El proyecto solo es indicativo de condiciones básicas que permitan unificar criterios generales de construcción por lo que docentes y alumnos podrán realizar las modificaciones a través de innovaciones que permitan mejorarlo o enriquecerlo con los nuevos aportes que serán compartidos y socializados en toda la comunidad educativa.
Los materiales que se usaran en la fabricación de las maquetas serán aportados por los alumno y por la institución, y los utilizados en la construcción de semáforos a escala real serán aportados por la Institución a través de aportes del Municipio y empresas locales.
Condiciones Particulares del Proyecto:
Definición de las distintas adaptaciones según nivel educativo E.E.T.N°1 Bragado
1° Año: Maqueta escala 10:2 o adoptada por Docente, mecanismo eléctrico simple (Pila, Teclas y leds). Materiales: Cartón, Madera. Chapa (Otros adoptados por alumnos y docentes).
2° Año: Maqueta escala 10:2 o adoptada por Docente, mecanismo eléctrico combinada (Pila o batería 9v, Teclas y leds). Materiales: Madera. Chapa (Otros adoptados por alumnos y docentes).
3° Año: Maqueta escala 10:2 o adoptada por Docente, mecanismo eléctrico combinado y semiautomático sistema de Bote o similar (Pila, motor, Teclas, disco o lata y leds). Materiales: Madera. Chapa (Otros adoptados por alumnos y docentes).
4° Año: Escala Real según proyecto. Mecanismo eléctrico combinado y semiautomático sistema de Bote, leva o similar (adoptado por el docente según grupo). Materiales Estructura: Madera. Chapa (Otros adoptados por alumnos y docentes).
5° Año: Escala Real según proyecto. Mecanismo eléctrico automático a través de elementos electrónicos adoptado por el docente según grupo. Materiales Estructura: Madera. Chapa (Otros adoptados por alumnos y docentes).
6° Año: Escala Real según proyecto. Mecanismo eléctrico automático a través de elementos electrónicos y manejo a partir de PLC adoptado por el docente según grupo. Materiales Estructura: Madera. Chapa (Otros adoptados por alumnos y docentes).
IMPORTANTE:
Los informes Técnicos deberán ser entregados en forma Individual y serán parte integral de la evaluación junto a la maqueta realizada o el producto a escala real fabricado en equipo.
DOCUMENTOS A PRESENTAR (Informe técnico)• Portada.
• Componentes de equipo y responsabilidad de cada uno.
• Índice.
• Hoja de descripción de la propuesta de trabajo. Condiciones a cumplir (funcionamiento, materiales a utilizar en construcción).
• Croquis con las vistas acotadas de planta y perfil de la maqueta. Diseño en perspectiva isométrica
• Hoja de proceso de construcción
• Hoja de presupuesto (coste económico).
• Descripción de Mecanismos a utilizar, funcionamiento y cálculo de los mismos.
• Croquis de los mecanismos utilizados.
• Descripción de la Instalación eléctrica y funcionamiento.
• Croquis de la instalación eléctrica.
INDICE
1 ANÁLISIS DEL PROBLEMA
1.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
1.2 CONDICIONANTES DEL PROBLEMA
1.3 ANTECEDENTES HISTÓRICOS
1.4 POSIBLES SOLUCIONES
1.5 BOCETOS INDIVIDUALES
1.6 DISEÑO Y JUSTIFICACIÓN DE LA SOLUCIÓN ADOPTADA
2 DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA
3 CÁLCULOS
4 VISTAS DE LAS PIEZAS
5 ESQUEMAS Y CIRCUITOS
6 LISTADO DEL PROGRAMA
7 LISTADO DE MATERIALES
7.1 LISTADO DE PIEZAS
7.2 LISTADO DE MATERIALES
7.3 LISTADO DE HERRAMIENTAS
8 HOJA DE PROCESOS DE FABRICACIÓN
9 PROCESO DE MONTAJE
10 PRESUPUESTO
11 ANALISIS DE LOS RESULTADOS
1 ANÁLISIS DEL PROBLEMA
1.1 Definición del problema
El incremento de la población y vehículos que se produjo en Bragado en los últimos años, a generado complicaciones en el transito con datos preocupantes respecto a accidentes, generalmente, vinculados con el desconocimiento o irresponsabilidad de los ciudadanos en el manejo de los distintos vehículos y la falta de respeto a las reglas de transito.
