LUZ AUTOMATICA NOCTURNA
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LUZ AUTOMATICA NOCTURNA Document Transcript

  • 1. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA PROYECTO DE TECNOLOGÍA 1. INTRODUCCION Con los conocimientos adquiridos en física, durante el cursado de la materia se seleccionó un proyecto sencillo que se pueda armar en una placa experimental y que funcione correctamente. El proyecto seleccionado es un circuito sencillo que enciende y apaga una luz mediante un sen sor que cuando disminuye la luz ambiente se enciende y cuando la luz ambiente es mayor, se apaga. Como aplicación resulta un montaje ideal para quien llega a casa de noche y desea encontrar las luces encendidas o también para quien no puede estar en determinado lugar para encender o apagar las luces al anochecer o amanece, además de evitar el gasto excesivo de energía eléctrica, porque mantiene las luces encendidas sólo mientras falta luz natural, también ayuda a economizar la presencia de un operador humano para conectarlas o desconectarlas. El proyecto utiliza una configuración poco común de circuito de disparo con el temporizador 555 y con relé puede controlar lámparas de las redes domiciliarias tanto de 110V como de 220V con potencias suficientes para la mayoría de las aplicaciones, en la red de 110V podemos controlar hasta 200 W de lámparas y en la red de 220V hasta 400 W. Para demostrarlo solo se utiliza una batería de 9V, un LED como lámpara y sin relé.Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 1
  • 2. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA 2. ANTECEDENTES Tras el control del fuego por parte de los humanos uno de sus usos fue la iluminación. Así pudo usarse mediante antorchas para iluminar algunos lugares. Como este sistema era engorroso y poco duradero fueron apareciendo luminarias con diferentes aceites y mechas que permitían iluminar durante más tiempo y de forma más cómoda. Han sido encontradas lámparas de terracota en las planicies de Mesopotamia datadas entre el 7000 y el 8000 a.C. y otras de cobre y bronce en Egipto y Persia cercanas al 2700 a.C. Las primeras ordenanzas sobre alumbrado público que se conocen datan del siglo XVI. En Francia, venían obligados los vecinos (1524) a colgar una luz en la puerta de sus casas y hasta 1558 no se colocaron faroles en las esquinas de las calles. Las primeras farolas eléctricas empleadas, eran del tipo arco eléctrico, inicialmente las velas eléctricas, velas Jablochoff o velas Yablochkov desarrolladas por el ruso Pavel Yablochkov en 1875. Se trataban de lámparas de arco eléctrico con electrodos de carbón que empleaban corriente alterna, que garantizaba que los electrodos ardieran de forma regular. Las velas Yablochkov fueron usadas por primera vez para alumbrar los grandes almacenes Grand Magasins de Louvre, en París en los años 1880. La luz de arco eléctrico tenía dos grandes inconvenientes. Emite una luz intensa y gran desprendimiento de calor, aunque útil para zonas industriales como los astilleros, era incómoda para las calles de las ciudades. A finales del siglo XIX, con el desarrollo de lámparas incandescentes baratas, brillantes y fiables, las de luz de arco quedaron en desuso para el alumbrado público, permaneciendo para usos industriales.Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 2
  • 3. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ¿Cuales son los beneficios de una luz nocturna automática para la humanidad y cómo se puede construir? 4. OBJETIVOS  Conocer las características principales de la luz nocturna automática estructura, su funcionamiento y el uso en la sociedad.  Analizar, comprender y aplicar la tecnología utilizada en este medio de Iluminación para así darle una posible aplicabilidad en nuestro diario vivir.  Comparar este medio tecnológico con otros sistemas o mecanismos parecidos, para así sacar las ventajas y desventajas que este nos presenta.  Lograr que las personas que puedan apreciar este proyecto, puedan entender cómo funciona, el porqué, que elementos intervienen, y muchos aspectos más. 5. JUSTIFICACION Un sistema de luz nocturna automática puede tener muchas utilidades. Además de evitar el gasto excesivo de energía eléctrica, manteniendo las luces encendidasJob Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 3
