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Proyecto Unidad IV Manejo de Motors mediante puente H. Materia: Electrónica analógica

Maestro: Víctor Manuel Mora

Alumno: Alejandro Israel Mercado López

Índice Tabla de contenido Índice ....................................................................................................................... 2 Objetivo: .................................................................................................................. 2 Introducción: ............................................................................................................ 3 Desarrollo: ............................................................................................................... 3 ESPECIFICACIONES DE COMPONENTES DEL CIRCUITO ..................................................................... 3 ESTRUCTURA DE UN PUENTE-H. ...................................................................................................................... 3 Componentes:......................................................................................................................................................... 6 SIMBOLOGIA Y ESPECIFICCIONES FUNCIONALES DE CADA COMPONENTE ............................. 9 Diagrama final en proteus isis. ......................................................................................................................10 Diagrama final en proteus ares .....................................................................................................................13 Paso 1. .......................................................................................................................................................................... 14 Paso 2. .......................................................................................................................................................................... 14 Paso 3. .......................................................................................................................................................................... 14 Paso 4. .......................................................................................................................................................................... 15 Paso 5. .......................................................................................................................................................................... 16 Paso 6. .......................................................................................................................................................................... 16 Paso 7 ........................................................................................................................................................................... 18 Paso 8. .......................................................................................................................................................................... 19 Paso 9. .......................................................................................................................................................................... 20

CREACION DE LA PLACA FENOLICA PASO A PASO .................................................... 25 PASO 1 IMPRESIÓN DEL MODELO ..............................................................................................................25 PASO 2 LIJAR LA PLACA FENOLICA ............................................................................................................28 PASO 3 PLANCHAR EL DIBUJO EN LA PLACA........................................................................................29 PASO 4 REMOJAR LA PLACA ..........................................................................................................................29 PASO 5 CLORURO FERRICO EN AXION......................................................................................................29

CONCLUCION: ........................................................................................................ 38

Objetivo: El objetivo principal de esta practica es entender el funcionamiento de los transistores. Entender el proceso para de cómo redireccionar la energía en un circuito mediante transistores.

Introducción: En este proyecto lo que pretendemos hacer es ver el funcionamiento de los transistores aplicado a un puente H que nos permita mover un motor en ambas direcciones . Este proyecto deberá utilizar 2 Tip41 y 2 TIP 42, así como 2 BC548, 4 diodos, y cuatro resistencias, dos resistencias para aplicar un voltaje de tal manera que no se quemen nuestros transistores.

Desarrollo:

ESPECIFICACIONES DE COMPONENTES DEL CIRCUITO ESTRUCTURA DE UN PUENTE-H. Se pueden construir muchos tipos de puentes-H. Por cierto que, en alguna ocasión he construido y utilizado puentes-H, básicamente con conmutadores electromecánicos y con transistores bipolares BJT, después de todo, aquellos circuitos no fueron tan terriblemente complicados o no los padecí. Algunos de esos recursos son buenos, otros no lo son tanto. El término “Puente-H” se deriva de la representación gráfica típica del circuito. Un Puente-H, se construye con interruptores (mecánicos o de estado sólido), uno en cada “rama lateral” o brazo ascendente y descendente y en la barra central, se encuentran las salidas para el motor, es la forma que se representa dentro de un circuito esquemático simplificado, como el que vemos debajo.

Cuando los interruptores S1-S4 (según la figura) están cerrados (S2-S3 estarán abiertos), el motor será atravesado por

la tensión en una dirección, a la que girará el motor. Ahora bien, si abrimos S1-S4 y cerramos S2-S3 (en este orden) dicha tensión se habrá invertido y la operación, invertirá el sentido de giro del motor. Está claro.

Siguiendo la nomenclatura anterior, los interruptores (de una misma rama) S1-S3, nunca deberán ser cerrados al mismo tiempo, esto causaría un cortocircuito en la fuente de tensión de entrada. Lo mismo, ocurre con los interruptores S2-S4. Esta condición, se conoce con el término ingles “shoot-through”, algo así, como, "paso a través". Si los interruptores S1, S2, S3 y S4 están abiertos, el motor estará libre, en cambio si el motor está girando y queremos frenarlo o pararlo, la tensión inducida (fcem) que se genera con la inercia, se debe derivar hacia un sistema llamado de frenado dinámico que veremos más adelante. En general, los cuatro elementos de conmutación se puede activar y desactivar de forma independiente, aunque hay algunas restricciones evidentes. Independientemente de con que construyamos el puente-H, existen unas pocas combinaciones, no permitidas como ya se ha descrito, el resto de combinaciones, se pueden utilizar para lograr distintos resultados. De todos los estados posibles de los

interruptores, sólo los 5 primeros estados de la siguiente tabla, son los que nos interesan, el resto no están permitidos.

