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UNIVERSIDAD ISRAEL FACULTAD DE ELECTRONICA

Limpiaparabrisas

Estudiante Diana Natividad Pazmiño Pineda. Tutor Ing. Roberto González. Quito Ecuador Febrero 2010

1. TEMA: Limpiaparabrisas temporizado

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2. OBJETIVOS 2.1 GENERAL: Demostrar los conocimientos adquiridos hasta el Quinto Nivel de Ingeniería Electrónica mediante la construcción del presente proyecto. 2.2 ESPECÍFICOS: 2.2.1 Conocer y estudiar el funcionamiento del circuito 2.2.2Identificar claramente los componentes empleados en el mismo 2.2.3 Armar el circuito para la aplicación requerida 2.2.4Realizar diversas pruebas para controlar su funcionamiento.

1. EXPLICACIÓN DEL PROYECTO Este circuito permite mantener los limpiaparabrisas de los autos con la visibilidad adecuada cuando llueve. El circuito activa el sistema de limpieza de los parabrisas a la frecuencia adecuada, pudiendo ser regulada de acuerdo a las necesidades del clima, esto es el ajuste de Velocidad. El trabajo de activación y desactivación del sistema del limpiaparabrisas se logra con las compuertas NAND implementadas en el CI 4011, dos relés y un motor DC conectado a su vez a unas plumas. Las compuertas NAND utilizadas sirven conectadas a su vez con una resistencia, un potenciómetro y un capacitor como un oscilador, este permite dar los pulsos dirigidos hacia los transistores los mismos que se encuentran en la región operativa permitiendo la circulación apropiada de corriente, esta corriente es la que satura a los relés conectados de tal manera que al momento de conmutar activen el motor. 2.

ALCANCE

El presente proyecto se puede colocar en el parabrisas de un auto, para mejorar la visibilidad del conductor en época de lluvia.

3 La razón de implementar este circuito, es eliminar el inconveniente de tener que activar y desactivar constantemente el interruptor de los limpiaparabrisas es decir como un temporizador.

3. DIAGRAMAS 5.1 Diagrama de Bloques

5.2 Diagrama Circuital

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1. Marco Teórico 6.1RESISTENCIA ELÉCTRICA La resistencia eléctrica (R) es la oposición que ofrece un cuerpo al paso de la corriente. Es una propiedad de todos los componentes del circuito, y una magnitud esencial en electrónica, puesto que muchos componentes soportan poca corriente. Esta magnitud se mide en Ohmios (Ω), aunque en electrónica se usan más frecuentemente resistores del orden de kilohmios (kΩ): 1kΩ = 1.000Ω. La resistencia de un componente se mide con el óhmetro. Las fórmulas para calcular la resistencia equivalente de un circuito son: •

En serie:

5 Ec. 1 Resistencias en Serie •

En paralelo: Ec. 2 Resistencias en Paralelo o bien: Ec. 3 Cálculo para dos resistencias en paralelo

La ecuación 3 sólo sirve para dos resistencias, por lo que ha de aplicarse por pares de resistencias. Cuando hay dos resistencias en paralelo, la resistencia equivalente es la mitad de ellas, y cuando hay tres iguales, la equivalente es el tercio. De cualquier manera, siempre se cumple la siguiente teoría: En una sucesión de resistencias en paralelo, la resistencia equivalente es menor que la menor de las resistencias

6.1CAPACITORES Un capacitor es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, separados por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada). La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, estas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio. El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la fórmula siguiente: en donde:

6 C: Capacidad Q1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1. V1 − V2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2. Ec. 4 Cálculo de capacidad en función de Q y V Existen condensadores formados por placas, usualmente de aluminio, separadas por aire, materiales cerámicos, mica, poliéster, papel o por una capa de óxido de aluminio obtenido por medio de la electrolisis. El condensador almacena energía eléctrica, debido a la presencia de un campo eléctrico en su interior, cuando aumenta la diferencia de potencial en sus terminales, devolviéndola cuando ésta disminuye. 6.2.1Comportamiento en corriente continua Un condensador real en CC se comporta prácticamente como uno ideal, esto es, como un circuito abierto. Esto es así en régimen permanente ya que en régimen transitorio, esto es, al conectar o desconectar un circuito con condensador, suceden fenómenos eléctricos transitorios que inciden sobre la d.d.p. en sus bornes. 6.2.2Comportamiento en corriente alterna En CA, un condensador ideal ofrece una resistencia al paso de la corriente que recibe el nombre de reactancia capacitiva, XC, cuyo valor viene dado por la inversa del producto de la pulsación por la capacidad, C:

