ADRIANA YOSELIN MONTERO MENDEZ

NOMBRE

6° B

CUATRIMESTRE GRUPO

Automatización Industrial

MATERIA

MC. José Luis López Moreno

MAESTRO

Semáforo con circuitos electrónicos y programado

TEMA

1° 123253

CORTE MATRICULA

12 de mayo de 2014

FECHA

Introducción

La práctica se realizó con el fin de demostrar el manejo de los componentes y

programas que hemos utilizado, además de poner a prueba los métodos y

enseñanzas aprendidas en: electrónica analógica y digital, programación

estructurada y periféricos, entre otros.

Con lo anterior se fue capaz de realizar un circuito electrónico simulando un

semáforo en protoboard y en Arduino con una pequeña maqueta para que se

tenga una mejor visualización de lo realizado, por eso se utilizaran circuitos

digitales como un NE555, un contador de décadas CE4017… Con lo anterior y lo

que se describirá en el reporte será más fácil que en un futuro se vuelva a realizar

un circuito parecido.

Desarrollo

Material utilizado

1 NE555

1 CD4017

1 cap 47uf

1 cap 1uf

2 res 10k

4 Resistencia’s 330 ohm

1 led rojo.

1 led amarillo

1 led verde

10 diodos 1n4001

1 Protoboard

Cables para conexión

1 tarjeta Arduino uno

1 fuente de 5volts.

Marco teórico

NE555

Imagen 1: NE555

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, además, puede funcionar como oscilador.

Sus características más destacables son:

Temporización desde microsegundos hasta horas. Modos de funcionamiento:

o Monoestable. o Astable.

Aplicaciones:

o Temporizador. o Generador de señales triangulares. o Divisor de frecuencia. o Modulador de Frecuencia.

Contador de décadas

Figura 3. Data sheet del CD4017

Este es un circuito integrado de 16 pines que se utiliza para contar por décadas

binarias y crear secuencias de luces sincronizadas, la distribución de los pines es

como se observa en el data sheet de al lado se utilizan el pin 8 y 16 para

alimentación siendo 8 para negativo y 16 para positivo, desde el pin 2 hasta el

once son las salidas aunque no están en orden como se observa en la imagen, el

pin 12 llamado carry out se utiliza para montar el circuito en cascada con otros

seria como otra salida, el pin 13 clock inhibit es utilizado para pausar la secuencia

(este debe ir conectado a tierra y si recibe una señal positiva detiene el conteo y al

volver a negativo lo pone en marcha de nuevo desde el mismo punto), el pin 14

clock es la entrada para un tren de pulsos para determinar la velocidad de la

secuencia, el pin 15 reset sirve para limitar el número de décadas del conteo

(normalmente se conecta a negativo pero si se quiere limitar el conteo el pin de la

última década deseada y se conecta con esta).

Diodo

Imagen 2: Diodo

Componente electrónico que permite el paso de la corriente en un solo sentido. La

flecha de la representación simbólica muestra la dirección en la que fluye la

corriente.

Imagen 3: Símbolo de un diodo

Es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar prácticamente

en cualquier circuito electrónico.

Constan de la unión de dos tipos de material semiconductor, uno tipo N y otro tipo

P, separados por una juntura llamada barrera o unión.

Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de

germanio. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el germanio y de 0.6 voltios

aproximadamente en el diodo de silicio.

Como en la práctica se utilizó la polarización directa se menciona a continuación.

Polarización directa:

Cuando la corriente circula en sentido directo, es decir del ánodo A al

cátodo K, siguiendo la ruta de la flecha (la del diodo). En este caso la

corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose

prácticamente como un corto circuito. El diodo conduce.

Imagen 4: .Diodo en polarización directa

Resistencia

Imagen 5: Resistencia

Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los

electrones al desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el

Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega

(Ω), en honor al físico alemán George Ohm, quien descubrió el principio que ahora

lleva su nombre. La resistencia está dada por la siguiente fórmula:

En donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material.

