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COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA PLAN DE PROYECTO DE TECERO DE BACHILLERATO CIENCIAS GENERALES INTEGRANTES: Maria Barahona Martha Pallo Verónica Rocha Maria Fernanda Paucar Dario Oña Erick Arboleda Año 2011 COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA NOMBRE DEL PROYECTO CONTROL ON/OF CON RADIO FRECUENCIA (RF) Y EL BLOG COMO MEDIO DE COMUNICACIÓN DEL LABORTORIO DE FISICA DEL COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA 1. DIAGNOSTICO El laboratorio de Física es uno de los más antiguos espacios científicos, que el Colegio “Rumiñahui” ha tenido des los inicios como institución educativa, durante los cuales ha venido realizando proyectos con carácter educativo y sustento científico. Por otro lado se busca crear un proyecto donde se logre evidenciar a través de mismo, la necesidad de vincular este aporte a la seguridad de la población ante el aumento de la delincuencia, implementando una forma más eficiente para controlar accesos a las puertas. En consecuencia este proyecto busca abrirse paso a la solución de esta necesidad poblacional automatizando a través de un control on/of en la cerradura de las puerta, lo que permitirá al usuario acceder más rápidamente a su casa sin esperar usar su llave y girar, lo que toma más tiempo y, es, en ese momento que los delincuentes suelen aprovechar para asaltar a la víctima. Buscamos también difundir, sabiendo de ante mano que el laboratorio de física no cuenta con un medio para abrirse al mundo a través de internet y dar a conocer el trabajo que viene laborando. Esto implica crear un Blog donde se ubique los proyectos y avances del laboratorio. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA 2.-JUSTIFICACIÓN El presente proyecto busca: Desarrollar en los estudiantes las competencias sobre la organización, la rigurosidad científica en el campo de las soluciones a la ciudadanía. Difundir los avances científicos y de orden académico que desarrolla el laboratorio de física por el internet. Acrecentar la imagen del Colegio “Rumiñahui” al mundo. Implementar la TIC que se halla mencionadas en el nuevo currículo del Ministerio de Educación Cultura y Deportes. Dar un aporte, generando una posible solución viable a la seguridad en una de las partes más cruciales de la casa como el acceso principal. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA 3. OBJETIVOS 3.1 General Desarrollar una aplicación de control ON/OFF, vinculada a la vida diaria y construir u medio de comunicación para el Laboratorio de Fisica. 3.2 Específicos Demostrar en forma teórica y práctica el control de una cerradura desde unos 100 metros de distancia aproximadamente a través de RF. Demostrar en forma práctica otro uso del control on/of con RF. Proporcionar un medio de comunicación con el mundo, promocionando el proyecto a través de un BLOG. Dar una alternativa práctica para que el maestro del laboratorio de física pueda levantar, fotos, videos y tareas del desarrollo de sus clases y demás proyectos elaborados. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA 4. INTRODUCCIÓN 4.1 Contenidos a ser tratados en el Proyecto 1. Circuito electrónico a. Elementos de un circuito electrónico b. Reconocimientos de los elementos en un circuito electrónico c. Características y funciones de los elementos que incluyen en el proyecto 2. Principio de funcionamiento del sistema on /of con RF 3. Definición y aplicaciones del blog 4. Montaje del proyecto y elaboración del blog 4.2 ESTRATEGIAS METODOLOGICAS 1. Difusión del avance de la planificación y desarrollo del proyecto a través del Internet. 2. Realizar aportes a la planificación y contenido del proyecto por parte de los integrantes del curso y el maestro por medio de un Wiki. 3. Investigar y pedir apoyo a especialistas en este campo. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA 6. ALCANCE Y LIMITACIONES 6.1 ALCANCE El actual proyecto puede aplicarse en varias utilidades tanto dentro del hogar con a nivel de una empresa. Por ejemplo: Controlar a distancia cerraduras Controlar a distancia timbres, focos electrodomésticos que funciones can voltaje de 120. Promocionar al mundo las actividades y proyectos del laboratorio de Física. Permitir una metodología de enseñanza colaborativa y participativa. El proyecto tiene un plan que puede ajustarse en forma flexible a otro tipos de proyectos. Posee un idioma fácil de entender en cuanto a la planificación 6.2 LIMITACIONES El proyecto requiere de un mecanismo de promoción del blog para compartir con los demás. Necesariamente es menester tener una persona que se dedique permanentemente a la actualización del contenido del blog. