SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA INSTITUTO TECNOLÓGICO DEOAXACA DIVISION DE ESTUDIOS PROFESIONALES
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA
TALLER DE INVESTIGACION II
PROTOCOLO DE INVESTIGACION ENCENDIDO ELECTRONICO DE UNA BOMBA PARA EL LLENADO DE UN DEPÓSITO
ALUMNO:
ANTONIO JUAREZ JESUS ISAAC
HORA: MARTES Y JUEVES DE 18 A 19 HRS .
OAXACA DE JUÁREZ, OAXACA A 14/06/2011
INDICE
Índice de tablas-----------------------------------------------------------------Introducción Introducción------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 --3 Tema-----------------------Tema-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 ----------4 Objetivo Objetivo general-------------------general---------------------------------------------------------------------------------------------4 -------------4 Objetivo Objetivo específico--------------------específico--------------------------------------------------------------------------------------4 -----------4 Justificación Justificación----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 ----4 Viabilidad Viabilidad-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5 -----5 Impacto Impacto social----------------------social-------------------------------------------------------------------------------------------------5 ------------5 Impacto Impacto económico------------------económico---------------------------------------------------------------------------------------5 ------------5 Impacto Impacto tecnológico-------------tecnológico---------------------------------------------------------------------------------------------------6 6 Impacto Impacto ambiental----------------ambiental-----------------------------------------------------------------------------------------6 ------------6 Capitulo Capitulo 1-------------------------------1-----------------------------------------------------------------------------------------------------7 -----------7 1.1 Sensor-------------------------Sensor------------------------------------------------------------------------------------------7 ------------7 1.2 Características de un sensor-------------------------------------8 1.3 Resolución y precisión---------------------------------------------9 1.4 Tipos de sensores--------------------sensores-----------------------------------------------------------------10 -----------10 1.4.1 Sensor de distancia ajustable-------------------------- 10 1.4.2 Sensor de distancia sonar rs252-----------------------11 1.4.3 Sensor ir de proximidad de largo alcance-----------11 ~1~
1.4.4 Sensor de nivel de líquidos vertical-------------------12 1.4.5 Sensor de nivel horizontal-------------------------------12 1.4.6 Sensor de presencia ir------------------------------------13 1.4.7 Modulo infrarrojo de 8 Isalidas-------------------------14 1.4.8 Barrera infrarroja emisor--------------------------------15 1.4.9 Barrera infrarroja receptor------------------------------16 Capitulo 2-----------------------------------------------------------------------17 2.1 Referencia-----------------------------------------------------------18 Glosario--------------------------------------------------------------------------21 Bibliografía----------------------------------------------------------------------22
INDICE DE FIGURAS
Fig.1---------------------------------------------------------------------------------10 Fig.2---------------------------------------------------------------------------------11 Fig.3--------------------------------------------------------------------------------- 12 Fig.4--------------------------------------------------------------------------------- 12 Fig.5--------------------------------------------------------------------------------- 13 Fig.6--------------------------------------------------------------------------------- 13 Fig.7--------------------------------------------------------------------------------- 14 Fig.8---------------------------------------------------------------------------------14 Fig.9---------------------------------------------------------------------------------15 Fig.10------------------------------------------------------------------------------- 16 Fig.11-------------------------------------------------------------------------------18 ~2~
Fig.12-------------------------------------------------------------------------------18
I
~3~
INTRODUCCION
Como se puede observar, este proyecto está hecho de una manera muy sencilla y fácil de realizar, ya que este nos será de gran ayuda en nuestros hogares. A continuación se describen las tres partes esenciales que son fundamentales en el desarrollo de dicho proyecto: La alimentación: La mayoría de los circuitos electrónicos bajo medida requiere una fuente de alimentación que mantenga un nivel de tensión estable libre de oscilaciones, en este caso mediante un transformador de 120v El circuito de tiempo: Este sirve como reloj (base de tiempo) para el resto del circuito, donde lleva a cabo el control del tinaco en relación a la cisterna, es el que marca el encendido y apagado de la bomba. Este circuito está hecho a base de un comparador Potencia: En esta etapa es donde se procura que llegue la intensidad de corriente correcta para que la bomba pueda trabajar de manera optima, también es aquí donde se puede llegar a utilizar la bomba de manera manual. Su funcionamiento es de la siguiente manera, si el tinaco llega a su límite inferior se cierra la alimentación con lo cual se cierra el circuito y enciende la bomba, el timer empieza a contar, pasado de 10 segundos se apaga la bomba lo que nos indica que no hay agua en la cisterna.
