Pia de Dante de Sensores y Actuadores

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Pia Dante
Sensores Y Actuadores Y Laboratorio (Universidad Autónoma de Nuevo León)
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Sensores y Actuadores
Integrantes del Equipo

Enrique Ramirez García 1823985
Miguel Angel Morado Olvera 1839372
Brandon García Ávila 1736678

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¿Qué es Arduino?
Arduino es una plataforma de creación de electrónica de código abierto, la cual
está basada en hardware y software libre, flexible y fácil de utilizar para los
creadores y desarrolladores. Esta plataforma permite crear diferentes tipos de
microordenadores de una sola placa a los que la comunidad de creadores puede
darles diferentes tipos de uso.
Para poder entender este concepto, primero vas a tener que entender los
conceptos de hardware libre y el software libre. El hardware libre son los
dispositivos cuyas especificaciones y diagramas son de acceso público, de
manera que cualquiera puede replicarlos. Esto quiere decir que Arduino ofrece las
bases para que cualquier otra persona o empresa pueda crear sus propias placas,
pudiendo ser diferentes entre ellas pero igualmente funcionales al partir de la
misma base.
El software libre son los programas informáticos cuyo código es accesible por
cualquiera para que quien quiera pueda utilizarlo y modificarlo. Arduino ofrece la
plataforma Arduino IDE (Entorno de Desarrollo Integrado), que es un entorno de
programación con el que cualquiera puede crear aplicaciones para las placas
Arduino, de manera que se les puede dar todo tipo de utilidades.
El proyecto nació en 2003, cuando varios estudiantes del Instituto de Diseño

Interactivo de Ivrea, Italia, con el fin de facilitar el acceso y uso de la electrónico y
programación. Lo hicieron para que los estudiantes de electrónica tuviesen una
alternativa más económica a las populares BASIC Stamp, unas placas que por
aquel entonces valían más de cien dólares, y que no todos se podían permitir.
El resultado fue Arduino, una placa con todos los elementos necesarios para
conectar periféricos a las entradas y salidas de un microcontrolador, y que puede
ser programada tanto en Windows como macOS y GNU/Linux. Un proyecto que
promueve la filosofía ‘learning by doing’, que viene a querer decir que la mejor
manera de aprender es cacharreando.

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¿Cómo funciona Arduino?

El Arduino es una placa basada en un microcontrolador ATMEL. Los
microcontroladores son circuitos integrados en los que se pueden grabar
instrucciones, las cuales las escribes con el lenguaje de programación que puedes
utilizar en el entorno Arduino IDE. Estas instrucciones permiten crear programas
que interactúan con los circuitos de la placa.
El microcontrolador de Arduino posee lo que se llama una interfaz de entrada, que

es una conexión en la que podemos conectar en la placa diferentes tipos de
periféricos. La información de estos periféricos que conectes se trasladará al
microcontrolador, el cual se encargará de procesar los datos que le lleguen a
través de ellos.
El tipo de periféricos que puedas utilizar para enviar datos al microcontrolador

depende en gran medida de qué uso le estés pensando dar. Pueden ser cámaras
para obtener imágenes, teclados para introducir datos, o diferentes tipos de
sensores.
También cuenta con una interfaz de salida, que es la que se encarga de llevar la
información que se ha procesado en el Arduino a otros periféricos. Estos
periféricos pueden ser pantallas o altavoces en los que reproducir los datos
procesados, pero también pueden ser otras placas o controladores.

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Lista de Materíales
Placa PCB
Es una superficie constituida por caminos, pistas o buses de material conductor

laminadas sobre una base no conductora. El circuito impreso se utiliza para
conectar eléctricamente a través de las pistas conductoras, y sostener
mecánicamente, por medio de la base, un conjunto de componentes electrónicos.
ATMEGA328P
El ATmega328 es un microcontrolador de un solo chip creado por Atmel en la

familia megaAVR
MAX232
Es un circuito integrado de Maxim que convierte las señales de un puerto serie

RS-232 a señales compatibles con los niveles TTL de circuitos lógicos.
7805
Es una familia de circuitos integrados autónomos de regulador de voltaje lineal fijo.