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA El programa grabado en los pic tienen que ser modificados con un aparato especial con el fin de modificar el time del reloj. Se requiere de conocimientos de programación, y electrónica para entender su funcionamiento. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA 7 .IMPACTOS 7.1 POSITIVOS El presente proyecto facilita a las personas al controlar en forma eficiente y rápida dispositivos utilizados en la vida diaria. Es una forma de prevención contra la delincuencia porque está controlado electrónicamente y en forma manual. Puede ser implantado en cualquier sistema de seguridad en casas o empresas. Es fácil y adaptable a una fuente de panel solar. El laboratorio de Física puede promocionar sus actividades al mundo entero vía Internet. Es reproducible y por ende un producto para crear una microempresa autosustentable. 7.2 NEGATIVOS El costo es alto si no se fabrica en forma masiva Ante una falta de organización ambientalista sus componentes se vuelven desfavorables para el medio ambiente. Si su manipulación es inadecuada es fácilmente destruible. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA 8 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO El proyecto consta de dos eventos: 1. Construcción de un sistema de Control ON/OFF 2. Diseño y elaboración de un BLOG(web) En el primer punto Se construirá dos placas que van a tener circuitos independientes y al mismo tiempo interconectados por radio frecuencia (RF). La placa emisora estará ensamblada en el armazón de un boqui toqui de juguete, desde donde se controla la apertura del la cerradura o el timbre en el caso de nuestro proyecto. Esta placa emisora enviará una señal RF hacia la placa receptora la cual estará conectada a la cerradura y que de acuerdo a un tiempo de reloj(time oclock) se destraba durante una segundos, tiempo en el cual la persona empujara la puerta para entrar y cerrar, volviendo la cerradura a cerrarse. En el segundo punto se diseña y se crea un blog en BLOGGER. Se crea una cuenta de correo gmail, y se suve los videos y las imágenes del proyecto. El BLOG o dirección url es http://laboratoriodefisicacolrum.blospot.com. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA Led Símbolo electrónico Simbolo Electrico diodo LED.svg Configuración ánodo y cátodo DEFINICIÓN Un led1 (de la sigla inglesa LED: Light-Emitting Diode: "diodo emisor de luz", también "diodo luminoso") es un diodo semiconductor que emite luz. Se usan como indicadores en muchos dispositivos, y cada vez con mucha más frecuencia, en iluminación. Presentado como un componente electrónico en 1962, los primeros ledes emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo Los ledes presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente y fluorescente, principalmente con un consumo de energía mucho menor, mayor tiempo de vida, tamaño más pequeño, gran durabilidad, resistencia a las vibraciones, no es frágil, reduce considerablemente la emisión de calor que produce el efecto invernadero en nuestro planeta, no contienen mercurio el cual al exponerse en el medio ambiente es altamente venenoso a comparación de la tecnología fluorescente o de inducción magnética que si contienen mercurio, no crean campos magnéticos altos como la tecnología de inducción magnética con los cuales se crea mayor radiación hacia el ser humano, son especiales para sistemas anti-explosión ya que no es fácil quebrar un diodo emisor de luz (LED)y cuentan con una alta fiabilidad. Los ledes con la potencia suficiente para la iluminación de interiores son relativamente caros y requieren una corriente eléctrica más precisa, por su sistema electrónico para funcionar con voltaje en alterna y requieren de disipadores de calor cada vez más eficientes a comparación de las bombillas fluorescentes de potencia equiparable. Historia COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA El primer led fue desarrollado en 1927 por Oleg Vladimírovich Lósev (1903-1942), sin embargo no se usó en la industria hasta los años sesenta. Solo se podían construir de color rojo, verde y amarillo con poca intensidad de luz y limitaba su utilización a mandos a distancia (controles remotos) y electrodomésticos para marcar el encendido y apagado. A finales del siglo XX se inventaron los ledes ultravioletas y azules, lo que dio paso al desarrollo del led blanco, que es un led de luz azul con recubrimiento de fósforo que produce una luz amarilla, la mezcla del azul y el amarillo produce una luz blanquecina denominada «luz de luna» consiguiendo alta luminosidad (7 lúmenes unidad) con lo cual se ha ampliado su utilización en sistemas de iluminación. Aplicaciones Pantalla de ledes en el Estadio de los Arkansas Razorbacks. Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc., y en general para aplicaciones de control remoto, así como en dispositivos detectores, además de ser utilizados para transmitir datos entre dispositivos electrónicos como en redes de computadoras y dispositivos como teléfonos móviles, computadoras de mano, aunque esta tecnología de transmisión de datos ha dado paso al bluetooth en los últimos años, quedando casi obsoleta. Los ledes se emplean con profusión en todo tipo de indicadores de estado COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA (encendido/apagado) en dispositivos de señalización (de tránsito, de emergencia, etc.) y en paneles informativos (el mayor del mundo, del NASDAQ, tiene 36,6 metros de altura y está en Times Square, Manhattan). Conexión Para conectar ledes de modo que iluminen de forma continua, deben estar polarizados directamente, es decir, con el polo positivo de la fuente de alimentación conectado al ánodo y el polo negativo conectado al cátodo En términos generales, pueden considerarse de forma aproximada los siguientes valores de diferencia de potencial: Rojo = 1,8 a 2,2 voltios. Anaranjado = 2,1 a 2,2 voltios. Amarillo = 2,1 a 2,4 voltios. Verde = 2 a 3,5 voltios. Azul = 3,5 a 3,8 voltios. Blanco = 3,6 voltios. Diodo Diodo Diode-closeup.jpg Diodo en primer plano. Nótese la forma cuadrada del cristal semiconductor (objeto negro de la izquierda). Tipo Principio de funcionamiento Semiconductor Efecto Edison COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA Fecha de invención John Ambrose Fleming (1904) Símbolo electrónico Diode01.svg Ánodo y Cátodo Configuración Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña.Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA Historia Diodo de vacío, usado comúnmente hasta la invención del diodo semiconductor, este último también llamado diodo sólido. Aunque el diodo semiconductor de estado sólido se popularizó antes del diodo termoiónico, ambos se desarrollaron al mismo tiempo. En 1873 Frederick Guthrie descubrió el principio de operación de los diodos térmicos. Guhtrie descubrió que un electroscopio cargado positivamente podría descargarse al acercarse una pieza de metal caliente, sin necesidad de que éste lo tocara. No sucedía lo mismo con un electroscopio cargado negativamente, reflejando esto que el flujo de corriente era posible solamente en una dirección. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA Diodo semiconductor Formación de la región de agotamiento, en la gráfica z.c.e. Un diodo semiconductor moderno está hecho de cristal semiconductor como el silicio con impurezas en él para crear una región que contiene portadores de carga negativos (electrones), llamado semiconductor de tipo n, y una región en el otro lado que contiene portadores de carga positiva (huecos), llamado semiconductor tipo p. Las terminales del diodo se unen a cada región. El límite dentro del cristal de estas dos regiones, llamado una unión PN, es donde la importancia del diodo toma su lugar. El cristal conduce una corriente de electrones del lado n (llamado cátodo), pero no en la dirección opuesta; es decir, cuando una corriente convencional fluye del ánodo al cátodo (opuesto al flujo de los electrones). Al unir ambos cristales, se manifiesta una difusión de electrones del cristal n al p (Je). Al establecerse una corriente de difusión, estas corrientes aparecen cargas fijas en una zona a ambos lados de la unión, zona que recibe el nombre de región de agotamiento. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA Polarización directa de un diodo Polarización directa del diodo pn. En este caso, la batería disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el paso de la corriente de electrones a través de la unión; es decir, el diodo polarizado directamente conduce la electricidad. Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la batería al ánodo del diodo y el polo negativo al cátodo. En estas condiciones podemos observar que: El polo negativo de la batería repele los electrones libres del cristal n, con lo que estos electrones se dirigen hacia la unión p-n. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA El polo positivo de la batería atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es equivalente a decir que empuja a los huecos hacia la unión p-n. Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batería es mayor que la diferencia de potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n, adquieren la energía suficiente para saltar a los huecos del cristal p, los cuales previamente se han desplazado hacia la unión p-n. Una vez que un electrón libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de carga espacial, cae en uno de los múltiples huecos de la zona p convirtiéndose en electrón de valencia. Una vez ocurrido esto el electrón es atraído por el polo positivo de la batería y se desplaza de átomo en átomo hasta llegar al final del cristal p, desde el cual se introduce en el hilo conductor y llega hasta la batería. De este modo, con la batería cediendo electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de valencia de la zona p, aparece a través del diodo una corriente eléctrica constante hasta el final. Polarización inversa de un diodo COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA Polarización inversa del diodo pn. En este caso, el polo negativo de la batería se conecta a la zona p y el polo positivo a la zona n, lo que hace aumentar la zona de carga espacial, y la tensión en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensión de la batería, tal y como se explica a continuación: El polo positivo de la batería atrae a los electrones libres de la zona n, los cuales salen del cristal n y se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan hasta llegar a la batería. A medida que los electrones libres abandonan la zona n, los átomos pentavalentes que antes eran neutros, al verse desprendidos de su electrón en el orbital de conducción, adquieren estabilidad (8 electrones en la capa de valencia, ver semiconductor y átomo) y una carga eléctrica neta de +1, con lo que se convierten en iones positivos. El polo negativo de la batería cede electrones libres a los átomos trivalentes de la zona p. Recordemos que estos átomos sólo tienen 3 electrones de valencia, con lo que una vez que han formado los enlaces covalentes con los átomos de silicio, tienen solamente 7 electrones de valencia, siendo el electrón que falta el denominado hueco. El caso es que cuando los electrones libres cedidos por la batería entran en la zona p, caen dentro de estos huecos con lo que los átomos COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA trivalentes adquieren estabilidad (8 electrones en su orbital de valencia) y una carga eléctrica neta de -1, convirtiéndose así en iones negativos. Este proceso se repite una y otra vez hasta que la zona de carga espacial adquiere el mismo potencial eléctrico que la batería. En esta situación, el diodo no debería conducir la corriente; sin embargo, debido al efecto de la temperatura se formarán pares electrón-hueco (ver semiconductor) a ambos lados de la unión produciendo una pequeña corriente (del orden de 1 μA) denominada corriente inversa de saturación. Además, existe también una denominada corriente superficial de fugas la cual, como su propio nombre indica, conduce una pequeña corriente por la superficie del diodo; ya que en la superficie, los átomos de silicio no están rodeados de suficientes átomos para realizar los cuatro enlaces covalentes necesarios para obtener estabilidad. Esto hace que los átomos de la superficie del diodo, tanto de la zona n como de la p, tengan huecos en su orbital de valencia con lo que los electrones circulan sin dificultad a través de ellos. No obstante, al igual que la corriente inversa de saturación, la corriente superficial de fuga es despreciable. Tipos de diodo semiconductor COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA RELE Electronic component relays.jpg Interruptor Tipo Principio de funcionamiento Magnetismo Símbolo electrónico Relay symbols.svg COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA Bobina (dos terminales), interruptor (de dos posiciones) Configuración Figura 1.- Relé enchufable para pequeñas potencias. Figura 4.- Símbolo eléctrico de un relé de 1 circuito. Figura 5.-Regleta con relés. Figura 6.-Diferentes tipos de relés. Figura 7.-Relés de Estado Sólido. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA Figura 8.-Relequick, relés interface con módulo programable. El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835. Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea. Se les llamaba "relevadores" . Descripción En la Figura 3 se representa, de forma esquemática, la disposición de los distintos elementos que forman un relé de un único contacto de trabajo o circuito. En la Figura 3 se puede ver su funcionamiento y cómo conmuta al activarse y desactivarse su bobina. Tipos de relés Existen multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos, de la intensidad admisible por los mismos, tipo de corriente de accionamiento, tiempo de activación y desactivación, etc. Cuando controlan grandes potencias se les llama contactores en lugar de relés. Relés electromecánicos COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA Relés de tipo armadura: pese a ser los más antiguos siguen siendo lo más utilizados en multitud de aplicaciones. Un electroimán provoca la basculación de una armadura al ser excitado, cerrando o abriendo los contactos dependiendo de si es NA (normalmente abierto) o NC (normalmente cerrado). Relés de núcleo móvil: a diferencia del anterior modelo estos están formados por un émbolo en lugar de una armadura. Debido a su mayor fuerza de atracción, se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos. Es muy utilizado cuando hay que controlar altas corrientes Relé tipo reed o de lengüeta: están constituidos por una ampolla de vidrio, con contactos en su interior, montados sobre delgadas láminas de metal. Estos contactos conmutan por la excitación de una bobina, que se encuentra alrededor de la mencionada ampolla. Relés polarizados o biestables: se componen de una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo inferior gira dentro de los polos de un electroimán, mientras que el otro lleva una cabeza de contacto. Al excitar el electroimán, se mueve la armadura y provoca el cierre de los contactos. Si se polariza al revés, el giro será en sentido contrario, abriendo los contactos ó cerrando otro circuito. Relé de estado sólido Se llama relé de estado sólido a un circuito híbrido, normalmente compuesto por un optoacoplador que aísla la entrada, un circuito de disparo, que detecta el paso por cero de la corriente de línea y un triac o dispositivo similar que actúa de interruptor de potencia. Su nombre se debe a la similitud que presenta con un relé electromecánico; este dispositivo es usado generalmente para aplicaciones donde se presenta un uso continuo de los contactos del relé que en comparación con un relé convencional generaría un serio desgaste mecánico, además de poder conmutar altos amperajes que en el caso del relé electromecanico destruirian en poco tiempo los contactos. Estos relés permiten una velocidad de conmutación muy superior a la de los relés electromecánicos. Relé de corriente alterna Cuando se excita la bobina de un relé con corriente alterna, el flujo magnético en el circuito magnético, también es alterno, produciendo una fuerza pulsante, con frecuencia doble, sobre los contactos. Es decir, los contactos de un relé conectado a la red, en algunos lugares, como varios países de Europa y latinoamérica oscilarán a 50 Hz y en otros, como en Estados Unidos lo harán a 60 Hz. Este hecho se aprovecha en algunos timbres y zumbadores, como un activador a distancia. En un relé de corriente alterna se modifica la COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA resonancia de los contactos para que no oscilen. Relé de láminas Este tipo de relé se utilizaba para discriminar distintas frecuencias. Consiste en un electroimán excitado con la corriente alterna de entrada que atrae varias varillas sintonizadas para resonar a sendas frecuencias de interés. La varilla que resuena acciona su contacto; las demás, no. Los relés de láminas se utilizaron en aeromodelismo y otros sistemas de telecontrol. Ventajas del uso de relés La gran ventaja de los relés electromagnéticos es la completa separación eléctrica entre la corriente de accionamiento, la que circula por la bobina del electroimán, y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de control. También ofrecen la posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de pequeñas señales de control. En el caso presentado podemos ver un grupo de relés en bases interface que son controlado por modulos digitales programables que permiten crear funciones de temporización y contador como si de un mini PLC (Circuito Lógico Programable) se tratase. Con estos modernos sistemas los relés pueden actuar de forma programada e independiente lo que supone grandes ventajas en su aplicación aumentando su uso en aplicaciones sin necesidad de utilizar controles como PLC's u otros medios para comandarlos.