Temas para el trabajo práctico N° 2 de Gabinete "Nuevas tecnologías"
Grupo 1: 5° 4° y 5°5° Celdas fotovoltaicas/Paneles solares
Grupo 2: 5° 4° y 5°5° Nano Tecnología.
Grupo 3: 5° 4° y 5°5° Fabricación Asistida por computadora.
Grupo 4: 5° 4° y 5°5° Redes Neuronales.
Circuitos para la realización del Trabajo Práctico de laboratorio N° 9 "Diseño Asistido por Computadora"
Grupo 1: 5° 4° y 5°5°
Transmisor de audio por línea de 220 Voltios:
Este circuito permite utilizar el tendido eléctrico domiciliario para transmitir señales de audio desde un punto hacia uno o más parlantes remotos. El alcance promedia los 100 metros efectivos dentro de la misma vivienda o hacia otra que comparta la misma fase eléctrica.
Arriba se muestra el circuito del transmisor el cual básicamente obtiene la señal proveniente de una fuente estéreo, las suma en una única señal y las coloca sobre el potenciómetro de 10 KΩ que hace las veces de control de sensibilidad o volumen de entrada. Luego, un capacitor desacopla la componente de continua que pudiese existir. Posteriormente la señal ingresa al VCO del integrado LM566 el cual se encarga de modular la señal entrante sobre una portadora de 200 KHz. Dicha frecuencia es determinada por el resistor de 18 KΩ y el capacitor de 82 pF. La salida del integrado nos da 6 Vpp de señal, que es amplificada por el transistor el cual la coloca sobre el transformador de acoplamiento T1 y este sobre la red eléctrica. Este transformador debe ser sintonizado a la frecuencia de portadora (200 KHz). Por último los dos capacitores de alto voltaje aíslan el transformador de la red eléctrica. El conjunto opera con 12 V estabilizados provenientes de la fuente elaborada a partir de T2, los dos diodos rectificadores, los capacitores y el regulador en serie 7812 que se encarga de estabilizar la tensión. Este regulador no requiere de disipador térmico dado que trabaja a muy baja corriente de carga. El transformador de alimentación (T2) es de primario 220 V (o la red eléctrica que sea) y secundario 15+15 con 100 mA de corriente. En tanto el transformador T1 es de FI (frecuencia intermedia) para 455 KHz (lo puede encontrar en radios de AM en desuso y lo identificará por el color amarillo pintado en el núcleo de ferrita ajustable).
Grupo 2: 5° 4° y 5°5°
Receptor de audio por línea de 220 Voltios:
En el gráfico de abajo se puede observar el receptor el cual explicamos a continuación.
La señal proveniente de la red eléctrica es aislada por los capacitores de alta tensión e insertada al transformador de FI marcado como T1. Este está sintonizado a 200 KHz que es la frecuencia de portadora empleada para la transmisión de audio. La resistencia de 3 KΩ se encarga de limitar el ancho de funcionamiento para que los posibles transitorios de la línea no pasen a la etapa posterior y desde ella al parlante. Los cuatro transistores se ocupan de elevar la señal en su tensión para así entregarla al circuito detector PLL incluido dentro del circuito LM565. A la salida de este integrado tenemos una señal de audio demodulada lista para ser aplicada a un amplificador de audio convencional el cual le dará la potencia necesaria para mover la bobina de un parlante y así producir sonido. El potenciómetro de 10 KΩ permite ajustar con precisión la frecuencia de enganche del PLL permitiendo así su correcto funcionamiento. Un error en este ajuste haría que parte de la portadora pase como si fuese audio escuchándose lluvia o ruidos molestos en la salida. Al igual que en emisor el receptor se alimenta de un transformador de 15 + 15 V pero en este caso con 250 mA de corriente. En tanto el transformador de frecuencia intermedia es idéntico al empleado en el transmisor.
Grupo 3: 5° 4° y 5°5°
Control de un motor paso a paso con PC:
Cuando se necesita precisión a la hora de mover un eje nada mejor que un motor paso a paso. Estos motores, a diferencia de los motores convencionales, no giran cuando se les aplica corriente si no se hace en la secuencia adecuada. El presente circuito permite adaptar los niveles de potencia presentes en el puerto paralelo de una PC para poder manejar cómodamente un motor paso a paso bifilar por medio de un simple programa que puede ser desarrollado en casi cualquier lenguaje de programación.
