2ºCFGS “Desarrollo de productos electrónicos”

Proyecto – Encendido y Apagado

de una Lámpara con Variador de

Brillo Desarrollo de proyectos de productos electrónicos

Toni Cervelló Duato

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Índex Pág.3 -> Descripción del proyecto Pág.3 -> Descripción de las partes Pág.3 -> Descripción de funcionamiento Pág.4 -> Cálculos del circuito Pág.5 -> Planificación del proyecto Pág.6 -> Normativa para equipos electrónicos Pág.6 -> Presupuesto del proyecto Pág.8 -> Datasheet de los componentes Pág.32 -> Circuito electrónico y diseño de placa

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1.- Descripción del proyecto En este proyecto se desea construir un encendido y apagado de una lámpara con variador de brillo automático.

2.- Descripción de las partes Fuente de alimentación

o La fuente de alimentación diseñada para este proyecto es una fuente de alimentación doble es decir, con tensión negativa y positiva, concretamente -9Vdc y +9Vdc. Hay una salida con una señal rectificada de 100Hz que indica cuando la señal pasa por cero.

Conformador o Es el encargado de sincronizar la señal del generador de diente

de sierra cuando la señal rectificada pasa por cero. Con esto se consigue una señal de diente de sierra sincronizada.

Generador diente de sierra o Es el encargado de generar una señal en forma de diente de

sierra mediante un AO.

Integrador o El integrador será el encargado de generar una señal en forma

de rampa ascendente o descendente, dependiendo de si se desea apagar o encender. Esta señal, tanto en la subida como en la bajada, será de 20 segundos cada una.

PWM o La modulación por ancho de pulso (PWM) es la encargada de

mezclar las dos señales anteriores, para que a la salida del operacional ataque al optoacoplador para controlar la potencia.

Potencia o La parte de potencia está compuesta por un optodiac, que será

controlado mediante la señal de la salida del PWM. El optodiac atacara a la puerta de un triac, que será el encargado de dejar pasar la señal alterna en mayor o menor parte, dependiendo de la señal del PWM.

o La parte de potencia irá conectada a 230V / 50 Hz

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3.- Descripción de funcionamiento La fuente de alimentación está compuesta por un transformador de

toma intermedia, ya que necesitamos que la fuente de alimentación sea de dos tensiones, negativa y positiva. Utilizaremos los reguladores de la serie 78XX (para tensiones positivas) y 79XX (para tensiones negativas). Hay que colocar un diodo antes de la parte de filtro den la tensión positiva para que haya una salida del puente de diodos de 100 Hz, ya que será utilizada más adelante para conocer el cruce por cero.

Para sincronizar la señal de dientes de sierra, se utilizara un detector de paso por cero, un integrador RC, un diodo y un integrador con un AO, un J-FET y varios componentes discretos. La señal de 100Hz es introducida a la base de un transistor, y al colector de este mismo, habrá una serie de impulsos sincronizados con la señal de 100Hz.

Cuando Vent>0’7V, el transistor entra en saturación (Vs=0); cuando Vent se acerque a 0’7V, el transistor entra en corte (Vs=1).

Mediante el integrador RC se consigue una serie de impulsos, negativos y positivos, sincronizados con la señal de 100 Hz, pero en forma de aguja, siendo los impulsos más cortos.

Con el diodo se consigue eliminar el impulso negativo de la señal, quedando solo el positivo.

Esta señal ataca a la puerta de un J-FET, que se encuentra en la realimentación de un AO configurado como integrador. Este integrado lo que hace es crear una señal ascendente, y cada vez que la señal de la red pase por 0, esta señal vuelve a 0V, es decir, se corta, y vuelve a ascender hasta el próximo cruce por cero. De esta forma se genera una señal en forma de diente de sierra sincronizada con la señal de alimentación de la lámpara.

Mediante el siguiente integrador lo que se consigue es la rampa de apagado o encendido. Mediante un conmutador se elige la tensión que tendrá a la entrada del integrador. Si la entrada es positiva, la señal de salida del integrador seria una rampa descendiente, y si la entrada fuera negativa, sería una rampa ascendente. Con el diodo conseguimos que en la rampa descendente, la señal no baje por debajo de 0V.

Una vez hemos conseguido la señal de rampa y la señal en forma de diente de sierra, la comparamos mediante un AO, que hará la función de PWM. A la salida del AO, cada vez que la señal en forma de diente de sierra supere la señal de entrada de la rampa, habrá una señal que activara el LED del optodiac, dándole un impulso a la puerta del TRIAC, haciendo que conduzca e ilumine la lámpara.

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El brillo de la lámpara dependerá en cada momento de la rampa de subida o de bajada, dependiendo de si esta apagándose o encendiéndose.

4.- Cálculos Transformador

Generador dientes de sierra

Generador de rampa

Resistencia del optoacoplador

Divisor de tensión integrador

5.- Planificación del proyecto Diseño de la placa

o Archivos adjuntos

Placa de circuito impreso o Proceso

Insolación Revelado Atacado

o Fotolito + medios químicos Revelador Disolución corrosiva para cobre

o Revelador Disolución de sosa cáustica (NaOH)

o Atacador Disolución de cloruro férrico (FeCl₃) Agua + Agua oxigenada + Salfumant (H₂O + H₂O₂ + HCl)

o Máquina fresadora

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Observaciones o Asegurarse que los puntos de sujeción de la placa esté libre de

cobre o conectados a masa. o Colocación de los disipadores y sus correspondientes aislantes

de mica. o Colocación de pasta térmica.

