Introducción AntecedentesEl timbre automático programable se define como un reloj digital capaz de ser programado con varias alarmas según sea requerido. En el mercado existen ya bastantes tipos de relojes que tienen esta función incluso otro tipo de aparatos que pueden hacer exactamente lo mismo como son los PLC que son procesadores lógico programables que son utilizados en la industria para controlar todo tipo de procesos mediante programación con un software especifico de cada marca o tipo de PLC. El timbre automático programable es un una combinación de un aparato sencillo con una aplicación útil. La idea nació después de fijarnos que en muchos lugares es necesario un timbre para indicar el inicio o el final de algo, para esto buscamos circuitos que nos pudieran servir como el diseño del timer, los contadores, los codificadores, la fuente de alimentación, la visualización y la señalización de las alarmas que en este caso será un timbre. Los beneficios de nuestro proyecto es que al ser un timbre automático es capaz de realizar este trabajo sin errores como son el timbrar antes o después de tiempo y evitar el olvidar ir hasta donde esta el interruptor para activarlo, haciendo esto algo simple pues solo tienes que conectarlo una vez y el reloj iniciara el conteo y cada que termine un día completo se reinicia y vuelve a contar desde cero. Existen algunas cosas que nos gustaría mejorar como la estética ya que la caja donde lo acomodamos es muy grande para la circuitería y seria mejor alguna más pequeña en cuanto al diseño ya todo esta como debe para trabajar correctamente. 55 Planteamiento En las escuelas existen muchos factores que influyen en la falta de coordinación y esto lleva a una pérdida de tiempo, el proyecto trata de facilitar un poco uno de ellos que tal vez no sea para muchos algo muy importante pero en ocasiones provoca grandes problemas. Con el timbre automático que diseñamos se quitan de la lista muchísimos de estos factores como, son el tener que poner a un encargado de ir cada vez a timbrar, o en ocasiones puede tener errores como hacerlo antes o después de la hora correcta o simplemente no hacerlo etc., pues al contar con un timer que se encarga de hacer un conteo exacto segundo por segundo es casi improbable que ocurra algún problema, así solo se tiene que esperar para escuchar el timbre que ya estará previamente programado para cada cambio de hora y para el inicio o el fin de los recesos y la hora de salida de cada grado, pero aunque todo esto se escuche muy bien el circuito tiene algunos inconvenientes como son el alto costo de los componentes que en él se utilizan así como el numero de estos y algo más que para algunos pudiera ser importante, que es que una vez programadas las diferentes alarmas ya no se pueden cambiar con facilidad y tal vez no cualquiera lo haría pues se programan en números binarios directamente en las compuertas con las que se hacen las operaciones digitales del conteo, esa sería la única mejora que a mí me gustaría hacer para facilitar la programación de los timbrados con otros componentes externos y en numeración decimal para que cualquiera que quiera pueda programarlo según sean sus necesidades. En conclusión puedo decir que el proyecto solo elimina el timbrado de forma manual y lo hace un poco más cómodo convirtiéndolo en algo automatizado. 55 Objetivo general La intención de nuestro proyecto es convencer al publico general de que es un aparato muy versátil que no solo puede ser utilizado como un simple reloj sino también como un aparato capaz de manipular distintas aplicaciones ya sea el motor de un ventilador, la bomba que llena el tinaco desde el aljibe o la que se encarga de regar el césped, o como el control de las luces de un hogar. Objetivo especifico En muchos lugares surge la necesidad de un timbre para avisar el comienzo o el fin de algo, con este proyecto es posible satisfacer esto, pues al configurar correctamente algunas combinaciones se obtienen las alarmas a las horas deseadas. 55 Justificación Este proyecto lo realizamos en gran parte para respaldar los conocimientos adquiridos durante todo el bachillerato técnico y para recibir el título de técnico en electrónica, con el comprobamos que el aprovechamiento de la electrónica digital y la electrónica de potencia son muy útiles en el manejo de otros componentes u otras aplicaciones. El trabajo que realizamos con el diseño de este proyecto fue básicamente hacer una mejora en el molesto timbrado manual haciéndolo algo automatizado y con bajo margen de error para tener más seguridad y confiabilidad en los cambios de hora, en el inicio o el fin de cada receso o para el timbre que avisa que la jornada ha terminado, pues en distintas escuelas aun se usa el tener a un encargado de tener que ir a timbrar y en ocasiones esto puede provocar problemas de organización o de pérdida de tiempo por variaciones en los tiempos que hay entre cada timbre. En esta tesina se encuentra el análisis y la comprensión de todos los componentes que conforman el circuito del proyecto así como el comportamiento de cada uno de ellos dentro y fuera del circuito y sus funciones básicas y se explica la razón por la que dichos componentes fueron utilizados. 55 Capítulo I Aquí se hablara de las dos partes fundamentales del proyecto, que son el reloj y el timbre eléctrico. 1.1 Historia del reloj El mecanismo interior de un reloj mecánico es una máquina de precisión de suma complejidad. Se denomina reloj a un instrumento que permite medir el tiempo. Existen diversos tipos, que se adecuan según el propósito: • Conocer la hora actual (reloj de pulso, reloj de bolsillo, reloj de salón o pared) Medir la duración de un suceso (cronómetro, reloj de arena) Señalar las horas por sonidos parecidos a campanadas o pitidos (reloj de péndulo, reloj de pulso con bip a cada hora) • • Activar una alarma en cierta hora específica (reloj despertador) Los relojes se utilizan desde la antigüedad. A medida que ha ido evolucionando la ciencia y la tecnología de su fabricación, han ido apareciendo nuevos modelos con mayor precisión, mejor prestancia y menor coste de fabricación. Es quizá uno de los instrumentos más populares que existen actualmente y casi todas las personas disponen de uno o varios relojes personales de pulsera. Mucha gente, además de la utilidad que los caracteriza, los ostenta como símbolo de distinción, por lo que hay marcas de relojes muy finos y lujosos. Asimismo, en los hogares hay varios y diferentes tipos de relojes; muchos electrodomésticos incorporan relojes digitales y en cada computadora hay un reloj. El reloj es un instrumento omnipresente en la vida actual, debido a la 55 2º: El empleo horario más utilizado considera el día dividido en dos partes iguales de 12 horas cada una. el día se divide en veinticuatro horas.. Por convenio. Es menos elegante que el de 24 horas pero más comprensible para la mayoría de las personas: Desde las 12 de la noche hasta las 11:59 de la mañana: A.importancia que se da al tiempo en las sociedades modernas. es decir. que debe ser la misma para todas las personas que viven en la misma zona horaria. P. Aquí. antes del mediodía). (post meridiem. Aun las personas que viven en las grandes ciudades industriales. Este empleo horario considera el día como una unidad completa de tiempo. las personas que viven en las comunidades rurales.2 Funciones básicas de un reloj. (ante meridiem. lejos del ruido de la vida moderna.UU. puesto en marcha en 1999.M. Existen dos modos de leer la hora actual: 1º: Por 24 horas. cuando pasa el minuto de las 12:59 del día. Sin embargo.M. podrían omitir el uso del reloj cuando ya tienen un esquema de actividades en pleno dominio o bien cuando su vida ya no requiere los tiempos precisos de estar en determinados lugares. Es el más elegante pero menos comprensible para la mayoría. el NIST-F1. continúa a las 13:00 horas en lugar de ir a la 1 de la tarde o P. pueden darse el lujo de omitir el uso de este instrumento debido a que no tienen prisa en su modo de vida. La más importante y esencial de las funciones de un reloj común es proporcionar la hora actual. 1. La mayor precisión conseguida hasta ahora es la del último reloj atómico desarrollado por la Oficina Nacional de Normalización (NIST) de los EE. es tan exacto que tiene un margen de error de solo un segundo cada 30 millones de años. 55 . desde las 0:00 horas (12 de la noche en el otro empleo horario) hasta las 23:59 horas.M. después del mediodía) desde las 12 del mediodía hasta las 11:59 de la noche. 55 55 . asimismo hay diferentes tipos de alarma. que funcionan con una pequeña pila eléctrica que mediante impulsos hace girar las agujas de los relojes analógicos o marca los números de los relojes digitales. Hay una gran variedad de tipos diferentes de relojes. Los relojes de campanarios o torres tienen diferentes melodías para marcar las horas. un sintonizador de radio y permite escuchar la radio y marcar el tiempo.54 Ver glosario pag. muchos de ellos.1 Reloj de arena. en algunos casos los segundos. Vitrubio habla del reloj de agua o clepsidra. El segundo es la unidad básica de tiempo y se mide igual en todo el mundo.3. Los relojes que están en espacios abiertos. las clepsidras fueron después perfeccionadas por Escipión Nasica o según otros por Ctesibo y los oradores romanos medían con ellas la duración de sus discursos. Un reloj normal marca siempre la hora y los minutos. según sean sus aplicaciones. ya sean analógicos1 o digitales2. del de sol y de otras especies que nos son desconocidas. Los antiguos conocieron varias especies de relojes. 