El documento detalla la práctica realizada por Adriana Yoselin Montero Méndez en el marco de su curso de automatización industrial, donde se construyó un circuito simulado de un semáforo utilizando componentes electrónicos y Arduino. Se destaca el uso de un temporizador NE555 y el contador de décadas CD4017, explicando su funcionamiento y características técnicas. A pesar de algunos contratiempos en la ejecución, la práctica se completó satisfactoriamente, permitiendo aprender nuevas configuraciones en electrónica.

1. ADRIANA YOSELIN MONTERO MENDEZ
NOMBRE
6° B
CUATRIMESTRE GRUPO
Automatización Industrial
MATERIA
MC. José Luis López Moreno
MAESTRO
Semáforo con circuitos electrónicos y programado
TEMA
1° 123253
CORTE MATRICULA
12 de mayo de 2014
FECHA

2. Introducción
La práctica se realizó con el fin de demostrar el manejo de los componentes y
programas que hemos utilizado, además de poner a prueba los métodos y
enseñanzas aprendidas en: electrónica analógica y digital, programación
estructurada y periféricos, entre otros.
Con lo anterior se fue capaz de realizar un circuito electrónico simulando un
semáforo en protoboard y en Arduino con una pequeña maqueta para que se
tenga una mejor visualización de lo realizado, por eso se utilizaran circuitos
digitales como un NE555, un contador de décadas CE4017… Con lo anterior y lo
que se describirá en el reporte será más fácil que en un futuro se vuelva a realizar
un circuito parecido.

3. Desarrollo
Material utilizado
1 NE555
1 CD4017
1 cap 47uf
1 cap 1uf
2 res 10k
4 Resistencia’s 330 ohm
1 led rojo.
1 led amarillo
1 led verde
10 diodos 1n4001
1 Protoboard
Cables para conexión
1 tarjeta Arduino uno
1 fuente de 5volts.
Marco teórico
NE555
Imagen 1: NE555
El dispositivo 555 es un circuito integrado muy estable cuya función primordial es
la de producir pulsos de temporización con una gran precisión y que, además,
puede funcionar como oscilador.
Sus características más destacables son:
 Temporización desde microsegundos hasta horas.
 Modos de funcionamiento:
o Monoestable.
o Astable.
 Aplicaciones:

4. o Temporizador.
o Generador de señales triangulares.
o Divisor de frecuencia.
o Modulador de Frecuencia.
Contador de décadas
Figura 3. Data sheet del CD4017
Este es un circuito integrado de 16 pines que se utiliza para contar por décadas
binarias y crear secuencias de luces sincronizadas, la distribución de los pines es
como se observa en el data sheet de al lado se utilizan el pin 8 y 16 para
alimentación siendo 8 para negativo y 16 para positivo, desde el pin 2 hasta el
once son las salidas aunque no están en orden como se observa en la imagen, el
pin 12 llamado carry out se utiliza para montar el circuito en cascada con otros
seria como otra salida, el pin 13 clock inhibit es utilizado para pausar la secuencia
(este debe ir conectado a tierra y si recibe una señal positiva detiene el conteo y al
volver a negativo lo pone en marcha de nuevo desde el mismo punto), el pin 14
clock es la entrada para un tren de pulsos para determinar la velocidad de la
secuencia, el pin 15 reset sirve para limitar el número de décadas del conteo
(normalmente se conecta a negativo pero si se quiere limitar el conteo el pin de la
última década deseada y se conecta con esta).

5. Diodo
Imagen 2: Diodo
Componente electrónico que permite el paso de la corriente en un solo sentido. La
flecha de la representación simbólica muestra la dirección en la que fluye la
corriente.
Imagen 3: Símbolo de un diodo
Es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar prácticamente
en cualquier circuito electrónico.
Constan de la unión de dos tipos de material semiconductor, uno tipo N y otro tipo
P, separados por una juntura llamada barrera o unión.
Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de
germanio. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el germanio y de 0.6 voltios
aproximadamente en el diodo de silicio.
Como en la práctica se utilizó la polarización directa se menciona a continuación.
 Polarización directa:
Cuando la corriente circula en sentido directo, es decir del ánodo A al
cátodo K, siguiendo la ruta de la flecha (la del diodo). En este caso la
corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose
prácticamente como un corto circuito. El diodo conduce.
Imagen 4: .Diodo en
polarización directa