  • 4. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA sólo mientras falta luz natural, también ayuda a economizar la presencia de un operador humano para conectarlas o desconectarlas. Podemos usar tales sistemas con eficiencia, en los siguientes casos: • Accionamiento de lámparas de vidrieras, jardines, estacionamientos o zaguanes. • Accionamiento de sistemas de señalización nocturna (luces de mástiles) El proyecto que describimos utiliza una configuración poco común de circuito de disparo o "trigger" con el 555 y puede controlar lámparas de las redes domiciliarias tanto de 110V como de 220V con potencias suficientes para la mayoría de las aplicaciones. De hecho, en la red de 110V podemos controlar hasta 200 vatios de lámparas, y en la red de 220V hasta 400 vatios, con suficiente holgura para los contactos de relé que son conectados en paralelo. Para el control de potencias mayores, se puede usar sin problemas un relé intermediario. Las características del aparato son las siguientes: • Tensión de alimentación: 110 o 220 voltios • Sistema sensor: LDR • Carga máxima: 200W (110V) o 400W (220V) • Componentes activos: 1 circuito integradoJob Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 4
  • 5. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA 6. MARCO TEORICO Corriente eléctrica: La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán. El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir. Corriente continua: Es aquella corriente en donde los electrones circulan en la misma cantidad y sentido, es decir, que fluye en una misma dirección. Su polaridad es invariable y hace que fluya una corriente de amplitud relativamente constante a través de una carga. A este tipo de corriente se le conoce como corriente continua (cc) o corriente directa (cd), y es generada por una pila o batería. Este tipo de corriente es muy utilizada en los aparatos electrónicos portátiles que requieren de un voltaje relativamente pequeño. Generalmente estos aparatos no pueden tener cambios de polaridad, ya que puede acarrear daños irreversibles en el equipo.Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 5
  • 6. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA Corriente alterna: La corriente alterna es aquella que circula durante un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante. Su polaridad se invierte periódicamente, haciendo que la corriente fluya alternativamente en una dirección y luego en la otra. Se conoce en castellano por la abreviación CA y en inglés por la de AC. Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y sin ella no podríamos utilizar nuestros artefactos eléctricos y no tendríamos iluminación en nuestros hogares. Este tipo de corriente puede ser generada por un alternador o dinamo, la cual convierten energía mecánica en eléctrica. El mecanismo que lo constituye es un elemento giratorio llamado rotor, accionado por una turbina el cual al girar en el interior de un campo magnético (masa), induce en sus terminales de salida un determinado voltaje. A este tipo de corriente se le conoce como corriente alterna (a). Circuito Eléctrico: El circuito eléctrico es el recorrido preestablecido por el que se desplazan las cargas eléctricas. Las cargas eléctricas que constituyen una corriente eléctrica pasan de un punto que tiene mayor potencial eléctrico a otro que tiene un potencial inferior. Para mantener permanentemente esa diferencia de potencial, llamada también voltaje o tensión entre los extremos de un conductor, se necesita un dispositivo llamado generador (pilas, baterías, dinamos, alternadores...) queJob Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 6
  • 7. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA tome las cargas que llegan a un extremo y las impulse hasta el otro. El flujo de cargas eléctricas por un conductor constituye una corriente eléctrica. Potencial Eléctrico El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva q desde el punto de referencia, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se 𝑾 expresa por: 𝑽= 𝒒 El potencial eléctrico sólo se puede definir para un campo estático producido por cargas que ocupan una región finita del espacio. Para cargas en movimiento debe recurrirse a los potenciales de Liénard-Wiechert para representar un campo electromagnético que además incorpore el efecto de retardo, ya que las perturbaciones del campo eléctrico no se pueden propagar más rápido que la velocidad de la luz. Si se considera que las cargas están fuera de dicho campo, la carga no cuenta con energía y el potencial eléctrico equivale al trabajo necesario para llevar la carga desde el exterior del campo hasta el punto considerado. La unidad del sistema internacional es elvoltio(V). Todos los puntos de un campo eléctrico que tienen el mismo potencial forman una superficie equipotencial. Diferencia De Potencial Eléctrico La diferencia de potencial entre dos puntos A y B de un campo eléctrico es un 𝒒 𝒐 desde A hasta B. La unidad en la que se mide el potencial es el Voltio o Volt. valor escalar que indica el trabajo que se debe realizar para mover una cargaJob Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 7