1 2 Ver glosario pag. del de aire. es decir. 1. 1.3 Tipos de relojes. no existen diferentes unidades de tiempo en diversas regiones. Los relojes despertadores incorporan. suelen marcar el tiempo y muchos de ellos también marcan la temperatura ambiente. Las clepsidras y los relojes de sol fueron inventados en Egipto en tiempos de los Ptolomeos.Cada hora comprende sesenta minutos y cada minuto comprende sesenta segundos. actualmente los relojes personales son electrónicos. Los egipcios medían con la clepsidra los movimientos del sol y de igual medio se valía el ilustre astrónomo Tycho Brahe para sus observaciones. con el nombre de Silvestre II. de 1393. En 1647. papa. en que se hicieron populares entre los hombres de las trincheras. residente en Londres aplicó al reloj la cadenilla de acero que sirve para transmitir el movimiento del tambor al cono sustituyéndola a las cuerdas de vihuela empleadas hasta entonces. Dos años después se inventaron los relojes de repetición. En España. hasta la Primera Guerra Mundial (1914-1918). no era más que un reloj de sol. el primer reloj de torre fue el de la catedral de Barcelona llamado seny de les hores. en Inglaterra. en donde les vino por su figura el nombre de huevos de Nuremberg. En 1647.2 Relojes de pulsera Al principio. hacia finales del siglo X) aunque ya con alguna anterioridad se conocían en el Imperio bizantino. Son de tipo analógico y digital. Según otras fuentes. después Silvestre II. El primero que imaginó construir relojes de bolsillo fue Pedro Bell de Núremberg. El de Sevilla data de 1396. 1. El tercero fue el que había en el Louvre de París mandado traer de Alemania por el rey Carlos V de Francia. El antepasado directo de estas calculadoras podría ser el complejo mecanismo de Anticitera. aplicó Christiaan Huygens a los relojes de torre o de pared el péndulo cuyo descubrimiento se debe a Galileo. el ginebrino Gruet. C. datado entre el 150 y el 100 a. Los relojes de pulsera vienen todos con dos correas ajustables que se colocan en alguna de las muñecas para su lectura. El segundo es el que Santiago Dondis mandó construir en Padua hacia el 1344 y en el cual según refieren se veía el curso del sol y de los planetas. sólo los llevaban las mujeres.3. El mismo físico aplicó en 1665 el muelle de espiral a los relojes de bolsillo. 55 . Huygens dividió la hora en 60 minutos y éstos en 60 segundos. que vivió hacia el 1326 pues al parecer la invención de Gerberto.Se cree que los grandes relojes de pesas y ruedas fueron inventados en Occidente por el monje benedictino Gerberto (Papa. el primer reloj de que habla la historia construido sobre principios de mecánica es el de Richard Wasigford. abad de San Albano. 3. También existen relojes mixtos.3. analógicos y digitales en la misma carátula. 1. A estos 3 Ver glosario pag54 55 . una larga para los minutos y. La ciencia encargada de elaborar teorías y reunir conocimiento sobre los relojes de sol se denomina gnomónica. por ejemplo en pruebas deportivas o en experimentos científicos. 1. el día de la semana.6 Relojes de torres y campanarios Antes de inventarse los relojes personales de pulsera y de bolsillo se inventaron relojes muy grandes de mecanismos complicados y pesados que se colocaban en lo alto de las torres y campanarios de los pueblos y ciudades para que los ciudadanos tuviesen conocimiento de la hora del día. Según la disposición del gnomon y de la forma de la escala se puede medir diferentes tipos de tiempo. minutos y segundos (tiempo).Aunque la carátula de la mayoría de ellos es generalmente redonda. En alta relojería se refiere a instrumentos de precisión certificados por el COSC3 1. una tercera manecilla también larga que marca los segundos. 1.3. también existen de carátula cuadrada. Los relojes calendarios son relojes digitales que marcan el año en vigor. el mes. En los relojes digitales (de variable discreta) se lee la hora directamente en números sobre la pantalla. opcionalmente. Emplea la sombra arrojada por un gnomon o estilo sobre una superficie con una escala para indicar la posición del Sol en el movimiento diurno. En castellano se le denomina también cuadrante solar. la hora.4 El reloj de sol es un instrumento usado desde tiempos muy remotos con el fin de medir el paso de las horas. es decir.3 En los relojes analógicos (de variable continua) la hora se indica en la carátula mediante dos o tres manecillas: una corta para la hora. los minutos e incluso los segundos.3.5 Los cronómetros son relojes muy precisos (normalmente hasta las milésimas de segundo) utilizados para medir intervalos de tiempo. siendo el más habitual el tiempo solar aparente. hexagonal y hasta pentagonal. De esta época se conservan algunos ejemplares muy curiosos en los Museos del Louvre. Los relojes han figurado durante siglos como piezas importantes en el amueblamiento de salones.8 El reloj de bolsillo. poco después de aplicarse a la relojería el muelle espiral.relojes se les conectaba a una campana grande y sonora y es la que iba indicando con un toque peculiar las horas y cuartos de hora cuando se iban cumpliendo.7 Relojes de salón. difundiéndose el uso del reloj-mueble en el siglo XVI. A lo largo de los años hay relojes de este tipo que se han hecho muy famosos. para lo cual se construían con diversas formas decorativas. Ya ha caído en desuso. El oscilador está controlado por un diapasón intercalado en el lazo de realimentación. por ejemplo. y Bulova.3. 1. lo que simplifica el 55 . que viene usándose desde las civilizaciones griega y romana para medir lapsos cortos y prefijados. por ser potencia exacta de dos. Al principio tenían forma cilíndrica. como el situado en la Torre de Londres o el situado en la Puerta del Sol de Madrid. que tienen la forma exterior de un edificio coronado con una pequeña cúpula donde se halla el timbre o campana de las horas. y desde el comienzo del siglo XVI se construyeron en Núremberg con profusión y en forma ovoidea. Sustituye el diapasón por un resonador de cuarzo. 1. pero en su momento eran de gama alta.3. habitualmente a 32768 Hz. Berlín y Viena. de donde deriva el nombre de huevos de Núremberg. variando mucho y con raros caprichos. creyéndose inventados en esta ciudad alemana. Prescindiendo del reloj de arena. los relojes fueron usados en cantidad muy pequeña hasta finales del siglo XIII o mediados del siglo XIV.9 Reloj de diapasón. época en la cual se inventó el motor de resorte o muelle real.10 Reloj de cuarzo.3. Los relojes de bolsillo se inventaron en Francia a mediados del siglo XV. 1. disponía de relojes de diapasón de pulsera. 1.3. 1. Por lo general este pulsador era un escape mecánico en el cual la energía almacenada en un muelle era liberada de manera constante y lenta. También utilizaron dos recipientes. La necesidad de saber la hora aun en los días nublados y por la noche.13 Reloj de agua. de manera que se excite la resonancia de alguno de sus átomos. pues tenían una polea y una cadena en la que sus extremos estaban unidos a un flotador y el otro a un contrapeso. Por su estabilidad y economía ha desplazado a todos los otros tipos de reloj en las aplicaciones habituales.divisor de frecuencia.3.12 Reloj mecánico se basa en un pulsador que puede ser de 1 Hz o submúltiplo. 55 . Los relojes de agua fueron fundados en la regularidad del descenso de la superficie de un líquido contenido en un recipiente con un orificio pequeño de salida del cual a velocidad de salida depende de la presión.) Se basa en incluir en el lazo de realimentación una cavidad con moléculas de la sustancia adecuada. etc. cesio. se componía. El sonido de tic-tac del reloj corresponde a este sistema de escape que es el responsable de generar la base de tiempo del reloj y brinda movimiento al segundero.14 Reloj de aceite Este reloj es llamado también silencioso. preocupo ya desde muy antiguo. en los cuales la acción del agua movía un mecanismo de relojería.3.3.c otro tipo de relojes son los llamados hidráulicos o de clepsidras a rodaje. de un dispositivo cilíndrico de cristal o porcelana translucida que tenia en la parte inferior una lamparita de aceite sin mecha con tubo de aspiración alimentada por el aceite que llenaba el recipiente y cuya altura trascendía al arder en la lamparita. Platón introdujo el reloj de agua en gracia en año 157 a. Los egipcios emplearon estos relojes pero ya perfeccionados. Amoutons fue el primero que construyo uno de estos relojes. tanto el minutero como el horario son movidos mediante trenes de engranajes que transforman la relación del segundero en 1/60 para el minutero y de éste 1/60 para el horario. 1. Se graduaba por comparación y tanteos variando el orificio de salida.3. 1. 1.11 Reloj atómico (Amoníaco. En este caso los distintos pulsos eléctricos pasan a 3 contadores en cascada que se corresponden en la pantalla a los segundos. minutero y horario respectivamente. generalmente de cuarzo el cuál mediante multiplicadores de frecuencia5.15 Un reloj digital consta de un oscilador4. 