~4~
TEMA:
Encendido electrónico de una bomba para el llenado de un depósito.
OBJETIVO GENERAL:
Llenado de un depósito de agua bajo alimentación automática para evitar la insuficiencia de agua en una casa o residencia.
OBJETIVO ESPECIFICO:
Satisfacer el abastecimiento de agua para utilización de la misma, por mediode un sistema con auto alimentación, para ahorro de tiempo y así evitar molestias e incomodidades afuturas.
JUSTIFICACION:
Este sistema está pensado para el ahorro de tiempo y evitar la insuficiencia de agua y a su vez poder evitar contratiempos en diversas situaciones, (ejemplo: al momento de darse un baño con agua caliente y se termine el agua), con este sistema se puede llegar a evitar malas experiencias.
~5~
VIABILIDAD:
Este protocolo lleva consigo un tema viable ya que utilizaremos las herramientas que tenemos, solo es cuestión de hacerle unos aditamentos que nos lleven al resultado deseado ya sea de manera manual o automática sea este caso donde no hay perjuicio ni beneficio a la naturaleza, su aplicación nos ayuda en la vida diaria
IMPACTO SOCIAL
Este proyecto trae beneficios es para toda la comunidad en general y en especial para las personas que cuenten con los elementos para llevarlo a cabo, como es una cisterna y/opozo de agua, un tinaco y una bomba de agua, solo la planeación nos ayudara a realizar dicho proyecto
IMPACTO ECONOMICO:
Es donde conciernen las consecuencias económicas, donde nos engloba los elementos tangibles que ya describimos anteriormente que conforman la elaboración del proyecto presente
~6~
IMPACTO TECNOLOGICO: No
será tan asombroso, pero aun así tendrá una pequeña contribución ya que perfeccionaremos un proyecto que ya esta implementado pe ro que tiene unas pequeñas adiciones que no fueron tomadas en el pasado y que asen más eficiente es te proyecto.
IMPACTO AMBIENTAL:
En esta área no habrá ni perjuicios ni beneficios, o tal vez si ya que se cuidara el agua ya que manualmente a veces que se apaga la bomba a tiempo y se desparrama.
~7~
Capitulo 1
~8~
MARCO TEORICO
Sensor: Un
sensor es un dispositivo capaz de medir magnitudes físicas o químicas,
llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc. Un
sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo que Puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra. Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, Industria aeroespacial, Medicina, Industria de manufactura, Robótica, etc. Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor, etc. Características de un sensor
Entre las características técnicas de un sensor destacan las siguientes: y
y
y
Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor. Precisión: es el error de medida máximo esperado. Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset . ~9~
y
y
y
y
y
y
Linealidad o correlación lineal. Sensibilidad de un sensor: relación entre la variación de la magnitud de salida y la variación de la magnitud de entrada. Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la salida. Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada. Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor. Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.
Un
sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir o controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (e.g. un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un display) de modo que los valores detectados puedan ser leídos por un humano. Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para su lectura directa y a veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito de acondicionamiento, como por ejemplo un puente de Wheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de la circuitería. Resolución y precisión
La resolución de un sensor es el menor cambio en la magnitud de entrada que se aprecia en la magnitud de salida. Sin embargo, la precisión es el máximo error esperado en la medida. La resolución puede ser de menor valor que la precisión. Por ejemplo, si al medir una distancia la resolución es de 0,01 mm, pero la precisión es de 1 mm, entonces pueden apreciarse variaciones en la distancia medida de 0,01 mm, pero no puede asegurarse que haya un error de medición menor a 1 mm. En la mayoría de los casos este exceso de resolución conlleva a un ~ 10 ~
exceso innecesario en el coste del sistema. No obstante, en estos sistemas, si el error en la medida sigue una distribución normal o similar, lo cual es frecuente en errores accidentales, es decir, no sistemáticos, la repetitividad podría ser de un valor inferior a la precisión. Sin embargo, la precisión no puede ser de un valor inferior a la resolución, pues no puede asegurarse que el error en la medida sea menor a la mínima variación en la magnitud de entrada que puede observarseen la magnitud de salida. Tipos de sensores Sensor de distancia ajustable
Fig.1 Clave: ES200 Este magnífico sensor de distancia/presencia está fabricado para ser usado con el SONAR Clave: PH1128. Detecta prácticamente cualquier objeto o cuerpo. Para ajustar la distancia de detección entre unos cuantos centímetros y hasta 6 metros puede descargar el siguiente programa en VB. El módulo Clave:803 para conectarse a la PC no está incluido en el precio. Cómprelo por separado. ~ 11 ~
Vea como se conecta el sensor PH1128: Cableado del sonar Sensor de distancia "Sonar" RS232
Clave: ES205
Fig.2 Este módulo se conecta con el "Sonar" Clave: PH1128, juntos hacen una pareja estupenda con la que puedes detectar la presencia de objetos y medir la distancia desde unas 6 pulgadas hasta 255 pulgadas. Además este dato lo puede transmitir a tu PC. Abre hyperterminal y recibe la distancia a 9600, 8N1 o bien escribe tu programa en el lenguaje de tu preferencia. Sensor IR de proximidad de largo alcance
Clave: 2101-1
Fig.3 Este sensor es fabricado por Sharp con el número de parte GP2Y0A02YK0F. Tiene una salida analógica que varía entre 2.8 V a 15 cm y 0.4 V a 150 cm cuando se alimenta entre 4.4 y 5.5 VCD. Este dispositivo viene con un ~ 12 ~
conector japonés JST, por lo que le recomendamos adquirir el cable Clave 2101. Hoja de datos del GP2Y0A02YK0F Sensor de nivel de líquidos. Vertical.