PUENTE-H CON BJT. El puente-H construido con transistores bipolares (BJT) son la opción rápida, son robustos, fáciles de diseñar, y controlar. La baja potencia que soportan y su muy baja eficiencia son sus mayores limitaciones. El circuito puente-H, realizado con transistores bipolares, nos puede ser útil en muchos casos. Dependiendo de la potencia de los transistores, aunque también se utilizan transistores darlington como los TIP, por ejemplo. Aún así, su gran problema es la potencia y calor, por este motivo el puente-H, se aplica con frecuencia en los motores de juguetería, pequeños robots y pequeñas aplicaciones. El siguiente, es un ejemplo de puente-H con pares de transistores NPN y PNP.

De este circuito, nos interesa resaltar la parte correspondiente al puente-H y sus drivers para elegir la dirección de giro del motor M. Podemos destacar la forma de manejar los pares de transistores de ambas ramas, mediante un inversor para cada rama del puente-H.

Componentes: Bill Of Materials For

PROYECTOUNIDADIV.DSN

Design Title : PROYECTOUNIDADIV.DSN Author : ALEJANDRO ISRAEL MERCADO LOPEZ Revision : 1.1 Design Created : Lunes, 10 de Marzo de 2014 Design Last Modified : Lunes, 10 de Marzo de 2014 Total Parts In Design : 17

SIMBOLOGIA Y ESPECIFICCIONES FUNCIONALES DE CADA COMPONENTE

Diagrama final en proteus isis. Una ves identificados todos los componentes pasamos a diseñar nuestro circuito en proteus isis, tal como se muestra en la siguiente imagen. Es importante tener en cuenta que hay que buscar los componentes de nuestro circuito en internet si no los tenemos en nuestras librerías.

Después de tener todo el diagrama terminado tenemos que utilizar el packing tool de nuestro isis.

Ahora es importante ver que el elemento pcb este cargado a nuestro componente de proteus isis si no lo tenemos habrá que cargarlo.

En el caso del componente tip41 tenemos cargadas satisfactoriamente las librerías. En efecto todos los componentes de nuestro diagrama deberán estar empaquetados para poder pasar a la siguiente fase que es el modelado del pcb en ares.

Diagrama final en proteus ares Una ves que tengamos el diagrama en isis y todos nuestros paquetes pcb cargados damos clic en ares en nuestra ventana isis.

Pasos para la obtención de nuestro diagrama en ares: Paso 1. Damos clic en la herramienta 2d graphics 2 mode

Paso 2.

Seleccionamos border age

Paso 3. Selecciona el área que deberás utilizar según tu diseño

Ahora vamos a importar todos nuestros componentes a ares mediante la herramienta tools opción autoplacer:

Te acomodará los componentes de una forma muy desorganizada por lo que tendrás que separa y reacomodar un poco tu circuito. Ahora vamos a prepara algunas opciones necesarias para que el mismo ares nos genera un excelente diseño de pcb de la siguiente manera: Paso 4. Tenderemos que dirigirnos al menú System set layer usages, da clic en esta opción y veras una ventana como se muestra a continuación. Configura las opciones de esta, como se ve en la imagen.

Paso 5. Ahora da clic en el menú System /Set Layer Pairs

Te aparecerá la siguiente venta. Configúrala de tal manera que se vea como en la imagen.

Paso 6. Ahora le indicaremos a nuestro ares que queremos todas nuestra venas en la parte inferior de nuestra pcb. Da clic en el menú Tools/ Design rule manager

Hecho esto te aparecerá la siguiente ventana: Donde seleccionaras la pestaña Net Clases y en el apartado Net Class, selecciona power y configura tu ventana tal como se muestra en la siguiente imagen.

Ahora selecciona la opción signal del aparta Net Class y configura tu ventana como se muestra a continuación.

Paso 7 Ahora que ya tenemos configurado nuestras opciones pasaremos a modificar el grosor de las venas del circuito.

Para esto da clic en la option track Node

Ahora en el apartado Default da clic derecho y del menú contextual selecciona la opción Edit tal como se muestra en la imagen inferior.

Te aparecerá la ventana Edit Trace Style en la cual solo tienes que escoger el tamaño de las venas en el apartado Width como se ve a continuación.

Ten cuidado al seleccionar esta opción, si es un valor muy pequeño tendrás problemas a la hora de imprimir tu circuito en la placa fenolica.

