Como Realizar un carro seguidor de luz... con conceotos de electronica digital

1. Carro seguidor de luz
Un ingeniero puede hacer con un dólar lo que un tonto puede hacer con diez.
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Carro seguidor de luz.
Eduardo Arévalo Cajamarca, Kelvin Aponte Fares
earevalo@ets.ups.edu.ec ,kaponte@est.ups.edu.ec
Estudiantes de la Universidad Politécnica Salesiana sede Cuenca. Carrera de ingeniería mecánica
mención en diseño.
RESUMEN: En el presente trabajo se desea exponer el proyecto de un carro seguidor de la luz , al
igual que poner en practica los diferentes tipos de conocimientos que hemos adquirido a lo largo
de este interciclo a cerca de la electrónica analógica, haciendo énfasis en la base teórica que
vamos a desarrollar, el la cual destacamos la importancia de elementos tales como: los LDR, los
transistores, los diodos y los relés, que son nuestros elementos electrónicos básicos para el
desarrollo de este proyecto investigativo tanto teórico como práctico.
PALABRAS CLAVES: Electrónica analógica, LDR, diodo, transistores, conmutación, potenciómetros,
relés, motor de corriente directa.
SUMMARY: In this paper I want to expose the topic of graphic synthesis of different types of links
existing synthesis such as: qualitative means creating potential solutions in the absence of a well-
defined algorithm to set the solution, type is defining the most appropriate type of mechanism to
solve a problem, quantitative which defined as generating one or more solutions to be considered
suitable for a problem and dimensional it is necessary to determine the proportions of a link to
achieve the desired movements.
KEYWORDS: Engineering, design, links, synthesis, qualitative type, quantitative, dimensional.
1 INTRODUCION
La electrónica analógica considera y
trabaja con valores continuos pudiendo tomar
valores infinitos, podemos acotar que trata
con señales que cambian en el tiempo de
forma continua porque estudia los estados de
conducción. La Electrónica Analógica abarca
muchos campos como por ejemplo, la
electrónica analógica dinámica que trata de un
circuito que traslada hondas o vibraciones a
un sistema eléctrico, la analógica hidráulica la
cual es existente entre una corriente
del agua de superficie plana o un flujo
bidimensional como ejemplo un reloj, el cual
tiende a tener cuatro engranaje de diferentes
tipos los cuales son movidos por un conductor,
el mueve los engranajes que son de diferentes
tamaños pero cada uno para
una función especifica como la de los
segundos, minutos y horas. En base a esto
nuestro proyecto del carro seguidor de la luz,
lo que tratamos de lograr es que por medio de
la manipulación de estas señales, logremos
obtener el resultado de hacer girar en un
sentido un motor de corriente directa

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controlado por las LDR como tipo pulsantes, los
transistores como contactores y obviamente
juegos de resistencias que serán calculados
posteriormente y de la misma manera con un
grupo igual a este de elementos invertir el giro
y mover un coche de juguete hacia delante o
atrás.
2 MATERIALES Y METODOS
2.1 MATERIALES
2.1.1 Diodos
Es un componente discreto que
permite la circulación de corriente entre sus
terminales en un determinado sentido,
mientras que la bloquea el sentido contrario.
2.1.1Funcionamiento del diodo ideal:
El funcionamiento del diodo ideal es
un componente que presenta resistencia nula
al paso de la corriente en un determinado
sentido y resistencia infinita en otro sentido.
V = 10V, R = 1K, D = diodo, i = 10 mA.
a. Conducción del diodo en sentido directo
(diodo cerrado)
V = 10V, R = 1K, D = diodo, I = 0mA.
b. Conducción del diodo en sentido
inverso (diodo abierto)
En nuestro circuito el diodo que será utilizado
será de 100V 1A, usado en anti paralelo en los
relés, con el fin de que cuando el relé se
descargue la corriente se descargue sobre el
relé mismo y evitar quemar los otros
componentes del circuito. (Gráfica 2.1.1)
(Gráfica 2.1.1) Diodo en anti paralelo.
2.1.2 Transistores de unión bipolar (btj)
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.
La denominación de bipolar se debe a que la
conducción tiene lugar gracias al
desplazamiento de portadores de dos
polaridades (huecos positivos
y electrones negativos), y son de gran utilidad
en gran número de aplicaciones, en este caso
usamos a los transistores como interruptores
abiertos o cerrados según se lo requiera y para
esto el transistor debe estar en conmutación
que se explicara mas adelante.
Para este proyecto se uso el transistor
2N2222, por ser uno de los mas comerciales y
de mayor uso en este tipo de circuitos en las
tablas 1 y2; y en la grafica 2.2 se muestras unan
las especificaciones de dicho articulo.
PIN DESCRIPCION
1 EMISOR
2 BASE
3 COLECTOR
Tabla 1