En donde:

= Reactancia capacitiva en ohmios = Capacitancia en faradios = Frecuencia en hercios Ec. 5 Reactancia Capacitiva

Si la pulsación se expresa en radianes por segundo (rad/s) y la capacidad en faradios (F), la reactancia resultará en ohmios. 6.2.3Asociaciones de condensadores 1

Fig. 1 Asociación serie general.

1 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Capacitorsseries.png

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Fig. 2 Asociación paralelo general. Al igual que las resistencias, los condensadores pueden asociarse en serie fig. 1, paralelo fig.2 o de forma mixta. En estos casos, la capacidad equivalente resulta ser para la asociación en serie:

Ec.6 Capacidad equivalente serie. y para la asociación en paralelo:

Ec.7 Capacidad equivalente paralelo

6.1TRANSISTOR El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades específicos) que forman dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores (base). A diferencia de las válvulas, el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada.

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Fig. 3 Representación gráfica del transistor Parámetros La corriente que circula por el "colector" es función amplificada de la que se inyecta en el "emisor", pero el transistor sólo gradúa la corriente que circula a través de sí mismo, si desde una fuente de corriente continua se alimenta la "base" para que circule la carga por el "colector", según el tipo de circuito que se utilice. El factor de amplificación logrado entre corriente de base y corriente de colector, se denomina Beta del transistor. Otros parámetros a tener en cuenta y 2 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Capacitorsparallel.png 3 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BC548.jpg

8 que son particulares de cada tipo de transistor son: Tensiones de ruptura de Colector Emisor, de Base Emisor, de Colector Base 6.3.1Transistor de unión bipolar El transistor de unión bipolar (del inglés Bipolar Junction Transistor, o sus siglas BJT) es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. Está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones: •

Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal.

•

Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.

•

Colector, de extensión mucho mayor.

La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas positivas). Normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N al Arsénico (As) o Fósforo (P). La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor esta mucho más contaminado que el colector).

6.3.1Tipos de Transistor de Unión Bipolar 6.3.2.1NPN 4

Fig. 4 Símbolo de un transistor NPN. 4 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BJT_symbol_NPN.svg

9 NPN es uno de los dos tipos de transistores bipolares, en los cuales las letras "N" y "P" se refieren a los portadores de carga mayoritarios dentro de las diferentes regiones del transistor. La mayoría de los transistores bipolares usados hoy en día son NPN, debido a que la movilidad del electrón es mayor que la movilidad de los "huecos" en los semiconductores, permitiendo mayores corrientes y velocidades de operación. Una pequeña corriente ingresando a la base en configuración emisor-común es amplificada en la salida del colector. La flecha en el símbolo del transistor NPN está en la terminal del emisor y apunta en la dirección en la que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo.

6.3.2.2PNP El otro tipo de transistor bipolar de juntura es el PNP con las letras "P" y "N"

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refiriéndose a las cargas mayoritarias dentro de las diferentes regiones del transistor. Pocos transistores usados hoy en día son PNP, debido a que el NPN brinda mucho mejor desempeño en la mayoría de las circunstancias.

Fig. 5 Símbolo de un transistor PNP. Los transistores PNP consisten en una capa de material semiconductor dopado N entre dos capas de material dopado P. Los transistores PNP son comúnmente operados con el colector a masa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación a través de una carga eléctrica externa. Una pequeña corriente circulando desde la base permite que una corriente mucho mayor circule desde el emisor hacia el colector. La flecha en el transistor PNP está en el terminal del emisor y apunta en la dirección en que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo. 5 http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:BJT_symbol_PNP.svg

10 6.3.1Configuraciones del transistor bipolar Hay tres tipos de configuraciones típicas en los amplificadores con transistores, cada una de ellas con características especiales que las hacen mejor para cierto tipo de aplicación. y se dice que el transistor no está conduciendo. Normalmente este caso se presenta cuando no hay corriente de base (Ib = 0) - Amplificador emisor común - Amplificador colector común - Amplificador base común Nota: Corriente de colector y corriente de emisor no son exactamente iguales, pero se toman como tal, debido a la pequeña diferencia que existe entre ellas, y que no afectan en casi nada a los circuitos hechos con transistores.

