FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA INDUSTRIAL

FOTOSENSOR

Curso:

Electricidad y Mquinas Elctricas

PROFESOR:

CARLOS MORALES, JORGE EXALTACIN

AUTORES:

MONTERO ORTEGA, CARLOS ANDRSRUIZ LPEZ MILAGROS BELEMVSQUEZ CHIROQUE, GERARDO

CHICLAYO PER DICIEMBRE, 2014

ContenidoINTRODUCCIN ............................................................................................................................ 3

1. ANTECEDENTES .............................................................................................................. 4

2. OBJETIVOS ........................................................................................................................ 4

3. MARCO TEORICO............................................................................................................. 5

3.1 Corriente Elctrica: ..................................................................................................... 5

3.2 Corriente Continua: .................................................................................................... 5

3.3 Potencia Elctrica:...................................................................................................... 5

3.4 Voltaje: ......................................................................................................................... 6

3.5 Relacin entre el voltaje, la corriente y la potencia:.............................................. 6

3.6 Circuito: ........................................................................................................................ 6

3.7 Nodo: ............................................................................................................................ 7

3.8 Malla: ............................................................................................................................ 7

4. MATERIALES: .................................................................................................................... 7

4.1 CIRCUITO INTEGRADO 555 ................................................................................... 8

4.2 El LDR .......................................................................................................................... 9

4.3 RESISTENCIAS........................................................................................................ 10

4.4 DIODO LED............................................................................................................... 10

5. PROCEDIMIENTO ........................................................................................................... 10

6. CONCLUSIONES ............................................................................................................. 12

INTRODUCCIN

Con los conocimientos adquiridos en fsica III, se ha seleccionado un circuito sencillo que enciende y apaga una luz mediante un sensor que cuando disminuye la luz solar se enciende y cuando la luz solar aumenta, se apaga. De esta aplicacin resulta una conexin provechoso para quien llega a casa de noche y desea encontrar las luces encendidas o tambin para quien no puede estar en determinado lugar para encender o apagar las luces al anochecer o amanecer, adems evita el gasto excesivo de energa elctrica, porque mantiene las luces encendidas slo mientras falta luz natural. El proyecto utiliza una configuracin de circuito de disparo con el temporizador 555 y con rel puede controlar lmparas de las redes domiciliarias tanto de 110V como de 220V, en la red de 110V podemos controlar hasta 200 W de lmparas y en la red de 220V hasta 400 W.

12LUZ AUTOMTICA NOCTURNA

1. ANTECEDENTES

Tras el control del fuego por parte de los humanos uno de sus usos fue la iluminacin. As pudo usarse mediante antorchas para iluminar algunos lugares. Como este sistema era engorroso y poco duradero fueron apareciendo luminarias con diferentes aceites y mechas que permitan iluminar durante ms tiempo y de forma ms cmoda. Han sido encontradas lmparas de terracota en las planicies de Mesopotamia datadas entre el 7000 y el 8000 a.C. y otras de cobre y bronce en Egipto y Persia cercanas al 2700 a.C. Las primeras ordenanzas sobre alumbrado pblico que se conocen datan del siglo XVI. En Francia, venan obligados los vecinos (1524) a colgar una luz en la puerta de sus casas y hasta 1558 no se colocaron faroles en las esquinas de las calles. Las primeras farolas elctricas empleadas, eran del tipo arco elctrico, inicialmente las velas elctricas, velas Jablochoff o velas Yablochkov desarrolladas por el ruso Pavel Yablochkov en 1875. Se trataban de lmparas de arco elctrico con electrodos de carbn que empleaban corriente alterna, que garantizaba que los electrodos ardieran de forma regular. Las velas Yablochkov fueron usadas por primera vez para alumbrar los grandes almacenes Grand Magasins de Louvre, en Pars en los aos 1880. La luz de arco elctrico tena dos grandes inconvenientes. Emite una luz intensa y gran desprendimiento de calor, aunque til para zonas industriales como los astilleros, era incmoda para las calles de las ciudades. A finales del siglo XIX, con el desarrollo de lmparas incandescentes baratas, brillantes y fiables, las de luz de arco quedaron en desuso para el alumbrado pblico, permaneciendo para usos industriales.