1/60 Hz 6 y 1/3600 Hz para el segundero. a similitud de los trenes de engranajes. minutos y horas respectivamente estos contadores están acoplados para permitir la secuencia necesaria de conteo y de señalización entre un contador y otro.1.3.3.16 Otros tipos Otros tipos de relojes según su forma o empleo: • • • • • • • • • • • • • • • 4 5 6 Reloj cucú Reloj Foliot Relojes de sol Relojes de misa Relojes de arena Relojes de agua (Clepsidra) Relojes mecánicos Relojes de péndulo Relojes de bolsillo Relojes de pared Despertadores Minuteros Relojes electrónicos Relojes de diapasón Relojes de cuarzo Ver glosario pag55 Ver glosario pag. a saber 0 al 59 para los segundos y los minutos y 0 a 24 o 1 a 12 para las horas.55 Ver glosario pag55 55 . genera las señales de 1 Hz. 1. según el diseño particular o la configuración en modelos que permiten ambas. 5. al igual que la división de frecuencia.• • Relojes atómicos Relojes digitales 1. Es la más simple. La exactitud del reloj depende de la base de tiempos. genera una señal periódica. Esta frecuencia pasa al módulo de presentación. donde otros divisores van separando los segundos. No tiene oscilador y utiliza como referencia los 50 Hz (ó 60 Hz) de la red. puede contar adicionalmente con despertador y/o calendario 1.5.5 Funcionamiento de los relojes electrónicos7 Un reloj electrónico es un reloj en el que la base de tiempos es electrónica o electromecánica. pues las alteraciones en la frecuencia de red suelen compensarse a lo largo del día. minutos y horas para presentarlas mediante algún tipo de pantalla.4 Partes del reloj El reloj con esfera tradicional suele contar con manecillas para la hora. Además. que permite mostrar segundos. la división se detiene al llegar a los 10 Hz. Las más habituales son: 1.1 Base de tiempos. que puede consistir en un oscilador o en un adaptador que. El divisor de frecuencia es un circuito digital formado por una sucesión de contadores hasta obtener una frecuencia de 1 Hz. 1. a partir de una referencia. pero es bastante exacta a medio plazo. que puede ser de carácter electrónico o mecánico.8 El tipo de base de tiempos utilizada es tan importante que suele dar nombre al tipo de reloj. minutero (para los minutos) y segundero (para los segundos). Si se quiere mostrar décimas.2 Patrón red. Tiene dos inconvenientes importantes: 7 8 Ver anexo 1 Ver anexo 2 55 . Su inconveniente es que necesita la señal horaria. para lo cual se suele filtrar antes de aplicarla a los contadores. lo que no permite su utilización portátil y además.6. El circuito está interrumpido por una lámina fija. Cuando la corriente10 circula.Necesita una señal “limpia”.1 Funcionamiento El timbre consta de una bobina9 provista de un núcleo y una lámina que se puede desplazar al resultar atraída por la bobina. Existen modelos que incluyen un oscilador y pilas o baterías. 1. Se ponen en hora solos y cambian al horario de invierno o verano de forma autónoma. Otra vez se cierra el circuito y se vuelve a repetir el proceso.2 Historia 9 Ver glosario pag. de modo que en zonas “oscuras” no presenta mayores ventajas.54 10 55 . 1. la lámina empieza a vibrar golpeando repetidas veces una campana y produciéndose el sonido característico.5. con lo que no se pierde la hora. la bobina atrae a una lámina fija y el circuito se abre. La base de tiempos viene a ser algún tipo de PLL. con lo cual la bobina deja de atraer a una lámina móvil. pierde la hora. Necesita la red. enganchado con alguna de las emisoras horarias. frenta a un corte de luz. de modo que el oscilador y los contadores siguen funcionando durante el corte.6 El timbre eléctrico 1.54 Ver glosario pag.6. que está en contacto con la móvil.3 Emisora patrón. Como resultado. El extremo de la lámina golpea una campana que es la que produce el sonido. 1. él no escuchaba cuando tocaban la puerta… Capitulo II 11 Ver glosario pag. cuando el aire venía cargado de electricidad11. que consistían en algo curioso: conectado a un pararrayos se colocaban campanas de bronce u otro metal en un hilo conductor. esto hacía que se repelieran. que era grande y con mucho ruido.El timbre tiene antecedentes muy interesantes como lo son las campanas de Benjamín Franklin. El aparato diseñado por Henry y Faraday estaba destinado a demostrar como un campo magnético podía ser utilizado para realizar un trabajo mecánico. así se podía prever la llegada de una tormenta eléctrica. pues tenían la misma carga. Un dispositivo casi idéntico es el que utiliza Samuel Morse para construir su famoso telégrafo. y empezaban replicar solas. que debemos recordar era medio sordo. creó los timbres tales como los conocemos ahora.55 55 . porque en su taller. con algún tiempo. con forma acampanada y bulliciosa. cargaba las campanas que estaban muy cerca unas de otras. Pero el genial Thomas Alba Edison. esto lo hace al cargarse y descargarse.56 55 . El capacitor 2 es el que se encarga de enviar los pulsos al integrado.56 Ver glosario pag. pero con ese es más que suficiente para esta aplicación. El que usamos tiene un valor de 100 µf a 25 volts. 12 13 14 15 Ver anexo 3 Ver glosario pag.Procedimiento del proyecto 2.54 Ver glosario pag.1 EL PULSADOR Según el diagrama de bloques del proyecto12 comenzare explicando la función del pulsador13 y como esta construido: Capacitor 1 Resistencia 1 potenciómetro Integrado 555 capacitor 2 El capacitor14 1 es el encargado de filtrar el voltaje de entrada y proteger al integrado de alguna pequeña sobre carga. el tiempo que tarda en hacer esto depende directamente de la resistencia del capacitor. puede ser de algún otro valor. que en este caso es el potenciómetro de precisión La resistencia15 1 trabaja en conjunto con el potenciómetro para regular el voltaje de entrada del capacitor para ajustar el tiempo en que se carga por completo. 2. el que se encuentra en el proyecto es de modo astable. Estas compuertas suman sus entradas.2 Las compuertas para las combinaciones18 son las encargadas de hacer operaciones lógicas para hacer los reseteos.55 55 . estas tienen una salida digital de 5 volts pero solo si sus dos entradas están en nivel alto.54 Ver glosario pag. es decir.El circuito integrado 555 es un dispositivo que es capas de producir pulsos de temporización con una gran precisión y que además puede trabajar como un oscilador.55 Ver anexo 4 Ver glosario pag.55 ver anexo 6 Ver glosario pag.54 ver anexo 5 Ver Glosario pag. Or and19 And Se usan dos compuertas tipo and. su 16 17 18 19 20 21 Ver glosario pag. Tiene diversos modos de funcionamiento astable16 y monoestable17. pues en este modo genera una señal cuadrada oscilante de frecuencia. si sus dos entradas están en nivel alto21. También se usan compuertas tipo or20 y su función es la de hacer operaciones lógicas para el manejo de los reseteos y oras funciones. 3 Contadores.54 Ver glosario pag. esto quiere decir que en un mismo integrado se encuentran dos.salida estará en nivel alto. Los codificadores son los elementos que reciben los números en código binario24 para después convertirlo a numeración decimal para poder verlos en los displays. en el mercado existen varios tipos de contadores pero el que usamos lo elegimos por ser un contador doble. ahorrando costos y espacio aquí se muestra su localización: Contadores duales 74ls393 2. y se mantendrá asi hasta que sus dos entradas estén en nivel bajo22. 2.54 55 . 22 23 24 Ver glosario pag.55 Ver glosario pag.4 Codificadores. Los contadores que usamos son dos de tipo dual de cuatro bits23. Resistencias de los displays 2.55 Ver glosario pag.54 Ver glosario pag.5 Los displays. En el proyecto utilizamos displays de común cátodo. Existen displays de dos tipos: de común ánodo28 y común cátodo29.54 27 28 29 55 .En esta imagen se muestra la configuración del codificador25 que utilizamos Los codificadores que usamos son del tipo 74ls48 que es un codificador BCD26 a 7 segmentos que son para displays de ánodo común. pues esto significa que todas las conexiones a tierra de cada led. ya están unidad internamente y solo 25 26 Ver anexo 8 Ver glosario pag. es un circuito convinacional diseñado para convertir un número binario a decimal.54 Ver glosario pag. La razón de esto es que entregan ceros lógicos27. 7 Etapa de potencia. que en este caso viene desde los codificadores 2. las configuraciones que se hagan dependen directamente de la hora a la que se desee comenzar la alarma o el proceso para el que se va a utilizar. su función principal es la de proteger de una sobrecarga para no saturar de voltaje los ánodos de los displays 2.5. or e inversores.basta con mandar una señal digital. a los que también se les llama compuertas not30 . esta programación se hace por medio de operaciones lógicas que realizan estas compuertas y varían según el tipo de la compuerta que se utilice para esta aplicación nosotros usamos nuevamente compuertas tipo and. es de forma manual.6 Compuertas para las combinaciones de la alarma: Como la programación de las alarmas de nuestro reloj. se muestra la localización de estas.1 Las resistencias de los displays: En la figura de arriba.55 ver anexo 7 55 . se debe hacer desde la etapa de las compuertas del reloj y los contadores. A continuación se señala su localización dentro del circuito: Leds indicadores Todos los circuitos integrados que se observan aquí son las compuertas para las combinaciones de las alarmas o procesos 2. 30 Ver glosario pag. todos estos son elementos con los que se puede controlar altos voltajes y corrientes por medio de un voltaje pequeño de control. y por el contacto es capaz de soportar hasta doscientos cuarenta de corriente alterna. es posible manejar todo tipo de componentes externos. solo pusimos un timbre. los triac32 y diac33.55 Ver glosario pag. En el mercado existen varios tipos de elementos de potencia o de control. un timbre. 