La familia 78xx se usa comúnmente en circuitos electrónicos que requieren una
fuente de alimentación regulada debido a su facilidad de uso y bajo costo.
KIA278R35PI
La serie KIA278R tiene baja tensión de caída, es un regulador adecuado para

diversos equipos electrónicos. Proporciona una fuente de alimentación de voltaje
constante con TO-220-4

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2N3906
El 2N3906 es un transistor de unión bipolar PNP de uso común destinado

aaplicaciones de amplificación o conmutación de baja potencia de uso general.
2N3904
The 2N3904 is a common NPN bipolar junction transistor used for general-purpose
low-power amplifying or switching applications.
LED
Es una fuente de luz constituida por un material semiconductor dotado de dos

terminales. Se trata de un diodo de unión p-n, que emite luz cuando está activado.
1N400x
1N400x
La serie 1N400x es una familia de diodos rectificadores de silicio de uso general

populares de 1 A, comúnmente utilizados en adaptadores de CA para
electrodomésticos comunes. Su voltaje de bloqueo varía de 50 voltios a 1000
voltios.
Capacitor
Es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de

almacenar energía sustentando un campo eléctrico.
Resistencia
Una resistencia es un componente eléctrico pasivo de dos terminales que

implementa resistencia eléctrica como elemento de circuito.
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Conector DB9
Los conectores DB9 alguna vez fueron muy comunes en PC y servidores. Los
conectores DB9 están diseñados para funcionar con el estándar de interfaz en
serie EIA / TIA 232, que determinó la función de los nueve pines como estándar,
para que varias compañías puedan diseñarlos en sus productos.
Push Button
Es un mecanismo de interruptor simple para controlar algún aspecto de una

máquina o un proceso. Los botones generalmente están hechos de material duro,
generalmente plástico o metal.

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Construcción del arduino
Primero iniciamo haciendo el grabado de la tinta del circuito en la placa
Se tiene que pegar la hoja impresa con el diseño pcb sobre la placa de cobre y
sobre es hoja impresa tenemos que pones una hoja de maquina

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Depues usaremos la plancha a alta para darle calor durante 20 min y que se
peque la tinta en la placa de cobre
Sumergiremos la placa en acido ferrico para eliminar todo aquel pedazo de cobre
que no este cubierto por la tinta negro
Ya que lo que necesitamos es la parte de debajo de la pintura que quedo con

cobre, utilizaremos acetona y una esponja para ir quitando la pintura

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Haremos los agujeros donde irán los componentes del circuito

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Insertaremos estos componentes y los soldaremos con cuidado

Ya tendremos el arduino construido
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¿QUÉ ES Y CÓMO FUNCIONA UN SENSOR DE AGUA?
El sensor de agua, también conocido como sensor de nivel, es un instrumento que

activa una alarma de nivel de agua en el punto en el que ha sido instalado, para
conseguir la automatización del llenado de recipientes como tanques y depósitos,
entre otros.
Su funcionamiento se basa, por norma general, en dos elementos clave: por un

lado tenemos un receptor de señal que detecta el momento en el que el nivel de
agua ha llegado al punto fijado; y por otro lado, contamos con un interruptor de
nivel de agua, que activa el aviso en el momento que recibe la señal de dicho
receptor.
De esta manera, mediante el sensor de agua se consigue automatizar procesos

de llenado y control de líquidos en tanques y otros recipientes.
El sensor de agua y Arduino
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Sensor de agua
Es muy probable que cada vez que hayas oído hablar de un sensor de agua, en
muchas ocasiones aparezca ligado al concepto de Arduino.
¿Y qué es Arduino? Se trata de una plataforma informática de código abierto

donde numerosos creadores dan lugar a objetos o entornos interactivos mediante
el uso de software y hardware flexibles.
Esta capacidad para fabricar instrumentos interactivos se lleva a cabo mediante

sensores, de ahí que el sensor de agua aparezca fuertemente ligado a las
actividades realizadas mediante Arduino.
Se podría decir pues, que un sensor de nivel de agua Arduino desarrolla su

funcionamiento a través de estas placas de hardware, buscando actuar como un
sensor al uso para entornos interactivos, mediante los ultrasonidos como principal
vía de comunicación.
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¿QUÉ ES UNA BOMBA DE AGUA?