Montaje o Soldadura de componentes o Comprobación del circuito durante el montaje (FA, conformador,

integrador, señal diente de sierra, PWM, potencia…

6.- Normativa para equipos electrónicos •CEM (Compatibilidad electromagnética) R.D.1580/2006, (mínimos valores de EMI, interferencia electromagnética) •UNE 20-050-74 -> Para resistencias y condensadores. (En condiciones adversas frio, calor, etc.) •UNE 20-501-86 -> Prueba de robustez mecánica y condiciones adversas •UNE 20-524 -> Soldabilidad de componentes en circuito impreso •UNE 20-524-77 -> Técnicas en la realización de circuitos impresos •UNE 20-606-86 -> Ensayos eléctricos y aislamientos

7.- Presupuesto del proyecto

7

Componente Precio/ud. Cantidad Precio

Interruptor alimentación 1,33 € 1 1,33 €

Conmutador botón DPDT 1,26 € 1 1,26 €

Transformador con toma intermedia 6,81 € 1 6,81 €

TL082 0,51 € 1 0,51 €

TL081 0,35 € 1 0,35 €

Resistencias 0,10 € 11 1,10 €

Led's 0,05 € 2 0,10 €

1N4148 0,06 € 2 0,12 €

1N4007 0,11 € 1 0,11 €

Condensadores nF 0,09 € 6 0,54 €

Condensadores uF 0,11 € 3 0,33 €

MOC3020 0,84 € 1 0,84 €

BT136 0,58 € 1 0,58 €

7809 0,56 € 1 0,56 €

7909 1,29 € 1 1,29 €

W005 0,40 € 1 0,40 €

2N3904 0,04 € 1 0,04 €

2N5638 0,44 € 1 0,44 €

Placa baquelita 70 x 50 (mm) 5,65 € 1 5,65 €

Varios (cableado, tornilleria, arandelas...) 3,00 € 1 3,00 €

Carcasa del proyecto (70 x 70 x 30)(an x largo x alto) 5,00 € 1 5,00 €

Regleta 0,45 € 3 1,35 €

Zócalo DIP-6 0,15 € 1 0,15 €

Zócalo DIP-8 0,20 € 2 0,40 €

Mano de obra 18,00 € 1 18,00 €

Imprevistos 5,00 € 1 5,00 €

55,26 €

50

32,60 €

Total 32,60 €

Precio sin IVA

Precio con IVA

Descuento

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

D D

C C

B B

A A

GND

100HZ

GND GND GND GND

GNDGNDGNDGND

VCC

-VCC

VCC

GND GND GND

100HZ

DIENTE

-VCC

GND

-VCC

VCCGND

RAMPA

GND VCC

-VCC

VCC

VCC

-VCC

GND GND

-VCC

VCC

DIENTE

RAMPA

GND

PWM

PWM

Dibujado

Comprobado

Fecha

Escala

Firma

Grupo:

Plano nº:

CIPFPLUIS SUÑER SANCHIS

ALZIRA

Toni Cervelló Duato

Rafa Marrades

Proyecto - Encendido y Apagado de una Lámpara con Variador de Brillo

2º CFGS

1

03/02/2012

Dibujado

Comprobado

Fecha

Escala

Firma

Grupo:

Plano nº:

CIPFPLUIS SUÑER SANCHIS

ALZIRA

Toni Cervelló Duato

Rafa Marrades

Proyecto - Encendido y Apagado de una Lámpara con Variador de Brillo

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Dibujado

Comprobado

Fecha

Escala

Firma

Grupo:

Plano nº:

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Toni Cervelló Duato

Rafa Marrades

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03/02/2012

Generador diente de sierra

Cruze por 0

Generador rampa

Fuente de alimentación doble

PWM

Regulador

C5100nFC5100nF

12

R1

1k

R1

1k

1 2

R51kR51k

12

-

+

U4

TL081

-

+

U4

TL081

3

26

7 14 5

- +

D1

BRIDGE

- +

D1

BRIDGE

4

3

2

1

R11680R11680

12

R6

1M2

R6

1M2

12

R21kR21k

12

JP1

Transformador

JP1

Transformador

1 12 23 3

D31N4148D31N4148

SW1

ON / OFF

SW1

ON / OFF

R9

1k

R9

1k

1 2

C3100nFC3100nF

12

R8

680

R8

680

1 2

U3A

TL082

U3A

TL082

+3

-2

V+

8V

-4

OUT 1

U3B

TL082

U3B

TL082

+5

-6

V+

8V

-4

OUT 7

C8

10nF

C8

10nF

1 2

+

C10

100uF

+

C10

100uF

1 2

R10680R10680

12

C7

1nF

C7

1nF

1 2

+ C1680uF

+ C1680uF

12

U5MOC3020U5MOC3020

1

2

64

C6100nFC6100nF

12

U1LM7809U1LM7809

VI1

GN

D2

VO 3

Q22N5638Q22N5638

D5OND5ON

U2LM7909U2LM7909

VI2 GN

D1

VO 3

C2100nFC2100nF

12

D4

1N4148

D4

1N4148

R7

2k2

R7

2k2

12

D6OFFD6OFF

D2

1N4007

D2

1N4007

R32k2R32k2

12

JP2

LAMPARA

JP2

LAMPARA

11

22

Q12N3904Q12N3904

R48k2R48k2

12

+ C4680uF

+ C4680uF

12

JP3

230V

JP3

230V

11

22

Q3BT136Q3BT136