6.3.2Regiones operativas del transistor Los transistores bipolares de juntura tienen diferentes regiones operativas, definidas principalmente por la forma en que son polarizados: •

Región activa: Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de corte entonces está en una región intermedia, la región activa. En esta región la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib), de β (ganancia de corriente, es un dato del fabricante) y de las resistencias que se encuentren conectadas en el colector y emisor. Esta región es la más importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador de señal.

•

Región inversa: Al invertir las condiciones de polaridad del funcionamiento en modo activo, el transistor bipolar entra en funcionamiento en modo inverso. En este modo, las regiones del colector y emisor intercambian roles. Debido a que la mayoría de los BJT son diseñados para maximizar la ganancia de corriente en modo activo, el parámetro beta en modo inverso es drásticamente menor al presente en modo activo.

11 •

Región de corte: Un transistor esta en corte cuando: Corriente de colector = corriente de emisor = 0, (Ic = Ie = 0) Ec.8 Transistor en Región de corte En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del circuito. (Como no hay corriente circulando, no hay caída de voltaje, esta se calcula mediante ley de Ohm.) Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib =0)

•

Región de saturación: Un transistor está saturado cuando: Corriente de colector = corriente de emisor = corriente máxima, (Ic = Ie = Imáxima) Ec.9 Transistor en región de saturación En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentación del circuito y de las resistencias conectadas en el colector o el emisor o en ambos, ver ley de Ohm. Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base es lo suficientemente grande como para inducir una corriente de colector β veces más grande. Ic = β * Ib donde: β: Ganancia de corriente Ib: Corriente en Base Ic: Corriente en Colector Ec. 10 Corriente de colector en región de saturación

Según la Ec. 10 las corrientes no dependen del voltaje que alimenta el circuito (Vcc), pero en realidad si lo hace y la corriente Ib cambia ligeramente cuando se cambia Vcc. Como se muestra en la figura 6.

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Fig. 6 Regiones del Transistor

6.4RELE El relé es un dispositivo electromecánico, que funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835 Ya que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, una forma de amplificador eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea.

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Figura. 7 Relé para pequeñas potencias. 6.4.1Contactos Los contactos de un relé pueden ser Normalmente Abiertos (NA o NO), Normalmente Cerrados (NC) o de conmutación. Los contactos Normalmente Abiertos conectan el circuito cuando el relé es activado; el circuito se desconecta cuando el relé está inactivo. Este tipo de contactos son ideales para aplicaciones en las que se requiere conmutar fuentes de poder de alta intensidad para dispositivos remotos. Los contactos Normalmente Cerrados desconectan el circuito cuando el relé es activado; el circuito se conecta cuando el relé está inactivo. Estos contactos se

6 http://www.unicrom.com/Tut_transistor_bipolar_regiones_operativas_configuraciones.asp 7 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8f/Rele.jpg

13 utilizan para aplicaciones en las que se requiere que el circuito permanezca cerrado hasta que el relé sea activado. Los contactos de conmutación controlan dos circuitos: un contacto Normalmente Abierto y uno Normalmente Cerrado con una terminal común. En la Figura. 7 se puede ver el aspecto de un relé para pequeñas potencias. En la Figura. 8 se representa, de forma esquemática, la disposición de los elementos de un relé de un único contacto de trabajo.