Este Proyecto pretende, aportar una herramienta que impacte significativamente sobre la reducción del porcentaje de accidentes y mejores las condiciones del transito en general.
La herramienta consiste en construir un Parque temático de Educación vial para niños de entre 3 y 7 años.
Este parque contribuirá a reducir los accidentes de tránsito en Bragado, y mejorara las conductas de sus ciudadanos a través del conocimiento de las señales de tránsito desde edades tempranas. Como objetivo colateral la concreción de este parque permitirá que los alumnos construyan los distintos elementos que lo componen, trabajando y aplicando lo aprendido en la escuela. La fabricación del Semáforo es una de las fases en la concreción de este proyecto.
1.2 Condicionantes del problema
a) Se trata de un sistema eléctrico-electrónico sin movimiento.
b) La fuente de energía para su funcionamiento puede ser de 12 v, energía solar o red eléctrica (Según nivel)
c) Puede estar en contacto directo con los alumnos de edades comprendidas entre 3 y 11 años.
d) De estar construida con partes metálicas, se deberán aislar convenientemente para evitar que se puedan producir contactos indirectos a la corriente eléctrica.
e) Las lámparas deben ser de potencia suficiente para que se vean a plena luz del día.
f) El tiempo de duración de cada estado (Rojo, Amarillo y Verde) debe ser reducido para que no se aburran los alumnos cuando esperan para pasar.
g) Debe constar de dos semáforos, parte de vehículos y parte de peatones.
h) Se debe poder desmontar para guardarlo fácilmente hasta el curso siguiente.
i) Su aspecto será similar al utilizado en las calles de Bragado pero de dimensiones menores para que los alumnos lo vean con facilidad.
1.3 Antecedentes históricos (historia)
Se puede considerar como el primer semáforo a las luces de tránsito que se habían instalado en el exterior del parlamento británico de Westminster; obra del ingeniero J.P. Knight, especialista en señales de ferrocarril.
Éste aparato empezó a funcionar el 10 de diciembre de 1868 e imitaba a las señales de ferrocarril y sólo usaba las luces de gas rojas y verdes por la noche. Dos zumbidos señalaban que el tráfico que podía avanzar era el de la avenida y un sólo zumbido indicaba que era el tráfico de la calle 105.
No tuvo una larga existencia dado un desafortunado accidente que provocó que explotase matando a un policía. Hasta la invención del automóvil no fue necesario, y fue sólo entonces cuando se retomó su desarrollo.
El 4 de agosto de 1914 se instaló el primer semáforo "moderno", en Cleveland, Estados Unidos. Gestionaba el tráfico entre la avenida Euclid y la calle
105 Este. Contaba con luces rojas y verdes, colocadas sobre unos soportes con forma de brazo. Además incorporaba un emisor de zumbidos como su antecesor inglés.
Se cree que fue ese mismo año cuando William L. Potts introdujo el color ámbar en estas señales para regular el tráfico como se conocen en la actualidad. Con el paso de los años el significado de los colores de los semáforos utilizados para el ferrocarril se fueron internacionalizando y abarcando más asuntos. El rojo se entiende como peligro, el ámbar o amarillo como símbolo de precaución y el verde como color de que todo va bien.
No sería hasta 1929 y en la confluencia de las calles Barquillo y Alcalá de Madrid cuando se instaurara el primer semáforo en España. País en el que la ciudad con más número de semáforos por habitante es Valencia, uno por cada 750 habitantes. Lejos por ejemplo de Barcelona, con uno para cada 2.000 habitantes.
