PROYECTO

RECEPTOR INFRARROJO ‘‘IR’’

M.FDA CHINCHILLA R.

INTRODUCCIÓN

Se realizo el montaje de un circuito cuya funcionalidad es permitir la conmutación de un bombillo mediante el uso de un control remoto cualquiera.

El proyecto a realizar es importante ya que se pone a prueba el saber como conectar diferentes tipos de componentes, se pone a prueba como poder conectar correctamente un circuito integrado 4017, además aplica el uso de transistores que se ven en clase y también el uso de un componente no muy utilizado en clase como lo es el infrarrojo ''IR''.

Para este proyecto se propusieron algunos objetivos:

→ Realizar un análisis de como utilizar correctamente los componentes.

→ Analizar la función de cada componente ya que no eras muy comunes en clase.

→ Comprobar como algunos componentes funcionaban correctamente.

MARCO TEÓRICO

En este proyecto se pone a prueba la conexión correcta de diferentes componentes como los circuitos integrados, los transistores, y los infrarrojos, estos componentes no son muy comunes en las prácticas de clase. Entre los materiales requeridos para hacer dicho proyecto se necesita:

→ 1 Receptor Infrarrojo ''IR''

→ 1 Circuito Integrado 4017

→ 2 Transistores BC558, BC548

→ 1 Diodo 4007

→ 1 Relé de 9V

→ 2 Diodos Leds

→ 5 Resistencias 2 de 1K ohm, 2 de 330 ohm, 1 de 220K ohm

→ 1 Condensador de 0.1 µF

→ 1 Condensador de 100 µF 16V

→ Placa de cobre

→ Estaño

→ Ácido Muriático

→ Agua Oxigenada

Las funciones de estos materiales son:

RECEPTOR INFRARROJO ‘‘IR’’

El sensor es un dispositivo electrónico, mecánico, químico que mapea un atributo ambiental resultando una medida cuantizada, normalmente un nivel de tensión eléctrica. Es un dispositivo electrónico capaz de medir la radiación electromagnética infrarroja de los cuerpos en su campo de visión. Todos los cuerpos reflejan una cierta cantidad de radiación, esta resulta invisible para nuestros ojos pero no para estos aparatos electrónicos, ya que se encuentran en el rango del espectro justo por debajo de la luz visible. Los rayos infrarrojos(IR) entran dentro del foto transistor donde encontramos un material piro eléctrico, natural o artificial, normalmente formando una lámina delgada dentro del nitrato de galio, nitrato de Cesio, derivados de la fenilpirazina, y ftalocianina de cobalto. Normalmente están integrados en diversas configuraciones. En el caso de parejas se acostumbra a dar polaridades opuestas para trabajar con un amplificador diferencial, provocando la auto-cancelación de los incrementos de energía de IR y el desacoplamiento del equipo.

CIRCUITO INTEGRADO

Se trata de un contador/divisor o decodificador con 10 salidas. Estructural mente está formado por un contador Johnson de 5 etapas que puede dividir o contar por cualquier valor entre 2 y 9, con recursos para continuar o detenerse al final del ciclo. Con las entradas "Habil. Reloj" y "Reset" a tierra, el contador avanza una etapa a cada transición positiva de la señal de entrada (Reloj). Partiendo entonces de la situación inicial en que "S0" se encuentra a nivel alto y todas las demás a nivel bajo. Con la llegada del primer pulso de entrada tenemos la primera transición. "S0" pasa a nivel bajo y "S1" a nivel alto, todas las demás permanecen en cero. Con el segundo pulso, "S1" pasa a nivel bajo y "S2" a nivel alto, y así sucesivamente hasta la última.

Los otros terminales:

"Habil. Reloj" si está a tierra, hará que se inicie un nuevo ciclo. si está a VDD se consigue solo un ciclo de funcionamiento.

"Carry-Out" Este terminal proporciona un ciclo completo a cada 10 pulsos de entrada, pudiendo usarse para excitar otro 4017 para división sucesiva de frecuencia o recuento por un número superior a 10.

"Reset" Si se le aplica un nivel alto, lleva ese nivel al terminal "S0", volviendo a iniciar el recuento. Eso significa que si conectamos este terminal a cualquier salida, cuando ésta se lleve a nivel alto se iniciará un nuevo ciclo. Es decir que si conectamos "S4" a la entrada "Reset" tendremos un recuento sólo hasta 4.