La primera etapa del circuito se encarga de aislar la entrada proveniente de la PC por medio de opto acopladores. La segunda etapa consiste en buffer de corriente, que permite manejar las bobinas del motor. Las resistencias de 470 Ω junto con los diodos LED permiten monitorizar el adecuado funcionamiento del sistema. En el plano de arriba se representaron los colores de los cables de la siguiente forma:
· R = Cable Rojo
· N = Cable Negro
· RB = Cable Rojo y Blanco
· V = Cable Verde
· B = Cable Blanco
· VB = Cable Verde y Blanco
Grupo 4: 5° 4° y 5°5°
220V CA / 100W desde 12V CC:
Disponer de 220 V en un auto o camión puede ser muy útil, no solo en campamentos o viajes sino también para conectar soldadores u otra clase de herramientas. También es necesario para cargar las baterías de teléfonos, videocámaras o computadoras móviles entre otros dispositivos.
Para reducir o elevar una tensión determinada nada se adapta mejor que un transformador, pero este componente no funciona en corriente continua, que es la disponible en baterías o vehículos. Entonces debemos colocar un oscilador que genere una alternancia en la CC para así tener en la bobina del transformador CA. El circuito integrado (4047) es un oscilador cuyas salidas son una inversa con respecto de la otra. Esto quiere decir que mientras una está en estado alto la otra está bajo y viceversa. Estas señales son demasiado débiles para mover el trasformador así que se implementa un driver formado por tres transistores en cadena. El diodo en paralelo con cada uno de los transistores finales evita que la corriente inversa producida al retirar la corriente del bobinado queme el transistor. El diodo de 5 A colocado en paralelo con la línea de alimentación genera un cortocircuito cuando la polaridad es accidentalmente invertida, haciendo que el fisible salte. El preset de 50 KΩ permite ajustar la frecuencia del oscilador, que es directamente proporcional con la frecuencia de la CA producida en el trafo. Para que el oscilador trabaje estable se ha dispuesto el resistor de 220 Ω como limitador de corriente y el zener de 9,1 V junto con sus capacitores de filtrado. Este conjunto hace que sin importar los cambios en la batería la tensión en el oscilador sea de 9 V. El transformador puede ser uno común de los que se emplean para hacer fuentes de alimentación, solo que en este equipo lo usaremos inversamente. En vez de aplicar tensión en el devanado de 220 V y retirarla por el de 18 V lo que haremos es ingresar la tensión por el devanado de 18 V y retirarla por el de 220 V. En realidad los cálculos de este elemento dan como necesario un bobinado de 220 V y otro de 9,3 V + 9,3 V, pero como no es común este tipo de valores hemos implementado uno de 9 + 9 que es muy habitual en los comercios. Dado que esto genera algo más de 220 V si quiere puede emplear un transformador de 10 + 10 (que también está disponible) pero la tensión generada, alimentando el conjunto con 12 V será de 204 V. Ud. decide. En nuestro caso empleamos el de 9 + 9. La capacidad del mismo debe ser de 100 VA. Los transistores de salida deben ser colocados sobre disipador de calor. Respetar las potencias de los resistores en los casos que sea indicado. Comprobar la posición de los diodos y capacitores electrolíticos. Utilizar cables de sección adecuada para la conexión de la batería. Cables demasiado delgados pueden causar caídas de tensión o funcionamiento errático. Una buena alternativa para comprobar el funcionamiento visualmente es colocar un indicador de neón en la salida de 220 V. Así, solo cuando el sistema trabaje adecuadamente el indicador brillará.
Calibración: Basta con alimentar el sistema y colocar un frecuencímetro u osciloscopio en la salida del trafo. Girar el preset de 50 KΩ ubicado en el 4047 hasta que la frecuencia medida sea de 50 Hz. Luego de esto la calibración habrá concluido. Simple.
Material adicional Inductores con núcleo ferromagnético y transformadores
Diseño Transformador núcleo laminado.pdf
Forma de los núcleos_Steinmetz.pdf
Enlaces de interés para temas
Transformadores con piezoeléctricos para los monitores planos LCD y lámparas de bajo consumo.
http://pels.edv.uniovi.es/pels/pels/Pdf/Tesis/TESIS_MARINA_SANZ.PDF
Materiales Magnéticos:
http://webs.uvigo.es/quintans/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_materiales.htm
Experimentación para medir diamagnetismohttp://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Practica/pr-36/PR-36e.htm
Circuitos Magnéticos:
Inducción Mutua:
http://webs.uvigo.es/quintans/recursos/Web_electromagnetismo/electromagnetismo_induccionmutua.htm
Contenidos extras tema aseguramiento de la calidad