1.4 Posibles soluciones
“Las soluciones propuestas son solo a modo de guía, el proyecto tiene la particularidad de poder ser mejorado y modificado a partir de las innovaciones que tanto alumnos como docentes puedan aportar.”
El aspecto de una solución que puede satisfacer las condiciones es la siguiente.
o El semáforo consta de dos partes, la primera controla el tráfico de vehículos (marca 2), y la segunda el tráfico de peatones (marca 3).
o Los vehículos llegan por el frente y los peatones por el lado derecho.
o Si se desea controlar a los peatones que llegan por el lado izquierdo, deben crearse de forma simétrica las piezas respecto a la pieza principal (marca 1).
o En este boceto falta el mástil de elevación y la plataforma de sujeción. El mástil se introduce por la pieza 4 hasta tocar con la pieza 5, y por la parte inferior se introduce en la plataforma de sujeción. Se trata de un tubo de 13 cm de diámetro.
o La mayor dificultad estriba en como colocar la parte eléctrica en el interior del semáforo, como solución se creará una pieza que pueda ser introducida y sacada fácilmente (marca 9), donde estará la parte de control y eléctrica.
1.5 Diseño y justificación de la solución adoptada
Después de observar la solución he decidido modificar la visera del semáforo principal. En lugar de utilizar un cartón y doblarlo, he decidido que con un tubo de cartón del diámetro adecuado, 13 cm, cortado haciendo ángulo se conseguía el efecto deseado y el resultado era mejor.
Por lo demás el diseño que he decidido llevar a cabo coincide con los bocetos anteriormente expuestos.
Utilizaré madera contrachapada de 5 mm, para las piezas del semáforo, un tubo de cartón de 13 cm de diámetro para el mástil, aglomerado para el pie, con el objeto de que pese más y sujete mejor al semáforo. El circuito electrónico lo montaré sobre baquelita, y utilizaré portalámparas de baquelita, que pesen poco.
Por otra parte también diseñaré y montaré el circuito de control del semáforo. Se trata de un circuito electrónico que utiliza un microcontrolador de manera que podamos programarlo con las condiciones que deseemos y que se ajuste al funcionamiento deseado.
2 DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA
El sistema se divide en tres partes:
1.- Estructura del semáforo.
2.- Circuito electrónico.
3.- Programa del microcontrolador.
1.- Estructura del semáforo.
Se trata de un semáforo con unas dimensiones un poco más reducidas del que podemos encontrar en la calle.
Para evitar un coste excesivo de construcción del mismo, se utilizará contrachapado, aglomerado, tubos de cartón y plástico traslucido de colores (verde, amarillo y rojo), para permitir ver la luz de la bombilla y al mismo tiempo dar el color a la luz y proteger a las bombillas de contactos directos indeseados.
La secuencia de las luces debe ser la misma que en la realidad, pero los tiempos de iluminación de las mismas se reducirá para evitar que los alumnos esperen demasiado tiempo.
Las dimensiones se adecuan para que se puedan utilizar bombillas de 220 V, 60 W de uso común. De coste más económico.
La base es de aglomerado que tiene un mayor peso y ayudará a mantener estable al semáforo.
El mástil es de cartón duro con la consistencia suficiente y la altura adecuada.
El cuerpo del semáforo es de contrachapado. Que facilita su manipulación y pesa poco. La única excepción son las viseras del semáforo de vehículos, que son de cartón como el mástil.
En el apartado de Vistas de las piezas pueden verse el despiece acotado de cada pieza.
2.- Circuito electrónico.
Se trata de un circuito basado en microcontrolador (PIC 12C508). Se alimenta a 230V a.c., y enciende bombillas de 230V a.c. para cada una de las luces. La utilización de bombillas de 230V comerciales permite que sea más barato y facilita la reposición de las bombillas en caso de que fundan.
