Maqueta de una casa con sistema de alarma e iluminación nocturna

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Maqueta de una casa con sistema de alarma e iluminación nocturna

Autores:

Maria Dolores Villena Roblizo Jefa de Departamento de Tecnología del I.E.S Muchamiel

César Sánchez Serna, Profesor de Tecnología del I.E.S Cabo de las Huertas de Alicante

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Objetivo

Construcción de la maqueta de una casa de dos plantas unifamiliar provista de un sistema de alarma y de iluminación nocturna.

Descripción del proyecto

Antes de realizar la construcción de la casa hay que hacer el diseño de la misma.

En papel milimetrado se harán las 4 vistas (alzado, perfil izquierdo, perfil derecho y planta), la distribución de las plantas y la situación de la casa en la parcela.

Se usarán las siguientes escalas:

- Para las vistas, escala 1:6 - Para las plantas, escala 1:2

Una vez hecho el diseño y la distribución de las dos plantas, se pasará a realizar la construcción.

La estructura interna estará hecha de vigas y pilares de madera y las fachadas y tejado se harán con cartulina.

Para la realización del tejado y fachadas se harán los desarrollos de toda la casa con las lengüetas necesarias para poder pegarlas.

Faltará una de las fachadas para poder ver su distribución interior.

La casa lleva un sistema de alarma que se activará cuando alguien interrumpa el haz de infrarrojo que emite un IRLED y que detecta un fototransistor. Cuando ocurra esto sonará un zumbador que dará la "voz de alarma".

El circuito para la iluminación nocturna será similar al anterior con la diferencia que ahora el fototransistor detectará si la luz solar es suficiente o no para apagar o encender las luces.

Materiales

 Base de contrachapado de pino.

 Listón de pino (9,5 mm x 9,5 mm x 2 000 mm).

 Bases de corcho para el montaje de los circuitos.

 Hilo de estaño para soldar.

 Pegamento de contacto.

 2 fototransistores SF 309.

 2 transistores BC 547 B.

 1 diodo de infrarrojos CQY 99.

 3 resistencias de 130 Ω.

 2 resistencias de 10 kΩ.

 1 zumbador.

 4 diodos LED (rojo, verde y amarillo).

 2 pilas de 4,5 V.

 2 interruptores de corredera.

Herramientas

 Soldador eléctrico.

 Sierra.

 Taladro.

 Cutter.

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Introducción teórica

 Resistencia

La resistencia es un componente que se intercala en los circuitos eléctricos y electrónicos para reducir el paso de corriente. El valor de una resistencia se indica sobre la misma por medio de anillos de colores que corresponden a un código.

 Transistor

El transistor es un componente electrónico que se distingue por tener tres patas de conexión: el emisor (E), el colector (C) y la base (B).

El transistor puede dejar pasar o bloquear la corriente y también atenuarla o amplificarla. Se puede así utilizar el transistor como conmutador o como amplificador.

Sobre el cuerpo del transistor se pueden leer las referencias del tipo. No hay en cambio indicaciones para identificar las patas.

Cuando la base no recibe corriente, no hay paso de corriente entre el colector y el emisor y se dice en este caso que el transistor está bloqueado. Al aplicar una pequeña corriente sobre la base y mientras dure ésta, el transistor se desbloquea y permite el paso de corriente.

Es pues la base la que determina si el transistor actúa en fase de paso o de bloqueo.

 Diodo LED

Un diodo es un dispositivo electrónico provisto de dos electrodos, cátodo y ánodo, que tiene la propiedad de ser conductor en el sentido cátodo-ánodo, pero no en el inverso. El LED (del inglés Light Emitting Diode), es un diodo capaz de emitir luz al ser polarizado en el sentido directo. Produce una luz monocromática, tiene un bajo consumo y es muy empleado como elemento de señalización en aparatos y circuitos electrónicos.

El LED debe conectarse siempre respetando su polaridad, de lo contrario, no se ilumina. Dado que el LED es muy pequeño, se señalan el ánodo y el cátodo por la longitud de las patas.

La patilla larga (A) corresponde al ánodo al que se conecta el polo (+) y la pata corta (C) corresponde al cátodo al que se conecta el polo (-).

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Los colores de las cápsulas del LED pueden ser: rojo, amarillo o verde y los diámetros más usuales son 5 y 3 mm.

 LED de infrarrojos (IRLED)

El diodo IRLED (del inglés lnfrared Light Emitting Diode), es un emisor de rayos infrarrojos que son una radiación electromagnética situada en el espectro electromagnético, en el intervalo que va desde la luz visible a las microondas.

