Sistema secuencial de Luces

Electricidad. Diagrama de bloques. Fuentes de alimentación. Reloj del sistema. Etapa de memoria. Etapa de potencia. Materiales y precios

  • Enviado por: FrankSP
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 12 páginas
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INDICE:

(Este trabajo no esta completo, faltan los esquemas de los circuitos y las hojas de características de los componentes que puedes encontrar en los libros de características, así como el programa de la memoria, que es muy sencillo de hacer)

- Introducción

- Especificaciones iniciales

  • Diagrama de bloques

- Partes del sistema:

- Fuente de alimentación

  • Reloj del sistema

  • Etapa de memoria

  • Etapa de potencia

- Incidencias en la construcción del prototipo

- Planos

- Lista de materiales y precios

- Apéndice

INTRODUCCION

El sistema secuencial de luces es un equipo preparado para ser utilizado en pequeñas fiestas particulares o pequeños eventos en los que es necesario llamar la atención del publico con un bonito juego de luces que atraerá incluso al transeúnte más despistado.

Así con la instalación de este equipo podremos animar de manera fácil y sencilla cualquier cartel que hará que el publico se sienta atraído por el espectáculo de luces que nos proporciona.

También podremos animar de forma sorprendente e imaginativa cualquier reunión que realicemos en nuestro hogar con nuestros amigos o familiares ahora en unas fechas tan entrañables como estas.

El sistema secuencial de luces esta compuesto por varios juegos de luces fácilmente seleccionables por el usuario, así como un controlador de velocidad que nos va a ajustar en todo momento la rapidez de parpadeo de las luces.

SISTEMA SECUENCIAL DE LUCES

ESPECIFICACIONES INICIALES

El conjunto del equipo del sistema secuencial de luces va a estar formado principalmente por una memoria que es donde vamos a almacenar los programas de los juegos de luces, estos juegos de luces van a ser visualizados mediante unos led incluidos en el mismo equipo y controlada su velocidad por medio de un potenciometro. El equipo también consta de una etapa de potencia que es la que nos va a excitar las bombillas de 220 voltios y con una potencia máxima de hasta 100 watios.

Partes del equipo:

  • Conjunto de memoria EPROM

  • Ocho diodos Led's

  • Ocho bombillas de alta potencia

  • Selectores de programa

  • Diodo led de encendido

'Sistema secuencial de Luces'
Este diagrama nos indica de manera gráfica las cuatro principales partes de las que esta compuesto el juego secuencial de luces. En el también podemos observar las diferentes conexiones que existen entre los diferentes módulos.

De la fuente de alimentación van a salir dos líneas de VCC dirigidas hacia la sección de reloj o 555 y hacia la parte de memoria que van a ser las encargadas de alimentar dichas secciones.

También podemos ver como del reloj parte una línea llamada CLK que va a ser la que transporte los impulsos de reloj a la parte de memoria, sin los cuales no podría funcionar el sistema. Aquí en la parte de reloj vamos a controlar la velocidad de dichos impulsos adecuándolos a la velocidad elegida en cada momento.

De la parte de memoria va a salir un bus de datos de ocho canales que van a ser los encargados de llevar los impulsos de control al circuito de potencia atraves de un optoacoplador. Aunque en el diagrama superior este representado por una sola línea en realidad se trata de ocho.

Por ultimo en el circuito de potencia vamos a controlar el encendido y apagado de las bombillas para generar una bonita secuencia de luces. Esto lo haremos atraves de optoacopladores y triacs.

Partes principales del sistema secuencial de luces

Fuente de alimentación

El objetivo de la fuente de alimentación consiste en pasar de una tensión de red de 220v a una tensión final de alimentación de 5 v que nos van a servir para alimentar toda la parte de control del circuito.

Su funcionamiento es el siguiente:

'Sistema secuencial de Luces'
Partimos de una tensión de red de 220v que mediante un transformador la

a llevar a un nivel de 12 voltios de alterna.

'Sistema secuencial de Luces'
Esta tensión de 12 voltios la vamos a rectificar mediante un puente de diodos que nos va a dar a su salida una tensión de 12 voltios pulsatoria a una frecuencia el doble que la de red, es decir, 100 Hz.