Las salidas de este integrado proporcionan corrientes lo suficientemente intensas como para excitar Leds y en aplicaciones de mayor potencia, transistores comunes.

Los leds pueden conectarse de dos maneras:

En modo positivo : Solo el LED que tiene el nivel alto permanece encendido.

En modo negativo: Solo el LED que tiene el nivel alto permanece apagado.

TRANSISTORES

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada.1 Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término «transistor» es la contracción en inglés de transfer resistor («resistor de transferencia»). Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario: radios, televisores, reproductores de audio y vídeo, relojes de cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares, entre otros. Existen algunos tipos de transistores como los son los:

-Transistor de contacto puntual: fue el primer transistor capaz de obtener ganancia, inventado en 1947 por John Bardeen y Walter Brattain. Consta de una base de germanio, semiconductor para entonces mejor conocido que la combinación cobre-óxido de cobre, sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector.

-Transistor de unión bipolar: se fabrica básicamente sobre un monocristal de Germanio, Silicio o Arseniuro de galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre conductores como los metales y los aislantes como el diamante.

-Fototransistor: son sensibles a la radiación electromagnética en frecuencias cercanas a la de la luz visible; debido a esto su flujo de corriente puede ser regulado por medio de la luz incidente.

DIODO

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo, y un cátodo. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest.

Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamados válvulas termoiónicas constituidos por dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes. El invento fue desarrollado en 1904 por John Ambrose Fleming, empleado de la empresa Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison.

RELÉ

Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes: un circuito electromagnético (electroimán) y un circuito de contactos, al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar. En la siguiente figura se puede ver su simbología así como su constitución. Su funcionamiento se basa en el fenómeno electromagnético. Cuando la corriente atraviesa la bobina, produce un campo magnético que magnetiza un núcleo de hierro dulce (ferrita). Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse. Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse.

Los símbolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos, pero existen relés con un mayor número de ellos. Las aplicaciones de este tipo de componentes son múltiples: en electricidad, en automatismos eléctricos, control de motores industriales; en electrónica: sirven básicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho, se utilizan como interfaces para PC, en interruptores crepusculares, en alarmas, en amplificadores.

DIODO LED

El LED es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz. Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo entre otros. Eléctricamente el diodo LED se comporta igual que un diodo de silicio o germanio. Si se pasa una corriente a través del diodo semiconductor, se inyectan electrones y huecos en las regiones P y N, respectivamente.

Dependiendo de la magnitud de la corriente, hay recombinación de los portadores de carga (electrones y huecos). Hay un tipo de recombinaciones que se llaman recombinaciones radiantes (aquí la emisión de luz). La relación entre las recombinaciones radiantes y el total de recombinaciones depende del material semiconductor utilizado (Ga As, Ga As P, y Ga P). Dependiendo del material de que está hecho el LED, será la emisión de la longitud de onda y por ende el color. Ver la tabla más abajo

Debe de escogerse bien la corriente que atraviesa el LED para obtener una buena intensidad luminosa y evitar que este se pueda dañar.

El LED tiene un voltaje de operación que va de 1.5 V a 2.2 voltios aproximadamente y la gama de corrientes que debe circular por él está entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los otros Leds.

Los diodos LED tiene enormes ventajas sobre las lámparas indicadoras comunes, como su bajo consumo de energía, su mantenimiento casi nulo y con una vida aproximada de 100,000 horas.

El diodo LED debe ser protegido. Una pequeña cantidad de corriente en sentido inverso no lo dañará, pero si hay picos inesperados puede dañarse. Una forma de protegerlo es colocar en paralelo con el diodo LED pero apuntando en sentido opuesto un diodo de silicio común.

Aplicaciones tiene el diodo LED. Se utiliza ampliamente en aplicaciones visuales, como indicadoras de cierta situación específica de funcionamiento.

RESISTENCIA

Es la oposición que ofrece un material al paso de los electrones. Cuando el material tiene muchos electrones libres, como es el caso de los metales, permite el paso de los electrones con facilidad y se le llama conductor. Si por el contrario el material tiene pocos electrones libres, éste no permitirá el paso de la corriente y se le llama aislante o dieléctrico. Ejemplo: cerámica, bakelita, madera (papel), plástico, etc. Los factores principales que determinan la resistencia eléctrica de un material son:

- tipo de material

- longitud

- sección transversal

- temperatura

Un material puede ser aislante o conductor dependiendo de su configuración atómica, y podrá ser mejor o peor conductor o aislante dependiendo de ello. Un material de mayor longitud tiene mayor resistencia eléctrica. Ver información adicional en: La resistividad.

