CIRCUITOS DIGITALES
PROYECTO N° 01
SISTEMA DE SEGURIDAD DIGITAL
FASE 3:
Sensores y actuadores digitales
Sensores y actuadores digitales
- CAPACIDAD TERMINAL:
· Reconocer las áreas de aplicación de la Electrónica Digital.
· Identificar las características de los dispositivos digitales más utilizados.
· Diseñar sistemas combinacionales y secuenciales.
2. MARCO TEÓRICO:
I.
Sensor de lluvia:
1.
Teoría de funcionamiento:
No es muy común que conozcamos el
funcionamiento del sensor o detector de lluvia de los autos, comenzando porque
no todos los modelos vienen equipados con este sistema, solo lo incluyen las
versiones más equipadas de cada modelo de algunas marcas Premium.
El
funcionamiento del sensor está basado en un principio físico llamado refracción
y reflexión de la luz, es decir; cuando un rayo de luz cambia el medio que está
atravesando, pueden ocurrir 3 cosas:
·
Que lo atraviese sin cambiar de dirección; sucede cuando el rayo
incide de forma perpendicular
·
Que lo atraviese y cambie de dirección; ocurre si cambia
ligeramente la dirección (si el ángulo es menor a los 90°) y esto se conoce
como refracció.
·
Que se refleje como si hubiese incidido en un espejo;
ocurre cuando el ángulo de incidencia tiene un determinado valor que depende
del medio y se le conoce con el nombre de reflexión
2.
Pines de conexión:
II. Sensor de flama o fuego:
1.
Teoría de funcionamiento:
Un
sensor de llama óptico es un dispositivo que permite detectar la
existencia de combustión por la luz emitida por la misma. Esta luz puede
ser detectada por un sensor óptico, y ser capturado por las entradas digitales y las entradas analógicas de Arduino.
La
llama es un fenómeno de emisión de luz asociado a los procesos de combustión.
La combustión es un proceso que desprende grandes cantidades de energía en
forma de calor. Durante la reacción se generan compuestos intermedios que
liberan parte de su energía mediante la emisión de luz.
El
espectro de emisión de llama depende de los elementos que intervienen en
la reacción. En el caso de combustión de productos con carbón en presencia del
oxígeno tenemos dos picos característicos en ultravioleta en longitudes de onda
de 185nm-260nm y en infrarrojo en longitudes de onda 4400-4600nm.
1.
Pines de conexión:
·
El esquema
eléctrico es sencillo. Alimentamos el módulo conectando GND y 5V a los pines
correspondientes de Arduino.
·
Ahora si queremos
usar la lectura digital, conectamos la salida DO a una de las entradas digitales de Arduino.
· Si quisiéramos
emplear el valor analógico, simplemente conectaríamos la salida AO del sensor a
una entrada analógica de Arduino.
III.
SENSOR DE SONIDO:
1. teoría de funcionamiento:
El Sensor de Sonido puede
detectar decibeles (dB) y decibeles ajustados (dBA). Un decibel es una medida
de presión del sonido.
Ø dBA: en la detección de
decibeles ajustados, la sensibilidad del sensor es adaptada a la sensibilidad
del oido humano. En otras palabras, estos son los sonidos que tus oidos son
capaces de escuchar.
Ø dB: en la detección de decibeles
estándar (sin ajustar), todos los sonidos son medidos con igual sensibilidad.
Así, estos sonidos pueden incluir algunos que son demasiado algos o demasiado
bajos para que el oido humano pueda escucharlos.
El Sensor de Sonido puede
medir niveles de presión de sonido hasta 90 dB (el nivel de ruido que hace una
podadora de pasto). Los niveles de presión del sonido son extremadamente
complicados, de modo que las lecturas del Sensor de Sonido en el MINDSTORMS NXT
se muestran en porcentaje (%). A un porcentaje bajo corresponde un leve sonido.
Por ejemplo:
·
4-5%
es como el silencio de una habitación
·
5-10%
es como la voz del alguien hablando a la distancia
·
10-30%
es un conversación normal cerca del sensor o música tocada a un nivel normal
·
30-100% es
como gente gritando o música siendo tocada a alto volumen
2. PINES DE CONEXIÓN
Ø Se conecta la placa Arduino UNO a una
fuente de alimentación, en este caso se conecta al ordenador.
Ø Seguidamente se debe de conectar el
sensor de sonido a la placa Arduino, vemos que hay 3 pines macho en el sensor: Vcc,
GND y OUT. Vcc es el pin que se debe de conectar a la fuente de tensión (5V),
GND es la toma a tierra y por último OUT es el pin de salida al que queremos
conectar el sensor (en este caso se ha conectado a A0). Cabe destacar que
este sensor recoge datos analógicos, por lo que debe de conectarse a los pines
hembra de la parte analógica, no en la digital (cosa fácilmente confundible,
pues se puede pensar que simplemente recoge sonido (1) o no recoge sonido (0),
pero no es así).
Ø Por último se debe de calibrar la
sensibilidad del sensor (aquí la respuesta a porqué recoge datos analógicos y
no digitales), para ello en la parte delantera se ve un regulador que mediante
un tornillo de punta de estrella puede calibrarse al gusto.