Después de este rectificado la señal pasa por un condensador que nos va a filtrar la señal para pasarla a un nivel de continua en torno 17 voltios. Esta señal va pasar entonces al regulador de tensión que nos va filtrar y estabilizar este nivel a 5 voltios de continua. Este regulador que es un LM7805 necesita para su funcionamiento de dos pequeños condensadores de desacoplo de un valor de 100 nF a su entrada y a su salida.

'Sistema secuencial de Luces'

La fuente de alimentación posee a su salida un diodo led de color rojo para indicar que el circuito esta funcionando, lo que también indica que la fuente se halla en perfecto estado, debido a que el mal funcionamiento de dicho diodo significaría una avería en la parte de alimentación. Esta característica ayudaría en una futura reparación del dispositivo.

RELOJ DEL SISTEMA

El reloj del sistema va a ser el encargado de controlar la velocidad de salida de datos de la memoria y por ende la velocidad de parpadeo de las luces. Su importancia en el circuito es vital ya que de el depende la salida de datos y por tanto los juegos de luces.

Este circuito esta compuesto de un oscilador astable que es un SA555 que mediante una red RC va a oscilar a la frecuencia que previamente hemos calculado. Esta red RC va a estar formada por una resistencia fija de un valor de 1K que nos va a dar un valor mínimo de tiempo de oscilación y de una resistencia variable que va a ser la que nos va a permitir variar la velocidad de reloj. El valor del condensador también va a ser fijo por lo que solo el potenciometro va a ser el encargado de variar la velocidad.

En el formato final va a ser el usuario el encargado de variar la velocidad de las luces ya que el potenciometro va a ir instalado en el frente de la caja para ser fácilmente accesible al usuario y poderse modificar incluso cuando el juego de luces ya ha comenzado.

Cálculos:

T1= 0,69 (R1+2P1) C = 0,69 (1K+2(15K)) 47uF = 1,005 sg

T2= 0,69 (R1+2P1) C = 0,69 (1K+2( 0 )) 47uF = 0,032 sg

'Sistema secuencial de Luces'

F1 = 1/T1 = 1/1,005 = 1 Hz

F2 = 1/T2 = 1/0,032 = 31,25 Hz

Así la señal resultante del circuito va a ser una señal cuadrada de la frecuencia que queramos, entre los valores anteriormente calculados que va a ser de la siguiente forma:

'Sistema secuencial de Luces'

BLOQUE DE MEMORIA

El bloque de memoria esta compuesto por lo que podríamos definir tres bloques básicamente distintos, aunque complementarios el uno de otro.

El primero de ellos esta formado por dos contadores binarios del tipo SN74LS191, que son contadores binarios sincronos programables para realizar la cuenta ascendente o descendente. Estos contadores son fácilmente ampliables con solo incrementar su numero y conectar sus patillas de expansión.

En nuestro caso particular están conectados en cascada lo que significa que el CK del primero de ellos va al RCON del segundo para indicarle mediante un pulso cuando ha de empezar a contar.

Para que nuestros contadores comiencen a contar desde cero todas sus patillas de selección de comienzo de cuenta van a ir conectadas a masa.

También va a ir conectada a masa la patilla de selección de cuenta ascendente o descendente, que en el caso concreto de nuestro contador ha de ascender en su cuenta.

Los enable's de cada contador van a ir conectados a masa para que los dos contadores estén siempre operativos.

'Sistema secuencial de Luces'

Así las salidas de los dos contadores se complementan formando un numero binario de 8 bits, o lo que es lo mismo 256 posiciones diferentes seleccionables de la memoria. Estas salidas van a ir conectadas directamente a las ocho primeras entradas de selección de datos de la memoria ya que las tres restantes van a ser de selección de programa.

Para este proyecto hemos utilizado una memoria EPROM (Erasable and Program Read Only Memory) con una capacidad de almacenamiento de

16384 bit estructurados en 2048 palabras de 8 bit cada una. Una de las principales características de esta memoria es que se puede grabar varias veces con solo borrarla el programa anterior. Este proceso se realiza por medio de una luz ultravioleta que incide en una ventana de la parte superior de la memoria. Es por ello que estas memorias se suelen utilizar en prototipos ya que las correcciones que se realizan en ellos para su ajuste son muchas. Si fabricáramos nuestro diseño en una gran serie seria preferible el uso de memorias ROM solo gravables una sola vez ya que su precio es mucho mas barato que el de las EPROM.