2. como es el caso de los moc31. que son tiristores34 y los relevadores de estado sólido.56 Ver anexo 9 Ver anexo 10 55 .54 Ver glosario pag. las señales que son emitidas por las compuertas de configuración de alarmas. que son opto acopladores. nosotros lo alimentamos con una fuente extra por motivos de costos36.9 Fuente de alimentación 31 32 33 34 35 36 Ver glosario pag. esto se hace por medio de algún elemento de potencia. son usadas como controladores para un circuito de alta corriente o de alto voltaje. una bomba de agua.56 Ver glosario pag.En esta parte. estos elementos pueden ser desde un simple foco. Para el proyecto utilizamos un relevador de estado solido35 que puede ser manejado con un voltaje que puede ser de tres volts hasta treinta y dos volts en la bobina.8 Elementos de salida: Por medio de la etapa de control o de potencia. Este timbre funciona con un voltaje de corriente directa de 24 volts. un motor. En el proyecto. en fin una gran gama de posibilidades para todo tipo de aplicaciones y procesos. relevadores de dos estados. 2. y en la salida se obtiene una señal limpia de cinco volts. que es un integrado que tiene como función principal. 3. la de mantener un voltaje constante de cinco volts. se le puede poner una entrada de hasta nueve volts incluso con un poco de variación.9. R. Ω. Capitulo III Elementos que se utilizaron En este proyecto que realizamos se realizan diversos procesos para los cuales fueron necesarios diferentes componentes electrónicos para su ensamble. esto significa que si el regulador es de cinco volts.1 Regulador de voltaje37 Este elemento. y se mide con el ohmímetro. Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros. de las que se usan en el laboratorio. Este regulador es un circuito integrado 7805. a la dificultad o facilidad que encuentra la corriente eléctrica para circular a través de dicha sustancia. Existen varios tipos de reguladores pero este es el que se acopla a nuestras necesidades por tener una salida de cinco volts.1 Resistencias Se denomina resistencia eléctrica. la entrada. esto es. esta fuente puede ser reemplazada por una fuente común con un transformador y un puente rectificador 2. Este integrado tiene tres patas.Dentro del proyecto circula un voltaje que es suministrado por una fuente comercial. Su valor viene dado en ohmios38. En la entrada se puede conectar un voltaje máximo mayor a tres en función de la salida. sin componente 37 Ver anexo 11 Ver glosario pag. común y salida.55 38 55 . se designa con la letra griega omega mayúscula. de una sustancia. 2 Resistencias de hilo bobinado40.1. Las patas de conexión se implementaban con hilo enrollado en los extremos del tubo de grafito. 3. Fueron de los primeros tipos en fabricarse. y posteriormente se mejoró el sistema mediante un tubo hueco cerámico (figura inferior) en el que se prensaba el grafito en el interior y finalmente se disponían unas bornas a presión con patillas de conexión.1. 3. en determinadas condiciones de temperatura. Según sea la magnitud de esta oposición.56 Ver anexo 12 55 . aparece un fenómeno denominado superconductividad39. estos valores son la resistencia nominal la temperatura máxima de funcionamiento. Resistencias variables: es dispositivo que tiene un contacto móvil que se mueve a lo largo de la superficie de una resistencia de valor total constante. la tensión nominal.1 Tipos de resistencias Resistencias lineales fijas: su valor de resistencia es constante y ya esta determinado por el fabricante. Existen además ciertos materiales en los que. Están constituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hélice o espiral (a modo de rosca de tornillo) sobre un sustrato cerámico. Este contacto móvil se llama cursor o flecha y divide la resistencia en dos resistencias cuyos valores son menores y cuya suma tendrá siempre el valor de la resistencia total. De existir estos componentes reactivos. la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia.inductiva ni capacitiva. en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo. las sustancias se clasifican en conductoras. aislantes y semiconductoras. 39 40 Ver glosario pag. la tolerancia etc. y aún se utilizan cuando se requieren potencias algo elevadas de disipación. 1. fono o donde exista mucha ganancia. y es utilizado para valores de hasta 2 watios. 3. Estas resistencias son también muy sensibles al paso del tiempo. incluso su valor óhmico puede variar por el mero hecho de la soldadura. en el que se somete a elevadas temperaturas al componente. fono o donde exista mucha ganancia. lo que las hace poco apropiadas para aplicaciones donde el ruido es un factor crítico. tales como amplificadores de micrófono. Además tienen ruido térmico también elevado. Además tienen ruido térmico también elevado. tienen unas tolerancias de fabricación muy elevadas. 3. y variarán ostensiblemente su valor con el transcurso del mismo. en el que se somete a elevadas temperaturas al componente.Las resistencias de este tipo son muy inestables con la temperatura. 41 Ver anexo 13 55 .3 Resistencias de carbón prensado41 Estas fueron también de las primeras en fabricarse. y variarán ostensiblemente su valor con el transcurso del mismo.4 Resistencias de película de carbón Este tipo es muy habitual hoy día. Se utiliza un tubo cerámico como sustrato sobre el que se deposita una película de carbón tal como se aprecia en la figura. lo que las hace poco apropiadas para aplicaciones donde el ruido es un factor crítico. Estas resistencias son también muy sensibles al paso del tiempo. Están constituidas en su mayor parte por grafito en polvo. incluso su valor óhmico puede variar por el mero hecho de la soldadura. Las patas de conexión son de con hilo enrollado en los extremos del tubo de grafito. tales como amplificadores de micrófono. tienen unas tolerancias de fabricación muy elevadas. el cual se prensa hasta formar un tubo como el del dibujo. en el mejor de los casos se consigue un 10% de tolerancia. en el mejor de los casos se consigue un 10% de tolerancia. Las resistencias de este tipo son muy inestables con la temperatura.1. pero sustituyendo el carbón por una fina capa de óxido metálico (estaño o latón). También soportan mejor el paso del tiempo.1.6 Resistencias de película metálica Son muy similares a las de película de carbón.Para obtener una resistencia más elevada se practica una hendidura hasta el sustrato en forma de espiral. con unas características de ruido y estabilidad mejoradas con respecto a todas las anteriores. lo que equivale a aumentar la longitud del elemento resistivo. Este tipo de resistencia es el que mayoritariamente se fabrica hoy día. tal como muestra (b) con lo que se logra aumentar la longitud del camino eléctrico.1. Tienen un coeficiente de temperatura muy pequeño. Estas resistencias son más caras que las de película metálica. Las conexiones externas se hacen mediante crimpado de cazoletas metálicas a las que se unen hilos de cobre bañados en estaño para facilitar la soldadura. Al conjunto completo se le baña de laca ignífuga y aislante o incluso vitrificada para mejorar el aislamiento eléctrico. Se 55 . 3. pero son más parecidas. porque la capa de óxido es muy resistente a daños mecánicos y a la corrosión en ambientes húmedos. permaneciendo su valor en ohmios durante un mayor período de tiempo. Se utilizan en aplicaciones militares (muy exigentes) o donde se requiera gran fiabilidad. Se consiguen así resistencias con una tolerancia del 5% o mejores. eléctricamente hablando a las de película metálica. ofreciendo también mayor estabilidad térmica y temporal que éstas. 3. además tienen un ruido térmico inferior a las de carbón prensado. Se hacen igual que las de película de carbón.5 Resistencias de película de óxido metálico Son muy similares a las de película de carbón en cuanto a su modo de fabricación. del orden de 50 ppm/ºC (partes por millón y grado Centígrado). y no son muy habituales. Como principal característica cabe destacar su mejor comportamiento ante sobrecargas de corriente. posee un coeficiente de temperatura negativo. y que puede destruir el componente al aumentar su corriente hasta sobrepasar la corriente máxima que puede soportar. aumentan su resistencia con el aumento de la temperatura. A los dispositivos con coeficiente de temperatura positivo se les denomina PTC (positive temperature coefficient). en mayor o menor grado. Esto ocasiona problemas. tiene un coeficiente térmico peor.1. A mayor temperatura. existen unos dispositivos específicos que se fabrican expresamente para ello. y coeficientes positivos al contrario.7 Resistencias de metal vidriado Son similares a las de película metálica. Como contrapartida. dependen de la temperatura. de modo que su valor en ohmios dependa "fuertemente" de la temperatura. 55 . Se les denomina termistores y como cabía esperar. 3. como el conocido efecto de "avalancha térmica" que sufren algunos dispositivos semiconductores cuando se eleva su temperatura lo suficiente. menor resistencia. Se dispone de potencias de hasta 3 watios. del orden de 150 a 250 ppm/ºC. Coeficientes negativos implican que la resistencia del elemento disminuye según sube la temperatura. ya sean positivos o negativos.1. y con tolerancias del 1% como tipo estándar. A los dispositivos con coeficiente de temperatura negativo se les denomina NTC (negative temperature coefficient).8 Resistencias dependientes de la temperatura Aunque todas las resistencias. un material semiconductor. pero sustituyendo la película metálica por otra compuesta por vidrio con polvo metálico.fabrican este tipo de resistencias de hasta 2 watios de potencia. 