Una bomba de agua es un máquina hidráulica que permite incrementar la energía
cinética de un caudal de agua.
Las bombas hidráulicas son elementos ampliamente conocidos y empleados en la
industria desde antaño, y constituyen toda una rama de la técnica. Existe una gran
variedad de bombas, que abarcan un amplio rango de potencias y características
hidráulicas.
Independientemente de sus características o potencia, siempre podemos controlar
un equipo de bombeo mediante un procesador, siendo de hecho frecuente que
estén controlados por un autómata. Arduino, por supuesto, no es una excepción, y
podemos encender cualquier tipo de bomba de agua mediante las salidas digitales
y el uso de un MOSFET o una salida por relé.
Las bombas hidráulicas son componentes fundamentales en instalaciones e
infraestructuras, en sistemas de abastecimiento y depuración de agua y sistemas
de climatización. Industrialmente, forman parte de un sin fin de equipamientos e
impulsan todo tipo de fluidos.
¿CÓMO FUNCIONA UNA BOMBA DE AGUA?
Una bomba de agua consta de un accionamiento, en la mayoría de los casos un
motor eléctrico, acoplado a un elemento rotativo denominado rodete.
El rodete está formado por álabes que, al girar, transmiten parte de la energía al
fluido que lo atraviesa. Normalmente los álabes están curvados formando una guía
para las partículas, y su forma determina la cantidad de energía que se transmite
al fluido y el grado en que esta se reparte entre velocidad o presión.
Sin embargo, en algunas bombas de muy pequeña potencia los álabes son rectos,
formando un simple aspa.
En las bombas axiales, el agua entra en la bomba por el centro del rodete,
incrementa su energía a medida que lo atraviesa girando con el mismo, y
finalmente abandona la bomba en sentido tangencial.
Existen bombas que emplean otro tipo de fluidos, en lugar de agua. Por ejemplo,
existen bombas para mover hidrocarburos, aceites, o disoluciones. Sin embargo,
aunque la teoría dice que cualquier máquina hidráulica puede funcionar al cambiar
el fluido que impulsa, en el mundo real deberemos comprobar en las
especificaciones que la bomba está preparada para el tipo de fluido que vamos a
emplear.
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También podemos clasificar las bombas entre sumergibles y bombas no

sumergibles.
Las bombas sumergibles el motor se encuentra sellado en un encapsulado, por lo
que toda la bomba se introduce en el fluido, lo que evita tener una tubería de
aspiración.
En las bombas no sumergibles el motor no está impermeabilizado, por lo que no
puede ser introducido dentro del fluido. Por tanto, necesitan una tubería de
admisión, que debe cumplir unas determinadas de condiciones para que la bomba
funcione correctamente (diferencia de altura con la cota del fluido, mecanismo de
cebado, diámetro de la tubería de admisión)
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Lista de Componentes
Circuito Integrado CD4011
CD4011 es un componente electrónico que consiste en cuatro compuertas NAND

de dos entradas, estas entradas están protegidas contra descargas estáticas con
diodos VDD y VSS. Una característica importante de estas compuertas, es que
pueden ser usadas de forma independiente y como interruptores además de
presentar una elevadísima sensibilidad en vista de su alta impedancia de entrada.
La compuerta NAND es una puerta lógica digital que implementa la conjunción

lógica negada, se comporta de acuerdo a la tabla de la
verdad mostrada en la imagen de la derecha al igual que su
estructura y la distribución de los pines de conexión.
Cuando todas sus entradas están en 1 (uno), su salida es 0
(cero), mientras que cuando una sola de sus entradas o
ambas están en 0 (cero), su salida va a ser 1 (uno). Este
componente electrónico se presenta en un encapsulado
DIL-14, (doble línea) además de encontrase también en el
de tipo SMD.
74LS14 TTL
El SN74LS14N es un inversor Hex Schmitt-trigger, con

compensación de temperatura y se puede disparar
desde los triggered de entrada más lentas y aún así dar
señales de salida limpias y sin fluctuaciones. Cada
circuito funciona como un inversor, pero debido a la
acción de Schmitt, tiene diferentes niveles de umbral de
entrada para señales positivas (VT +) y negativas (VT-).
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Circuito Integrado lm7805
Circuito integrado 7805 es la denominación de una familia de integrados

