Tecnología.” Curso 2004-2005. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

3.

Sánchez Serna, César. Villena Roblizo, Mª Dolores (2005). “Practicas COCODRILE para 1er Y 2º Ciclo de la ESO y BACH.” Curso 2004-2005. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

4.

Sánchez Serna, César. Villena Roblizo, Mª Dolores (2005). “Practicas de Electrónica: analógica y Digital.” Curso 2004-2005. Elda: Cefire. En Internet: http://cefirelda.infoville.net

DIRECCIONES DE INTERNET INTERESANTES 1.

http://alumnat.upv.es/pla/visfit/4059/AAAGNXAAXAAAD6lAB0/practicas.doc

2.

http://apuntes.rincondelvago.com/practicas_fp/equipos_instalaciones_electrotecnicas/automatismos_cu adros_electricos

3.

http://www.edebedigital.com/recursos/docs/proyectos/25.doc

4.

http://www.esi2.us.es/~fabio/automatismos.htm

5.

http://www.eup.us.es/portada/infgen/programas/plan2001/diseno/tercero/elecau.doc

6.

http://www.isa.uniovi.es/~felipe/files/infindII/Pres_II-II%202002-2003.doc

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http://www.it.uc3m.es/rueda/lsfc/trabajos/Curso03-04/8.doc

8.

http://www.ujaen.es/serv/sga/documentos/programas/200405/eps/4899/4899_1.doc

82

Diseno de Circuitos

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