El material de mayor longitud ofrece mas resistencia al paso de la corriente que el de menor longitud

Un material con mayor sección transversal tiene menor resistencia. (Imaginarse un cable conductor cortado transversalmente). La dirección de la corriente (la flecha de la corriente) en este caso entra o sale de la página. El material de menor sección (círculo amarillo más pequeño) ofrece mayor resistencia al paso de la corriente que el de mayor sección.

Los materiales que se encuentran a mayor temperatura tienen mayor resistencia. La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el Ohmio, se representa por la letra griega omega (Ω) y se expresa con la letra "R".

CONDENSADOR

Es un dispositivo formado por dos placas metálicas separadas por un aislante llamado dieléctrico. Un dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente. El condensador eléctrico o capacitor eléctrico almacena energía en la forma de un campo eléctrico (es evidente cuando el capacitor funciona con corriente directa) y se llama capacitancia o capacidad a la cantidad de cargas eléctricas que es capaz de almacenar.

La capacidad depende de las características físicas del condensador:

- Si el área de las placas que están frente a frente es grande la capacidad aumenta

- Si la separación entre placas aumenta, disminuye la capacidad

- El tipo de material dieléctrico que se aplica entre las placas también afecta la capacidad

- Si se aumenta la tensión aplicada, se aumenta la carga almacenada.

Un dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente, y su función es aumentar la capacitancia del capacitor.

Los diferentes materiales que se utilizan como dieléctricos tiene diferentes grados de permisividad (diferente capacidad para el establecimiento de un campo eléctrico.

Mientras mayor sea la permisividad, mayor es la capacidad del condensador eléctrico.

La capacitancia de un condensador está dada por la fórmula:

C = Er x A / d

donde:

- C = capacidad

- Er = permisividad

- A = área entre placas

- d = separación entre las placas

La unidad de medida es el faradio. Hay submúltiplos como el mili Faradio (mF), microfaradio (uF), el nano Faradio (nF) y el picofaradio (pF)

Las principales características eléctricas de un condensador son su capacidad o capacitancia y su máxima tensión entre placas (máxima tensión que es capaz de aguantar sin dañarse).

PLACA DE COBRE

Nada dice "alta tecnología" absolutamente como un circuito impreso (PC ) Pensión . La disposición geométrica densidad de las piezas es una parte esencial de muchas cosas cotidianas de las tostadoras de televisor . Originalmente desarrollado para mejorar la fiabilidad de la electrónica militar , que fue rápidamente adoptado por los fabricantes de bienes de consumo. Además de mejorar la fiabilidad, que ha desempeñado un papel importante en la ola de la miniaturización que se inició en la década de 1950 y continúa en la actualidad . Junta Materiales

La placa de circuito impreso tiene que ser resistente para soportar los componentes , duro, para manejar las sacudidas y vibraciones de uso y eléctricamente aislante para evitar cortocircuitos . La junta tiene que ser cortado y perforado con facilidad, y debe ser químicamente compatible con la lámina de cobre . Materiales para hacer la junta han evolucionado a partir de papel /fenólico de la fibra de vidrio /epoxi , con algunas variaciones . Materiales de mayor calidad se utilizan para los usos más exigentes , como los equipos de alta tensión y un microondas.

Traces

Una lámina de cobre delgado y plano está unido a la placa con un adhesivo . El cobre es grabada o mecanizado de distancia durante la fabricación , dejando huellas delgadas . Los restos de placas de circuitos impresos sirve como cableado , conductor de la corriente entre los diferentes componentes de la placa . Las huellas también pueden servir como antenas miniatura y disipadores de calor , dependiendo del tamaño y el patrón .

Juntas Multi - Layer

Para ahorrar espacio , algunas tarjetas son dos cara o de múltiples capas . Tarjetas de dos caras tienen pistas de cobre a ambos lados ; tableros de múltiples capas tienen varias capas de material de cobre y comida. Esta estratificación se multiplica el circuito se puede poner en una zona determinada ; multilayering ha hecho objetos de alta densidad , como teléfonos celulares , reproductores de música portátiles y equipos de computadora en casa posible.

ESTAÑO

La soldadura heterogénea consiste en realizar uniones en las que el material de aportación tiene menor punto de fusión (y distintas características químico-físicas) que el material base, realizándose la unión soldada sin fusión del material base y mediante la fusión del material de aportación que se distribuye entre las superficies de la unión, muy próximas entre sí por acción capilar.

