LA PRÁCTICA CON LA QUE INICIAMOS EL TERCER BIMESTRE ES LA SIGUIENTE
PRACTICA
NO. 1
TERCER
BIMESTRE
“CONTROL
DE RIEGO AUTOMÁTICO”
OBJETIVO:
Conoce
el funcionamiento del integrado 4060 como sistema de conteo en combinación con
el amplificador operacional.
ASPECTOS TEÓRICOS
Integrado contador
HCF4060BE. Al parecer, el integrado permite manejar corrientes alta (suficiente
para encender los leds) en sus pines de salida, tanto en el estado lógico 0,
como en el estado lógico 1. En electrónica digital, Un contador
(counter en inglés) es un circuito secuencial construido a
partir de biestables y puertas lógicas capaz de realizar
el cómputo de los impulsos que recibe en la entrada destinada a tal efecto, almacenar datos o actuar como divisor de
frecuencia. Habitualmente, el cómputo se realiza en un código
binario, que con frecuencia será el binario
natural o el BCD natural (contador de décadas).
Clasificación de los contadores
- Según la forma en que conmutan los biestables,
podemos hablar de contadores síncronos (todos los biestables conmutan a la
vez, con una señal de reloj común) o asíncronos (el reloj no es común y
los biestables conmutan uno tras otro).
- Según el sentido de la cuenta, se distinguen
en ascendentes, descendentes y UP-DOWN (ascendentes
o descendentes según la señal de control).
- Según la cantidad de números que pueden
contar, se puede hablar de contadores binarios de n bits (cuentan todos
los números posibles de n bits, desde 0 hasta
), contadores BCD (cuentan del 0 al 9) y contadores Módulo N
(cuentan desde el 0 hasta el N-cuarto.
El número máximo de estados por los que pasa un
contador se denomina módulo del contador. Este número viene determinado por la
expresión 2^n donde n indica el número de bits del contador. Ejemplo, un
contador de módulo 4 pasa por 4 estados, y contaría del 0 al 3. Si necesitamos
un contador con un módulo distinto de 2^n, lo que haremos es añadir un circuito
combinacional.
AMPLIFICADOR OPERACIONAL (358):
El concepto original del AO (amplificador operacional) procede del campo de
los computadores analógicos, en los que comenzaron a usarse técnicas operacionales en una época tan temprana como en los años 40. El nombre
de amplificador operacional deriva del concepto de un amplificador dc
(amplificador acoplado en continua) con una entrada diferencial y ganancia
extremadamente alta, cuyas características de operación estaban determinadas
por los elementos de realimentación utilizados.
Cambiando los tipos y disposición de los elementos de realimentación,
podían implementarse diferentes operaciones analógicas; en gran medida, las características globales del circuito
estaban determinadas sólo por estos elementos de realimentación. De esta
forma, el mismo amplificador era capaz de realizar diversas operaciones, y el desarrollo gradual de los amplificadores operacionales dio lugar al nacimiento de
una nueva era en los conceptos de diseño de circuitos.
Materiales
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Cantidad
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Descripción
Por alumno
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1
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Protoboard
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1
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Metro
de alambre para protoboard No. 22
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1
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Porta
pila
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1
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Pila
9 volts o fuente de alimentación
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1
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Potenciómetro
de 1 megaohm
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2
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Resistencias
de 47 kilohm a ½ watt
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1
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Resistencia
de 2.2 megahom a ½ watt
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1
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Condensador
de 22 nanofaradios a 50 volts
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1
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Diodo
1N4148
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1
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Circuito
integrado 4060B
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1
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Condensador
de 4.7 nanofaradios
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3
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Resistencias
de 100 kilohm a ½ watt
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3
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Resistencias
de 150 kilohm a ½ watt
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1
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Circuito
integrado (amp. Operacional) LM358
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2
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Resistencias
de 22 kilohm a ½ watt
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1
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Potenciómetro
de 50 kilohm
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1
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Condensador
de 47 nanofaradios
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2
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Resistencias
de 10 kilohm a ½ watt
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1
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Transistor
BD 135
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1
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Transistor
TIP 31
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1
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Condensador
de 100 nanofaradios
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1
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Diodo
1N4001
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1
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Motor
de cd de 6 volts
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1
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LDR
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f) PROCEDIMIENTO
1.- verificar que se cuente
con el material solicitado para la práctica.
2.- En el protoboard, armar
con cuidado el circuito del diagrama correspondiente.
3.- Al realizar las
conexiones, tener cuidado con colocar el circuito integrado, el LM 358 ya que
los pines vienen muy sensibles en la parte que viene pegada al bloque.
4.- Verificar que entren bien
al protoboard, para que se tenga una buena conexión.
5.- conectar los demás
componentes, de acuerdo al diagrama, tener cuidado con las polaridades de los
capacitores electrolíticos, los diodos y el motor.