reguladores de tensión positiva que comprende desde el 7805 hasta 7830. Muy
común encontrarlos en fuentes de alimentación. Tienen tres terminales (voltaje de
entrada, masa y voltaje de salida) y especificaciones similares que sólo difieren en
la tensión de salida suministrada o en la intensidad. La intensidad máxima
depende del código intercalado tras los dos
primeros dígitos. El integrado lm 78xx es un
regulador fijo de tensión ampliamente usado
en fuentes estabilizadas. En la mayoría de los
equipos electrónicos se requiere de fuentes
que entreguen un valor estable de tensión,
anterior mente construir una fuente regulada
requería de una gran cantidad de
componentes electrónicos que hacia que este
proceso fuera casi imposible.
Transistor TIP41
El Transistor TIP41 es un transistor de potencia, para bajas frecuencias. Es un

transistor bipolar NPN, fabricado de silicio, con excelentes características, lo
podemos encontrar en diversas versiones, cuyo sufijo indica la tensión máxima
entre colector y emisor. Su par complementario es el Transistor TIP42. Es utilizado
principalmente en fuentes de alimentación y amplificadores de audio de baja
potencia.
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Sensor de Agua
Un sencillo sensor de agua / gotas de lluvia, que produce una señal analógica
proporcional a la humedad detectada, o al nivel de agua que recoja. Es un sensor
de pequeñas dimensiones pensado para detectar el agua de lluvia o bien
pequeñas modificaciones de nivel de agua (Un par de cm) para detectar
filtraciones o fugas de liquido.
Arduino
Es una placa de microcontrolador de código abierto basado en el microchip

ATmega328P y desarrollado por Arduino La placa está equipada con conjuntos de
pines de E/S digitales y analógicas que pueden conectarse a varias placas de
expansión y otros circuitos. La placa tiene 14 pines digitales, 6 pines analógicos y
programables con el Arduino IDE a través de un cable USB tipo B. Puede ser
alimentado por el cable USB o por una batería externa de 9 voltios, aunque acepta
voltajes entre 7 y 20 voltios.
Ejemplo de placa Arduino
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Bomba de Agua
Es la máquina que transforma energía, aplicándola para mover el agua. Este

movimiento, normalmente es ascendente. Las bombas pueden ser de dos tipos
“volumétricas” y “turbo-bombas”. Todas constan de un orificio de entrada (de
aspiración) y otro de salida (de impulsión). En este caso, se utilizará una bomba
de agua sumergible de 12v como la que se muestra a continuación.
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Construcción
Hicimos el procedimiento de planchado de placas con estos circuitos que son los
necesarios para crear un control de riego
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Ingresamos los componentes y lo soldamos
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¿Qué es un sensor de humedad?

Un sensor de humedad es un dispositivo que mide la humedad relativa en un área
dada. Un sensor de humedad puede ser utilizado tanto en interiores como en
exteriores. Los sensores de humedad están disponibles en formas tanto
analógicas como digitales
Los sensores de humedad se aplican para detectar el nivel de líquido en un
depósito, o en sistemas de riego de jardines para detectar cuándo las plantas
necesitan riego y cuándo no. Permiten medir la temperatura de punto de rocío,
humedad absoluta y relación de mezcla
Cómo funcionan los sensores analógicos de humedad
Un sensor analógico de humedad mide la humedad del aire relativo usando un
sistema basado en un condensador. El sensor está hecho de una película
generalmente de vidrio o de cerámica. El material aislante que absorbe el agua
está hecho de un polímero que toma y libera el agua basándose en la humedad
relativa de la zona dada. Esto cambia el nivel de carga en el condensador del
circuito en el cuadro eléctrico.
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Cómo funciona un sensor digital de humedad

Un sensor digital de humedad funciona a través de dos micro-sensores que se
calibran a la humedad relativa de la zona dada. Estos se convierten luego en el
formato digital a través de un proceso de conversión de analógico a digital que se
realiza mediante un chip situado en el mismo circuito. Un sistema basado en una
máquina hecha de electrodos con polímeros es lo que constituye la capacitancia
del sensor. Esto protege el sensor del panel frontal del usuario (interfaz).
Precisión en la medición de la humedad