(ver fig 8).Se puede encender una bombilla o motor y al encenderlo se apaga el otro motor o bombilla Resistencia La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente. Descubierta por George 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 ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens. La resistencia de cualquier objeto depende únicamente de su geometría y de su resistividad, por geometría se entiende a la longitud y el área del objeto mientras que la resistividad es un parámetro que depende del material del objeto y de la temperatura a la cual se encuentra COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA sometido. Esto significa que, dada una temperatura y un material, la resistencia es un valor que se mantendrá constante. Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la caída de tensión y la corriente en dicha resistencia, así 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. Condensador Un condensador o (llamado en inglés capacitor, nombre por el cual también se le conoce frecuentemente dentro del ámbito de la electrónica y otras ramas de la física aplicada), es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total. Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como capaz de almacenar la energía eléctrica que recibe durante la carga, a la vez que la cede de igual forma durante la descarga. Condensador Varios tipos de condensadores Tipo Pasivo Principio de funcionamiento Capacidad eléctrica Fecha de invención Ewald Georg von Kleist (1745) Primera producción Aproximadamente por 1900 Símbolo electrónico COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA Configuración En condensadores electrolíticos: negativo y positivo; en cerámicos: no presentan polaridad Un condensador o (llamado en inglés capacitor, nombre por el cual también se le conoce frecuentemente dentro del ámbito de la electrónica y otras ramas de la física aplicada), es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total. Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como capaz de almacenar la energía eléctrica que recibe durante la carga, a la vez que la cede de igual forma durante la descarga. Nota terminológicaDentro de las ramas del estudio de la electricidad y la electrónica, se ha hecho una adopción de facto del anglicismo capacitor para designar al condensador, a pesar de que en nuestra lengua existe ya el término Condensador (del latín "condensare"), que tiene el mismo significado del término en inglés para este mismo elemento, haciendo innecesaria la adopción de un nuevo término para referirse al mismo dispositovo El TRANSISTOR Y CAPACITORES El transistor es un dispositivo electrónicosemiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadoras, reproductores de audio y video, hornos de microondas, lavadoras, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, ordenadores, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, reproductores mp3, teléfonos celulares, etc. Funcionamiento En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, éstas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio. . Están hechos de carbón activado para conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las "placas". Así se consiguen capacidades del orden de cientos COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA o miles de faradios. También se está utilizando en los prototipos de automóvileseléctricos. El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente fórmula: En donde: C: Capacitancia Q1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1. V1 − V2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2. Energía almacenada El condensador almacena carga eléctrica, debido a la presencia de un campo eléctrico en su interior, cuando aumenta la diferencia de potencial en sus terminales, devolviéndola cuando ésta disminuye. Matemáticamente se puede obtener que la energía, almacenada por un condensador Comportamientos ideal y real El condensador ideal puede definirse a partir de la siguiente ecuación diferencial: Donde C es la capacidad, u(t) es la función diferencia de potencial aplicada a sus terminales e i(t) la corriente resultante que circula. Comportamiento en corriente continua Un condensador real en CC (DC en inglés) se comporta prácticamente como uno ideal, es decir, como un circuito abierto. Esto es así en régimen permanente ya que en régimen transitorio, esto es, al conectar o desconectar un circuito con condensador, suceden fenómenos eléctricos transitorios