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Figura. 8 Funcionamiento de un relé. Se denominan contactos de trabajo aquellos que se cierran cuando la bobina del relé es alimentada y contactos de reposo a lo cerrados en ausencia de alimentación de la misma. Existen multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos (cuando tienen más de un contacto conmutador se les llama contactores en lugar de relés), intensidad admisible por los mismos, tipo de corriente de accionamiento, tiempo de activación y desactivación, etc. 6.4.2Relé de corriente alterna Cuando se excita la bobina de un relé con corriente alterna, el flujo magnético en el circuito magnético, también es alterno, produciendo una fuerza pulsante, con frecuencia doble, sobre los contactos. Es decir, los contactos de un relé conectado a la red, en Europa oscilarán a 50 Hz. En un relé de corriente alterna se modifica la resonancia de los contactos para que no oscilen. Funciona como un activador a distancia. Es un electro imán que se unen por medio de dos plaquetas 6.4.3Relé de láminas 8 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/93/Rele_2.jpg

14 Este tipo de relé se utilizaba para discriminar distintas frecuencias. Consiste en un electroimán excitado con la corriente alterna de entrada que atrae varias varillas sintonizadas para resonar a sendas frecuencias de interés. La varilla que resuena acciona su contacto; las demás, no. El desarrollo de la microelectrónica y los PLL integrados ha relegado estos componentes al olvido. Los núcleos de todas las máquinas de corriente alterna son laminados para reducir las pérdidas por corrientes parásitas. 6.4.4Ventajas del uso de relés La gran ventaja de los relés es la completa separación eléctrica entre la corriente de accionamiento (la que circula por la bobina del electroimán) y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de control. Posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de pequeñas señales de control. 6.4.5Relé de estado sólido Se llama relé de estado sólido a un circuito híbrido, normalmente compuesto por un optoacoplador que aísla la entrada, un circuito de disparo, que detecta el paso por cero de la corriente de línea y un triac o dispositivo similar que actúa de interruptor de potencia. Su nombre se debe a la similitud que presenta con un relé electromecánico; este dispositivo es usado generalmente para aplicaciones donde se presenta un uso continuo de los contactos del relé que en comparación con un relé convencional generaría un serio desgaste mecánico.

6.4MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA (C.C) Gran parte de los motores eléctricos que se utilizan en la actualidad también funcionan con base en el efecto de rotación de las fuerzas que actúan en espiras (o en grupos de estas, llamados bobinas) colocadas en un campo magnético. Aquí únicamente se describirá motores de C.C.

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Figura. 9 Modelo simple de motor de corriente continúa La Figura. 9 es un modelo muy sencillo de motor de C.C, los elementos conductores B' y A' únicamente tocan los extremos 1 y 2 de la espira. Estas pieza B' y A' se denominan escobillas del motor. Cuando la espira entra en rotación, sus extremos 1 y 2 pierden contacto con las escobillas, hasta que de una media vuelta. En este momento el extremo 2 se pone en contacto con la escobilla A' y el extremo 1 con la escobilla B'. De manera que es fácil observar que a cada contacto de la espira con las escobillas, las fuerzas magnéticas actúan sobre aquella haciéndola que continué girando siempre en el mismo sentido. Debe observarse en la Figura. 9, que por la espira solo pasa corriente cuando sus extremos entran en contacto con las escobillas, y las fuerzas magnéticas la impulsan sólo en estos momentos. Para aumentar la potencia de los motores, generalmente se construyen con diversos grupos de espiras, como muestra la Figura 10 (vista de frente del motor).

9 http://voteview.org/images/DC_Motor_Wikipedia.jpg

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Figura. 10 Motor de corriente continua (C.C), cuyo motor está construido con varios conjuntos de espiras. En la posición indicada en la Figura 10, las escobillas A' y B' se encuentran en contacto con las espiras, sobres las cuales están actuando entonces las fuerzas magnéticas que impulsan al motor en el sentido indicado. Poco después dichas espiras pierden contacto con las escobillas, siendo sustituidas por las siguientes escobillas, las cuales reciben un impulso en el mismo sentido, y así sucesivamente. De manera que en un motor de este tipo habrá mayor continuidad en su movimiento de rotación. 6.5.1Partes de un motor de Corriente Continua (C.C) Un motor de corriente continua está formado generalmente por las siguientes partes: • Inductor o estator (Arrollamiento de excitación): Es un electroimán formado por un número par de polos. Las bobinas que los arrollan son las encargadas de producir el campo inductor al circular por ellas la corriente de excitación. • Inducido o rotor (Arrollamiento de inducido): Es una pieza giratoria formada por un núcleo magnético alrededor del cual va el devanado de inducido, sobre el que actúa el campo magnético. 10 http://www.textualcreations.ca/Electric%20Motor002.jpg