6.- Una vez armado el
circuito, verificar nuevamente conexiones.
7.- Conectar la fuente de
alimentación y seleccionar 9 volts.
8.- Conectar la fuente de
alimentación a las terminales del protoboard.
9.- Mover los potenciómetros y
observar que sucede en la salida (motor)
12.-Observa con el osciloscopio la señal a la entrada y a la salida de
los circuitos integrados y dibújala:
13.- Una vez identificado el
funcionamiento, desconectar todo.
DIAGRAMA
El 4060 es un contador de 16 bits, con oscilador incorporado en la misma
pastilla que se emplea como oscilador temporizador. Este integrado es el que se
encarga de temporizar el funcionamiento de la bomba, en otras palabras, el
tiempo que durará el riego. Para alterar ese tiempo basta con actuar sobre el
potenciómetro de 1M el cual conviene que sea del tipo lineal para que la
respuesta en todo su cursor sea la misma. El reset del contador se lleva a cabo
subiendo a positivo la pata 12, que sucede en dos posibilidades: Cuando se
conecta la alimentación (arranque) gracias al capacitor de 4.7nF o bien al
hacerse positiva la salida del operacional B. Esto último se produce cuando se
detecta la falta de luz (ver mas adelante). La salida Q14 se pone alta cuando la
cuenta llega a 8912, conduciendo tensión el diodo 4148 y haciendo que el
oscilador se detenga. Al detenerse el oscilador la cuenta se paraliza en el
valor alcanzado y habrá terminado el tiempo de riego. Esto se vuelve a cero y
se habilita nuevamente el conteo al llegar el próximo amanecer. Las
resistencias puestas a masa y a Vcc se emplean para establecer los niveles
adecuados de tensión en cada punto del circuito.
El circuito se alimenta con 12v y consume una corriente de 500mA en
funcionamiento. Este consumo corresponde solamente al sistema electrónico.
Habrá que sumarle el consumo de la bomba eléctrica que generalmente consume
unos tres a cuatro amperios. Si se desea regar una gran superficie se puede
optar por colocar un relé en lugar del motor y accionar una o varias bombas
eléctricas de 220V que rieguen cada sector del jardín. El transistor TIP debe
ser montado con un disipador de calor. El foto resistor (LDR) debe ser apuntado
hacia el cielo y lejos del alcance del foco de una lámpara u otro artefacto de
iluminación que haya en la zona, para evitar que no detecte correctamente la
noche. Los potenciómetros son ambos lineales, como ya se dijo y pueden ser
sustituidos por resistencias variables para evitar que salgan del gabinete el
cual debe ser del tipo estanco para exteriores. Es interesante colocar en
paralelo con el motor un diodo LED rojo intermitente con su resistencia
limitadora de corriente (1K o similar) para indicar el funcionamiento del
sistema y otro en paralelo con la alimentación para indicar que está activado.
Esto nos permitirá detectar problemas y nos facilitará la instalación y control
periódico del sistema en general sin ser necesario abrir la tapa. Una opción interesante
(que la hemos implementado recientemente y funciona muy bien) es usar una
válvula de paso eléctrica como las que usan los lavarropas para regular el paso
del agua al sistema de lavado. Estas válvulas son esencialmente solenoides que
en estado de reposo no dejan pasar el agua, pero cuando se les da220V hacen las
veces de una canilla abierta. No le suman presión al sistema, pero en la
mayoría de los casos sirven perfectamente. Si se tiene un tanque cisterna la
opción ideal es colocar un bombeador de 220V del tipo utilizado para elevación
de agua el cual se encargue de llevar riego hacia los rociadores. Recuerde
prestar atención a la altura de los caños porque si se colocan los caños por
debajo del nivel del tanque por más que la bomba esté detenida por propia
presión de caída el agua fluirá hacia las salidas. Es necesario colocar un
flotante eléctrico que impida el funcionamiento del motor cuando no hay agua en
el tanque para evitar que se queme el motor en caso de estar vacía la cisterna.
Estos flotantes accionan un interruptor de tres puntos. En nuestro caso hay que
conectarlo en serie con el motor de manera que, cuando el cable que sujeta los
flotantes esté totalmente extendido (tanque vacío) el circuito se abra y no
permita el funcionamiento del mismo.
CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
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CUESTIONARIO
1.- ¿Cuál es la función que
tienen en el circuito el integrado 4060B?
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2.- ¿Qué sucede en el circuito
cuando se mueve el potenciómetro?
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3.- ¿Qué sucede en el circuito
cuando no hay luz en el LDR?
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4.- ¿Qué sucede cuando deja de
funcionar el oscilador?
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5.- Menciona 3 lugares donde
aplicarías el circuito?
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PARA EL DÍA QUE LES TOQUE TEORÍA TRAER
1 HOJA BLANCA DE PAPEL BOND
PLUMONES DE COLORES
PINTURAS DE COLORES
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