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Sensores Periféricos F. I. UNAM ©Vicflo

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DIAGRAMA DE CONEXIONES FOTODIODO –FOTOSENSORES

”Configuracion Primaria”

Transmisor

“Ambos sensores deberán estar alineados”

Receptor

Donde RT = 330Ω y RR= 2.2KΩ. (Resistencia del Transmisor (RT), Resistencia del Receptor (RR))

Switch Óptico H21A1 (Tipo Herradura)

Dadas las marcas superiores sobre el dispositivo : TRANSMISOR E: Cátodo(2)

+, Ánodo(1)

RECEPTOR D: Emisor(4)

+: Colector(3)

Diríjase a la configuración primaria para su alambrado

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Switch Optico Reflexivo CNY70 (Sensor seguidor de lineas)

El CNY70 es un sensor de infrarrojos de corto alcance basado en un emisor de luz y un receptor, ambos apuntando en la misma dirección, y cuyo funcionamiento se basa en la capacidad de reflexión del objeto, y la detección del rayo reflectado por el receptor. NOTA: Su alambrado se basa en las mismas conexiones que en los anteriores.

Ejemplo ilustrativo sobre la utilidad práctica del sensor óptico H21A1 Si se emplea el sensor óptico H21A1, se deberá contar con la compuerta 74LS14, para su correcto funcionamiento, contemplando también que la salida que provee este sensor es “lógica negada”.

74LS14

H21A1

330 2.2K

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Display 7 segmentos

Para el caso de display ánodo común se requerirá utilizar un decodificador con salidas activas negativas (74LS47), y para el caso de un display cátodo común se requerirá utilizar un decodificador con salidas activas positivas (74LS48).

Dispositivos para el control de elementos que se alimentan con voltaje de AC.

TRIACS Se pueden construir elementos que controlan a dispositivos que utilizan voltaje de AC. Como pueden ser motores, bombas, focos, etc.

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TIC216

2N6071

MOC3011

(MOC3011) Dispositivo que aísla señales digitales de los voltajes elevados (127 VAC) para controlar al dispositivo (TRIAC).

Configuraciones con transistores para el censado y control.

BC547 TIP31

Inversor utilizando un transistor

Dispositivo de control de un relevador (Diodo 1N4001)

Salida

10k

5V

5V

4.7k

BC547

RelayDIODO

5V

12V

4.7k

BC547

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Dispositivo de control de un motor

Dispositivo sensor de agua

Conexión de un Dip-Switch para salidas digitales.

Esta configuración presenta salidas positivas, es decir sobre ON la salida es un”1”.

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Relevadores

Relevador de 5 volts, 1Ampere (D1A50000)

Relevador para altas corrientes y voltajes varios.

1, Común 2 y 5, Bobina 3, Normalmente Abierto 4, Normalmente Cerrado

Aplicación del CI LM555 para generar diversos pulsos (Monoestable) y frecuencias (Astable). Para alguna aplicación distinta a las mostradas para este circuito integrado se puede obtener en la Web, entre otros, el software “DESIGNER 555”, donde se podrán obtener algunas otras posibles variantes y diseños. Ecuaciones características (Astable): T1=0.693(RA+RB) C………………...Tiempo en alta. T2=0.693(RB)C……………………...Tiempo en baja. T=T1+T2=0.693(RA+2RB) C….……Periodo. F=1/T=1.44/((RA+2RB)C)……….…Frecuencia. D=RB/(RA+2RB)……………………Ciclo de trabajo. Ecuaciones características (monoestable): T1=1.1RC……………………Duración del pulso de salida.

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Circuito Astable, un Astable es un multivibrador que no tiene ningún estado estable, lo que significa que posee dos estados entre los que cambia, permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado. Circuito Monoestable, El monoestable es un circuito multivibrador que realiza una función secuencial consistente en que al recibir una excitación exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo que viene determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho periodo de tiempo, la salida del monoestable vuelve a su estado original. Por tanto, tiene un estado estable (de aquí su nombre) y un estado casi estable.

Algunas aplicaciones típicas. Circuito Astable con 50% del ciclo de trabajo y 1 segundo de periodo.