  • 8. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA 𝑽𝑩− 𝑽𝑨 = 𝑾 𝑨𝑩 DE LA FISICA 𝒒𝒐 El potencial es una medida que se suele usar de forma relativa (entre dos puntos) y por eso se la llama diferencia de potencial. También es posible definir al potencial absoluto en un punto como el trabajo para mover una carga desde el infinito hasta ese punto. Si dos puntos entre los cuales hay una diferencia de potencial están unidos por un conductor, se produce un movimiento de cargas eléctricas generando una corriente eléctrica. Intensidad de corriente: La intensidad del flujo de los electrones de una corriente eléctrica que circula por un circuito cerrado depende fundamentalmente de la tensión o voltaje (V) que se aplique y de la resistencia (R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la carga o consumidor conectado al circuito. Si una carga ofrece poca resistencia al paso de la corriente, la cantidad de electrones que circulen por el circuito será mayor en comparación con otra carga que ofrezca mayor resistencia y obstaculice más el paso de los electrones. Por tanto, definimos la intensidad de corriente eléctrica, I, como la cantidad de carga eléctrica que circula por una sección de un conductor en la unidad de tiempo. Intensidad = carga/tiempo I= Q/t Leyes fundamentales Existen unas leyes fundamentales que rigen a cualquier circuito eléctrico. Estas son:Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 8
  • 9. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA • Ley de corriente de Kirchhoff: La suma de las corrientes que entran por un nodo deben ser igual a la suma de las corrientes que salen por ese nodo. • Ley de tensiones de Kirchhoff: La suma de las tensiones en un lazo debe ser 0. • Ley de Ohm: La tensión en una resistencia es igual al producto del valor dicha resistencia por la corriente que fluye a través de ella. • Teorema de Norton: Cualquier red que tenga una fuente de tensión o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de corriente en paralelo con una resistencia. • Teorema de Thévenin: Cualquier red que tenga una fuente de tensión o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de tensión en serie con una resistencia. Si el circuito eléctrico tiene componentes no lineales y reactivos, pueden necesitarse otras leyes mucho más complejas. Al aplicar estas leyes o teoremas se producirán un sistema de ecuaciones lineales que pueden ser resueltas manualmente o por computadora. Resistencias Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica RESISTENCIAS EN SERIE Las resistencias podemos agruparlas de varias formas: en serie y en paralelo o derivación. Aquí vamos a estudiar la asociación en serie.Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 9
  • 10. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA Al conectar en serie, colocamos una resistencia "a continuación" de la otra, tal y como vemos en la figura: En la figura observamos que la intensidad, I, que circula por ambas resistencias es la misma, mientras que, cada resistencia presenta una diferencia de potencial distinta, que dependerá, según la ley de Ohm, de los valores de cada resistencia. Queremos calcular la resistencia equivalente, es decir, la resistencia que introducida en el circuito en vez de R1 y R2, no modifique los valores de la intensidad. Debemos tener en cuenta que la intensidad no debe sufrir variación y, como la equivalente sustituye a ambas, la diferencia de potencial de la equivalente, debe ser la suma de las diferencias de potencial de R1 y R2. Luego, Ve = V1 + V2 Teniendo en cuenta lo anterior, podemos aplicar la ley de Ohm para la resistencia equivalente y para cada una de las resistencias individuales: (1) Ve = I·Re (2) V1 = I·R1 (3) V2 = I·R2Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 10
  • 11. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA RESISTENCIAS EN PARALELO Las resistencias podemos agruparlas de varias formas: en serie y en paralelo o derivación. Aquí vamos a estudiar la asociación en paralelo. Al conectar en paralelo, colocamos conectadas por sus extremos a un mismo punto, llamado nodo (en la figura A y B), tal y como vemos en la figura: En la figura observamos que la intensidad, I, que circula por ambas resistencias se bifurca en dos valores, I1 e I2, que dependerán de los valores de las resistencia. Por otro lado, vemos como ambas resistencias están sometidas a la misma diferencia de potencial V. Queremos calcular la resistencia equivalente, es decir, la resistencia que introducida en el circuito en vez de R1 y R2, no modifique los valores de la intensidad, de forma que la intensidad que pase por la equivalente sea la suma de I1 e I2.Debemos tener en cuenta que, como la equivalente sustituye a ambas, la diferencia de potencial de la equivalente, debe ser la misma que la de R1 y R2.Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 11