Estos diodos se diferencian de los LED por el color de la cápsula que los envuelve que es de color azul o gris. El diámetro de ésta es generalmente de 5 mm.

Los rayos infrarrojos se caracterizan por ser portadores de calor radiante. Estos rayos son producidos en mayor o menor intensidad por cualquier objeto a temperatura superior al cero absoluto.

 Fototransistor

El fototransistor es un fotodetector que trabaja como un transistor clásico, pero normalmente no tiene conexión base.

En estos transistores la base está reemplazada por un cristal fotosensible que cuando recibe luz, produce una corriente y desbloquea el transistor.

En el fototransistor la corriente circula sólo en un sentido y el bloqueo del transistor depende de la luz; cuanta más luz hay más conduce.

El principio del fototransistor es aparentemente el mismo que el del transistor clásico. Pero si observamos el componente se ve que sólo posee dos patas, un emisor y un colector, pero le falta la base.

La base de hecho es sustituida por una capa de silicio fotosensible. Si esta capa está iluminada aparece en la base una corriente que crece con la luz, lo que pone en marcha al transistor.

El fototransistor reacciona con la luz visible y también con los rayos infrarrojos que son invisibles.

Para distinguirlo del LED su cápsula es transparente.

En el fototransistor, al igual que en los LED, la polaridad viene dada por la longitud de sus patas pero con una diferencia muy importante; en el fototransistor la pata larga es el negativo (-), al revés que en los LED, que es el positivo (+).

Circuitos

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Grúa fija

Objetivo

Construcción de una grúa fija.

La grúa debe elevar y bajar cargas gracias a un motor que transmite el movimiento a unas poleas.

La estructura de la misma es una estructura triangular a base de pilares, vigas y tirantes de madera de pino.

El ascenso y descenso de la carga se controlará mediante un conmutador de cruce que se encargará de invertir el giro del motor.

Cuando la grúa suba o baje la carga, se encenderá una luz verde que avisará del movimiento del motor.

Además la grúa llevará una iluminación compuesto por 2 bombillas rojas, que formará parte del circuito anterior pero controlado por otro interruptor. Por lo tanto, el circuito será controlado por dos interruptores y un conmutador, y alimentado por una pila de 4,5 V.

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Toda la estructura se fijará mediante cola instantánea de madera y tanto los pilares como los tirantes deberán de ser cortados con el ángulo apropiado.

Materiales

 Listón de pino (9,5 mm x 9,5 mm x 2 000 mm).

 2 varillas roscadas M3 de 100 mm.

 12 tuercas M3.

 1 polea de haya de Ø 4 mm de perforación de Ø 15 mm.

 2 hembrillas cerradas.

 1 motor reductor 23 : 1 con doble eje de Ø 4 mm.

 2 bombillas rojas de rosca y 1 verde. E 10; 3,5 V y 0,2 A.

 3 casquillos para bombillas de rosca.

 2 interruptores.

 1 interruptor de corredera de 6 conexiones.

 1 pila de petaca de 4,5 V.

 Cola de madera.

Herramientas

 Sierra para hacer ingletes.

 Taladro de columna o de mano.

Planos de construcción

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Circuitos

Juego electrónico

Objetivo

Diseño y construcción de un juego electrónico de tres en raya.

El juego de las tres en raya consta de nueve posiciones. En este proyecto cada posición tiene dos bombillas, cada una de un color diferente, que corresponde a cada uno de los dos jugadores. Sólo estará encendida la bombilla del jugador que primero haya elegido esa posición. Por lo tanto, el proyecto consta de 18 bombillas (9 rojas y 9 verdes).

Cada posición del juego está controlada por un interruptor de dos posiciones. En una posición se encenderá una bombilla de un color, y en la otra, la otra bombilla. De esta manera habrá un total de 9 interruptores (uno por cada posición del juego).

Cada jugador tendrá un color. Por tanto, a la hora del montaje es necesario conectar los interruptores de tal manera que cuando estén en la posición derecha se encienda la luz roja; y en la posición izquierda se encienda la luz verde.

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El proyecto se realizará sobre una chapa de contrachapado que quedará abierta por la parte de abajo. De esta forma, todas las conexiones quedarán por dentro ocultas.

Sobre dicha caja habrá un interruptor general que controlará el funcionamiento total del proyecto. Y, también por la parte de abajo, se colocará una pila de 9 V que alimentará todo el circuito.

Es muy importante que tanto las bombillas, en sus respectivos casquillos, como los interruptores, queden bien empotrados en la caja. Y por la parte de abajo estarán todas las conexiones que se asegurarán mediante soldadura.