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Circuito Astable con 50% del ciclo de trabajo y 10 segundos de periodo.

Circuito Astable con 50% del ciclo de trabajo y 15 segundos de periodo.

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Circuito Astable con 50% del ciclo de trabajo y 3 segundos de periodo.

Circuito Astable con 50% del ciclo de trabajo y 500 Hz de periodo.

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Circuito Monoestable con periodo de 1 segundo

Circuito Monoestable con periodo de 10 segundos

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Circuito Monoestable con periodo de 15 segundos

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Para el 74LS922 se obtendrán las salidas decodificadas sobre las terminales 14, 15, 16 y 17 (observando el bit LSB (A) y MSB (D) y además se obtendrá un pulso de salida indicando el fin de la conversión sobre la terminal 12.esta terminal servirá para indicar cuándo se ha presionado alguna tecla. Este circuito se puede construir a partir de 16 push botón tal como se muestra o bien atraves de un teclado matricial (adquirido comercialmente).

Driver L293D o SN754410 para control de motores de DC.

Si los motores a controlar soportan el voltaje de 5 volts el voltaje de polarización del motor será el mismo que el voltaje lógico (5v), así mismo la entrada de habilitación será también 5v. Así las entradas correspondientes serán niveles lógicos TTL (2, 7, 10,15).

Para el caso contrario si el voltaje que requieren los motores fuera diferente al voltaje lógico, el voltaje Vs será el voltaje previsto para la alimentación del motor (alimentación del motor), y Vss será el voltaje lógico (5V).

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El SN754410 es completamente equivalente al L293D, este lo reemplaza de manera directa en cuanto a su distribución eléctrica de las terminales (Hojas de Datos) y la corriente de salida.

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L298N El chip L298N te permite controlar dos motores de corriente continua o un motor paso a paso bipolar de hasta 2 amperios.

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Motores a Pasos Los motores paso a paso son ideales para la construcción de mecanismos en donde se requieren movimientos muy precisos. La característica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un paso a la vez por cada pulso que se le aplique. Este paso puede variar desde 90° hasta pequeños movimientos de tan solo 1.8°, es decir, que se necesitarán 4 pasos en el primer caso (90°) y 200 para el segundo caso (1.8°), para completar un giro completo de 360°.

• Motores Bipolares (L293D)

• Motores Unipolar (L293D)

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• Motor Unipolar (ULN2803)

Los motores a pasos de manera común se pueden conseguir del reciclaje de impresoras, escáneres y demás aparatos. IDENTIFICACIÓN DE LAS TERMINALES. Cómo se pueden averiguar los cables de cualquier motor a pasos UNIPOLAR. Si tiene 4 cables, será un motor BIPOLAR, Si tiene 5 cables, es muy posible que sea un motor UNIPOLAR de 4 fases, Si tiene 6, es posible que sea el mismo tipo de motor, pero con 2 cables en común a la alimentación, estos suelen ser del mismo color. Si no tenemos colores escogemos alguno y con un multímetro lo Primero que tenemos que hacer es localizar el cable de alimentación. Ponemos una punta del multímetro en cualquiera de los cables y con el otro vamos midiendo resistencia. El cable de alimentación será el que tenga la mitad de resistencia que los otros. Ahora nos queda saber cuál es el cable de cada devanado (tenemos 4 desconocidos)... escogemos el cable de alimentación y le colocamos voltaje. Si conoces el voltaje de alimentación del motor, y si no, empezar con 5 voltios. Ahora con el cable de masa vamos a ir seleccionando: Conecta a tierra a cualquiera de los cables libres, y anotarlo como devanado 4, Déjalo así bien conectado y toma otro cable de tierra para ir probando en cada uno de los otros 3 libres. Fíjate en el eje del motor, cuando conectas el cable...Si gira en sentido horario, márcalo como Devanado 3, Si lo hace en sentido contrario, márcalo como Devanado 1, Si no se mueve, márcalo como Devanado 2.