3. que puede soportar mejor por su inercia térmica que le confiere el vidrio que contiene su composición. poseen unos coeficientes de temperatura muy elevados. El silicio. Su acceso está limitado al personal técnico (controles de ganancia. 3. o resistencias ajustables: Se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. mayor resistencia) limita la corriente máxima y va aumentando la misma según aumenta la temperatura del NTC. puesto que cuando el NTC está a temperatura ambiente (frío. Hay que elegir correctamente la corriente del dispositivo y la resistencia de régimen.1.1. que a su vez disminuye su resistencia hasta la resistencia de régimen a la que haya sido diseñado. video.3 Reostatos43: 42 Ver anexo 15 Ver glosario pag. polarización.1.9. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unido a un contacto móvil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. 3.).Una aplicación típica de un NTC es la protección de los filamentos de válvula. Según su función en el circuito estas resistencias se denominan: 3.).1 Potenciómetros: Se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectúa el usuario desde el exterior (controles de audio. etc.56 ver anexo 16 43 55 .1. Conectando un NTC en serie protege del golpe de encendido. etc.9 Resistencias variables42 Estas resistencias pueden variar su valor dentro de unos límites. así como la tensión que caerá en sus bornas para que el diseño funcione correctamente. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante).2 Trimmers. 3.9.9. que son muy sensibles al "golpe" de encendido o turn-on. 1. 44 45 46 Ver glosario pag. aunque modernamente se emplea óxido de aluminio o tántalo. El conjunto se introduce en un contenedor de aluminio. se encuentran en todas las entradas de los displays y en el diseño del timer44 Resistencia variable: fue utilizada por su capacidad de variar sus valores. se encuentra en la entrada del timer para variar los tiempos de carga del capacitor y variar los pulsos que marca. e inicialmente separadas por una capa de un material absorbente como tela o papel impregnado con una solución o gel.1 Condensador electrolítico46 Se hacen formando un arrollamiento de película de aluminio. al dejar unos de sus terminales extremos al aire.2.56 Ver glosario pag. Lineal fija: la utilizamos por que necesitábamos valores constantes y no demasiado precisos. 3. Tanto en un potenciómetro como un trimmer. 3.2 CONDENSADORES 45 Un condensador consiste básicamente en dos placas metálicas conductoras llamadas armaduras separadas entre si por un material aislante. aunque estos están diseñados para soportar grandes corrientes. denominado dieléctrico. 3.Son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos está eléctricamente anulado. EN la siguiente tabla se muestran las constantes dieléctricas de algunos materiales con respecto de la del vació.10 Resistencias usadas en el proyecto: Utilizamos dos diferentes resistencias que son del tipo lineal fija y variable. dando un aspecto de "bote".54 Ver anexo 17 55 . su comportamiento será el de un reostato. 5000 horas.Según la disposición de las patillas. Al principio. Otro inconveniente es su gran margen de tolerancia. generalmente la polarización inversa origina generación de gases por electrolisis y pueden provocar una explosión. o sea. Habitualmente se denomina a este tipo de condensadores "polarizados". Si aplicamos una polarización errónea. pero podemos conectarlos sin atender a ninguna polarización. el dieléctrico se destruye y las placas entran en contacto. Es cuando decimos que un condensador está "seco" y hay que sustituirlo. Normalmente tienen un período de vida medio de 1000 . Muchos autores 55 . se fabricaban estos condensadores sumergidos en un electrolito formado por agua y glicol. empleados profusamente en crossovers de baja calidad. Además. y cuyo aspecto es exactamente igual al de los polarizados. tales como dimetil acetamida o metil-formamida. por lo que se consiguen capacidades muy grandes. pero es un término impreciso. y modernamente se emplean electrolitos de tipo orgánico. son normales tolerancias del 20% en este tipo de condensadores. Existen condensadores electrolíticos no polarizados. la corrosión era un problema. Sin embargo. existe la configuración axial y la radial. de modo que es imprescindible la correcta polarización del condensador. La ventaja de este tipo de condensadores es su tamaño reducido. Un gran inconveniente de los condensadores electrolíticos es su relativamente corta duración. y la acción de una tensión en bornas del condensador refuerza la capa dieléctrica de óxido. parecen un "bote". y también se estropean aunque no se utilicen. Son muy similares a los de tántalo. Los condensadores electrolíticos modernos se fabrican utilizando un electrolito dentro del propio condensador. Esto es debido a la finísima capa dieléctrica. y quizás ácido bórico para incrementar la viscosidad y mejorar el auto sellado del dieléctrico. aunque mucho más baratos. Recientemente se han desarrollado condensadores electrolíticos de "aluminio sólido" basados en electrolito de dióxido de manganeso. aunque se alargue su período de vida. Los de poliestireno son utilizados en filtros. similar a un electrolítico. tal como muestra la foto. La alta rigidez dieléctrica del poliéster. no requieren marcar una patilla como positiva o negativa. de uso rutinario allí donde no se necesiten calidades especiales. el polipropileno o poliestireno permiten unas pérdidas mucho menores en el dieléctrico.tachan a este tipo de condensadores.7 uF. policarbonato (MKC) o teflón. Se emplean mayoritariamente como dieléctricos diferentes plásticos. pero este es un tema que abordaremos en otro apartado. se obtienen condensadores de distinto tamaño. 3.3 Condensadores de mica48 47 Ver anexo 18 55 . siendo indiferente su conexión en el circuito. es decir. además de mucho más caros. por su distorsión y sus pérdidas.2. incluso a los electrolíticos normales como no aconsejables para su utilización en circuitos de audio de calidad. Se disponen de capacidades de entre 1000 pF y 4.2Condensadores de película47 Todos los condensadores de película son no polarizados. o bien apilando en capas sucesivas como un libro. ya que se protege el dieléctrico separando los pines de soldadura del cuerpo del condensador. El factor de pérdidas por dieléctrico es relativamente alto en el poliéster. poliestireno. Se pueden construir enrollando el conjunto placas-dieléctrico. poliéster/mylar (MKT). Para audio. para una misma capacidad y tensión de trabajo. Un inconveniente de los condensadores de poliestireno es el bajo punto de fusión del dieléctrico. permite hacer condensadores de poco tamaño y a costes relativamente bajos. Pala las placas se utiliza mayoritariamente aluminio con un alto grado de pureza. como polipropileno (MKP). 3.2. Por ello suelen diferenciarse estos condensadores. siempre que el tamaño lo permita. pero son mucho mayores en tamaño. por sus pocas pérdidas y distorsión reducida. Según el tipo de dieléctrico utilizado. a tensiones de trabajo de hasta 1000V. Son los preferidos en los circuitos de audio de calidad. así como las pérdidas en el dieléctrico. como por ejemplo en filtros pasa RF. amplificadores de válvulas cuando se requiera poca capacidad y aplicaciones de precisión. dieléctrica es que el valor de la misma depende mucho de la temperatura.3 BOBINAS50 Las bobinas son un tipo de elementos pasivos capaces de generar un campo magnético cuando son atravesados por una corriente eléctrica.2. Los materiales de alta constante dieléctrica. donde el valor de la capacidad es relativamente menos importante. pero su capacidad se limita hasta los 4700 pF aproximadamente. Por el contrario. como muy bajas pérdidas. dan un rango amplísimo de constantes dieléctricas.4 Condensadores cerámicos49 Son los que tienen un mayor rango de valores de su constante dieléctrica. pudiendo llegar a un valor de 50000 veces superior a la del vacío. sólo se pueden construir condensadores en forma de láminas apiladas (stacked-film). pueden ofrecer componentes pequeños para un valor relativamente elevado de capacidad. y al ser un material rígido. bario. estroncio o magnesio. Sin embargo. Se basan en varias mezclas de óxido de titanio y zirconio. Se utiliza en aplicaciones industriales de alta tensión. teniendo una rigidez dieléctrica alta y otras características excelentes. y atendiendo a esta variedad de compuestos. El inconveniente de estos dieléctricos de alta cte. 3. 48 49 50 Ver anexo 19 Ver anexo 20 Ver anexo 21 55 .Es un dieléctrico de unas características intermedias entre los condensadores electrolíticos y los de película. o bien en titanatos o zirconatos de calcio. es muy caro. 3. estos componentes son ampliamente utilizados. 51 Ver anexos 22 55 . Oscilador.Para construirlas se utilizan núcleos de materiales ferro magnético como el hierro dulce. chapa magnética. Sus características más destacables son: • • Temporización desde microsegundos hasta horas. Astable.44 / [C*(Ra+2*Rb)] La señal cuadrada tendrá como valor alto Vcc (aproximadamente) y como valor bajo 0V.4 Integrado 55551 El dispositivo 555 es un circuito integrado muy estable cuya función primordial es la de producir pulsos de temporización con una gran precisión y que. Modulador de frecuencia. aunque a veces en algunas aplicaciones el núcleo utilizado es el aire. • Aplicaciones: o o o o o En este modo se genera una señal cuadrada oscilante de frecuencia: F = 1/T = 1. Estos materiales conducen muy fácilmente el flujo magnético. En el proyecto solo se usa un capacitor es de tipo electrolítico y se sitúa en el timer y se encarga de ser cargado y descargado para mandar cada pulso. ferrita. Generador de señales triangulares. Temporizador.. Divisor de frecuencia. Modos de funcionamiento: o o Monoestable.. puede funcionar como oscilador. 