  • 12. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA Luego, I = I1 + I2 Partes de un circuito eléctrico: Componente: Se llama así a un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir interiormente una carga eléctrica. En la figura se ven 9 componentes entre resistores y fuentes. Nodo: Punto de un circuito donde concurren más de dos conductores. A, B, D, E son nodos. Nótese que C no es considerado como un nuevo nodo, puesto que se puede considerar como un mismo nodo en A, ya que entre ellos no existe diferencia de potencial o tener tensión 0 (VA - VC = 0). Rama: Conjunto de todos los elementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 se hallan siete ramales: AB por la fuente, BC por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal sólo puede circular una corriente. Malla: Cualquier camino cerrado en un circuito eléctrico. Fuente: Componente que se encarga de transformar algún tipo de energía en energía eléctrica. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes, una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2. Conductor: Comúnmente llamado cable; es un hilo de resistencia despreciable (idealmente cero) que une los elementos para formar el circuito.Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 12
  • 13. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA 7. CRONOGRAMA Meses agosto setiembre octubre noviembre Actividades S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 1. Selección del proyecto 2. Justificación del proyecto 3. Determinar los objetivos 4. Recopilación de información 5. Presupuesto 6. Primera revisión 7. Compra de materiales 8. Se establecen los paso a seguir 9. Segunda revisión 10. Revisión del proyecto 11. Tercera revisión 12. Elaboración del proyecto 13. Cuarta revisión 14. Quinta revisión 15. Reajuste del proyecto 16. Sexta revisiónJob Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 13
  • 14. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA 8. MATERIALES  C1 - 1 - 555 - circuito integrado  LDR - LDR - redondo común  D1 - 1N4148 o equivalente - diodo de uso general  D2, D3 - 1N4022 o equivalente - diodo rectificador  K1 - transformador con primario de 110V o 220V conforme a la red local y secundario 12 12V con por lo menos 200mA  P1 - 47k o 100k - potenciómetro simple  F1 - 4A - fusible  S1 - interruptor simple  R1, R2, R3, R4 - 10k x 1/8W - resistores (marrón, negro, naranja)  C1 - 220nF (224) - capacitor cerámico  C2 - 1.000µF x 25c - capacitor electrolítico Varios: placa de circuito impreso, cable de alimentación, caja para montaje, botón para P1, todo para el LDR, cables, soldadura, etc.Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 14
  • 15. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICAJob Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 15
  • 16. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA 9. PRESUPUESTO Recurso Costo(S/.) • C1 - 1 - 555 circuito integrado 0.80 • LDR - LDR redondo común 1.00 • D1 - 1N4148 o equivalente - diodo de uso general 0.20 • D2, D3 - 1N4022 o equivalente - diodo rectificador 0.40 • K1 - transformador con primario de 110V o 220V 10.00 conforme a la red local y secundario 12 12V con por lo menos 200mA • P1 - 47k o 100k - potenciómetro simple 0.50 • F1 - 4A - fusible 0.10 • S1 - interruptor simple 0.80 • R1, R2, R3, R4 - 10k x 1/8W - resistores (marrón, negro, 0.80 naranja) • C1 - 220nF (224) - capacitor cerámico 0.20 • C2 - 1.000µF x 25c - capacitor electrolítico 0.50 • Placa de circuito impreso 3.50 5.00 • Cable de alimentación • Caja para montaje 9.00 1.00 • Botón para P1 7.00 • Todo para el LDR • Cables 6.00 15.00 • Soldadura 61.8Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 16
  • 17. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA 10. PROCEDIMIENTO Al anochecer este dispositivo encenderá automáticamente las luces del, jardín, garaje o de las vidrieras de una tienda, y al amanecer las apagará. Un montaje ideal para el que llega a su casa de noche y desea encontrar las luces encendidas, o también para quien no puede estar en el lugar para encender o apagar las luces al anochecer o amanecer. Un sistema de luz nocturna automática puede tener muchas utilidades. Además de evitar el gasto excesivo de energía eléctrica, manteniendo las luces encendidas sólo mientras falta luz natural, también ayuda a economizar la presencia de un operador humano para conectarlas o desconectarlas. El proyecto que describimos utiliza una configuración poco común de circuito de disparo o "trigger" con el 555 y puede controlar lámparas de las redesJob Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 17