Siguiendo con nuestro prototipo, solo utilizamos las ocho primeras entradas de nuestra memoria ya que nuestros programas son de 256 posiciones. Las otras tres restantes posiciones las utilizaremos para seleccionar los diferentes programas, ya que esta memoria puede almacenar hasta 8 programas diferentes. Estos programas son seleccionables mediante unos microinterruptores (switch) fácilmente accesibles al futuro usuario.

En nuestro diseño solo hemos realizado dos programas secuenciales de luces para simplificar el proyecto por lo que el resto de la memoria esta vacía de datos.

Así la salida de datos de nuestra memoria va ir conectada a un buffer cuya misión va a consistir en ampliar los valores de intensidad que le son suministrados por la memoria ya que esta intensidad va a alimentar una batería de diodos led y los optoacopladores del circuito de potencia.

Este buffer es necesario ya que los niveles de intensidad que nos va a proporcionar la memoria son de tan solo unos pocos miliamperios y los requerimientos de las siguientes partes del circuito son superiores.

Conectado a esta buffer tenemos una batería de ocho diodos led que nos van a indicar de forma clara la secuencia de luces que se esta reproduciendo en ese momento, esta función es muy útil cuando las bombillas que están reproduciendo esa secuencia se encuentran instaladas lejos del sistema secuencial y el usuario no puede apreciar lo que se esta reproduciendo en ese momento.

LA ETAPA DE POTENCIA

'Sistema secuencial de Luces'
La etapa de potencia tiene como misión en el circuito el alimentar las bombillas de las que esta compuesto nuestro juego de luces. Para ello va a necesitar transformar las señales de control que recibe, que son de baja potencia, en señales más grandes capaces de excitar a una bombilla de gran potencia. Para poder separar físicamente la etapa de potencia de la etapa de control vamos a emplear un optoacoplador. Este optoacoplador tiene la característica de poder separara eléctricamente dos circuitos. Esta compuesto de un diodo led que es atacado directamente por la etapa de control y de un fototriac que esta conectado directamente a la etapa de potencia a través de otro triac. Así el funcionamiento de la etapa de potencia esta influenciado directamente por las señales que le llegan del circuito de control sin necesidad de estar físicamente conectado a él.

El resto del circuito esta formado por otro triac activado en su puerta por los impulsos provenientes del optoacoplador y por unas resistencias de polarización. Así cada bombilla estará conectada a la red a través de uno de sus extremos y al circuito de potencia atraves del otro por lo que estará totalmente controlada su capacidad para encenderse y apagarse al ritmo que le marque la etapa de memoria.

Como tenemos ocho salidas de datos necesitaremos al menos ocho circuitos de potencia por lo que aun no siendo muy complicados en su realización su laboriosidad de montaje aumenta considerablemente. También quería hacer un hincapié en que cada circuito de potencia tiene capacidad suficiente para alimentar a varias bombillas por lo que aun haciendo todas la misma secuencia el circuito se puede ampliar de forma muy considerable ofreciendo al usuario una gran posibilidad de combinaciones para hacerlo aun más atractivo de cara a la utilidad que se le quiera dar.

'Sistema secuencial de Luces'

En el esquema superior tan solo esta representado una parte del circuito de potencia que en la realidad esta compuesto por ocho secciones iguales a esta. Por la patilla del optoacoplador marcada como ent1 vamos a introducir las señales de control provenientes de la memoria y que nos van a excitar el optoacoplador y por la salida del circuito vamos a conectar el numero de bombillas deseado y la alimentación de red.

PROBLEMAS SURGIDOS DURANTE EL MONTAJE DEL PROTOTIPO

El único problema surgido durante la realización del prototipo se debió a que mientras todo el circuito funcionaba correctamente la parte de potencia no funcionaba como estaba previsto. Esto que a simple vista parecía un error en dicha etapa no se debía a ella sino a la etapa anterior que no era capaz de suministrarla intensidad suficiente para hacer funcionar al optoacoplador y por ende no funcionaba el resto del circuito de potencia. La solución fue la modificación de la etapa anterior en la cual se introdujo un buffer y se quito el pack de resistencias que polarizaban los diodos led para así aumentar la intensidad que llegaba al optoacoplador. El resultado de tales modificaciones condujo a que el circuito comenzara a funcionar en perfectas condiciones.

'Sistema secuencial de Luces'
'Sistema secuencial de Luces'

Buffer 74244, de ocho entradas y ocho salidas. Pack de ocho resistencias.