La soldadura blanda se distingue de la soldadura fuerte por la temperatura de fusión del material de aporte. La soldadura blanda utiliza aportaciones con punto de fusión por debajo de los 450 °C y la soldadura fuerte por encima de los 450 °C.

ÁCIDO MURIÁTICO

El ácido clorhídrico, ácido muriático, espíritu de sal, ácido marino, ácido de sal o todavía ocasionalmente llamado, ácido hidroclórico (por su extracción a partir de sal marina en América), agua fuerte o salfumán (en España), es una disolución acuosa del gas cloruro de hidrógeno (HCl). Es muy corrosivo y ácido. Se emplea comúnmente como reactivo químico y se trata de un ácido fuerte que se disocia completamente en disolución acuosa. Una disolución concentrada de ácido clorhídrico tiene un pH inferior a 1; una disolución de HCl 0,1 M da un pH de 1 (Con 40 mL es suficiente para matar a un ser humano, en un litro de agua. Al disminuir el pH provoca la muerte de todo el microbioma gastrointestinal, además de la destrucción de los tejidos gastrointestinales).

A temperatura ambiente, el cloruro de hidrógeno es un gas ligeramente amarillo, corrosivo, no inflamable, más pesado que el aire, de olor fuertemente irritante. Cuando se expone al aire, el cloruro de hidrógeno forma vapores corrosivos densos de color blanco. El cloruro de hidrógeno puede ser liberado por volcanes.

El cloruro de hidrógeno tiene numerosos usos. Se usa, por ejemplo, para limpiar, tratar y galvanizar metales, curtir cueros, y en la refinación y manufactura de una amplia variedad de productos. El cloruro de hidrógeno puede formarse durante la quema de muchos plásticos. Cuando entra en contacto con el agua, forma ácido clorhídrico. Tanto el cloruro de hidrógeno como el ácido clorhídrico son corrosivos.

AGUA OXIGENADA

El peróxido de hidrógeno (H2O2), también conocido como agua oxigenada, dioxogen o dioxidano, es un compuesto químico con características de un líquido altamente polar, fuertemente enlazado con el hidrógeno tal como el agua, que por lo general se presenta como un líquido ligeramente más viscoso que ésta. Es conocido por ser un poderoso oxidante.

A temperatura ambiente es un líquido incoloro con sabor amargo. Pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno gaseoso se encuentran naturalmente en el aire. El peróxido de hidrógeno es inestable y se descompone lentamente en oxígeno y agua con liberación de calor. Su velocidad de descomposición puede aumentar mucho en presencia de catalizadores. Aunque no es inflamable, es un agente oxidante potente que puede causar combutión espontánea cuando entra en contacto con materia orgánica o algunos metales, como el cobre, la plata o el bronce.

El peróxido de hidrógeno se encuentra en bajas concentraciones (del 3 al 9 %) en muchos productos domésticos para usos medicinales y como blanqueador de vestimentas y el cabello. En la industria, el peróxido de hidrógeno se usa en concentraciones más altas para blanquear telas y pasta de papel, y al 90 % como componente de combustibles para cohetes y para fabricar espuma de caucho y sustancias químicas orgánicas. En otras áreas, como en la investigación, se utiliza para medir la actividad de algunas enzimas, como la catalasa.

DATOS EXPERIMENTALES

Para obtener el mejor resultado con este proyecto se deben tener en cuenta diferentes pasos a seguir como los siguientes:

PASO 1→ Lo primero que se debe considerar para lograr hacer el proyecto es contar con los materiales requeridos para dicho proyecto, se necesitan:

→ 1 Receptor Infrarrojo ''IR''

→ 1 Circuito Integrado 4017

→ 2 Transistores BC558, BC548

→ 1 Diodo 4007

→ 1 Relé de 9V

→ 2 Diodos Leds

→ 5 Resistencias 2 de 1K ohm, 2 de 330 ohm, 1 de 220K ohm

→ 1 Condensador de 0.1 µF

→ 1 Condensador de 100 µF 16V

→ Placa de cobre

→ Estaño

→ Ácido Muriático

→ Agua Oxigenada

PASO 2→ Luego de contar con los materiales se empezaran a colocar en la protoboard los componentes en orden como lo dice el diagrama, empezando por el infrarrojo ''IR'', se coloca una resistencia de 47 ohm, un condensador de 0.1 µF, el transistor BC558, del colector se le coloca el condensador de 0.1µF, luego se pone el circuito integrado en donde a la patilla 3 se le coloca una resistencia de 330 ohm, y el primer led, la patilla 15 y 4 se unen, la patilla 13 y la 8 se conectan a tierra, la patilla 16 se conecta a positiva, de la patilla 2 sale la resistencia de 330 ohm y el segundo led, también sale la resistencia 3 de 1K ohm que se conecta a la base del transistor BC548, el emisor se conecta a negativo, y el colector se conecta con el diodo y el relé y luego de eso se le conecta el bombillo como paso final.