Los portalámparas son de superficie para poder fijarlos sobre el contrachapado, la conexión del circuito hasta los portalámparas se realiza por medio de regletas situadas en el circuito y de hilo rígido de cobre de 1 mm2 de sección.
Los elementos del circuito son fáciles de encontrar en las casas de electrónica y de precios muy asequibles.
Los esquemas se pueden ver en el apartado de Esquemas y Circuitos.
Dispone de los siguientes bloques:
a.- Fuente de alimentación. Existe un transformador que cambia los 230 V a 7 V, luego se rectifica, filtra y estabiliza a 5 V.
b.- Parte de control digital con el microcontrolador. Las salidas del microcontrolador atacan optoacopladores que excitan a los triacs. Los valores de las resistencias los proponen las hojas características del optoacoplador.
c.- Parte de potencia. Los triacs se encargan de encender / apagar las bombillas (cargas resistivas) cuando se lo ordena el microcontrolador por medio de los optoacopladores.
3.- Programa del micro controlador.
“Las soluciones propuestas son solo a modo de guía, el proyecto tiene la particularidad de poder ser mejorado y modificado a partir de las innovaciones que tanto alumnos como docentes puedan aportar.”
Se trata de un programa realizado en lenguaje ensamblador, que va a realizar un ciclo continuo sin final.
Existen dos tablas, en la primera se indican los valores que deben aparecer en cada línea del puerto, en la otra se indica el tiempo en segundos, que debe estar ese dato antes de pasar al siguiente.
En primer lugar se inicializan los puertos, y el sistema. Después se limita a sacar un dato por el puerto, esperar el tiempo que indica la tabla de tiempos y pasa a sacar el dato siguiente. Se repite este ciclo hasta llegar al último y se comienza de nuevo.
2 CÁLCULOS
(Se modificaran y adaptaran a las opciones elegidas particularmente por cada grupo)
Los cálculos, que hacen referencia al diseño del circuito electrónico son:
Para hacer funcionar correctamente a una bombilla de 100 W es necesario utilizar triacs capaces de trabajar con tensiones de 220V y suministrar corrientes superiores a 0,5 A eficaces sin necesidad de colocarle radiador, los BT136 o BT139 suministran corrientes muy superiores, a demás de ser baratos y fáciles de encontrar, por lo que utilizaremos este tipo de triac.
La corriente que necesita el sistema para funcionar es la suma de la de dos optoacopladores (lucen como máximo dos bombillas al mismo tiempo), más la que consume el microcontrolador.
Por otra parte la tensión que necesita el microcontrolador está entre 3 y 6 V, con un consumo inferior a 5 mA, trabajando con el reloj interno. Lo vamos hacer trabajar a 5 V c.c.
Por todo ello el consumo que debe ser capaz de suministrar la fuente será: Corriente de un optoacoplador Id = (Vcc- Vd)/ 470 = (5- 1.5)/470 = 7.5 mA Total de consumo = 2 * Id + Imicrocontrolador = 2 *7,5 mA + 5 mA = 20 mA La fuente debe ser capaz de suministrar 20 mA.
Como la corriente típica del estabilizador LM7805 es de 5 mA el transformador debe ser capaz de suministrar más de 25 mA por el secundario.
La tensión que se espera antes del regulador debe ser Vc = Vcc + 1V = 5V + 1V= 6V
Como la caída de tensión en el puente de diodos es de Vd=0.6 V por dos diodos que conducen cada semiciclo, la tensión que debe suministrar el transformador debe ser superior a:
Vt = Vc + Vd*2 = 6 V + 0.6V * 2 = 7.2 V.
Si utilizamos un transformador 220/7V, una tensión de secundario de 7V eficaces supone una tensión de pico máxima Vp = Ve * √2 = 7 * 1.41 = 9,89 V que es más que suficiente para satisfacer nuestras necesidades.
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