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Simbolo Parmetro Condición Min Max unidades
VCBO Voltaje
colectror
base
Emisor
abierto
60 V
VCEO Voltaje
colector
emisor
Base
abierto
30 V
Ic Corriente
de
colectod
(DC)
800 mA
HFE DC Ic=10mA
Vce=10V
75 -
Tabla 2
(Gráfica 2.1.2) BJT
2.1.3 LDR
LDR viene de la expresión inglesa Light
Dependent Resistor, se caracterizan por ser
componentes pasivos cuya resistencia varía en
función de la luz que reciben. Un LDR está
fabricado con un semiconductor de alta
resistencia como puede ser el sulfuro de
cadmio. Si la luz que incide en el dispositivo es
de alta frecuencia, los fotones son absorbidos
por la elasticidad del semiconductor dando a
los electrones la suficiente energía para saltar
la banda de conducción. El electrón libre que
resulta (y su hueco asociado) conduce
electricidad, de tal modo que disminuye la
resistencia. El rango de resistencia que nos
puede dar un LDR desde la total oscuridad
hasta la plena luz, nos va a variar de un modelo
a otro, pero en general oscilan entre unos 50Ω
a 1000Ω cuando están completamente
iluminadas y entre 50KΩ y varios MΩ cuando
está completamente a oscuras.
Para la conexión de un LDR debemos hacer el
ya conocido divisor de tensión, de donde
sacaremos la señal para conectar a nuestra
entrada analógica.
Podemos conectarlo de dos maneras
diferentes grafica 2.3:
(Gráfica 2.1.3) Conexión de LDR.
Si utilizamos el LDR como resistencia
inferior del divisor de tensión, nos dará la
tensión máxima cuando tengamos el LDR en
plena oscuridad, ya que estará oponiendo el
máximo de su resistencia al paso de la
corriente derivándose esta por Voltaje de
salida al completo, si lo utilizamos como
resistencia superior, el resultado será el
inverso, tendremos la tensión máxima cuando
esté completamente iluminado, ya que se
comportará prácticamente como un circuito
abierto, con una resistencia de 50Ω o 1000Ω.
Para nuestra aplicación nosotros necesitamos
que los LDR estén el la parte superior, para que
de esta manera cuando este en presencia de la
luz para que de esta manera permita el paso de
la luz y así permita el paso de corriente que

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será amplificada por el transistor y cerrara los
contactores de los relés y hará girar el motor.
2.1.4 RELÉ
El Relé es un interruptor operado
magnéticamente. El relé se activa o desactiva
(dependiendo de la conexión) cuando el
electroimán (que forma parte del relé) es
energizado (le ponemos un voltaje para que
funcione).Esta operación causa que exista
conexión o no, entre dos o más terminales del
dispositivo (el relé). Esta conexión se logra con
la atracción o repulsión de un pequeño brazo,
llamado armadura, por el electroimán. Este
pequeño brazo conecta o desconecta los
terminales antes mencionados. Grafica 2.4
(Gráfica 2.1.4) vista interna de relé
La aplicación del relé en nuestro proyecto
realiza el trabajo de un contactor que va
conectado al motor con el fin de controlar
cuando este tiene que trabajar, se hizo uso de
2 relés para que se realice la inversión de giro y
el carro valla adelante o hacia atrás, se hizo uso
del relé porque utiliza poca corriente, y puede
fácilmente activar el motor de corriente directa
que estamos utilizando.
2.1.5 POTENCIOMETRO
Un potenciómetro (grafica 2.5) es un resistor
cuyo valor de resistencia puede ser ajustado.
De esta manera, indirectamente, se puede
controlar la intensidad de corriente que fluye
por un circuito si se conecta en paralelo, o la
diferencia de potencial al conectarlo en serie.
Normalmente, los potenciómetros se utilizan
en circuitos de poca corriente.
(Gráfica 2.1.5)
El potenciómetro lo usamos simplemente para
la regulación de la sensibilidad de los LDR.
2.1.6 MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA
El motor de corriente continua es una
máquina que convierte la energía
eléctrica continua en mecánica, provocando un
movimiento rotatorio. Esta máquina
de corriente continua es una de las más
versátiles en la industria. Su fácil control de
posición, par y velocidad la han convertido en
una de las mejores opciones en aplicaciones de
control y automatización de procesos.
El motor (grafica 2.6) que usamos para el
desarrollo de nuestro proyecto se especifica en
la tabla 2.6
Tipo de
motor
Voltaje(V) Velocidad
angular(RPM)
Corriente(A)
DC 9 1600-3200 109mA-
116mA
Tabla 2.6