3. además. a un dispositivo de ciertos aparatos electrónicos que permite mostrar información al usuario. que es la de mandar los pulsos necesario y con la cadencia adecuada para hacer el cambio de cada segundo. "b" o "L" (Low Battery).1 Tipos de visualizador 3. creado a partir de la aparición de calculadoras. Un tubo Nixie es semejante a una lámpara de neón pero con varios ánodos que tienen la forma de los símbolos que se quiere representar.55 55 . pero para representar los caracteres alfabéticos se introdujo el visualizador de 14 segmentos. ya se puede hablar con propiedad de visualizadores.5. 3. También suelen contener el punto o la coma decimal. El visualizador de 14 segmentos tuvo éxito reducido y sólo existe de forma marginal debido a la 52 Ver anexo 23 glosario pag.5. cajas registradoras e instrumentos de medida electrónicos en los que era necesario hacerlo. Al permitir mostrar distintas informaciones. etc. similares a los de los ascensores.1. este dispositivo tiene una de las funciones mas importantes. se construían con lámparas que iluminaban las leyendas.. Otro avance fue la invención del visualizador de 7 segmentos. A veces se representan también algunos caracteres como la "E" (Error).693*Rb*C En el proyecto.693*(Ra+Rb)*C Salida a nivel bajo: T2 = 0. display en inglés.5 Displays52 Se llama visualizador. 3. Los primeros visualizadores.1 Visualizador de segmentos En un visualizador de 7 segmentos se representan los dígitos 0 a 9 iluminando los segmentos adecuados.Si se desea ajustar el tiempo que está a nivel alto y bajo se deben aplicar las fórmulas: Salida a nivel alto: T1 = 0. competencia de la matriz de 5x7 puntos. en los que se mueve mecánicamente alguna pieza que oculta o muestra un símbolo o leyenda. LED. 3. Consiste en una matriz más grande. estaciones de tren y autobuses. etc. principalmente LCD y VFD. cristal líquido. Se fabrican en LCD y VFD. campos de fútbol. No es nueva y ya en los años 1940 se podía ver mostrando leyendas publicitarias.1. Las matrices de LED están constituidas por un mosaico de visualizadores más pequeños (8x8. de una a cuatro líneas de ocho a cuarenta caracteres. etc. Gozó de gran popularidad en aeropuertos. encontrando su utilidad en vallas publicitarias. 3. etc.5.5. signos de puntuación y caracteres especiales con un grado de legibilidad excelente. que constan de un motor paso a paso que va pasando las "hojas" que contienen distintas leyendas hasta llegar al mensaje deseado.5.4 Visualizador electromecánico Los problemas de los primeros visualizadores para su uso a la intemperie: falta de luminosidad y fragilidad condujeron al desarrollo de otros tipos de visualizador. que puede representar tanto caracteres como gráficos.1. Estaban fabricadas con lámparas de incandescencia. Pueden ser multicolores (Rojo-Naranja-Verde o Rojo-Verde-Azul). Actualmente se fabrican con LED y LCD.2 Visualizador de matriz 53 Visualizadores de incandescencia.1. Los visualizadores de segmentos se fabrican en diversas tecnologías: Incandescencia. presentándose en múltiples formatos. La matriz de 5x7 permite representar letras mayúsculas y minúsculas. de cátodo frío.3 Matriz gráfica. A las matrices de 5x7 siguen las líneas de caracteres. normalmente). 3. Pertenecen a este tipo los visualizadores "de cortinilla". Pero la 53 Ver anexo 24 55 . fluorescente. 3. Presenta la ventaja de que son visibles a plena luz solar y sólo consumen en el cambio de estado. que se ve como 7 segmentos y como matriz consiste en segmentos o puntos fluorescentes sobre láminas que pueden girar para ponerse perpendiculares mediante la acción de un electroimán. En ocasiones es necesario convertir de un código a otro. varios ánodos recubiertos de fósforo y una rejilla por carácter. este es un circuito convinacional que entrega unos lógicos.5.6 Integrado 74ls48 Este es un codificador BCD a decimal. Otro visualizador mecánico. 54 Ver anexo 25 55 .5. que se ilumina. Dependiendo del modelo.dificultad para cambiar los mensajes significó su fin cuando se pudo disponer de alternativas en otras tecnologías. 3. salvo que se desmonte la unidad y se cambie la película. Después otro grupo de lentes enfoca la imagen sobre una pantalla translúcida. Como norma general el número de imágenes está limitado a doce y no se pueden cambiar. funcionan con tensiones de alimentación de rejillas y ánodos a partir de 12V. La luz se dirige a un condensador que la proyecta sobre una película que contiene los símbolos que se quiere representar. los electrones emitidos por cátodo alcanzan un ánodo.1.6 Visualizador fluorescente de vacío (VFD) Consisten en una ampolla de vidrio que contiene uno o varios filamentos que actúan de cátodo.1. 3. que se hacen visibles en su cara posterior. de las que se ilumina sólo una cada vez.5 Visualizador de proyección54 Consisten en una matriz de lámparas. por lo que es necesario relacionarlos con displays de común cátodo. Al polarizar positivamente los ánodos y las rejillas. grabamos el pic e inmediatamente lo probamos en el circuito que ya estaba en la tableta pero no hacía nada. el puente rectificador y checamos que estuvieran bien conectadas todas las entradas de vcc de los circuitos así como todas las conexiones a tierra de los mismos. Este es un contador dual de cuatro bits. esto se hace para ahorrar costos y espacio Capitulo IV fallas y pruebas Cuando comenzamos a hacer el proyecto teníamos pensado un reloj pero no era precisamente el que presentamos al final. decidimos hacerlo en una tableta pero sin probarlo. que es un micro controlador.56 Ver glosario pag.7 Integrado 74ls393. batallamos un poco para conseguir el quemador que es un aparato en el que se inserta el pic y se conecta a la computadora y por medio de un software. nunca pensamos que tal vez tendríamos algunos problemas. Cuando por fin conseguimos el quemador . el programa del proceso que debe correr en el circuito se graba en el pic. ni siquiera marcaba que estuviera encendido. el programa si estaba completo y 55 56 57 Ver glosario pag. esto quiere decir que dentro de el existen dos contadores. comenzamos a buscar y encontramos en internet un diseño que era no muy complicado y decidimos que ese nos podría servir.3. lo armamos en el protoboard57 pero el pic todavía no estaba cargado con el programa y no lo pudimos probar. comenzamos a conseguir los materiales que se necesitaban. como una pequeña computadora de bajas capacidades pero que tenía que ser programada desde una computadora con un software56 especial para que hiciera lo que teníamos en mente. como tardamos en conseguirlo.56 55 . como no encontramos falla en eso pensamos que tal vez el pic no se había grabado correctamente y lo revisamos.56 Ver glosario pag. así que revisamos la fuente de alimentación. pues inicialmente era solo un reloj pero con un pic55. fue entonces que pensamos que el programa estaba mal y después de eso fuimos con una persona que sabia un poco más del tema que nosotros y nos dijo que al programa le hacían falta algunas modificaciones pero que él no nos podía ayudar. eso fue un gran error.56 55 . no contábamos con el diagrama del timer y le dábamos los pulsos manualmente. es necesaria bastante circuitería y por lo tanto puede ser muy difícil en el sentido de que puedes perder un cable u ponerlo en un lugar incorrecto y esto te da como consecuencia errores al momento de poner a trabajar el aparato. pues los pulsos manuales no eran precisos y algunas veces se pasaba de un digito a otro y se brincaba muchos. A lo largo de todo el proceso de elaboración y ensamble de todo el nuevo proyecto surgieron muchísimos problemas de todos tipos.estaba exactamente igual al que habíamos encontrado en internet. en ese momento no nos dimos cuenta que eso escondía errores en el ensamble porque no hacia el conteo correctamente eso lo descubrimos después de integrarle el circuito del timer. es decir como si fueran las alarmas pero que en su lugar se encendieran las luces de la casa o se regara el césped o se prendiera la bomba que lleva agua al tinaco etc. Por todas estas cosas útiles que encontramos en este nuevo diseño fue que decidimos que fuera nuestro nuevo proyecto. notamos que los segundos solo 58 Ver glosario pag. fue así que nos dedicamos nuevamente a buscar diseños nuevos y encontramos uno que no era nada parecido al anterior pues no tenia micro controladores sino circuitos integrados de la familia de los ttl58 y que aparte podíamos usar no solo como un reloj de esos que solo están ahí y que no tienen ninguna función extra sino que con el podíamos conectar por medio de una etapa de potencia cualquier tipo de cosa que se pudiera manejar midiendo tiempo. desde la circuitería hasta lo estético. precisamente eso paso pues la primera vez que lo armamos. batallamos mucho pues al ser un circuito armado con ttl. y como nosotros no teníamos los conocimientos necesarios para hacerlas decidimos que era mejor cambiar de proyecto antes de que ya no pudiéramos hacerlo. La primera vez que lo ensamblamos. llegaban hasta cuarenta y los minutos como hasta el treinta y cinco y las horas solo hasta dieciocho en vez de contar hasta veintitrés en las horas. cuando