6. Resistencia
Imagen 5: Resistencia
Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los
electrones al desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el
Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega
(Ω), en honor al físico alemán George Ohm, quien descubrió el principio que ahora
lleva su nombre. La resistencia está dada por la siguiente fórmula:
En donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material.
La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además
es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su
longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye
conforme aumenta su grosor o sección transversal)
Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido
conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el
Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición, en la
práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de
un ohmnímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida
en Siemens.
Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede
definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en
que atraviesa dicha resistencia, así:1

7. Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de
potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios.
También puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un
conductor es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional
a su resistencia"
Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar
en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en
los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno
denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es
prácticamente nulo.
Arduino
Imagen 6: Ardiono UNO R3
Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con
un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la
electrónica en proyectos multidisciplinares.
El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos
de entrada/salida. Los microcontroladores más usados son
el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez y bajo coste
que permiten el desarrollo de múltiples diseños. Por otro lado el software consiste
en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de
programación Processing/Wiring y el cargador de arranque que es ejecutado en la
placa.

8. Desarrollo de la práctica
Imagen 7: Diagrama del semáforo con 555 y contador de décadas.
Para empezar con la práctica, primero se comenzó con la búsqueda de un circuito
el cual se le puedan hacer arreglos para que haga la función de un semáforo con
diferentes tiempos para cada led.
El circuito utilizado fue el de la imagen 7 él fue previamente simulado y con las
características que se pedían para a práctica, además de que gracias a las
anteriores practicas realizadas ya se contaba con el material necesario con la
excepción de los 3 leds (rojo, ámbar y verde) y el contador de décadas 4017, que
fueron previamente comprados.

9. Imagen 8: Semáforo en protoboard.
En la imagen 8 se aprecia el semáforo en funcionamiento, cableado anterior
mente como lo indica la simulación. Con la ayuda del NE555 que fue el primero en
armarse con los capacitores y resistencias para luego puentearlo al contador de
décadas 4017 al cual se le conectaron diodos de tal forma que los leds tengan el
tiempo predefinido en la clase.
Imagen 9: semáforo en Arduino.

10. Imagen 10: Semáforo en Arduino.
Para la práctica en Arduino se realizó otro cableado de forma más simple como
se muestra en la imagen 9 en el cual los leds son conectados a unos pines
digitales con sus respectivas resistencias y las tierras a tierra digital del Arduino.
Como la practicas se realizó en la plataforma de Arduino se continuo con la
realización del programa para que realice la misma función que con los circuitos
integrados 555 y el contador de décadas 4017. El programa que se utilizo es el
siguiente:
int r=6;
int a=7;
int v=8;
void setup()
{
pinMode(r, OUTPUT);
pinMode(a, OUTPUT);

11. pinMode(v, OUTPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(r, HIGH);
delay(3000);
digitalWrite(r, LOW);
digitalWrite(a, HIGH);
delay(2000);
digitalWrite(a, LOW);
digitalWrite(v, HIGH);
delay(4000);
digitalWrite(v, LOW);
digitalWrite(v, HIGH);
delay(500);
digitalWrite(v, LOW);
}

12. Conclusión
Realizar la práctica del semáforo fue un poco apresurado ya que siempre la
primer semana o 2 hemos hecho investigación y ya después pasábamos a realizar
prácticas, pero ahora entrando y hacer prácticas fue un poco fuera de lo común,
sumado a eso que se tiene que comprar el material necesario y solo en las
mañanas ya que estudiamos en las tardes complico un poco la realización de esta
porque al llevar una materia en la mañana no deja mucho espacio para comprar
material.
Al cablear hay que cuidar bien donde va cada cable o “patita” como decimos a las
terminales de los materiales porque si no se cablea bien se puede dañar el
material o hacer una configuración no deseada que a la larga complicara el
esfuerzo anterior ya que buscar el error es complicado y a veces es mejor volver a
cablear a buscar lo que está mal y preferible con nuevos cables ya que el cable
de UTP es muy quebradizo. Pero si se puede encontrar el problema antes de
hacer eso mucho mejor ya que ese fue uno de los inconvenientes tenidos.
Por lo otro la práctica se realizó satisfactoriamente con algunos contratiempos
pero por otro lado se aprendió otra nueva configuración.
Bibliografía
http://shasky21.blogspot.mx/2013/10/semaforo-con-555-y-
contador-johnson.html