  • 18. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA domiciliarias tanto de 110V como de 220V con potencias suficientes para la mayoría de las aplicaciones. De hecho, en la red de 110V podemos controlar hasta 200 vatios de lámparas, y en la red de 220V hasta 400 vatios, con suficiente holgura para los contactos de relé que son conectados en paralelo. Como podemos ver en la figura 1 el integrado 555 (timer) está formado internamente por dos comparadores conectados a un flip-flip y a una etapa de potencia. Normalmente este integrado es usado como timer estable o monoestable, pero nada impide que sea polarizado, como muestra la misma figura, para formar un "trigger" o circuito de disparo. La tensión de referencia puede ser aplicada al pin 5, siendo del orden de la mitad de la tensión de alimentación. En la transición de la tensión de entrada del pin 2, de un valor mayor de la mitad de la tensión de referencia a una menor, la salida es activada, pudiendo controlar un relé. En el proyecto final, fijamos la tensión de referencia por un divisor formado por R1 y R2 y ajustamos el disparo en función de la luz que incide en el LDR a través del potenciómetro P1. El ajuste se realiza en función de la luz ambiente.Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 18
  • 19. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA Les recordamos que, en la instalación del aparato, el LDR debe recibir solamente la luz ambiente (del cielo) y nunca la luz de las lámparas que controla, pues en este caso habría una realimentación (figura 2). El circuito es alimentado por la red local a través de un transformador, y en el montaje está previsto un tomacorriente donde pueden ser conectadas las lámparas alimentadas. En el caso de un jardín o vidriera, por ejemplo, se pueden poner lámparas en paralelo, observando el límite de potencia. Es digno de subrayar que una característica importante de este circuito con "trigger" es el hecho de no sufrir esas desagradables oscilaciones de los circuitos convencionales cuando la iluminación llega al umbral de disparo. La transición del punto de espera al disparo es inmediata y única.. El relé cierra y abre de inmediato los contactos, sin oscilación. MONTAJE En la figura 3 damos el diagrama completo del aparato, que después del montaje puede ser encerrado en una caja de metal, plástico u otro material. Los principales cuidados que se deben tomar con los componentes y su obtención son los siguientes:Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 19
  • 20. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA • El circuito integrado es el 555, debiendo observarse su posición. • El LDR es de tipo redondo, de cualquier tamaño, debiendo ser instalado en un tubo opaco dirigido hacia el cielo de modo de operar con su luminosidad. Se puede usar un cable de hasta 5 metros para conectar este LDR al circuito. • El diodo D1 es de uso general, 1N4148 o 1N914, en tanto que D2 y D3 son rectificadores del tipo 1N4002, 1N4007 o equivalentes, de viendo siempre observarse su polaridad. • El relé recomendado es el MC2RC2 que tiene contactos para 2 amperes los cuales son conectados en paralelo y todavía operan con holgura en la carga máxima recomendada. Para mayores cargas se pueden usar relés de contactos de mayor corriente pero su bobina debe ser de 12V con corriente máxima de 100mA. Si se usaran relés diferentes, se debe modificar el diseño de la placa. • Los resistores son todos de 1/8 o 1/4W y el único potenciómetro puede ser tanto de 47k como de 100k. • C1 es un capacitor cerámico que funciona como filtro y desacoplamiento del integrado, y su valor no es crítico, estando entre 100nF y 220nF. C2 es un electrolítico para una tensión mínima de 25V y su valor de estar entre 1.000 y 2.200µF. • T1 tiene un bobinado primario de acuerdo con su red local, y secundario de 12 12V con corriente mínima de 200mA. • En la parte de alta tensión tenemos el cable de entrada, el fusible de 4A con soporte y el interruptor general, además de un tomacorriente de salida para la conexión de las lámparas externa. Los cables de conexión de la parte de alta tensión, que también opera con corrientes mayores, tienen que ser más gruesos que los demás.Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 20
  • 21. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA 11. FUENTES BIBLIOGRAFICAS Base teórica para desarrollar los contenidos:  http://www.webelectronica.com.ar  http://www.electronica2000.com  Proyecto DIY construya una luz eléctrica  www.profecarlostorres.webnode.es  http://construyasuvideorockola.com/proyect_luz_automatica.phpJob Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 21
  • 22. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA 12. GUIA DE LABORATORIOJob Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 22