PASO 3→ Luego de poner los componentes correctamente, se hace las prueba del circuito para saber si funciona.

PASO 4→ Luego de probar y saber que el circuito se encuentra en buen estado, se procede a realizar un diagrama para montarlo en la placa de cobre donde se necesitara un trozo de placa cobre de las siguientes medidas: 15 cm de largo por 8 cm de ancho. Para dibujar el impreso en la placa de cobre se necesita un marcador permanente esto porque a la hora de poner la placa en la mezcla hace que se disuelva el cobre y quede permanente las pistas realizadas para el diagrama.

PASO 5→ Con el diagrama ya en la placa de cobre se necesita una mezcla que quemara el cobre dejando solo las pistas del diagrama a necesitar ( lo que se dibuja con el marcador), para la mezcla se necesita Ácido Muriático y Agua Oxigenada la medida de estos es la tapa de los recipientes de cada uno, donde se van a utilizar dos tapas de Ácido y una de Agua Oxigenada, se pone la placa en la mezcla ( esta mezcla se debe de poner en un recipiente).

Primero se debe de limpiar la placa antes de ponerla en la mezcla, luego se muestra cuando esta la placa sumergida en la mezcla y por último se muestra como quedo la placa ya terminada.

PASO 6→ Luego de unos 15 a 20 minutos la placa estará quemada y se debe de retirar ya que si esto no se hace se puede llegar a borrar el impreso que necesitamos. Luego de eso a las donas de donde van los componentes se les hace hueco con el taladro y una broca pequeña. Ya con los huecos se les aplicara una ''mano'' de estaño que protege las pistas de oxidarse.

PASO 7→ Seguidamente de tener las pistas con la ''mano'' de estaño, se pueden ir montando los componentes a como estaban montados en la protoboard esto para no perder el orden, se aplica estaño con el cautín para que los componentes queden pegados y no se despeguen de la placa o de las pistas.

•Por último se obtiene el proyecto montado en placa de cobre.

DISCUCIÓN DE RESULTADOS

→ Como resultado pude obtener lo siguiente:

•Para comprobar un transistor se debe de medir con el multímetro esto en la parte donde se miden los diodos, y se puede hacer una tabla donde se midan las patillas 1, 2 y 3.

• La primera vez que lo probé no me sirvió ya que tenia uno de los transistores mal conectado y esto hacia que no pasara la corriente por el circuito.

• Al saber que ya tenia arreglado el problema, lo probé de nuevo y volvió a fallara ya que una resistencia no era del valor requerido.

• La tercera vez que lo probé el circuito si me sirvió ya que todos los componentes estaban en orden y todos con sus valores requeridos y funciono muy bien.

• Con la mezcla de Ácido Muriático y Agua Oxigenada pude observar como se iba quemando en la placa el cobre que no estaba pintado con el marcador permanente y como el cobre que se quemaba iba cambiando de color hasta solo llegar a quedar la placa.

• Al pasar la ''mano'' de estaño sobre las pistas para proteger pude observar que si el estaño se sale de la pista no se va quedar pegado solo en los lugares que tiene cobre.

• Por último logre realizar el proyecto y montarlo en la placa de cobre.

CONCLUSIONES

→ Como resultado final se puede decir que el circuito no es fácil de realizar.

→ La segunda vez que comprobé el circuito no servía ya que uno de los transistores estaba mal conectado.

→ Si el circuito es conectado a menor voltaje no funcionara.

→ Se puede comprobar que en este circuito es muy importante el papel que desempeña el receptor infrarrojo y el circuito integrado ya que son componentes no muy comunes en las prácticas de clase.

BIBLIOGRÁFIA

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http://perso.wanadoo.es/luis_ju/icdatos/4017.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor

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http://www.electronicafacil.net/tutoriales/El-rele.php

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http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_clorh%C3%ADdrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Per%C3%B3xido_de_hidr%C3%B3geno