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Comparadores Un sensor de efecto reflectivo (H21A1) consta de un led infla-rojo y de un fototransistor, es usado como un sistema de detección de objetos, lectura de encoders y en aplicaciones de robótica, entre otros. Para esta figura lo que se desea obtener es el rebote que se produce cuando el led emite el haz infla-rojo y lo detecte el fototransistor, el cuál operará en las regiones de corte y saturación; esta señal se adecuará para obtener un nivel lógico, mediante un circuito comparador que opera de la siguiente manera: Si V+

(Vref) es mayor a V-

(VSensor) => V

salida = 5 Volts

Si V- (Vsensor)

es mayor a V+(Vref)

=> Vsalida

= 0 Volts

El circuito siguiente muestra un sistema de detección opto-reflectivo, para uso en robots seguidores de línea o bien como medio de comparación entre señales.

En la figura el potenciómetro colocado sobre la entrada positiva (+) del operacional es el llamado voltaje de referencia (V+

(Vref)) y el voltaje a comparar será el que es colocado sobre

la entrada negativa del operacional (V- (Vsensor)

).

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LM339A Comparador de tensión cuádruple, que se ha diseñado para funcionar con una fuente de alimentación única. Tensión de salida compatible con niveles lógicos TTL, DTL,

ECL, MOS, y CMOS. Encapsulado plástico de DIL de 14 pines.

LM339

Fotoceldas o Fotoresistencias (LDR) La fotorresistencia, como su nombre lo indica, es un resistencia cuyo valor dependen de la energía luminosa incidente en ella, específicamente son resistencias cuyo valor de resistividad disminuye a medida que aumenta la energía luminosa incidente sobre ella y viceversa.

En la figura R2 representa las fotorresistencias.

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Registros y/o memorias Registro de 8 bits 74LS273 (8FFD).

Memoria 27C64 (64K (8k x 8)).

Memoria 28C64 E2PROM (64K (8k x 8)).

Memoria 27C512 (512K (64k x 8)).

Memoria 28C512 E2PROM (512K (64k x 8)).

OE, Output Enable. CE, Chip Enable. WE, Write Enable. VPP, Voltaje de Programación. PGM, Voltaje de Programación. CLR, Clear, limpieza. Di, Entrada “D” Qi, Salida Q CLK, reloj

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CONTADOR DE 8 BITS (0 A 255) 74HC590

Sensor de efecto Hall. El efecto Hall consiste en la aparición de un campo eléctrico en un conductor cuando es atravesado por un campo magnético. A este campo eléctrico se le llama campo Hall. Los sensores basados en efecto Hall consisten de un elemento conductor o semiconductor y un imán. Se utilizan también chips por efecto Hall como interruptores accionados por el campo magnético de un imán. Un caso concreto es en los sensores de los sistemas de alarma (aquellos que se colocan en puertas y ventanas, para detectar su apertura). Sensor de Efecto Hall US1881

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Sensor deTemperatura

El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1ºC. Su rango de medición abarca desde -55°C hasta 150°C. La salida es lineal y cada grado centígrado equivale a 10mV.

Aplicación Típica

Valores de resistencias comerciales:

x 1 x 10 x 100 x 1.000 (K) x 10.000 (10K) x 100.000 (100K) x 1.000.000 (1M)

1 Ω 1,2 Ω 1,5 Ω 1,8 Ω 2,2 Ω 2,7 Ω 3,3 Ω 3,9 Ω 4,7 Ω 5,1 Ω 5,6 Ω 6,8 Ω 8,2 Ω

10 Ω 12 Ω 15 Ω 18 Ω 22 Ω 27 Ω 33 Ω 39 Ω 47 Ω 51 Ω 56 Ω 68 Ω 82 Ω

100 Ω 120 Ω 150 Ω 180 Ω 220 Ω 270 Ω 330 Ω 390 Ω 470 Ω 510 Ω 560 Ω 680 Ω 820 Ω

1 KΩ 1K2 Ω 1K5 Ω 1K8 Ω 2K2 Ω 2K7 Ω 3K3 Ω 3K9 Ω 4K7 Ω 5K1 Ω 5K6 Ω 6K8 Ω 8K2 Ω

10 KΩ 12 KΩ 15 KΩ 18 KΩ 22 KΩ 27 KΩ 33 KΩ 39 KΩ 47 KΩ 51 KΩ 56 KΩ 68 KΩ 82 KΩ

100 KΩ 120 KΩ 150 KΩ 180 KΩ 220 KΩ 270 KΩ 330 KΩ 390 KΩ 470 KΩ 510 KΩ 560 KΩ 680 KΩ 820 KΩ

1 M Ω 1M2 Ω 1M5 Ω 1M8 Ω 2M2 Ω 2M7 Ω 3M3 Ω 3M9 Ω 4M7 Ω 5M1 Ω 5M6 Ω 6M8 Ω 8M2 Ω 10M Ω

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Valores de capacitores comerciales:

1.0 2.2 3.3 4.7 5.6 6.8

y sus múltiplos

REGULADOR LM317 Regulador variable (0 a 32V) Configuración típica.

Vin R1 R2 Vout

Cualquier voltaje superior en 3 volts al

voltaje de salida

270 470 3.3v

220 680 5.1V

220 1.2K 8V

220 1.8K 12V

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COMUNICACIÓN – RADIOFRECUENCIA HT12E y HT12D Un circuito para la comunicación de datos a través de un enlace de RF, utilizando módulos de UHF TWS-418 y RWS-418, utilizando un par de circuitos integrados para codificación y decodificación de los que se utilizan para controles remoto en sistemas de seguridad, HT12E y HT12D, respectivamente. Este juego de integrados codifica y decodifica una palabra de 12 bits, compuesta por una dirección de 8 bits y una sección de datos de 4 bits. Con esta cantidad de bits se pueden comandar 256 dispositivos diferentes, enviándoles hasta 16 comandos distintos a cada uno. A continuación, se pueden observar los circuitos utilizados. Transmisor para una comunicación RF

El circuito transmisor permite el uso de un voltaje de alimentación entre 5V y 12V. Esto habilita la utilización de un amplio rango de baterías, como por ejemplo una de 9V, valor bastante típico para este uso. El receptor, por las características técnicas del chip decodificador HT12D, debe funcionar exclusivamente con 5V. Receptor para una comunicación de RF

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La antena (tanto en el receptor como en el transmisor) se puede utilizar un alambre de 17,5 cm. de longitud. Con esta medida la comunicación funciona muy bien, comunicándose incluso a través de paredes, aunque si se desea se pueden utilizar antenas más profesionales. La dirección de dispositivo que se ingresa a través de las terminales 1 a 8 en ambos circuitos integrados. La hoja de datos indica que se pueden dejar estas terminales al aire (o en todo caso ponerlas todas a tierra). Es mejor poner estas terminales a un nivel y no dejarlas al aire, sea a tierra o a un valor de +5V, porque si esto no se hace el funcionamiento puede resultar irregular.

Algunas cosas a considerar:

• Al tratarse de integrados que se fabrican para que trabajen asociados, uno tiende a creer que la resistencia que determina la frecuencia del oscilador interno del chip tendría el mismo valor en ambos circuitos. Sin embargo no es así. Como se puede observar en los circuitos, los valores tienen una gran diferencia: 1M para el transmisor y 47K para el receptor. Posiblemente se pueda afinar aún más la sensibilidad del receptor ajustando el valor de este último resistor.

• En Internet se puede encontrar un artículo con algunas explicaciones y la fórmula que permite determinar la longitud de la antena. El cálculo para 418 MHz me da una longitud de onda de 71,7 cm. O sea que una antena de un cuarto de onda debería tener 17,9 cm. Los 17,5 cm los calculé dividiendo por dos la longitud de una antena comercial para esta frecuencia. Hay que probar las dos longitudes.

• Cuando se mantiene en bajo la entrada TE (Transmission Enable = Habilitación de la transmisión), el integrado codificador HT12E transmite constantemente, repitiendo el código una y otra vez. En estas condiciones, si se modifica el valor de las entradas de datos se observa que el valor va cambiando en el receptor.

MICRÓFONO ELECTRET. El llamado micrófono de condensador electret o, simplemente, electret, es una variante del micrófono de condensador que utiliza un electrodo (fluorocarbonato o policarbonato de flúor) lámina de plástico que al estar polarizado no necesita alimentación. Que las placas estén polarizadas significa que están cargadas permanentemente desde su fabricación (se polarizan una sola vez y pueden durar muchos años).

