Sensores y actuadores

CIRCUITOS DIGITALES

LABORATORIO 3:

SENSORES Y ACTUADORES

1. OBJETIVOS

• Conocer el funcionamiento de los sensores digitales.
• Identificar las características de los dispositivos digitales más utilizados.
• Diseñar sistemas combinacionales y secuenciales.

2. MARCO TEÓRICO

2.1. SENSORES

El sensor es aquel dispositivo que capta magnitudes físicas ( agua, fuego, temperatura,etc).

Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado. Este recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ella genera la orden para activar un elemento final de control, como por ejemplo una válvula. Son los elementos que influyen directamente en la señal de salida del automatismo, modificando su magnitud según las instrucciones que reciben de la unidad de control.

• Interfaz: analógica.

• Tensión de alimentación: +5 V

• Rango de detección: 20 cm (4,8 V) ~ 100cm (1V)

2.1.1. Sensor de agua (lluvia)
En la parte de la izquierda vemos lo pines de conexión:

Este sensor de bajo costo cuenta con una serie de alambres paralelos expuestos con el fin de determinar el nivel agua en valores de salida de conversión de señales analógicas y digitales.

Debido a su fácil programación es ideal para proyectos relacionados con cualquier versión de Arduino, microcontroladores PIC y Raspberry. Puede obtener nuevos datos cada 2 segundos, es decir no pueden realizarse mediciones con un intervalo menor. El sensor está calibrado y listo para usar.

Este sensor se alimenta a 5V o a 3,3V en los pines VCC y GND. El pin S nos dará un valor analógico comprendido entre VCC y GND. De manera que usaremos el pin S conectándolo como entrada analógica en Arduino, el valor que leamos será mayor en función de la superficie del sensor este cubierto de agua. Esto se debe a que el agua se comporta como un conductor, teniendo en cuenta que el agua que usemos en nuestros depósitos no será agua pura (H2O), ya que de por si el agua no es conductora. Pero rara vez usaremos este tipo de sensores para medir el nivel de agua en un deposito de agua pura.

circuito de sensor de agua.

2.1.2. Sensor de llama (fuego)

En la parte de la izquierda vemos lo pines de conexión:

El sensor de llama puede ser utilizado para detectar fuego u otra longitud de onda a 760 nm ~ 1100 nm de luz. En el juego de robot de lucha contra incendios, la llama tiene un papel importante en la sonda, que se pueden utilizar como los ojos del robot para encontrar fuentes de fuego.

Sensor de llama ángulo de la sonda de 60 grados, la sensibilidad especial del espectro de la llama, dos agujeros de montaje M3 para estabilizar el módulo no centrifuga.

La temperatura del sensor de llama de funcionamiento es -25 grados Celsius a 85 grados Celsius, debe tenerse en cuenta que la distancia de la sonda a la llama no debería estar demasiado cerca para evitar daños.

circuito de sensor de flama.

2.1.3. Sensor de proximidad
En la parte de la izquierda vemos lo pines de conexión:

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.

circuito de sensor infrarojo.

2.1.4. Sensor de gas (MQ6)
En la parte de la izquierda vemos lo pines de conexión:

El módulo sensor de gas analógico (MQ-6) se utiliza en la detección de fugas de gas de equipos en los mercados de consumo y la industria, este sensor es adecuado para la detección de GLP, i-butano, propano, metano, tiene una alta sensibilidad, un tiempo de respuesta rápido y dicha sensibilidad puede ser ajustada por el potenciómetro.

Caracteristicas:

• Necesidades de alimentación: 5V

• Tipo de interfaz: Analógico.

• Pin Definición: 1-salida, 2 GND, 3-VCC

• Amplio alcance de detección.

• Respuesta rápida y alta sensibilidad.

• Baja sensibilidad al alcohol y al humo

• Circuito de accionamiento sencillo.

• Tamaño: 40x20mm.

• Voltaje nominal: 100VDC

• Corriente nominal: 100mA

• Tipo: Normalmente Cerrado (NC)

• Distancia de operación: entre 15mm y 25mm

• Potencia nominal: 3W

circuito de sensor de gas(MQ6).

2.1.5 Sensor magnético
Sensor Magnético para puerta, permanece cerrado cuando está cerca del magneto o imán.

Características:

• Material: ABS antifuego

2.1.6. Sensor de sonido

En la parte de la izquierda vemos lo pines de conexión:

En el centro tenemos la conexión a 5V y a GND (+ y G).
D0 es una salida digital que actúa a modo de comparador. Si el sonido captado por el micrófono supera un determinado nivel se pone a HIGH.
A0 es una salida analógica que nos da un valor entre 0 y 1023 en función del volumen del sonido. 
Además tenemos dos LEDs, uno que nos indica si hay alimentación en el sensor y otro que se ilumina si D0 está a HIGH.


El ajuste de sensibilidad del micrófono lo hacemos mediante un potenciómetro que tendremos que girar con un destornillador plano.

Circuito de iluminación activado por sonido

2.2 ACTUADORES

2.2.1. Relé de potencia

El Módulo Relé de 1 Canal, es un dispositivo que se usa por lo general para el control o Switcheo de cargas de potencia. Dependiendo de la aplicación a desempeñar, este módulo por sus caracterí­sticas de voltaje y de corriente es solicitado en las grandes industrias.

3. VIDEO EXPLICATIVO

4. OBSERVACIONES

• Cada sensor(modulo) utiliza un voltaje de 5v de vcc, puesto que si se le alimenta con mas este puede quemarse.
• Las conexiones con jumpers son confusas ya que los cables de este tienden a enredarse y complicar el esquema del circuito.
• Casi todos los modulos presentan un potenciometro regulador que le permite ajustar su sensibilidad.

5. CONCLUSIONES

• Conocimos el funcionamiento de los sensores (modulos),usando sus salidas digitales para enviar voltaje a un led .
• Identificamos todas las características de los dispositivos digitales más utilizados, utilizando un datasheet de por medio.
• Diseñamos sistemas combinacionales y secuenciales con sensores y compuertas logicas.

6. INTEGRANTES

Héctor Miranda         Johan Núñez          Anthony Pezo