Materiales

 9 bombillas rojas de rosca. E 5,5; 6 V y 0,1 A.

 9 bombillas verdes de rosca. E 5,5; 6 V y 0,1 A.

 18 casquillos para bombillas de rosca E 5,5.

 9 microinterruptores conmutadores de dos posiciones.

 1 interruptor pulsador.

 1 pila bloque de 9 V.

 Conexión a portapilas a 9 V.

 Hilo de 0,5 mm aislado con PVC.

 Hilo de estaño para soldar (Sn 60 %; Pb 40 %).

 Cola de madera.

 Madera de contrachapado de pino.

Herramientas

 Sierra eléctrica.

 Segueta.

 Soldador.

Planos de construcción

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Circuito

Montacargas de dos plantas Objetivo

Diseño y construcción de un montacargas de dos plantas.

El montacargas tiene que funcionar entre dos plantas y no hace falta que tenga puertas.

La subida y bajada del mismo se controlará mediante un interruptor de corredera de seis posiciones que se encarga de invertir el giro del motor. El motor transmitirá el movimiento a dos poleas que a su vez muevan la cabina del montacargas.

Cuando el montacargas ascienda y llegue al primer piso, automáticamente se parará debido al contacto del montacargas con un interruptor de fin de carrera que lo hará detenerse. Lo mismo sucederá cuando el montacargas baje y llegue a la planta baja. Será detenido gracias a otro interruptor de fin de carrera. A la hora de diseñar la cabina hay que colocar un tope que haga contacto con los dos interruptores de fin de carrera.

Cuando suba el montacargas se encenderá una luz roja, y cuando baje se encenderá una luz verde. Todo el circuito estará controlado por un interruptor y alimentado por una pila de petaca de 4,5 V.

La estructura se hará a base de listones de pino, tableros de fibra de eucalipto, contrachapado de pino y cartulina.

Materiales

 1 motor reductor de reducción 25:1 con doble eje de Ø 4 mm.

 2 interruptores de fin de carrera.

 1 interruptor.

 2 bombillas de rosca (una roja y otra verde) E 10 3,5 V/0,2 A.

 2 casquillos para bombillas de rosca E 10.

 1 pila de petaca de 4,5 V.

 2 conectores planos hembras.

 2 poleas de haya de 20 mm.

 1 varilla roscada M4.

 12 tuercas M4.

 1 hembrilla cerrada.

 14 tornillos de cabeza semirredonda 2 x 10 mm.

 2 arandelas de separación.

 Tira metálica perforada en ángulo de 25 cm.

 3 tableros de fibra de eucalipto 200 x 300 x 2,5 mm.

 Listón de pino (9,5 mm x 9,5 mm x 2000 mm).

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 Hilo de estaño para soldar (Sn 60%; Pb 40%).

 Cola de madera.

 Madera de contrachapado de pino.

 Cartulina.

Herramientas

 Sierra eléctrica.

 Segueta.

 Soldador.

Planos de construcción

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Circuito

Noria de feria Objetivo

Construcción de una noria de feria con iluminación.

La noria deberá girar en los dos sentidos al mismo tiempo que permanece encendida.

La estructura se realizará con madera de pino y se fijará mediante cola de madera.

Habrá dos circuitos. El primero será el circuito del motor controlado mediante un interruptor, un conmutador que permitirá que gire en los dos sentidos. El circuito será alimentado por una pila de 4,5 V.

La dificultad que tiene es la de conseguir que las bombillas, que tienen que estar en la noria, estén encendidas mientras esté girando.

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Materiales

 Listón de pino (9,5 mm x 9,5 mm x 2000 mm).

 Listón de pino (5 mm x 18 mm x 2 000 mm).

 Varilla de pino de Ø 2 cm.

 2 tornillos de cabeza cilíndrica M4 x 50 mm.

 18 tornillos de cabeza semirredonda M2 x 10 mm.

 2 arandelas de separación.

 1 motor reductor 23:1 con doble eje de & empty 4 mm.

 8 bombillas de rosca (rojas, verdes, amarillas y transparentes) E 10; 3,5 V y 0,2 A.

 8 casquillos para bombillas de rosca.

 2 interruptores.

 2 pilas de petaca de 4,5 V.

 Correa de transmisión.

 Cola de madera.

 Estaño para soldar.

Herramientas

 Sierra para hacer ingletes.

 Sierras eléctricas.

 Soldador.

Detalles de la estructura

La noria está formada por dos caras exactamente iguales que forman cada una un octógono regular.