que inciden sobre la d.d.p. en sus bornes (ver circuitos serie RL y RC). Comportamiento en corriente alterna COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA En CA, un condensador ideal ofrece una resistencia al paso de la corriente que recibe el nombre de reactancia capacitiva Al conectar una CA senoidal v(t) a un condensador circulará una corriente i(t), también senoidal, que lo cargará, originando en sus bornes una caída de tensión, -vc(t), cuyo valor absoluto puede demostrase que es igual al de v(t). Al decir que por el condensador "circula" una corriente, se debe puntualizar que, en realidad, dicha corriente nunca atraviesa su dieléctrico. Lo que sucede es que el condensador se carga y descarga al ritmo de la frecuencia de v(t), por lo que la corriente circula externamente entre sus armaduras Usos Los condensadores suelen usarse para: Baterías, por su cualidad de almacenar energía. Memorias, por la misma cualidad. Filtros. Adaptación de impedancias, haciéndolas resonar a una frecuencia dada con otros componentes. Demodular AM, junto con un diodo. El flash de las cámaras fotográficas. Tubos fluorescentes. Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión. RADIOFRECUENCIA El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3 kHz y unos 300 GHz. El hercio es la unidad de medida de la frecuencia de las ondas, y corresponde a un ciclo por segundo.[1[[http://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuencia#cite_note-0|]]] Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro, se pueden transmitir aplicando la corriente COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA alterna originada en un generador a una antena. Clasificación La radiofrecuencia se puede dividir en las siguientes bandas del espectro: Abreviatura Banda Nombre Frecuencias Longitud de onda inglesa ITU 100.000 km < 3 Hz Frecuencia extremadamente baja Extremely low frequency Super baja frecuencia Super low frequency Ultra baja frecuencia Ultra low frequency Muy baja frecuencia Very low frequency Baja frecuencia Low frequency Media frecuencia Medium frequency Alta frecuencia High frequency Muy alta frecuencia Very high frequency Ultra alta frecuencia Ultra high frequency Super alta frecuencia Super high frequency Frecuencia extremadamente alta Extremely high frequency ELF 1 3-30 Hz 100.000–10.000 km SLF 2 30-300 Hz 10.000–1.000 km ULF 3 300–3.000 Hz 1.000–100 km VLF 4 3–30 kHz 100–10 km LF 5 30–300 kHz 10–1 km MF 6 300–3.000 kHz 1 km – 100 m HF 7 3–30 MHz 100–10 m VHF 8 30–300 MHz 10–1 m UHF 9 300–3.000 MHz 1 m – 100 mm SHF 10 3-30 GHz 100–10 mm EHF 11 30-300 GHz 10–1 mm 300 GHz < 1 mm COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA A partir de 1 GHz las bandas entran dentro del espectro de las microondas. Por encima de 300 GHz la absorción de la radiación electromagnética por la atmósfera terrestre es tan alta que la atmósfera se vuelve opaca a ella, hasta que, en los denominados rangos de frecuencia infrarrojos y ópticos, vuelve de nuevo a ser transparente. Usos de la radiofrecuencia Radiocomunicaciones Sistemas de radio AM y FM. Aunque se emplea la palabra radio, las transmisiones de televisión, radio, radar y telefonía móvil están incluidas en esta clase de emisiones de radiofrecuencia. Otros usos son audio, vídeo, radionavegación, servicios de emergencia y transmisión de datos por radio digital; tanto en el ámbito civil como militar. También son usadas por los radioaficionados. Radar Artículo principal: Radar El radar es un sistema que usa ondas electromagnéticas para medir distancias, altitudes, direcciones y velocidades de objetos estáticos o móviles como aeronaves, barcos, vehículos motorizados, formaciones meteorológicas y el propio terreno. Su funcionamiento se basa en emitir un impulso de radio, que se refleja en el objetivo y se recibe típicamente en la misma posición del emisor. A partir de este "eco" se puede extraer gran cantidad de información. El uso de ondas electromagnéticas permite detectar objetos más allá del rango de otro tipo de emisiones. Entre sus ámbitos de aplicación se incluyen la meteorología, el control del tráfico aéreo y terrestre y gran variedad de usos militares. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA Resonancia magnética nuclear Artículo principal: Resonancia magnética nuclear La resonancia magnética nuclear estudia los núcleos atómicos al alinearlos a un campo magnético constante para posteriormente perturbar este alineamiento con el uso de un campo magnético alterno, de orientación ortogonal. La resultante de esta perturbación es una diferencia de energía que se evidencia al ser excitados dichos átomos por radiación electromagnética de la misma frecuencia. Estas frecuencias corresponden típicamente al intervalo de radiofrecuencias del espectro electromagnético. Esta es la absorción de resonancia que se detecta en las distintas técnicas de RMN. Otros usos de las ondas de radio Calentamiento Fuerza mecánica Metalurgia: o Templado de metales o Soldaduras Industria alimentaria: o Esterilización de alimentos Medicina: o Implante coclear o Diatermia CIRCUITO ELECTRONICO Definición Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias,inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos. Partes Componente: Un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir interiormente una carga. En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y fuentes. Nodo: Punto de un circuito donde concurren varios conductores distintos. A, B, D, E son nodos. Nótese que C no es considerado como un nodo puesto que es el mismo nodo A al no existir entre ellos 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, AB por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal sólo puede circular una corriente. Malla: Un grupo de ramas que están unidas en una red y que a su vez forman un lazo. 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. Funcionamiento El funcionamiento de un circuito eléctrico es siempre el mismo ya sea éste simple o complejo. El voltaje, tensión o diferencia de potencial (V) que suministra la fuente de fuerza electromotriz (FEM) a un circuito se caracteriza por tener normalmente un valor fijo. En dependencia de la mayor o menor resistencia en ohm ( Una vez que la corriente de electrones logra vencer la resistencia (R) que ofrece a su paso el consumidor o carga conectada al circuito, retorna a la fuente COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA de fuerza electromotriz por su polo positivo. El flujo de corriente eléctrica o de electrones se mantendrá circulando por el circuito hasta tanto no se accione el interruptor que permite detenerlo. Clasificación Los circuitos eléctricos se clasifican de la siguiente forma: COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA 9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES N 1 2 3 4 ACTIVIDAD SUBACTIVIDAD Presentación de del nombre del proyecto Presentación del plan general de proyecto. RESPONSABLE Verónica Rocha Aprobación del proyecto Ejecución del proyecto 3.1 Adquirir los componentes para el proyecto Msc. Gonzalo Romero 6 oct al X 7 oct 8 oct X Erick arboleda 11 oct 3.2 FECHA 22 sep Verónica 6 oct Maria Martha Maria Fernanda Dario Erick Creación del blog Erick Arboleda X X X 12 oct a X 20 oct COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 Entrega del escrito del proyecto a borrador Ensamblajes de los componentes Prueba del funcionamiento Presentación del avance del proyecto en un 30% Creación de anexos Creación de una maqueta parte externa Desarrollo del marco teórico Visita de la revisión del avance en 70% Verónica 20ct X Dario 27 oct X Erick Arboleda 27oct X Maria Fernanda Maria Barahona Martha 28 oct Verónica Maria Martha Maria Fernanda Dario Erick Msc. Gonzalo Romero 29 octu al 3 de dic 3 de marz Verónica 8 abr Maria Martha Maria Fernanda Dario COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA 5 6 7 Revisión penúltima del proyecto Revisión final del proyecto y su funcionamie nto Defensa del proyecto Erick Msc.Gonzalo Romero Msc.Gonzalo Romero 17 abr 31 abr Verónica De 2 al Maria 13 de Martha may Maria Fernanda Dario Erick COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA 8. RECURSOS Humanos Estudiantes integrantes del grupo Asistencia técnica de Profesionales Materiales Baquelita Elementos electrónicos Madera Computadora Otros Internet 9. Financiamiento El financiamiento es exclusivamente por los estudiantes del grupo. COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA 10. PRESUPUESTO PROTOTIPO ELEMENTO COSTO CIRCUITO CON SUS $98.57 COMPONENTES E INSTALACION REAGUSTE DEL PROYECTO $15 PASAJES $10 CERRADURA $12 MAQUETA DE LA PUERTA $30 IMPREVISTOS $16,60 SUBTOTAL PROTOTIPO 182.13 PROYECTO MAQUETA 50 JUEGO DE LEDES 30 TRANSPORTE 5 MATERIA PRIMA MADERA 25 CANALETA 1.25 CABLE 1 TOTAL PROTOTIPO+PROYECTO 293.38 COLEGIO NACIONAL MIXTO NOCTURNO “RUMIÑAHUI” SECCIÓN VESPERTINA 11. EVALUACION DEL PROYECTO Entrega del proyecto de control on/of funcionando Maqueta de apertura de cerradura y prendida de luces Blog con el video, fotos del proyecto