Clave: 2106 Parte: C7235
fig.4 Sensor para montaje en el interior de depósitos. Fabricado con polipropileno, siendo aptos para agua y líquidos similares. Cuando el flotador magnético llega a la posición más alejada de la tuerca cerrara sus contactos. La sujeción al depósito se realiza mediante rosca, incluye arandela de caucho nitrilo. Se suministra con 0.5 m de cable para la conexión. y
y
Marca: CEBEK Más información aquí...
Sensor de nivel horizontal
Clave: 2107 Parte: C7236
fig.5 Sensor para montaje en el interior de depósitos. Fabricado con polipropileno, siendo aptos para agua y líquidos similares. Puede usarse como NA o NC según la orientación de montaje. ~ 13 ~
Se suministra con 0.5 m de cable para la conexión. y
y
Marca: CEBEK Más información aquí...
Sensor de presencia IR
Fig.6 Clave: 2110 Este módulo detecta la presencia de casi cualquier cuerpo que se encuentre entre 10 cm y 1 m. Cuenta con un sensor IR con filtro de luz de día y un emisor IR de alta potencia. Mediante dos PICs se asegura un disparo de muy alta confiabilidad. El potenciómetro de 10 vueltas te permite ajustar con precisión la distancia de disparo. Se alimenta con 9 a 12 Volts de CD y su relevador de salida es de 10 A. Diagrama esquemático Aquí Descarga la tabla de ajuste de distancias: 2110_ajuste.pdf
~ 14 ~
Módulo infrarrojo de 8 salidas
Fig.7 Clave: 2111 (Antes 712)
Fig.8 Puede adquirir por separado la fuente de 5V Clave: 903 y el control remoto universal Clave: 712-1. También vea la práctica con el módulo Clave 707 aquí. Esta serie de fotografías le mostraran como conectar el sensor IR a una tarjeta con relevadores. Este módulo funciona como receptor de un control universal infrarrojo (como el de una TV). ~ 15 ~
Cuenta con un sensor IR a bordo de la tarjeta el cual recibe señales del control universal. Mediante un conector para cable plano se disponen de 8 salidas TTL/CMOS, las salidas se activan cuando se oprimen las teclas numéricas del control remoto. El numero 1 activa la salida 1 y así sucesivamente. También cuenta con dos terminales para ser alimentado con 5V CD. Vea la Guía fotográfica de prueba aquí. Mediante una serie de fotografías Ud. podrá armar paso a paso un interesante y sencillo circuito para probar este magnífico módulo. Aprenda fácilmente como conectar este sensor IR y despuésocúpelo en sus propios proyectos. Barrera infrarroja (Emisor).
Fig.9 Clave: 2112E El módulo emisor 2112E y el módulo receptor 2112R están diseñados para formar una barrera infrarroja muy útil como detector de presencia. El módulo 2112E, que es el emisor, esta irradiando luz infrarroja modulada entre 35 y 40 KHz. El módulo 2112R está detectando en forma continua esta señal infrarroja que cuando falta desactiva un pequeño relevador interno, la barrera funciona entre 10cm y 3m perfectamente bien, aún en presencia de tubos de luz fluorescente. Ambos módulos se alimentan con 9V de CD mediante un jack invertido colocado a un lado de las cajitas
~ 16 ~
Barrera infrarroja (Receptor).