2. OBJETIVOS

Conocer las caractersticas principales de la luz nocturna automtica, su funcionamiento y el uso en la sociedad.Analizar, comprender y aplicar la tecnologa utilizada en este medio de Iluminacin para as darle una posible aplicabilidad en nuestro diario vivir.Comparar este medio tecnolgico con otros sistemas o mecanismos parecidos, para as sacar las ventajas y desventajas que este nos presenta.Lograr que las personas que puedan apreciar este proyecto, puedan entender cmo funciona, el porqu, que elementos intervienen, y muchos aspectos ms.3. MARCO TEORICO

3.1 Corriente Elctrica:

La corriente o intensidad elctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente elctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magntico, un fenmeno que puede aprovecharse en el electroimn. El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente elctrica es el galvanmetro que, calibrado en amperios, se llama ampermetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

3.2 Corriente Continua:

Es aquella corriente en donde los electrones circulan en la misma cantidad y sentido, es decir, que fluye en una misma direccin. Su polaridad es invariable y hace que fluya una corriente de amplitud relativamente constante a travs de una carga. A este tipo de corriente se le conoce como corriente continua (cc) o corriente directa (cd), y es generada por una pila o batera. Este tipo de corriente es muy utilizada en los aparatos electrnicos porttiles que requieren de un voltaje relativamente pequeo.

3.3 Potencia Elctrica:

La potencia elctrica es la relacin de paso de energa de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energa entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).

Cuando una corriente elctrica fluye en cualquier circuito, puede transferir energa al hacer un trabajo mecnico o termodinmico. Los dispositivos convierten la energa elctrica de muchas maneras tiles, como calor, luz (lmpara incandescente), movimiento (motor elctrico), sonido (altavoz) o procesos qumicos. La electricidad se puede producir mecnica o qumicamente por la generacin de energa elctrica, o tambin por la transformacin de la luz en las clulas fotoelctricas. Por ltimo, se puede almacenar qumicamente enbateras.3.4 Voltaje:

Es la diferencia de energa entre dos puntos del circuito. En cualquier libro que hable del tema se encuentra la siguiente definicin: el potencial elctrico es una cantidad escalar (o sea sin direccin) y es la energa potencial por unidad de carga elctrica. La unidad en que se mide el voltaje es en Voltios, su smbolo es la V. Igualmente el voltaje se representa con una V. En un circuito siempre se dibujar el voltaje en direccin contraria a la corriente, esto nicamente por convencin, no porque tenga una direccin real.

3.5 Relacin entre el voltaje, la corriente y la potencia:

1) Ley de Ohm: Es la ley que relaciona la corriente y el voltaje mediante una constante, que se conocer ms adelante como la resistencia del componente. Todo elemento que cumpla con la ley de ohm se conoce como elemento hmico. Esta ley se enuncia de la siguiente manera:

V = I*R

Donde V es el voltaje, la I es la corriente y la R es la resistencia.

2) Ley de Potencia: Es la ley que relaciona el voltaje y la corriente con la potencia. La potencia se mide en Watts (W). En si la potencia es igual al voltaje por la corriente, como se muestra a continuacin:

P = V*I

3.6 Circuito:

Es un conjunto de componentes que se disponen de cierta manera, con el fin de cumplir con algn objetivo. Por ejemplo, en las casas hay circuitos para la iluminacin en general, circuito para la cocina, circuitos para tomas, porque cada circuito tiene componentes diferentes ya que su misin es alimentar a diferentes elementos. Existen tres tipos de circuitos:

- Serie: Donde los componentes se encuentran uno despus del otro, si uno de los componentes falla, el circuito queda abierto y por lo tanto deja de circular la energa. La caracterstica primordial es que todos los componentes tienen la misma corriente. Un ejemplo muy claro son los circuitos de luces de navidad, donde cuando una bombilla se quema deja de funcionar toda la serie de luces.Los componentes nicamente comparten un nodo.

- Paralelo: Es el circuito donde los componentes comparten dos nodos, todos los componentes en un circuito en paralelo tienen el mismo voltaje, pero no la misma corriente. Un ejemplo son las luces de la casa, porque aunque estn en un mismo circuito, cuando una se quema, solamente es esa bombilla, el resto de las bombillas sigue funcionando.