Para calcular la medida de los lados hay que tener en cuenta que el octógono está inscrito en una circunferencia de 20 cm de radio. Es conveniente realizar una plantilla uniendo 4 folios blancos en los que entre dicha circunferencia.

A partir de los datos de la circunferencia hay que obtener el valor de cada lado del octógono regular.

Los lados del octógono se realizarán con el listón de pino (5 mm x 18 mm x 2 000 mm). Una vez que se tenga la medida del lado y del ángulo, se cortarán los 8 lados del octógono. En el medio de cada lado hay que realizar un taladro con la broca del 3.

Cada cara de la noria tendrá un disco central de 5,5 cm que se realizará con madera de contrachapado. Cada disco tendrá una perforación central (broca del 4).

Los 8 radios de cada cara medirán 17 cm cada uno y se realizará con el listón de madera (9,5 mm x 9,5 mm x 2 000 mm). Una vez que se tengan todas las piezas de cada cara se empieza a pegar encima de la plantilla de papel.

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Cuando se tengan las dos caras totalmente terminadas se lijarán bien y a continuación se unirán mediante un cilindro central de 6 cm de altura (varilla de pino de Ø 2 cm) y 8 piezas que vayan apoyadas en un radio de cada cara (listón de madera 9,5 mm x 9,5 mm x 2 000 mm).

En las 8 piezas hay que atornillar los 8 casquillos de las bombillas. Por eso es muy importante que antes de unir definitivamente las dos caras se haga la instalación eléctrica de las bombillas.

Terminada la instalación eléctrica se pasa a unir las dos caras.

En una de las caras se colocará pegada la polea en la que se insertará la correa de transmisión que hará girar a la noria gracias al motor.

El soporte se realiza con listones de pino (9,5 mm x 9,5 mm x 2 000 mm) y contrachapado de pino

La unión de cada soporte a la noria se hará mediante dos tornillos de cabeza cilíndrica M4 x 50 mm que atravesarán soporte, polea (solo en la cara que la tiene pegada) y estructura de la noria. Habrá que dejar una separación entre el soporte y la noria para que al girar no rocen.

Circuitos

El circuito de iluminación consta de 8 bombillas conectadas en paralelo, controladas por un interruptor y alimentadas por una pila de 4,5 V.

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El circuito del motor consta de un motor, un interruptor, un conmutador y una pila de 4,5 V.

PRUEBAS DE EVALUACIÓN PARA LA UNIDAD DIDÁCTICA

CONTROL DE TEORÍA Y PROBLEMAS. ELECTRICIDAD. E.S.O - I.E.S CABO HUERTAS

1.- Si queremos medir la intensidad que pasa por un circuito, ¿ Cómo conectaremos el amperímetro en el circuito ? a.- En serie. b.- En paralelo. c.- En mixto. d.- Es indiferente, con tal que mida el paso de electrones.

2.- ¿ Cuál de estas fórmulas es la ley de OHM ?

a.- V= R/I. b.- R = V x I. c.- I= V / R. d.- R = I / V.

3.- En un circuito de dos resistencias en paralelo, la R total:

a.- Rt =(R1+R2)/(R1xR2) b.- Rt=(R1xR2)/(R1-R2). c.- Rt=(1/R1)+(1/R2). d.- Rt=(R1xR2)/(R1+R2).

4.- En un circuito de resistencias en serie, la Resistencia Total es :

a.- Rt =: R1xR2xR3... b.- 1/Rt= 1/R1+1/R2 +... c.- Rt= R1+R2+R3+.. d.- Rt=R1+R2+R3xn

5.- ¿ Cual del las tres leyes es para un circuito serie de Resistencias.

a.- La tensión es la misma en todos los puntos. b.- La suma de I parciales, es igual a la total.

c.- La resistencia total es igual a la suma de parciales. d.- La intensidad se calcula por KIRCHHOFF.

6.- En un circuito paralelo de resistencias, se cumple que:

a.- La suma de corrientes parciales es igual a la total. b.- La suma de tensiones parciales es igual a la total.

c.- La potencia disipada es la misma en cada elemento. d.- La f.e.m total es igual a la c.d.t en las resistencias.

7.- En un circuito en paralelo, la resistencia total es :

a.- Menor que la menor de ellas. b.- La suma de las R. c.- Mayor que la menor de ellas. d.- Menor que la mayor de ellas.

8.- ¿ Como hallaremos la potencia que disipa una resistencia ?

a.- P= Vr/Ir b.- P= IxI/R c.- P= VB x Ir d.- P= V x V/Ir.

9.- Si colocamos 1000 resistencias de 1M en paralelo que Rt:

a.- 1000 oh. b.- 1M c.- 1 ohmio. d.-100 ohmio.