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Esquema para la polarización del micrófono.

Diagrama eléctrico para el micrófono electret con un preamplificador

CIRCUITO ANTI REBOTES POR HARDWARE

Con este sencillo esquema conseguiremos eliminar el efecto rebote, El sistema es sencillo

y se utilizan los tiempos de carga de un condensador para compensar los rebotes de un

pulsador.

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El funcionamiento del sistema se puede observar fácilmente, el estado lógico en reposo de

nuestra entrada será un nivel alto, dado que el condensador se cargara a la tensión de

alimentación 5v, en el momento de activar el pulsador el condensador se descargara a través

de R2, llevando la tensión de la entrada a 0v, esta descarga será lenta con lo que

desaparecerán los diferentes pulsos en nuestra entrada, una vez el pulsador se libere el

condensador comenzara a cargarse lentamente a través de R1 Y R2, esta carga será lenta

llevando la entrada digital a un nivel lógico alto. Módulo de medición ultrasónica HC - SR04 El HC-SR04 es un sensor de distancias por ultrasonidos capaz de detectar objetos y calcular la distancia a la que se encuentra en un rango de 2 a 450 cm. El sensor funciona por ultrasonidos y contiene toda la electrónica encargada de hacer la medición. Su uso es tan sencillo como enviar el pulso de arranque y medir la anchura del pulso de retorno. De muy pequeño tamaño, el HC-SR04 se destaca por su bajo consumo, gran precisión y bajo precio por lo que está reemplazando a los sensores en los robots más recientes.

Sensor ultrasónico HC-SR04

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P A R Á M E T R O S E L É C T R I C O S

Voltaje de trabajo DC: 5 V Corriente de trabajo: 15mA Frecuencia de trabajo: 40Hz Alcance Máximo: 4m Alcance Mínimo: 2cm Angulo de medición: 15 grados Señal de entrada de disparo: 10uS Pulso TTL

FUNCIONAMIENTO:

1. Enviar un Pulso "1" de al menos de 10uS por el Pin Trigger (Disparador). 2. El sensor enviará 8 Pulsos de 40KHz (Ultrasonido) y coloca su salida Echo en alto, se

debe detectar este evento e iniciar un conteo de tiempo. 3. La salida Echo se mantendrá en alto hasta recibir el eco reflejado por el obstáculo a lo

cual el sensor pondrá su pin Echo a bajo, es decir, terminar de contar el tiempo. 4. Se recomienda dar un tiempo de aproximadamente 50ms de espera después de

terminar la cuenta. 5. La distancia es proporcional a la duración del pulso y puedes calcularla con las

siguiente formula (Utilizando la velocidad del sonido = 340m/s):

Distancia en cm (centímetros) = Tiempo medido en us x 0.017

Nota:

• Tener en cuenta, que la distancia que recorre la onda es dos veces (x2) la distancia del objeto, al usar: “distancia recorrida = velocidad x tiempo transcurrido”

• Conecte el pin GND primero antes de suministrar alimentación a VCC. • Por favor, asegúrese de que la superficie del objeto a detectar debe tener al menos

0,5m para un mejor rendimiento.

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El diagrama de sincronización por tiempo se muestra a continuación. Sólo necesita suministrar un Pulso corto de 10uS a la entrada de disparo para iniciar el rango, y luego el módulo enviará una explosión de 8 ciclos de ultrasonido a 40 kHz y elevar su eco. El Eco es un Objeto de distancia que es el ancho de pulso y el rango en proporción. Calcular el rango a través del intervalo de tiempo entre la señal de disparo de envío y Recibiendo la señal del eco.

Fórmula: uS / 58 = centímetros o uS / 148 = pulgada;

Atención:

• No se sugiere que el módulo se conecte directamente a electricidad, si está conectado Eléctrico, el terminal GND debe ser conectado primero al módulo, de lo contrario, Afectará al trabajo normal del módulo.

• Cuando se prueban objetos, el rango de área no es inferior a 0,5 metros cuadrados Y el plano pide lo más suave posible, de lo contrario, afectará a la resultados de medición.

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Notas: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________