- Mixto: Es una combinacin de circuitos en serie y paralelo. Donde van a existir componentes en serie y componentes en paralelo.

3.7 Nodo:

Es el punto fsico donde se conectan dos o ms componentes. Esto quiere decir que si en cierto lugar del circuito hay 4 componentes conectados en el mismo lugar, ese punto es un solo nodo. Vanse los siguientes diagramas.

3.8 Malla:

La malla es un camino cerrado a travs de un circuito. Es como se puede ver en la figura, un camino en donde si se recorre siempre se debe llegar al punto de inicio del recorrido

4. MATERIALES:

IC 1 NE 555 L 1 LDR C 1 473 C 2 104 R 1 4.7K R 2 47K R 3 470 BATERA 9v

DESCRIPCION DE LOS MATERIALES:

4.1 CIRCUITO INTEGRADO 555

El temporizador IC 555 es un circuito integrado (chip) que se utiliza en una variedad de temporizador y se aplica en la generacin de pulsos y de oscilaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flip-flop. En el grfico se muestra el nmero de pin con su correspondiente funcin.

Funcionamientos de los pines del 555:

GND (normalmente la 1): es el polo negativo de la alimentacin, generalmente tierra.

Disparo (normalmente la 2): Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado como monoestable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentacin.

Salida (normalmente la 3): Aqu veremos el resultado de la operacin del temporizador, ya sea que est conectado como monoestable, estable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje ser el voltaje de alimentacin (Vcc)menos1.7Voltios. Reset (normalmente la 4): Si se pone a un nivel por debajo de 0.7Voltios, pone la patilla de salida a nivel bajo. Si por algn motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee".

Control de voltaje (normalmente la 5): Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la prctica como Vcc -1 voltio) hasta casi 0 V (aprox. 2 Voltios). As es posible modificar los tiempos en que la salida est en alto o en bajo independiente del diseo (establecido por los resistores y condensadores conectados externamente al 555). El voltaje aplicado a la patilla de control de voltaje puede variar entre un 45 y un90% de Vcc en la configuracin monoestable. Cuando se utiliza la configuracin estable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuracin estable causar la frecuencia original del estable sea modulada en frecuencia (FM). Si esta patilla no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 1F para evitar las interferencias.

Umbral (normalmente la 6): Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida a nivel bajo.

Descarga (normalmente la 7): Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.

V+ (normalmente la 8): Tambin llamado Vcc, alimentacin, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentacin que va de 4.5 voltios hasta18 voltios (mximo).

4.2 El LDR

Es una resistencia sensible, hay resistencias sensibles al calor (termistores),otras sensibles al esfuerzo y tambin las hay sensibles a la luz. Un LDR (LightDependent Resistor) es bsicamente una resistencia que depende de la luz y vara su resistencia de acuerdo a la intensidad lumnica del ambiente.

4.3 RESISTENCIAS

Las resistencias ayudan a que el valor de R se mantenga constante e independiente de los parmetros del circuito) o de parmetros externos (luz, temperatura, etc.) Su valor nominal de resistencia viene marcado mediante un cdigo de colores convenido internacionalmente, que se marca en forma de bandas o anillos.

4.4 DIODO LED

El diodo LED presenta un comportamiento anlogo al diodo rectificador. Segn el material y la tecnologa de fabricacin estos diodos pueden emitir en el infrarrojo (diodos IRED), rojo, azul, amarillo y verde, dependiendo de cul sea la longitud de onda a la cual emite el LED. En este caso solo se usa como emisor de luz (en reemplazo de la lmpara).

5. PROCEDIMIENTOAl anochecer este dispositivo encender automticamente las luces del, jardn, garaje o de las vidrieras de una tienda, y al amanecer las apagar. Un montaje ideal para el que llega a su casa de noche y desea encontrar las luces encendidas, o tambin para quien no puede estar en el lugar para encender o apagar las luces al anochecer o amanecer.