La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además

es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su

longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye

conforme aumenta su grosor o sección transversal)

Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido

conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el

Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición, en la

práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de

un ohmnímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida

en Siemens.

Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede

definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en

que atraviesa dicha resistencia, así:1

Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de

potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios.

También puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un

conductor es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional

a su resistencia"

Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar

en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en

los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno

denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es

prácticamente nulo.

Arduino

Imagen 6: Ardiono UNO R3

Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con

un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la

electrónica en proyectos multidisciplinares.

El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos

de entrada/salida. Los microcontroladores más usados son

el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez y bajo coste

que permiten el desarrollo de múltiples diseños. Por otro lado el software consiste

en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de

programación Processing/Wiring y el cargador de arranque que es ejecutado en la

placa.

Desarrollo de la práctica

Imagen 7: Diagrama del semáforo con 555 y contador de décadas.

Para empezar con la práctica, primero se comenzó con la búsqueda de un circuito

el cual se le puedan hacer arreglos para que haga la función de un semáforo con

diferentes tiempos para cada led.

El circuito utilizado fue el de la imagen 7 él fue previamente simulado y con las

características que se pedían para a práctica, además de que gracias a las

anteriores practicas realizadas ya se contaba con el material necesario con la

excepción de los 3 leds (rojo, ámbar y verde) y el contador de décadas 4017, que

fueron previamente comprados.

Imagen 8: Semáforo en protoboard.

En la imagen 8 se aprecia el semáforo en funcionamiento, cableado anterior

mente como lo indica la simulación. Con la ayuda del NE555 que fue el primero en

armarse con los capacitores y resistencias para luego puentearlo al contador de

décadas 4017 al cual se le conectaron diodos de tal forma que los leds tengan el

tiempo predefinido en la clase.

Imagen 9: semáforo en Arduino.

Imagen 10: Semáforo en Arduino.

Para la práctica en Arduino se realizó otro cableado de forma más simple como

se muestra en la imagen 9 en el cual los leds son conectados a unos pines

digitales con sus respectivas resistencias y las tierras a tierra digital del Arduino.

Como la practicas se realizó en la plataforma de Arduino se continuo con la

realización del programa para que realice la misma función que con los circuitos

integrados 555 y el contador de décadas 4017. El programa que se utilizo es el

siguiente:

int r=6;

int a=7;

int v=8;

void setup()

{

pinMode(r, OUTPUT);

pinMode(a, OUTPUT);

pinMode(v, OUTPUT);

}

void loop()

{

digitalWrite(r, HIGH);

delay(3000);

digitalWrite(r, LOW);

digitalWrite(a, HIGH);

delay(2000);

digitalWrite(a, LOW);

digitalWrite(v, HIGH);

delay(4000);

digitalWrite(v, LOW);

digitalWrite(v, HIGH);

delay(500);

digitalWrite(v, LOW);

}

Conclusión

Realizar la práctica del semáforo fue un poco apresurado ya que siempre la

primer semana o 2 hemos hecho investigación y ya después pasábamos a realizar

prácticas, pero ahora entrando y hacer prácticas fue un poco fuera de lo común,

sumado a eso que se tiene que comprar el material necesario y solo en las

mañanas ya que estudiamos en las tardes complico un poco la realización de esta

porque al llevar una materia en la mañana no deja mucho espacio para comprar

material.

Al cablear hay que cuidar bien donde va cada cable o “patita” como decimos a las

terminales de los materiales porque si no se cablea bien se puede dañar el

material o hacer una configuración no deseada que a la larga complicara el

esfuerzo anterior ya que buscar el error es complicado y a veces es mejor volver a

cablear a buscar lo que está mal y preferible con nuevos cables ya que el cable

de UTP es muy quebradizo. Pero si se puede encontrar el problema antes de

hacer eso mucho mejor ya que ese fue uno de los inconvenientes tenidos.

Por lo otro la práctica se realizó satisfactoriamente con algunos contratiempos

pero por otro lado se aprendió otra nueva configuración.

Bibliografía

http://shasky21.blogspot.mx/2013/10/semaforo-con-555-y-

contador-johnson.html