Los fabricantes y laboratorios de calibración buscan determinar la calidad del
desempeño de los dispositivos para la medición de humedad, esto es, que tanto
las especificaciones y como los datos de calibración reflejen la operación real de
los sensores.Podemos definir la precisión de un sensor como la desviación con
respecto a un patrón de laboratorio. Esta característica es afectada por los
siguientes factores:
Temperatura y humedad a la que fue calibrado el sensor
Dependencia de la calibración con la humedad y la temperatura, muchos sensores
son no-lineales y casi todos varían con la temperatura
Como afecta al sensor el envejecimiento y la velocidad de envejecimiento
Que tan sensitivo es el sensor a los contaminantes
Que precisión tiene el estándar usado para construir el sensor y su certificación
A causa de estas variaciones es de notar que una declaración de una precisión
±1% es poco representativa del desempeño efectivo en el ámbito de operación del
sensor. Por ejemplo un sensor con una precisión especificada de fábrica del ±1%
podría, después de operar durante 6 meses, caer hasta una precisión de ±6%
mientras que otro sensor con una precisión de fábrica de ±2% podría, luego de
operar 6 meses en la misma aplicación, tener una precisión del ±2%.
Parámetros típicos para determinar la humedad

Medición de la humedad relativa (RH)
La medición de la humedad relativa consiste en la relación entre la presión parcial
del vapor de agua en el gas de que se trate y la presión de saturación del vapor, a
una temperatura dada. Por lo tanto la humedad relativa es función de la
temperatura. La medición es expresada como un porcentaje. La humedad relativa
es un parámetro utilizado principalmente en aplicaciones ambientales (ej.
Acondicionamiento de aire) o mediciones meteorológicas ya que impacta
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directamente en el confort humano. Cuando los niveles de humedad relativa son

bajos puede producirse electricidad estática que dañe al equipamiento electrónico.
Medición del punto de rocío/escarcha (D/F PT)

El punto de rocío es la temperatura, por sobre los 0° grados, al cual el vapor de
agua presente en el gas condensa. El punto de escarcha es la temperatura, por
debajo de 0° grados, a la cual el vapor se cristaliza en hielo. El punto D/F PT es
función de la presión del gas pero independiente de su temperatura, y por lo tanto
se lo considera una magnitud fundamental. Los puntos de rocío y escarcha son
utilizados cuando la sequedad de un gas es relevante, esto es en procesos en los
que debe evitarse la condensación de el vapor de agua a bajas temperaturas. El
punto de rocío se usa también como un indicador del contenido de vapor de agua
en procesos de alta temperatura como el secado industrial.
Consideración de los distintos tipos de sensor y sus aplicaciones

No existe un tecnología de medición que sea apropiada para todas las
aplicaciones. Algunas de las tecnologías típicamente usadas son:
Técnicas para la medición de humedad relativa

Las mediciones de humedad relativa puede ser hecha por sensores basados en:
psicometría, desplazamiento, resistivos, capacitivos y por absorción de líquido.
Algunos de los cuales describimos.
Psicometría por bulbo húmedo/bulbo seco: La psicometría desde hace tiempo es

uno de los métodos más populares para el monitoreo de la humedad debido a su
simplicidad e inherente bajo costo. Un psicometro industrial típico consiste de un
par de termómetros eléctricos acoplados, uno de los cuales opera en estado
húmedo. Cuando el dispositivo funciona la evaporación del agua enfría el
termómetro humedecido, resultando una diferencia medible con la temperatura
ambiente o la temperatura del bulbo seco. Cuando el bulbo húmedo alcanza sus
máxima caída de temperatura la humedad puede determinarse comparando la
temperatura de los dos termómetros en una tabla psicométrica.
El psicómetro provee una alta precisión en las proximidades del punto de
saturación (100% RH) y es fácil de operar y reparar, por otra parte a baja humedad
relativa (menos del 20%) el desempeño es pobre y el mantenimiento debe
intensificarse. No puede utilizarse a temperaturas menores de 0° y, siendo el
propio psicometro una fuente de humedad, no pude utilizarse tampoco en
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ambientes pequeños o cerrados. Los psicómetros son utilizados típicamente para

control ambiental en recintos.
Sensores por desplazamiento: Es quizás el tipo de sensor más antiguo y de uso

