Detector de viento

Escuela Politécnica Nacional
Laboratorio de Dispositivos Electrónicos
Proyecto de aplicación: Detector de Viento

El circuito consiste de un detector de corriente de aire, que por medio de un amplificador operacional como comparador, activa dos circuitos integrados multivibradores funcionando como monoestables. El primero de ellos controla el giro de un motor que cierra la ventana por dondeentra el viento, mientras el segundo maneja un relay conectado a dos displays para indicar si la ventana está abierta o cerrada.

Diseño y Funcionamiento:
Primera Etapa: Sensor
El sensor que utiliza el circuito es en realidad un foco DC de 12 V y 2 W con su cristal removido. El principio que se utiliza se basa en que, al haber una caída de tensión entre los terminales de la bombilla, lacorriente de viento es suficiente como para disminuir la resistencia de su filamento y provocar una caída de voltaje detectable por el amplificador. Para lograr esto se necesita de una corriente constante en el foco, entregada por el rectificador integrado LM7805 a través de la resistencia R1, ya que el amplificador prácticamente no le quitará corriente al sensor.



Así nos aseguramos de que lacorriente no supere la máxima admitida por el foco, que sería de:

Con el sensor alimentado, ya tenemos un voltaje con el que comparar en el amplificador, aunque muy pequeño. Para aumentarlo colocamos R2:

Mediante pruebas se determinó que para obtener un voltaje de comparación que varíe entre valores cercanos a 4 V (que es lo que se colocará como referencia) cuando existe una corriente de aire,lo más idóneo era colocar una resistencia de 27 Ω en serie con el sensor.



Fuente de DC de 10.5 V
LM7805
Resistencias de 39Ω y 27Ω
Foco DC 12 V y 2 W

Segunda Etapa: Amplificador Operacional
En esta etapa se utiliza un amplificador operacional del LM358N para comparar los voltajes “de comparación” (proveniente del sensor) y “de referencia” (de un divisor de voltaje) con el objeto deque este alimente a los temporizadores en el momento y con la señal adecuados. Como sabemos que:
1. Al existir corriente de aire hay por ende una baja de voltaje en el sensor, es decir, una disminución del voltaje de comparación, y
2. Se desea que el amplificador operacional entregue un cero lógico como respuesta para disparar los temporizadores,
Conectamos el voltaje de referencia al terminalinvertido, el de comparación al no invertido, Vcc al de alimentación y tierra a –Vcc. Así el amplificador Operacional entregará un cero lógico (conectará a tierra las entradas de los temporizadores) el instante en que el voltaje sobre el sensor caiga como consecuencia de la presencia de una pequeña corriente de aire.
Dado que el voltaje de comparación fue diseñado de tal manera que sealigeramente mayor a 4 V cuando no haya presencia de viento y un poco menor a este valor cuando lo detecte, se debe calcular un voltaje de referencia mediante divisor de voltaje igual a 4 V.



Se decidió utilizar un potenciómetro de 2KΩ para que el voltaje de referencia se pueda variar de acuerdo a las circunstancias en caso de que la resistencia del foco se aleje de los valores esperados ya que es unparámetro ligeramente variable.


LM358N
Resistencia de 3 kΩ
Potenciómetro de 2 kΩ

Tercera etapa: Timer-Motor
El motor DC constituye un dispositivo relativamente complicado de controlar en términos de velocidad y giro. Para facilitar esta tarea, se alimentó al motor con el Vcc (10.5 V) para observar su reacción y se determinó que para que sea capaz de halar la ventana lo suficiente comopara cerrarla eran necesarios alrededor de 2 segundos a esa velocidad, por lo que habrá que alimentarlo durante ese tiempo.
El timer se construirá con un multivibrador NE555 funcionando como monoestático. Para ello debemos cortocircuitar los terminales 6 y 7, conectar una resistencia y un capacitor entre este nodo y Vcc o tierra respectivamente. Los valores de estos elementos se determinan de...