17 • Colector de delgas: Es un anillo de láminas de cobre llamadas delgas, dispuesto sobre el eje del rotor que sirve para conectar las bobinas del inducido con el circuito exterior a través de las escobillas. + • Escobillas: Son piezas de grafito que se colocan sobre el colector de delgas, permitiendo la unión eléctrica de las delgas con los bornes de conexión del inducido. 6.5.2Sentido de giro. El sentido de giro de un motor de corriente continua depende del sentido relativo de las corrientes circulantes por los devanados inductor e inducido. La inversión del sentido de giro del motor de corriente continua se consigue invirtiendo el sentido del campo magnético o de la corriente del inducido. Si se permuta la polaridad en ambos bobinados, el eje del motor gira en el mismo sentido. Los cambios de polaridad de los bobinados, tanto en el inductor como en el inducido se realizarán en la caja de bornes de la máquina. 6.5.3Reversibilidad. Los motores y los generadores de corriente continua están constituidos esencialmente por los mismos elementos, diferenciándose únicamente en la forma de utilización. Por reversibilidad entre el motor y el generador se entiende que si se hace girar al rotor, se produce en el devanado inducido una fuerza electromotriz capaz de transformarse en energía en el circuito de carga. En cambio, si se aplica una tensión continua al devanado inducido del generador a través del colector de delgas, el comportamiento de la máquina ahora es de motor, capaz de transformar la fuerza contra electromotriz en energía mecánica. En ambos casos el inducido está sometido a la acción del campo inductor principal. 6.5.4Características generales Rendimiento: es el cociente entre la potencia útil que generan y la potencia absorbida. Se representa con el carácter η

18 Velocidad de giro o velocidad nominal: es la velocidad angular del cigüeñal, es decir, el número de radianes por segundo (rad/s) a las que gira. Se representa por la letra n. Potencia: es el trabajo que el motor es capaz de realizar en la unidad de tiempo a una determinada velocidad de giro. Se mide normalmente en caballos de vapor (CV), siendo 1 CV igual a 736 vatios. 6.4MULTIVIBRADOR ASTABLE El multivibrador u oscilador astable es un circuito de tipo digital que se caracteriza por tener dos estados semiestables, pasando de uno al otro sucesivamente sin necesidad de ninguna señal de disparo exterior. La señal de salida de este oscilador será, por tanto, una onda cuadrada, la cual se emplea como señal de “reloj” en la mayoría de los circuitos secuenciales. A diferencia de los osciladores convencionales, generadores de señales analógicas cuya forma de onda responde a una función trigonométrica como el seno o el coseno y que trabajan en régimen lineal sin alcanzar los estados de corte y saturación, este tipo permanece la mayor parte de su tiempo de operación en estos dos estados cambiando de uno a otro en unos tiempos muy cortos. Esta forma de funcionamiento permite que su diseño sea bastante más simple debido a que no es necesario definir un punto de funcionamiento exacto de los transistores que le componen bastando únicamente con garantizar que se obtengan los dos niveles lógicos o estados mencionados. Los multivibradores astable más comúnmente empleados en circuitos digitales suelen realizarse utilizando compuertas NAND o inversores en lugar de componentes discretos. El circuito representado en la figura 11 muestra un oscilador realizado a base de dos compuertas NAND, con tecnología Cmos debido a que es necesario trabajar a altos voltajes. Su funcionamiento puede describirse como sigue: En determinado momento la salida Y1 está a nivel "1", entonces su entrada esta a "0", y la entrada de Y2 a nivel "1". En esas condiciones C se carga a través de R, y los inversores permanecen en ese estado. Cuando el capacitor alcanza su carga máxima, se produce la conmutación de la compuerta Y1. Su entrada pasa a "0", su salida a "1" y la salida de la compuerta Y2 a "0", se invierte la polaridad del capacitor y este se descarga, mientras tanto

19 los inversores permanecen sin cambio, una vez descargado, la entrada de la compuerta Y1 pasa nuevamente a "1", y comienza un nuevo ciclo. Este oscilador es simétrico ya que el tiempo que dura el nivel alto es igual al que permanece en nivel bajo, este tiempo está dado por: T=RC donde: T expresado en segundos R en Ohms C en Faradios

Ec.11 Tiempo de Oscilación

Fig. 11 Multivibrador Astable

1. PROCESO DE INVESTIGACIÓN El proceso de investigación se realiza por etapas y son las siguientes: •

Primera Etapa: Se utiliza el método de observación para la selección, propuesta, aceptación del tema y recopilación de información.

