Práctica de un sistema electrónico

En esta práctica utilizaremos la maqueta de electrónica para realizar diferentes ejercicios y comprender funciones básicas en los sistemas electrónicos.

Recursos

Para esta práctica tendremos como recursos:

  • Caja de herramientas, que se compone de algunos elementos relevantes para la práctica :
    • Multimetro
    • Pelacables
    • Destornillador
  • Cable de vehiculo.
  • Sensor de temperatura IR (infrarojo, uno para todos lo equipos).
  • Bombillo de 12V
  • Maqueta con tarjetas electrónicas.

Usar los comandos ctrl++ y ctrl+- para hacer zoom.

Conexiones básicas de la maqueta electrónica

Todos los componentes electrónicos necesitan de una corriente eláctrica para funcionar por lo que haremos las conexiones pertinentes para alimentar toda la maqueta electrónica.

  • Realizar las conexiones de alimentación +5V, GND, +12V y -12V.
  • Conectar el oscilador a los conversores ADC y al flip-flop.

Ejercicio 1. Bombillo temporizado

En este ejercicio usaremos un encendido temporizado en un bombillo. Normalmente este tipo de sistemas se usa en espacios público, como los baños de la universidad, en donde un sensor activa un temporizador y ese temporizador mantiene el bombillo encendido por un periodo de tiempo. Para este ejercicio conectar:

  • Partiendo de tener lista la alimentación de las tarjetas.
  • Conectar las salida del temporizador a la entrada del relé con transistor.
  • Conectar un terminal del bombillo a GND (tierra) y el otro terminal a el terminal Normalmente Abierto (NO, Normally Open)
  • Conectar el terminal comun del relé a +12V.

Ejercicio 2. Sensor de temperatura digital

En este ejercicio analizaremos el funcionamiento de sensor de temperatura y la conversión del voltaje de este sensor a un número binario. Para esto vamos entonces a realizar las siguientes conexiones:

  • Conectar el sensor de temperatura LM35 al conversor ADC.

Ejercicio 3. Incubadora para Huevos/Pollitos

En este ejercicio realizaremos la conexión eléctricas de los circuitos para realizar el control automático de una incubadora de huevos, la cual mantiene la temperatura de incubación en un rango de temperatura. Para este ejercicio necesitaremos del sensor de temperatura LM35 (datasheet), adicionalmente usaremos los conversores ADC que convierten una señal analógica en señal digital (ver conversión binaria).

  • Conectar los potenciometros a los conversores ADC.
  • Conectar los buses de datos entre los conversores y comparadores.
  • Conectar la salida de los comparadores al flip/flop.
  • Conectar la salida del flip-flop al relé con transitor.
  • Conectar el bombillo al relé.

Ajuste de temperaturas

Para regular el proceso de incubación, vamos a regular el encendido del actuador para que mantenga la temperatura en un rango determinado. Y esta regulación la haremos con los dos potenciometros que van a determinar la temperatura mínima y máxima.

Comportamiento del sistema

El comportamiento de este sistema puede ser analizado usando un concepto llamado máquina de estados finitos (más información aquí). Que permite mostrar las decisiones que tomar el sistema automático.

Este comportamiento también se puede describir por dos condiciones lógicas:

  1. Si la temperatura es menor a la temperatura mínima, entonces, encendemos el bombillo.
  2. Si la temperatura es mayor a la temperatura máxima, entonces, apagamos el bombillo.

Entrega

Para el trabajo realizar:

  • El análisis funcional de sistema de incubadora de huevos
  • El análisis funcional de un sistema de aire acondicionado al cual deben tomarle fotos para justificar su análisis.
  • Hacer una comparación de las diferencias en los dos sistemas analizados.

Con análisis funcional me refiero a:

  • Determinar la caja negra del sistema
  • Determinar las cajas negras de los subsistemas
  • Determinar sus flujos de energía, materia e información
  • Determinar funciones
  • Describir la estructura funcional del sistema usando la notación de Pahl & Beitz
  • Extraer los requerimientos técnicos necesarios para el correcto funcionamiento del sistema
  • Analizar la física involucrada en las diferentes etapas del proceso
  • Explicar cada diagrama presentado