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(Gráfica 2.1.6) Motor 9VDC
2.2 MODELACION Y CALCULOS.
El circuito que estamos utilizando es
muy práctico, de fácil diseño y eficiente para lo
que se desea lograr, se detallan los siguientes
DATOS:
V=9VDC
Ic=50mA (este dato se lo obtiene del relé ya
que esta es en promedio la corriente que
consume)
HFE=163
G=8 garantía
CALCULOS
𝑖𝑏(𝑠𝑎𝑡) =
𝐼𝑐 ∗ 𝐺
𝐻𝐹𝐸
=
50 ∗ 2
163
= 0.61𝑚𝐴
𝑅𝑏 =
9 − 0.6
0.61
= 13.7 𝐾Ω
En los cálculos nos dio un resultado de una
resistencia de base 13.7KΩ, decidimos usar la
LDR como resistencia base en la parte superior
como se menciono antes en la pagina 3.
(Gráfica 2.2)
En esta grafica se ve simulada en el software
virtual wire, la primera parte del circuito con la
LDR como resistencia de base, el transistor
como interruptor, una resistencia de 1KΩ solo
por seguridad de respaldo en cado de que la
LDR falle, el potenciómetro para calibrar la
sensibilidad del LDR, el rele que actuara como
contactor para para cerrar el circuito que hará
funcionar el motor, y un diodo en antiparalelo
para que la bobina del relé se descargue sobre
si misma cuando el circuito no este
funcionando, para probar la eficacia del
circuito haremos una prueba de escritorio.
LUZ Ib1 ic1 Q1 RELE Motor
ON ib
sat
ic
max
sat Activado Activado
OFF 0 0 corte Desactivado Desactivado
Con esto conseguimos que el motor gire en un
sentido, en el cual interviene los relés y el
intercambio de contactores abiertos y cerrados
con el cambio de polaridad de la otra parte del
circuito que es exactamente igual al explicado
anteriormente, logramos que el motor invierta
su giro y consiguiendo como resultado final el
carro seguidor de luz (grafica 2.2).

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(Gráfica 2.2) Carro seguidor de luz
En el anexo 1 se detalla el circuito completo ya
simulado, y su funcionamiento.
3 RESULTADOS
Los resultados obtenidos en este
proyecto, cumplieron los objetivos propuestos
el cual era de hacer funcionar un carro de
juguete, con el solo hecho de acercarle una luz,
y lo más importante de esto fue que pudimos
poner en practica la teoría aprendida en este
interciclo, por medio de un ejemplo practico,
sencillo y eficiente que ha llenado nuestras
expectativas.
El resultado que nos pareció más
importante resaltar es que no necesitamos de
un puente H para realizar la inversión de giro,
sino que lo hicimos de manera mecánica
solamente con contactores abiertos y cerrados
de los relés.
Otro de los resultados que nos pareció
significativo fue que dependiendo de la
posición de las LDR los resultados van a
cambiar, o sea si se lo usa como resistencia
superior o inferior, esto pensamos que es
importante ya que ninguno de los dos
miembros del grupo de investigación tenia
experiencia en este campo de la ciencia, y fue
muy significativo la experiencia que tuvimos al
realizar este proyecto.
Al desarrollo de esta practica como
resultado colateral obtuvimos ideas que este
tipo de circuitos a parte de ser un juguete que
podría ser lanzado al mercado, también podría
ayudar a solventar necesidades como es el
caso de tal vez automóviles futuristas que
pueda seguir caminos de luz predefinidos, con
el fin de evitar accidentes de tránsitos y
muertes por culpa de la impericia humana,
además de ahorrar tiempo y dinero a los
usuarios.
4 CONCLUSIONES
- Concluimos que el presente trabajo
tiene el carácter de dar a conocer de
manera sencilla diferentes elementos
de la electrónica, a fin de que el elector
entienda la función de cada uno y
como se aprovechan las características
que ofrece cada uno para la realización
de este trabajo.
- Concluimos que es importante la base
teórica, a fin de que con estas bases y
el ingenio y la experiencia se puedan
tomar este proyecto como base y
poder generar creaciones con
utilidades de mayor carácter, que sean
aplicativos a solventar necesidades.
- Concluimos que este proyecto no fue
de gran dificultad de realizarlo, y los
resultados fueron muy buenos, porque
pudimos obtener mas ideas de las
aplicaciones de la electrónica, y como
esta cambia la vida de las personas día
a día.

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5 BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS
-Camps Valls Gustavo, López José Espí , Marí
Jordi Muñoz Fundamentos de electrónica
analógica. 6ta Ed, valencia, PUV, 2006. 387pp
-Catálogos de BJT (Consultado de 10 de
noviembre del 2012) Disponible en:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/p
hilips/2N2222.pdf
-Electrónica analógica, fundamentos de
electrónica analógica (Consultado el 11 de
noviembre del 2012) Disponible en:
http://www.monografias.com/trabajos33/elec
tronica-analogica/electronica-analogica.shtml

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ANEXO 1
Circuito de carro seguidor de luz completo, en
el cual ambos LDR están sin luz por lo tanto el
motor no gira.
La LDR de la parte superior esta simulada como
si tuviera presencia de luz, por lo tanto hace
girar al motor en sentido horario.
La LDR inferior es ahora la que se simula en
presencia de luz, por lo tanto el motor gira
en sentido anti horario.