nos dimos cuenta que era difícil que ese diseño mandara pulsos exactos. los pulsos no eran perfectos así 55 . que era que el diseño del timer no era el correcto para las necesidades del reloj. pero aun teníamos un problema más . esto quiere decir que podíamos aumentar o disminuir el tiempo en el que el capacitor se cargaría por completo. aun así. pues tenía un capacitor muy pequeño que se cargaba demasiado rápido y esto provocaba que los pulsos se cambiaran muy rápido y el reloj cambiaba muy rápido de digito esto quiere decir que contaba los pulsos pero no lo hacía con exactitud y los minutos que contaba nuestro reloj eran en realidad de algunos treinta segundos o algo así. una vez que estaba listo lo probamos y nuevamente teníamos problemas con los dígitos porque seguían cambiando sin sentido pero esta vez era porque no estaban bien conectadas las líneas que se encargarían de regresar los conteos nuevamente a cero. después que lo arreglamos. en vez de resetear al momento de que se marcaran las veintitrés horas con cincuenta y nueve minutos y cincuenta y nueve segundos y tuviera que regresar a cero cuando se marcara un segundo más indicando que habían pasado las veinticuatro horas de un día completo esto lo solucionamos revisando en las compuertas y en los contadores las combinaciones que habíamos conectado. este se encontraba en la entrada del capacitor y permitía variar la resistencia. cincuenta y nueve en los minutos y cincuenta y nueve en los segundos des pues de que se lo pusimos tuvimos que desarmar todo el circuito y armarlo de nuevo. decidimos cambiar el diseño del pulsador y al final implementamos uno que ya habíamos usado antes que era un poco diferente pues este contaba con resistencias de diferentes valores y también un potenciómetro. La siguiente vez que lo armamos ya contábamos con el timer que se encargaría de mandar los pulsos de señal digital. tuvimos que hacer varias pruebas cambiando las resistencias que se encuentran en la entrada del capacitor y el capacitor mismo. cambiamos y probamos muchas combinaciones de resistencias y capacitores pero ninguna se acercaba a los segundos reales. todo en cuento eso estaba bien. lo que nosotros llamamos reseteo o reset esto quiere decir que el reloj contaba desde cero y continuaba hasta sesenta en las horas. solo que tenía un pequeño casi insignificante problema. que era que no se podía encender y programar una hora exacta para iniciar el conteo. También poco después tuvimos algunos problemas con los displays pues en uno ellos no se veía un numero real sino algo parecido a un cuatro al revés 55 . pero esto solo era si tenias suerte pues como este botón estaba conectado directamente al voltaje de alimentación era como si le estuvieras mandando pulsos manuales que no eran predecibles y que en ocasiones cambiaba bruscamente y se brincaba muchos dígitos. cuando hicimos esto logramos un poco mas de exactitud en los pulsos y nuestro reloj ya podía funcionar como un reloj completamente normal. y esto era un poco tedioso pues si te pasabas tenias que dar la vuelta otra vez hasta que pudieras por lo menos dejarlo un poco cerca. por decir que dabas un pulso cuando el conteo decía diez minutos y lo cambiaba hasta cuarenta o algo así. aunque si quisiéramos adelantarlos sería necesario poner un pulsador mas pero que mandara pulsos más rápido. hacia el cambio igual que los segundos y no afectaba los dígitos anteriores. el diseño original de el reloj. incluso hicimos combinaciones de resistencias lineales fijas y potenciómetros para poder tener más exactitud pero esto no sirvió de nada. en cuanto a los segundos no se podía hacer esto pues obviamente ya estaban conectados directamente al pulsador. decidimos acoplar esto para las horas y para los minutos con un botón diferente para cada uno. minutos y horas.que nos pusimos a buscar distintos potenciómetros que nos pudieran servir. nos pusimos a analizar la circuitería para ver si era posible hacer alguna mejora en cuanto a eso y notamos que si conectábamos la compuerta a la que se iba el acarreo de la anterior directamente al pulsador por medio de un botón era fácil cambiar los minutos y las hora con ese pulso. esto no es necesario para el reloj pues los que hay en el mercado no cuentan con este tipo de elementos así que decidimos dejarlo solo con la función de adelantar solo las horas y minutos. El reloj ya era capaz de contar casi perfectamente cada segundo. tenía solo un botón para adelantarlo pero este aumentaba por igual segundos. hasta que encontramos un potenciómetro especial para circuitos que necesitaban cambios delicados y precisos y ese fue el que pusimos en la entrada del capacitor. la salida se energizaría cada que se pusieran en nivel alto los bits de tal manera que encendería a las cinco. ahora seguía la etapa de control para manejar voltajes más elevados o de corriente alterna solo con esas señales digitales que salían de las compuertas lógicas así que pusimos un moc y un triac que son dispositivos que trabajan como interruptores activados por el paso de un voltaje pequeño. conectamos una serie de leds a lo largo de todos los circuitos para visualizar cuando se encontraban en nivel alto o bajo. para esto fueron muy útiles los leds que ya le habíamos puesto antes para lo del codificador. Una falla mas fue cuando conectamos las compuertas que se encargarían de configurar las alarmas. de esta manera veíamos los mismos números que en los displays solo que en numeración binaria.cuando debería decir nueve o como un seis de lado cuando debería ser un ocho cuando era un cero no se encendían correctamente los segmentos de este. teníamos que especificar también los minutos y los segundos porque si no lo hacíamos. en este caso una señal digital de cinco volts de corriente directa con la que podíamos manejar altas corrientes y voltajes incluso de corriente alterna pensamos que un motor simulando algún proceso podía servir pero cuando lo 55 . siete. si queríamos que una salida se encendiera a las cinco horas. par a esto sería necesario negar los bits de las decenas de hora para que solo encendiera cuando estos dígitos estuvieran en cero y negar también algunos bits de las unidades de hora para declarar que solo debe encender cuando estén en nivel bajo cuando comprendimos esto no fue muy complicado continuar. pensamos que era un problema en las combinaciones. para estar más seguros. solo lo cambiamos por uno nuevo y otra vez funcionaba bien. pues se tenía que hacer directamente en las compuertas que hacían los conteos y en los circuitos contadores y esto era en números binarios. lo quitamos del protoboard y lo probamos y nos dimos cuenta que estaba dañado. cuando terminamos esto descartamos por completo que las combinaciones estuvieran mal y pensamos que tal vez el codificador de ese displays estaba dañado o mal conectado. pero lo descartamos porque los conteos eran correctos. a las quince y a las diecisiete. pues en ellos podíamos ver y tomar desde ahí las que serian las entradas de estas otras compuertas solo que notamos que al momento de conectar las entradas debíamos ser muy específicos por ejemplo. fuera de lugar y a simple vista era imposible saber de donde eran. Un día que conectamos el reloj. después encontramos un relevador de estado sólido que era perfecto para lo que buscábamos porque podía ser activado con un voltaje desde tres volts de corriente directa y soportaba hasta veinticinco amperes que era mucho más de lo que generaba el motor después tuvimos un percance con el motor pues se quemo una vez que lo conectamos mal tratamos de encontrar uno nuevo pero no lo conseguimos fue entonces que decidimos que no era necesario poner algo muy grande en la salida ya que sería más caro y con ello solo estaríamos comprobando exactamente lo mismo que con cualquier otro elemente. simplemente no funcionaba. 55 . entonces cambiamos el moc y el triac por un relevador de dos estados pero nuevamente sucedió lo que con el triac.probamos no sabíamos con exactitud cuanta corriente alcanzaba en el arranque y esto provoco que el triac se quemara. pero como tampoco lo encontramos pusimos uno más pequeño pero de corriente directa que trabaja con veinticuatro volts. entonces pensamos que un timbre de corriente alterna. estaban algunos cables sueltos. nos dimos a la tarea de revisar todo y no encontramos de donde venia la falla fue así que decidimos desarmar todo el circuito de nuevo y hacerlo bien otra vez cuando estaba terminado funcionaba correctamente. hacia mal los conteos y no se reseteaba en las horas ni en los minutos como debería ser. comenzó a tomar forma. después de que ya estaba ensamblado todo el diseño. así que el reloj no funcionaba por esto.Conclusión En un principio. este diagrama tenia anexada la programación del PIC en lenguaje hexadecimal y también en ensamblador. un ejemplo de esto fue el 55 . buscamos otras opciones y encontramos uno que aunque era más grande en cuanto circuitería. diseñamos un circuito impreso. poco a poco reunimos todo. tuvimos dificultad para conseguir un aparato que sirve para cargar el programa en el PIC. tratamos de resolverlo pero al final optamos por cambiar el diseño del que sería el proyecto. hicimos algunas simulaciones de ciertas partes del circuito y lo ensamblamos. no nos detuvimos. en el cual irían todas las piezas del reloj. que es un dispositivo capaz de ser programado por medio de una computadora con diversas instrucciones en un idioma especial para que realice los procesos