10.- Si colocamos en paralelo una resistencia de 100k y 10 ohmios:

a.- 9,999 ohm b.-10 ohm. c.- 100.001 ohm. d.-100.010 oh

11.- La resistencia de un conductor depende de que factores:

a.- Longitud, conductividad y diámetro de conductor. b.- Longitud, sección y conductancia.

c.- Conductividad, sección y distancia. d.- L, resistividad y sección de conductor.

12.- La conductividad es la inversa de que magnitud ?

a.- La conductancia. b.- Impedancia. c.- La resistividad. d.- Reactancia.

13.- La resistencia eléctrica que presenta un conductor es :

a.- La dificultad al paso de la tensión. b.- La dificultad al paso de la carga de potencial.

c.- La dificultad al paso de energía eléctrica.

d.- La dificultad al paso de la corriente eléctrica.

14.- La resistencia eléctrica depende de :

a.- De la constitución atómica del conductor. b.- De la diferencia de potencial.

c.- De la corriente que lo atraviesa. d.- de la cantidad de electricidad.

15.- La f.e.m con que instrumento de medida se medir ...

a.- Watimetro. b.- Voltímetro. c.- Amperímetro. d.- Ohmetro.

16.- La energía eléctrica se mide con un aparato llamado:

a.- Amperímetro. b.- Voltímetro. c.- Watimetro d.- Fasimetro.

17.- La ley de Ohm se define por:

a.- En un circuito eléctrico, la Intensidad. de la corriente que la recorre es d.p a la tensión e i.p a la Resistencia.

b.- Es un circuito eléctrico donde la intensidad es directamente proporcional a la tensión e inversamente p. a la resistividad.

c.- A mayor diferencia de potencial mayor corriente de electrones, e i.p a la resistencia del circuito.

d.- La V que existe en un circuito es directamente p. a la carga eléctrica y a la resistencia del circuito

18.- ¿ Cuantos mA son 2 A ?

a.- 200 mA b.- 2000 mA. c.- 20000 mA d.- 20 mA.

19.- ¿ Cuantos mA son 0,0045 A ?

a.- 4.5000 mA. b.- 4,5 mA. c.- 4.500 mA. d.- 450 mA.

20.- Cuantos ohmio representan 3K3 ?

a.- 330 oh. b.- 33000 ohmio. c.- 3300 ohmio. d.- 33 ohmio.

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PON AL LADO LOS VALORES SEGÚN EL CÓDIGO DE COLORES:

CÓDIGO DE COLORES VALOR EN OHMIOS

ROJO - ROJO - MARRÓN - ORO

MARRÓN - MARRÓN - MARRÓN- PLATA AZUL - AMARILLO - VERDE

VERDE - AMARILLO - NARANJA - ORO ROJO - VERDE - MARRÓN

NARANJA - ROJO -AZUL -ORO MARRÓN - NEGRO - NEGRO - ORO BLANCO - GRIS -NARANJA

VIOLETA - AZUL - NARANJA - PLATA

VALOR EN OHMIOS CÓDIGO DE COLORES 33 K

33 OHMIOS 27 K 270 OHMIOS 1 K

4 K 7 2, 5 OHMIOS 1 M 5 3300 OHMIOS

PREGUNTA Nº SOLUCIÓN a SOLUCIÓN b SOLUCIÓN c SOLUCIÓN d

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BIBLIOGRAFIA

DECRETO 39/2002, de 5 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que se modifica el Decreto 47/1992, de 30 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que se establece el currículo de la Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad Valenciana. http://www.cult.gva.es/Educacion.htm

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DECRETO 50/2002, del 26 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que se modifica el Decreto 174/1992, de 19 de agosto, del Gobierno Valenciano, por el que se establece el currículo del Bachillerato en la Comunidad Valenciana. http://www.cult.gva.es/Educacion.htm

Pagina personal del Asesor de Tecnología de la E.S.O y del Bachillerato Tecnológico del Cefire de Alicante.

BIBLIOGRAFIA PARA EL AREA DE TECNOLOGÍA. Actualizada por César Sánchez Serna.

http://www.terra.es/personal/cesarsan/. Copyright [email protected]. Alicante. España.

SÁNCHEZ SERNA, C. (2002). “El presente y futuro de la Tecnología, fundamentación disciplinar del Àrea con el nuevo curriculum. Un nuevo periodo de formación”. En C. Sánchez Serna, Orientación, tutoria y psicopedagogía. Experiencias y recursos. Curso 2001-2002. (pg 288- 297). Elda: Cefire. En internet:

http://cefirelda.infoville.net