Un sistema de luz nocturna automtica puede tener muchas utilidades. Adems de evitar el gasto excesivo de energa elctrica, manteniendo las luces encendidas slo mientras falta luz natural, tambin ayuda a economizar la presencia de un operador humano para conectarlas o desconectarlas.

El brillo de los leds, es inversamente proporcional a la intensidad de la luz recibida por la foto celda. A ms luz recibida por la foto celda, menor es el brillo de los leds, y viceversa. Con el potencimetro R3, puede ajustar la sensibilidad del dispositivo, para conservar los leds apagador bajo cualquier nivel de luz, y luego automticamente se enciende cuando la luz desaparezca. Para chequear el dispositivo, primero conecte la batera y luego ajuste R3 hasta que los leds se apaguen. Luego haga sombra con la mano en la cara de la foto celda, y los leds se iluminaran

El proyecto que describimos utiliza una configuracin poco comn de circuito de disparo con el 555 y puede controlar lmparas de las redes domiciliarias con potencias suficientes para la mayora de las aplicaciones.

En la red de 110V podemos controlar hasta 200 vatios de lmparas. El integrado 555 (timer) est formado internamente por dos comparadores conectados a un flip-flip y a una etapa de potencia.

Normalmente este integrado es usado como timer estable o monoestable, pero nada impide que sea polarizado, para formar un "trigger" o circuito de disparo. La tensin de referencia puede ser aplicada al pin 5, siendo del orden de la mitad de la tensin de alimentacin. En la transicin de la tensin de entrada del pin 2, de un valor mayor de la mitad de la tensin de referencia a una menor, la salida es activada. En el proyecto final, fijamos la tensin de referencia por un divisor formado por R1 y R2 y ajustamos el disparo en funcin de la luz que incide en el LDR a travs del potencimetroEn la instalacin del aparato, el LDR debe recibir solamente la luz ambiente (del cielo) y nunca la luz de las lmparas que controla, pues en este caso habra una realimentacin. El circuito es alimentado por una batera de 9 voltios. En el caso de un jardn o vidriera, por ejemplo, se pueden poner lmparas en paralelo, observando el lmite de potencia. Es digno de subrayar que una caracterstica importante de este circuito con "trigger" es el hecho de no sufrir esas desagradables oscilaciones de los circuitos convencionales cuando la iluminacin llega al umbral de disparo. La transicin del punto de espera al disparo es inmediata y nica. El rel cierra y abre de inmediato los contactos, sin oscilacin.

Los principales cuidados que se deben tomar con los componentes y su obtencin son los siguientes:

El circuito integrado es el 555, debiendo observarse su posicin.

El LDR es de tipo redondo, de cualquier tamao, debiendo ser instalado en un tubo opaco dirigido hacia el cielo de modo de operar con su luminosidad. Se puede usar un cable de hasta 5 metros para conectar este LDR al circuito.

Los resistores diseado para introducir una resistencia elctrica determinada entre dos puntos de un circuito elctrico

En la parte de alta tensin tenemos el cable de entrada, adems de un tomacorriente de salida para la conexin de las lmparas externa. Los cables de conexin de la parte de alta tensin, que tambin opera con corrientes mayores, tienen que ser ms gruesos que los dems.

6. CONCLUSIONES

Este proyecto es muy til tanto para las empresas como para los hogares, ya que nos ayuda a evitar un gasto excesivo de energa elctrica, manteniendo las luces prendidas en la oscuridad y apagadas en la noche.

Aprendimos a utilizar las herramientas, analizar, comprender e interpretar el funcionamiento de los conductores, resistencias, etc.

BIBLIOGRAFIA

Serway R. y Jewett J. Fsica II: Texto basado en clculo. Ed. International ThompsonEditores

Susan y Burke J. (2000).Fsica la naturaleza de las cosas. Ed. InternacionalThompson Editores

Aguirre Vlez, Carlos I. (2006).Actividades experimentales de fsica III:electromagnetismo. Mxico, D.F.: Trillas.

LINKOGRAFIA

http://construyasuvideorockola.com/downloads/luz_nocturna.pdf

http://es.slideshare.net/edisonjavier07/luz-nocturna-automatica

http://www.webelectronica.com.ar/news16/nota03.htm

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