•

Segunda Etapa: Se utiliza el método inductivo y deductivo para el desarrollo del proyecto, análisis, pruebas y cálculos.

•

Tercera Etapa: Se utiliza el método de análisis y síntesis para la elaboración del informe Técnico Escrito el cual consta de pruebas, conclusiones y recomendaciones.

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1. SIMULACIONES

Simulación de transistores

21 Simulación del multivibrador astable

2. CALCULOS, PRUEBAS T=RC T=100KΩ100uF T=10 s tiempo maximo Vcc=Vcb+IbRb Ib=VccRb β=IcIb Ib=9V1KΩ Ic=βIb Ib=9mA Ic=209*9mA Ie=Ic+Ib Ic=1.88A Ie=1.88A+9mA Ie=1.88A

3. LISTA DE MATERIALES Cantidad 1 2 1 1 1 2 2 1 1 1 2 1 1 2m 2

Detalle CMOS 4011 Resistencias 1KΩ Resistencia 2.2KΩ Potenciómetro 100KΩ Capacitor 100uF Transistores 2N3904 Relés Motor corriente directa Protoboard Multímetro digital Pares de lagartos Zócalo de 14 pines Baquelita tipo galleta Cable flexible Broches para batería Transporte Alimentos Gastos Varios TOTAL

Valor Unitario 0,27 0.03 0.03 0.20 0.11 0.10 0.25 1.25 22.70 48.80 0.45 0.09 0.50 0.32 0.55 4.50 10.00 15.00

Valor total 0,27 0.06 0.03 0.20 0.11 0.20 0.50 1.25 22.70 48.80 0.90 0.09 0.50 0.64 1.10 4.50 10.00 15.00 106.85

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4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES •

Se concluye que para el presente circuito se necesito aplicar los conocimientos obtenidos hasta el presente nivel, con los cuales se pudo determinar ciertos parámetros.

•

Así también se pudo realizar ciertos reemplazos como por ejemplo en el oscilador que se tuvo que sustituir por compuertas NAND con tecnología CMOS debido a que se necesita que trabaje el circuito a un voltaje elevado.

•

Se pudo obtener una buena oscilación la misma que sirvió para alimentar correctamente a los dos relés los cuales sirvieron para realizar el giro del motor.

•

Se recomienda obtener un motor con un buen torque debido a que esto influyo al momento de colocar las plumas en el motor.

•

Tomar en cuenta las especificaciones de cada elemento ya que en este caso los dos transistores no tuvieron la misma ganancia es decir el Beta.

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1. BIBLIOGRAFÍA •

http://r-luis.xbot.es/edigital/ed07.html

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http://www.unicrom.com/cir_temporizador_limpiaparabrisas.asp

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http://www.mailxmail.com/curso-electronica-digital/circuitos-astablescompuertas-logicas-1-2

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http://www.ladelec.com/practicas/con-digital/269-inversor-de-giro-de-motordc.html

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http://www.unicrom.com/Tut_resistencia.asp

•

http://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9

•

http://www.datasheetcatalog.net/es/datasheets_pdf/2/N/3/9/2N3904-AP.shtml

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1. ANEXOS

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RESUMEN El presente proyecto está enfocado a la representación del funcionamiento de un limpiaparabrisas. El circuito consta de elementos analógicos así también como digitales, fundamentales para el desarrollo del presente ciclo. Se coloco un oscilador en estado astable debido a que se debe obtener pulsos consecutivos para efecto del proyecto. Este oscilador se tuvo que realizar con compuertas NAND con tecnología CMOS debido a que era un requerimiento del ciclo, y se utiliza CMOS ya que el circuito debe tener partes digitales. Se realizo la implementación del mismo en el Protoboard y se procedió a realizar diversas mediciones. Así también se estimo una inversión del giro del motor adecuado para tener tiempos iguales al conmutar los relés. Finalmente se realizaron los respectivos cálculos y se procedió a implementarlo en una placa.