Paso 8. Ahora vamos a generar nuestro circuito tal y como se vera: Ve y selecciona el menú Tools, y da clic en la opción auto Router, tal como se ven en la siguiente imagen.

A hacer esto veras como el programa empieza a generar un conjunto de líneas hasta llegar a un producto final como el que se muestra a continuación.

Paso 9. Por ultimo vamos a preparar nuestra power plane generator, esto nos permite generar la tierra necesaria para nuestro circuito. Para esto vamos al menú Tools, y seleccionamos la opción Power Plane Generator….. como se muestra en la siguiente imagen.

El resultado es el siguiente:

Ahora vamos a configurar nuestro power plane para que tengamos una tierra en nuestra tarjeta bien diseñada. Primero vamos a seleccionar nuestro power plane.

Para esto vemos a dar clic derecho a nuestro power plane como se muestra a continuación. No olvides dar clic en Edit properties.

Te aparecerá la siguiente ventana la cual deberás configurarla tal como se muestra en la imagen siguiente.

Da clic en ok.

CREACION DE LA PLACA FENOLICA PASO A PASO PASO 1 IMPRESIÓN DEL MODELO Existen muchas maneras de imprimir el modelo del circuito tales como: 

Las primeras son las impresiones directas



Export BitMap



Export MetaFile



Export DXF file



Export EPS file



Export PDF file



Export Vector file



Export Overlay

En nuestro caso nosotros vamos a escoger la opción de exportación a pdf. El resultado de esto es el siguiente:

PASO 2 LIJAR LA PLACA FENOLICA Ahora vamos a lijar ligeramente nuestra placa fenolica con una lija de agua.

PASO 3 PLANCHAR EL DIBUJO EN LA PLACA Ahora vamos a poner nuestra impresión del circuito con nuestra placa fenolica y la vamos a planchar unos 30 minutos hasta que mas o menos quede de la siguiente manera:

Estas indicaciones pueden variar dependiendo del tipo de papel que este utilizando, su grosor, el tipo de plancha y la intensidad de calor aplicado.

PASO 4 REMOJAR LA PLACA En lo particular este paso es el mas complicado, dado a que si utilizas mucho agua puedes desprender por completo la tinta del cobre. Por lo que recomiendo hacerlo con mucha calma y tranquilidad. Esto lo puede hacer con pequeño cepillo húmedo que te permita ir removiendo los excesos de papel húmedo.

PASO 5 CLORURO FERRICO EN AXION

Es hora de utilizar nuestro cloruro férrico para eliminar el cobre que no fue protegido por la tinta así que los pasos son los siguientes. 1.- Vierte un poco de cloruro férrico en un recipiente de hule grueso o vidrio

2.- Una ves que tengas tu placa limpia sumérgela cuidadosamente en el acido.

3.- Déjala por unos cuantos minutos y mantén el recipiente meneándolo para que el acido carcoma todo el cobre. Sácala para ver el efecto del acido 4.- Por ultimo enjuaga tu placa con abundante agua. El resultado es el siguiente:

5. Ahora que ya tenemos nuestra fuente verificamos que no tenga ningún corto o que ninguna de nuestra venas este haciendo contacto.

6. Después utilizando un moto tool taladramos nuestra placa con una broca de 1/64 o 1/32 según sea el componente que se valla a colocar como se muestra a continuación.

7. Ahora que ya tenemos perforada nuestra placa colocamos los componentes teniendo cuidado de colocarlos correctamente no confundir tierra con positivo.

8. Ya que tenemos los componentes colocado los soldamos como se muestra en la siguiente figura.

9. A continuación procedemos a montar nuestra placa en la carcaza seleccionada: 10. Vista de placa terminada

11. Ahora procedemos a armar la carcaza. Primero montamos nuestro transformador en la base de nuestra carcaza.

12.- Preparando a cara de papa para ponerle una elice. 13.- Para finalizar conectamos el circuito:

Proyecto terminado

CONCLUCION: En este proyecto aprendimos el funcionamiento del transistor, aprendimos como se comportan sus tres partes el colector, la base y el emisor. En nuestro caso los utilizamos para desviar la energía por diferentes partes del circuito haciendo que nuestro motor girara de derecha a izquierda y viceversa. Vimos como con el dipswitch podíamos mandar señal al transistor BC548 en su base permitiendo el flujo de corriente entre un TIP41 y un TIP42 haciendo que pase la energía por el motor de tal modo que este gire. El huso de los diodos es para restringir el paso de la energía y hacer que sea redirigida por los transistores.