para los que fue destinado. Comenzamos buscando algunos diseños de circuitos que tal vez nos serian útiles. encontramos en internet un diagrama que era exactamente lo que buscábamos. así que empezamos. y no era manejado por micro controladores. ahora el reloj seria programado manualmente desde los circuitos integrados en lenguaje binario. la idea con la que empezó el proyecto era sobre un reloj con múltiples alarmas controlado por un PIC. descubrimos cosas que eran innecesarias y otras que se podían adaptar para hacerlo un poco más versátil. conseguimos el programador. cargamos el programa pero algo estaba mal en el programa ensamblador. lo cual lo hace un poco mas tedioso pero de igual manera es funcional. cumplía con las partes que teníamos de la idea principal. comenzamos a buscar los materiales que necesitábamos para el ensamble. El nuevo proyecto parecía ser complicado. pero conforme lo fuimos armando. tenia algunos detalles como los que ya mencioné acerca del timer y los botone para adelantarlo. pues en general. pues es capaz de manipular otros elementos sin importar que sean de voltajes o corrientes elevadas. esto ya no pudo ser posible por falta de tiempo pero pienso que hubiera sido un cambio muy significativo para el proyecto.timer. o como un sistema de riego. llegamos a la conclusión de que el diagrama original no era demasiado bueno pues el tener que ser programadas las alarmas manualmente no era algo que todos pudieran hacer con facilidad. los elementos que usamos son teóricamente baratos y son fáciles de encontrar pues son de uso común para personas que están familiarizadas con la electrónica. esto lo logramos por medio de los pulsos que cada segundo manda el timer a las compuertas. también adaptamos unos botones para adelantar las horas y los minutos. Después de investigar y realizar simulaciones. que tuvimos que diseñar uno completamente distinto al que marcaba el diagrama porque ese era muy inestable. en fin un sin 55 . con estos nuevos botones. y aparte que también tenía que ser programado en lenguaje binario. pero con este solo se saltaba dígitos sin control y era difícil programar la hora exacta para que el reloj comenzara a contar. diseñar alguna interfaz que fuera capaz de tener entradas en numeración decimal pero con salidas en binario. Para esto tuvimos que investigar sobre los sistemas digitales que implementaríamos al reloj para tener la certeza de que sería la mejor forma de conectar cada elemento. esto es posible por la electrónica de potencia. Después de terminar mi tesina llegue a la conclusión de que el reloj digital con alarmas programables. pues el original solo tenía uno. y pruebas con diferentes elementos. no tuvimos limitantes por falta de materiales o por altos costos. ya que esta es la que hace posible que este circuito de bajo voltaje sea capaz de controlar mecanismos externos y de altos voltajes. seria la manera de programar las alarmas. puede ser usado como un timbre en una escuela o como un sistema que controle las luces de un hogar. pero si algo me hubiera gustado mejorar. puede ser usado de muchas formas y no solo como un simple reloj. se adelantan las horas y minutos por separado y con una cadencia de un segundo cada digito. la investigación de este circuito se basa primeramente en lógica convinacional y electrónica de potencia. Mexico.wikipedia.unicrom.com www. NY.todopic. Edutelsa.com • www.com www.com 55 . Delmar.rincondelvago. Fuentes de consulta • Electronica básica. prácticamente todo tipo de aplicaciones que funcionen con tiempos de espera y de trabajo. Albany. • • • • www.com www.electronica2000. • Intruduction to electricity electronics with the electrical theme. 1979.número de posibilidades. ..Pantalla de un reloj digital con segundos 2..Anexos 1.Diagrama de bloques del proyecto 55 .Esquema de bloques de un reloj digital (base de tiempos) 3. 6 y 7) 5...4.Tabla de verdad y símbolo de compuerta and A A 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 B x =( A) A + B x = (B) 0 0 0 0 1 1 1 1 00 11 0 1 6.Compuertas para combinaciones (anexo 5.Tabla de verdad y símbolo de compuerta or 55 .. Relevador de estado solido (utilizado en el proyecto) A 1 0 X 0 1 10.7.Tabla de verdad y símbolo de compuerta not NOT 8...Timbre eléctrico de corriente directa (utilizado en el proyecto) 55 ..Configuración de conexiones del codificador utilizado 9.. Regulador de voltaje 7805 (utilizado en el proyecto) 12.Resistencia de carbón prensado 55 .-Resistencia de hilo bobinado 13.11... 14..Reostatos 17.Capacitores electrolítico 55 ..-Resistencias de película de carbón 15..Resistencia variable La estructura de estas es semejante a la de los reostatos (anexo siguiente) 16. Capacitores de película 19.capacitores cerámicos 21...capacitores de mica 20..Bobina 55 .18.. 22.visualizador de incandescencia 55 . de izquierda a derecha circuito astable y monoestable 23..Pulsador 555.Displays de siete segmentos 24... .25.visualizador de proyección (se observan todas sus partes por separado) 55 . Analógico. BCD. un 1 en el bit 8 vale 256. desde simples operaciones lógicas en compuertas hasta en la más compleja computadora. un 1 en el bit 2 vale 2. Astable. Con variaciones continuas. Diac. Es una operación lógica en la que la salida es la multiplicación de sus dos entradas. Es la cantidad de electricidad transmitida por un material conductor. Elemento electrónico capaz de almacenar energía para después expulsarla. Corriente. Binario. Elemento electrónico de la familia de los tiristores. entendiendo como1 a el estado alto y 0 en estado bajo. Electrodo de carga positiva. Condensador. Ánodo. COSC. Este tipo de codificadores cuentan con cuatro entradas y siete salidas.Glosario. Capacitor. And. Consiste únicamente en 1 y 0. Bobina. Electrodo de carga negativa. en el se encuentran muchas variantes según sus proporciones. el valor que cada bit tenga depende directamente del lugar en el que se encuentre. Componente que es capaz de manejar distintos voltajes. físicamente tiene dos patas. Siglas del control oficial suizo de cronometría. Nombre dado a un capacitor. Bit. Es un lenguaje que se utiliza en la electrónica. código. Modo de funcionamiento del timer. 55 . las entradas en código binario y las salidas en decimal y listas para conectarlas a un display de siete segmentos. Cátodo. Es un digito que conforma junto con otros más un dato. Es obtenida atreves de diminutas partículas llamadas electrones. significa que son polarizados. Esta en nivel alto cuando hay presencia de voltaje. 55 . Se le llama cero lógico cuando se encuentra en nivel bajo. etc. Operación lógica que se encarga de sumar sus entradas. Display. Elemento de la familia de los opto acopladores Nivel alto. Not. significa que no tiene voltaje. Se encuentra en nivel bajo cuando no hay presencia de voltaje. Monoestable. Es el numero de ciclos que completa en una unidad de tiempo que en este caso es de un segundo. Moc. diez ciclos en un segundo equivale a diez hz. Or. Que se expresa con números. Elemento que se encarga de cambiar la frecuencia haciendo mayor o menor la cantidad de Hz. caloríficos. Es la unidad de frecuencia. Electricidad. solo se tendrá un cero en la salida cuando sus entradas estén en este mismo estado. su símbolo es Ω. Ohm es la unidad de resistencia. Modo de funcionamiento del timer. Ohmios. Es una operación lógica en la que la salida es la entrada negada. Lógicos. Nivel bajo. Tipo de capacitor el cual tiene definidos desde su fabricación los electrodos correspondiente para la entrada y salida de voltaje. Oscilador.Digital. si en la entrada hay 1 en la salida tendremos 0 y viceversa. Electrolítico. un aparato digital es muy exacto en sus mediciones. Forma de energía que manifiesta su acción por medio de fenómenos mecánicos. Hz. Frecuencia. Palabra en ingles que se refiere a un visualizador. ceros. Software. básicamente es un elemento que sirve para hacer pruebas con distintas elementos sin tener que modificarlos. depende mucho de las condiciones en las que se encuentre y de la temperatura. Es la familia a la que pertenecen muchos elementos de electrónica digital y son siglas en ingles que significan (transistor transistor logic. Superconductividad. así como puertos de entradas y salidas. Es la familia que engloba a muchos componentes usados en la electrónica de potencia Triac. Son una especie de resistencias variables muy parecidas a los potenciómetros. Elemento de la familia de los tiristores.PIC. Pulsador. tiene un procesador. Reostatos. Fenómeno que afecta las capacidades resistivas de un material. Tiristor. este elemento es capaz de ser programado con un software para que realice las operaciones indicadas internamente cuenta con memoria ya definida para el programa y los comandos que serán grabados en el. TTL. T2 y compuerta. su unidad son los ohms y su simbol es Ω. Elemento que se encarga de enviar pulsos con una frecuencia fija. Palabra en ingles que se refiere a un programa con un lenguaje especial y con una aplicación definida. Protoboard. una vez que se pone nuevamente en nivel alto completa un pulso. Es muy usado entre estudiantes pues con él se pueden hacer todo tipo de conexiones ya que este tiene conexiones internas.) 55 . Físicamente tiene tres patas que son T1. básicamente alterna entre niveles altos y bajos cada vez que cambia. Elemento de la familia de los micro controladores. Resistencia. con este fenómeno la resistencia de el conductor puede llagar a cero. Es la capacidad resistiva de un material conductor.