SUMMARY The present project is focused on the representation of the functioning of a windscreen-wiper. The circuit consists of analogical elements like that also like digital, fundamental for the development of the present cycle. I place an oscillator in condition (state) astable due to the fact that it is necessary to obtain consecutive pulses for effect of the project. This oscillator had to be realized by hatches NAND by technology CMOS due to the fact that it was a requirement of the cycle, and CMOS is in use since the circuit must have digital parts(reports). I realize the implementation of the same one in the Protoboard and one proceeded to realize diverse measurements. This way also I consider an investment of the draft of the engine adapted to have equal times on having exchanged the relays. Finally the respective calculations were realized and it was proceeded to implement in a plate.

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INDICE DE CONTENIDO 1. 2. 1. 2. 3. 1.

Pg. Tema…………………………………………………………………….01 Objetivos………………………………………………………………..01 2.1General 2.2Específicos Explicación del Proyecto……………………………………………...01 Alcance………………………………………………………………….02 Diagramas………………………………………………………………03 5.1Diagrama de Bloques 5.2Diagrama Circuital Marco Teórico………………………………………………………….04 6.1Resistencia Eléctrica…………………………………………….04 6.2Capacitores……………………………………………………….04 6.2.1Comportamiento en corriente continua………………….05 6.2.2Comportamiento en corriente alterna…………………… 06 6.2.3Asociaciones de condensadores………………………...06 6.1Transistores………………………………………………………07 6.3.1Transistor de unión bipolar………………………………..07 6.3.2Tipos de Transistor de Unión Bipolar……………………08 6.3.2.1NPN…………………………………………………… 08 6.3.2.2PNP…………………………………………………… 09 6.3.1Configuración del transistor bipolar………………………09 6.3.2Regiones operativas del transistor……………………….10 6.1Relé………………………………………………………………..12 6.4.1Contactos…………………………………………………… 12 6.4.2Relé de corriente alterna…………………………………..14 6.4.3Relé de laminas…………………………………………….14 6.4.4Ventajas del uso del relé………………………………….14 6.4.5Relé de estado sólido……………………………………..14 6.1Motor de Corriente Continua (C.C)…………………………….15

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1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

6.5.1Partes de un motor de Corriente Continua (C.C)……… 16 6.5.2Sentido de giro……………………………………………..17 6.5.3Reversibilidad……………………………………………… 17 6.5.4Características Generales………………………………...18 6.1Multivibrador Astable…………………………………………….18 Proceso de Investigación……………………………………………..20 Simulaciones…………………………………………………………...21 Cálculos…………………………………………………………………21 Lista de Materiales…………………………………………………...22 Conclusiones y Recomendaciones………………………………...23 Bibliografía…………………………………………………………….24 Anexos………………………………………………………………...25

LISTA DE ANEXOS

Pg. 1. Datasheet transistor 2N3904………………………………………………………………..25

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LISTA DE GRÁFICOS Pg. 1. Fig.1 Asociación Serie General…………………………………….06 2. Fig.2 Asociación paralelo general………………………………….06 3. Fig.3 Representación gráfica del transistor……………………….07 4. FIg.4 Símbolo de un transistor NPN……………………………….08 5. Fig.5 Símbolo de un transistor PNP………………………………..09 6. Fig.6 Regiones del Transistor………………………………………12 7. Fig.7 Relé para pequeñas potencias………………………………12 8. Fig.8 Funcionamiento de un Relé………………………………….13 9. Fig.9 Modelo simple de motor de corriente continua…………….15 10.Fig.10 Motot de corriente continua formado por varias espiras.16 11.Fig.11 Multivibrador Astable……………………………………….19

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LISTA DE ECUACIONES 1. Resistencia en serie 2. Resistencia en paralelo 3. Calculo para dos resistencia en paralelo 4. Cálculo de capacidad en función de Q y V 5. Reactancia Capacitiva 6. Capacidad Equivalente serie 7. Capacidad Equivalente paralelo 8. Transistor en Región de corte 9. Transistor en región de saturación 10. Corriente de colector en región de saturación 11. Multivibrador astable

Pg. 04 04 04 05 06 06 06 11 11 11 19