Fig.10 Clave: 2112R
El módulo emisor 2112E y el módulo receptor 2112R están diseñados para formar una barrera infrarroja muy útil como detector de presencia. El módulo 2112E, que es el emisor, esta irradiando luz infrarroja modulada entre 35 y 40 KHz. El módulo 2112R está detectando en forma continua esta señal infrarroja que cuando falta desactiva un pequeño relevador interno, la barrera funciona entre 10cm y 3m perfectamente bien, aún en presencia de tubos de luz fluorescente. Ambos módulos se alimentan con 9V de CD mediante un jack invertido colocado a un lado de las cajitas
~ 17 ~
Capitulo 2
~ 18 ~
REFERENCIA:
Encendido electronico para bomba de agua.
Fig.11 Publico este proyecto ya que me ha sido de gran utilidad, es el control automático para la bomba de agua, construí este proyecto ya que ningún dispositivo en el mercado me convenció, unos no contaban con seguridad para la bomba y otros simplemente son de costo muy alto. El circuito es el siguiente:
Fig.12
~ 19 ~
Como vez el circuito consta de tres partes básicamente, estas son la alimentación que depende de S1, el circuito de tiempo que depende de S2 y la etapa de potencia. Aquí lo puedes ver en un pequeño diagrama de bloques.
Algo importante en el circuito, es colocar un disipador de calor a Q2 ya que si no, este se podría quemar. Funcionamiento Si el tinaco llega al límite inferior se cierra S1 con lo cual se cierra el circuito y se enciende la bomba, el timer empieza a contar, si pasados los 5 segundos no se abre S2 quiere decir que la bomba no manda agua y entonces se activa relay1 con lo cual se apaga la bomba, y se encenderá el LED rojo indicando que algo anda mal. --------
Circuito
de
tiempo.------------
El circuito de tiempo está hecho por medio de un comparador con el integrado LM311. C2 está calculado para que con R2 (puede ser un potenciómetro) se carga en aproximadamente 10 segundos y llegue a su voltaje de comparación que lo determina el divisor R1 y R4, si llega a este voltaje es que S2 no se abrió señal de que la bomba no en vía agua o ya no hay agua en el depósito u otra cosa. Q1 actúa como interruptor. El relevador actúa como compuerta, no puse una compuerta A ND de circuito integrado porque no quise hacer la fuente regulada. -----------Alimentación:--------------Pues usa un transformador de entrada 120V a.c. y de salida 12V a.c. se rectifica y se tienen 12 V DC y de ahí tome el voltaje sin regular y nada, ya que el LM311 soporta un rango amplio de voltaje ----------Potencia
---------------~ 20 ~
El opto acopladora isla el circuito, este activa el triac Q2 que cierra el circuito activando la bomba de agua, S4 es opcional pero es el encendido manual de la bomba y este debe soportar por lo menos 10 Amperes, un interruptor de esos de un cuarto de casa está bien. ----------
El
cable
--------------
Como habrás visto, necesitaras 4 cables (dos para S1 y otros dos para S2), te recomiendo compres cable telefónico ya que este cuenta con cuatro alambres internamente, además de que es muy barato.
~ 21 ~
GLOSARIO
PH. Indica la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias RTD. Resistance Temperature Detector TRASDUCTOR. Es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra de diferente a la salida. OFFSET. Es un método de reproducción de documentos e imágenes sobre papel o materiales similares CORRELACION. Indica la fuerza y la dirección de una relación lineal entre dos variables aleatorias IR. Radiación infrarroja HYPERTERMINAL.Es un programa que se puede utilizar para conectar con otros equipos, sitios Telnet, sistemas de boletines electrónicos WHEATSTONE. Es un instrumento eléctrico de medida inventado por Samuel
~ 22 ~
BIBLIOGRAFIA
Sadiku Elements of electromagnetics Electrónica teoría de circuitos 6 edición, Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky Sistemas de control automático benjamín c. kuo Diseño digital
de M. Morris Mano PHH Prentice Hall
http://www.google.com.mx/#q=E NCE NDIDO+electronico+DE+ UNA+BOMBA+ DE+AGUA&hl=es&sa=2&fp=903a3eaf949dfeb2 http://www.electronicaestudio.com/sensores.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_proximidad http://www.x-robotics.com/sensores. htm
www.gogoboard.org/.../makingSensors.xsp?lang=es www.directindustry.es/.../medida-sensores-caudal-presion-temperaturanivel-AB.html -
~ 23 ~