común, utiliza un mecanismo para medir la expansión o contracción de un cierto
material que es proporcional a los cambios en el nivel de humedad relativa. Los
materiales más comunes el nylon y la celulosa. Las ventajas de este tipo de
sensos son el bajo costo de fabricación y es altamente inmune a la contaminación.
Las desventajas son la tendencia a la descalibración en el tiempo y los efectos de
histéresis significativos.
Sensor de bloque de polímero resistivo: Están compuestos de un sustrato
cerámico aislante sobre el cual se deposita una grilla de electrodos. Estos
electrodos se cubren con una sal sensible a la humedad embebida en una resina
(polímero). La resina se recubre entonces con una capa protectiva permeable al
vapor de agua. A medida que la humedad permea la capa de protección, el
polímero resulta ionizado y estos iones se movilizan dentro de la resina. Cuando
los electrodos son excitados por una corriente alterna, la impedancia de el sensor
se mide y es usada para calcular el porcentaje de humedad relativa.Por su misma
estructura este tipo de sensores son relativamente inmunes a la contaminación
superficial ya que no afecta su precisión aunque si el tiempo de respuesta. Debido
a los valores extremadamente altos de resistencia del sensor a niveles de
humedad menores que 20% es apropiado para los rangos altos de humedad.
Sensores capacitivos: Los sensores capacitivos (polímero orgánico capacitivo) es
diseñados normalmente con platos paralelos con electrodos porosos o con
filamentos entrelazados en el sustrato. El material dieléctrico absorbe o elimina
vapor de agua del ambiente con los cambios de el nivel de humedad. Los cambios
resultantes en la constante dieléctrica causa una variación en el valor de la
capacidad del dispositivo por lo que resulta una impedancia que varia con la
humedad. Un cambio en la constante dieléctrica de aproximadamente el 30%
corresponde a una variación de 0-100% en la humedad relativa.El material sensor
es muy delgado para alcanzar grandes cambios en la señal con la humedad. Esto
permite a el vapor de agua entrar y salir fácilmente y el secado rápido para la
sencilla calibración del sensor.Este tipo de sensor es especialmente apropiado
para ambiente de alta temperatura porque el coeficiente de temperatura es bajo y
el polímero dieléctrico puede soportar altas temperaturas. Los sensores
capacitivos son también apropiados para aplicaciones que requieran un alto grado
de sensibilidad a niveles bajos de humedad, donde proveen una respuesta
relativamente rápida. A valores de humedad superiores al 85% sin embargo el
sensor tiene una tendencia a saturar y se transforma en no lineal
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¿Qué es un sensor de lluvia?

Un sensor de lluvia es un dispositivo electrónico que cambia su valor de acuerdo
con la precipitación de lluvia. Hay dos tipos principales de sensores de lluvia. El
primero es un dispositivo que acumula agua y que está conectado a un sistema
automático de riego que provoca el apagado del sistema en caso de lluvia. El
segundo es un dispositivo utilizado para proteger el interior de un vehículo de
lluvia y para posibilitar el funcionamiento automático del limpiaparabrisas según la
intensidad de la lluvia. Una aplicación adicional, en las antenas de comunicaciones
por satélite profesionales, arranca un soplador de aire que elimina las gotas de
agua de la superficie de la membrana que cubre la boca del alimentador de la
antena.
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Los sensores de lluvia para sistemas de riego están disponibles en versiones con
cables e inalámbricas. La mayoría usan discos higroscópicos que se hinchan con
la presencia de agua y se encogen cuando deja de llover, accionando a su vez un
interruptor. Sin embargo, algunos sensores eléctricos en el mercado también
miden la cantidad de agua a partir de un cubo que gotea, o muestras conductoras
para medir la cantidad de agua llovida. Normalmente están conectados a los
terminales del control de irrigación o están instalados en serie con el circuito
común de la válvula del solenoide de forma que evitan que se abran las válvulas si
se ha detectado lluvia.
Algunos sensores de lluvia cuentan también con un detector de congelamiento

para evitar que los sistemas operen en temperaturas bajo cero durante noches
extremadamente frías.
Algunos estados de los Estados Unidos, como por ejemplo Florida, Nueva Jersey,
Minnesota y Connecticut ordenan el uso de sensores de lluvia en todos los
sistemas de riego de césped
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Lista de Materiales
Resistencia 1K
Las resistencias o resistores son los elementos mas

utilizados en electrónica y son utilizados en infinidad de
proyectos, ya sea para limitar la corriente por ejemplo en un
LED , como divisor de voltaje, para disipar potencia como en
el caso de los arreglos de resistencia para motores
eléctricos, o también para generar calor como las
resistencias eléctricas que utilizan las cafeteras,
calentadores de agua, etc.
La resistencia de 1 KΩ a 1/4 de watt con una tolerancia del 5% resiste un voltaje

máximo de 300V
Resistencia 10K
La resistencia de 10 KΩ a 1/4 de watt con una tolerancia del