IV.
Sensor
de Proximidad
1. Teoría
de funcionamiento:
Módulo Sensores de
proximidad tiene orden interna transmisor de infrarrojos y el receptor que
emite energía de IR; se ve para la energía IR reflejada para detectar la
presencia de cualquier obstáculo en la parte frontal del módulo sensor. El
módulo tiene el potenciómetro de la tarjeta que permite al usuario ajustar el
rango de detección. El sensor tiene una respuesta muy buena y estable incluso
con luz ambiente o en completa oscuridad.
El módulo sensor se puede
interconectar con Arduino, Rasperry Pi o cualquier microcontrolador que tiene
el nivel de tensión de IO 3.3V a 5V.
2.
Pines de conexión :
·
VCC: 3.3V-5V
·
GND:pin de tierra o negativo.
·
OUT: salida digital.
V.
Sensor de gas
1. Teoria de funcionamiento:
El
sensor de gas MQ2 es analógico y se utiliza en la detección de fugas de
gas de equipos en los mercados de consumo y la industria. En este tutorial
se utilizará un Arduino Uno. También
este sensor es adecuado para la detección de gas LP, i-butano, propano, metano,
alcohol, hidrógeno. Incluso tiene una alta sensibilidad y un tiempo de
respuesta rápido. Finalmente la sensibilidad puede ser ajustada por un
potenciómetro. Este pequeño sensor de gas detecta la presencia de gas
combustible y humo en concentraciones de 300 a 10.000 ppm. Incorpora una
sencilla interfaz de tensión analógica que únicamente requiere un pin de
entrada analógica del microcontrolador.
Con
la conexión de cinco voltios en los pines el sensor se mantiene lo
suficientemente caliente para que funcione correctamente. Solo tiene que
conectar 5V a cualquiera de los pines (A o B) para que el sensor emita tensión.
La sensibilidad del detector se ajusta con una carga resistiva entre los pines
de salida y tierra.
Estructura
y configuración de MQ-2 sensor de gas, el sensor compuesto por micro tubo de
cerámica Al2O3, capa sensible de Dióxido de Estaño (SnO2), el electrodo
de medida y el calentador se fija en una corteza hecha por el plástico y red de
acero inoxidable. El calentador proporciona las condiciones de trabajo
necesarias para el trabajo de componentes sensibles. La envoltura MQ-2 tienen 6
pines, 4 de ellos se utilizan para recoger las señales, y otros se utilizan 2
para proporcionar corriente de calentamiento.
2. Pines
de conexión:
La terjeta del sensor cuenta con dos salidas de datos,
una digital (DO)y otra analogica (AO). La salida digital manda una señal en
estado alto cuando el sensor llega a un nivel deseado, el cual puede ser
ajustado por medio del potenciometro. La salida analogica va aumentado el valor
del voltaje en proporcion al nivel de gas que se detecta.
VI.
Sensor magnético
1.
Teoria
de funcionamiento:
Basan su principio de funcionamiento en que
al acercarse un imán, el sensor detecta. Internamente, poseen un reed switch,
que es el que provoca la detección. Son extremadamente económicos, pero poseen
una vida más limitada que cualquier otro tipo de sensor (poseen una lámina
metálica que tiene movimiento mecánico, con el tiempo se daña), pero rinde
muchisimas más operaciones que un microswitch mecánico standard. Los hay
cilíndricos en varios diámetros y rectangulares. El imán puede proveerse con el
sensor, o puede proveerse el sensor solo. Protección IP65 a IP67, los hay con
salida a cable de dos hilos, en 2 metros de longitud.
2. Pines de conexión
VII.
Módulo relé
1. Teoría de funcionamiento
Este
módulo relé de un canal dispone de un transistor para su activación, lo que quiere
decir que no es optoacoplado posee dos indicadores LED los cuales iluminan
dependiendo del estado lógico suministrado a la entrada, (verde para la
retransmisión, rojo para el suministro de energía) posee 3 terminales VCC,
GND, y la entrada de señal de estado lógico, el módulo puede ser accionado por
una board Arduino, microcontrolador o Raspberry Pi, para manejar cargas con una
corriente máxima de 10A y hasta 250VAC. Permite controlar el encendido y
apagado de cualquier aparato que se conecte a una fuente de alimentación
eléctrica externa. El relé hace de interruptor y se activa y desactiva mediante
una entra de datos. Gracias a esto se puede controlar el encendido de cualquier
aparato. A parte del pin que controla al relé. Hay varios modelos con distintos
voltajes de entrada. Si queremos utilizarlo desde la board Arduino sin
necesidad de otra fuente de alimentación alternativa debería de ser de 5V pero
podría ser de 12V (que son los más comunes).
2. Pines de conexión:
·
VCC – Voltaje de
entrada de 5 V
·
IN – Voltaje de
entrada de 3.3 V
·
GND – Tierra
común del circuito
3. VIDEO DEMOSTRATIVO
Revisado. Faltó foto grupal
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