  • 23. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA LABORATORIO 1. Objetivos  Desarrollar en los estudiantes habilidad en el diseño, gerenciamiento y realización de un proyecto experimental  Construir un circuito que produzca luz durante la noche, o cuando haya oscuridad automáticamente  Enfatizar los aspectos metodológicos de las ciencias experimentales.  Introducir a los alumnos a realización de un conjunto de experimentos y proyectos de laboratorio simples, que sirven de introducción a la metodología de trabajo en ciencia e ingeniería. 2. Fundamento Teórico • Circuito Eléctrico El circuito eléctrico es el recorrido preestablecido por el que se desplazan las cargas eléctricas. • Diferencia De Potencial Eléctrico (V) La diferencia de potencial entra dos puntos A y B de un campo eléctrico es un valor escalar que indica el trabajo que se debe realizar para mover unaJob Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 23
  • 24. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA carga q desde A hasta B. la unidad en la que se mide el potencial es el voltio o volt. • Intensidad de corriente (I) La intensidad del flujo de los electrones de una corriente eléctrica que circula por un circuito cerrado depende fundamentalmente de la tensión o voltaje (V) que se aplique y de la resistencia (R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la carga o consumidor conectado al circuito. • Resistencia (R) Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. 3. Materiales  C1 - 1 - 555 - circuito integrado  LDR - LDR - redondo común  D1 - 1N4148 o equivalente - diodo de uso general  D2, D3 - 1N4022 o equivalente - diodo rectificador  K1 - transformador con primario de 110V o 220V conforme a la red local y secundario 12 12V con por lo menos 200mA  P1 - 47k o 100k - potenciómetro simple  F1 - 4A - fusible  S1 - interruptor simple  R1, R2, R3, R4 - 10k x 1/8W - resistores (marrón, negro, naranja)  C1 - 220nF (224) - capacitor cerámico  C2 - 1.000µF x 25c - capacitor electrolítico Varios: placa de circuito impreso, cable de alimentación, caja para montaje, botón para P1, todo para el LDR, cables, soldadura, foco ahorrador, etc.Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 24
  • 25. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA 4. Procedimiento 1. En la placa de circuito impreso procedemos a soldar el T1 - transformador con primario de 110V o 220V (de onda completa), en el cual instalamos el cable de de alimentación (mellizo) con el interruptor S1. 2. Procedemos a empalmar los 2 diodos rectificadores (D2 y D3) como indica la figura a T1 (en serie) y en paralelo entre ellos. 3. Instalamos el integrado C1 - 1 – 555(teniendo en cuenta su posición colocado el 1 hacia abajo) y a continuación le conectamos las resistencias en forma paralela R1, R3, R4 considerar que entre R3 y R4 se ubica un puente (cable) hacia el integrado. 4. Conectamos en serie el led redondo LDR y el potenciómetro P1 y lo fijamos al integrado; unimos en serie la resistencia R2, el potenciómetro y R1 para luego conectarlo al integrado como indica en la figura. 5. Soldamos el capacitor cerámico C1 con la conexión anterior en paralelo creamos otro puente hacia el integrado para que con este se conecte en paralelo el diodo general D1 y al relé R1 al integrado. 6. Soldamos el relé R1 en serie con el capacitor electrolítico C2 y el diodo rectificador D3 cerrando el circuito.Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 25
  • 26. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA 7. Finalmente conectamos el al circuito el cable con el foco uniendo el relé R1 con el cable de alimentación que no contiene al interruptor. 5. Situaciones Problemáticas 1. ¿En qué consiste el fenómeno estudiado? ¿explique en que consisten los tipos de conexión utilizados para unir cada uno de los componentes del proyecto? --------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------- 2. ¿Es posible realizar el experimento usando una cantidad mayor de focos? ¿con que tipos de conexión? --------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------- 3. ¿Qué factores intervienen en el montaje del circuito eléctrico del proyecto? --------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------- 4. ¿indique un uso de la luz nocturna automática en la vida diaria? --------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------- 5. ¿Por qué es importante la implementación de la luz nocturna automática en nuestra sociedad? --------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 26
  • 27. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA 6. Conclusiones A continuación plantea las conclusiones a las que han llegado con tu grupo (min 3) ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 27
  • 28. MATERIALES PARA LA ENSEÑANZALUZ AUTOMATICA NOCTURNA DE LA FISICA 13. PROTOTIPO Al finalizar esta guía se debe obtener un dispositivo similar al que se muestra a continuación:Job Abanto /Toribio Córdova UNFV / Educación Secundaria / Matemática – Física 28