5% resiste un voltaje máximo de 300V.
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2N2222
El 2N2222, también identificado como PN2222, es un

transistor bipolar NPN de baja potencia de uso general.
Sirve tanto para aplicaciones de amplificación como de
conmutación. Puede amplificar pequeñas corrientes a
tensiones pequeñas o medias; por lo tanto, sólo puede
tratar potencias bajas (no mayores de medio watt). Puede
trabajar a frecuencias medianamente altas.
Potenciometro 10K
Un potenciómetro tiene una infinidad de usos y es

componente muy común. Giras el eje y su resistencia cambia.
Si conectas un pin lateral a VCC, el otro a GND, el pin central
tendrá un voltaje que varía entre 0 y VCC dependiendo de la
rotación. Tiene un diámetro de eje de 6mm aproximadamente
y una resistencial total de 10k.
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Capacitor 1 uF
Capacitor de 1 uF (microfaradio). Un condensador es un

dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo
eléctrico. Va a tener una serie de características tales como
capacidad, tensión de trabajo, tolerancia y polaridad. Del
mismo modo, también se encuentran condensadores de
policarbonato y polipropileno. Una ventaja es que tienen
muy poca pérdida y excelente factor de potencia. La
utilización más común de los capacitores, es absorber el
ruido, el cual es por definición una señal rápidamente cambiante, y la desvía
alejándola de la señal que interesa.
Circuito integrado LM311
Circuito integrado LM311. Es un comparador estándar muy

versátil que pueden manejar bombillas eléctricas o relevos,
voltajes de conmutación hasta 50 V.
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Construcción
Hicimos el procedimiento de planchado de placas con estos circuitos que son los
necesarios para crear los sensores
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Sensor de Temperatura
Podemos definir como sensor de temperatura a aquellos dispositivos que,
transforman los cambios de temperatura de un vehículo (en este caso), en
cambios, en señales eléctricas, que son procesados por el equipo eléctrico o
electrónico.
Hay tres tipos de sensores de temperatura, los termistores, los RTD y los
termopares.
El sensor de temperatura, normalmente suele estar formado por el elemento
sensor, de cualquiera de los tipos anteriores. La vaina que lo envuelve y que está
rellena de un material muy conductor de la temperatura, para que los cambios se
transmitan rápidamente al elemento sensor y del cable al que se conectarán el
equipo electrónico.
Termistor
El termistor está basado principalmente en que el comportamiento de la
resistencia de los semiconductores, es variable en función de la temperatura.
Existen los termistores tipo NTC y los termistores tipo PTC. En los primeros, al
aumentar la temperatura, disminuye la resistencia. En el caso particular de los
PTC, al aumentar la temperatura por ende aumenta la resistencia.
El problema fundamental y principal de los termistores, es que no son lineales
según la temperatura, por lo que es necesario aplicar fórmulas complejas para
determinar la temperatura según la corriente que circula y son complicados de
calibrar.
El funcionamiento se basa en la variación de la resistencia del semiconductor
debido al cambio de la temperatura ambiente, creando una variación en la
concentración de portadores. Para los termistores NTC, al aumentar la
temperatura, aumentará también la concentración de portadores, por lo que la
resistencia será menor, de ahí que el coeficiente sea negativo.
Hablemos de los termistores PTC. En el caso particular de un semiconductor con
un dopado muy intenso, éste adquirirá propiedades metálicas, tomando un
coeficiente positivo en un margen de temperatura limitado. Usualmente, los
termistores se fabrican a partir de óxidos semiconductores, tales como el óxido
férrico, el óxido de níquel, o el óxido de cobalto.
Sin embargo, a diferencia de los sensores RTD, la variación de la resistencia con
la temperatura no es lineal. Para un termistor NTC, la característica es hiperbólica.
Para pequeños incrementos de temperatura, se darán grandes incrementos de
resistencia:
Inconvenientes de los Termistores
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Para obtener una buena estabilidad en los termistores es necesario envejecerlos

adecuadamente. Pero el inconveniente principal el que da muchos problemas del
termistor es su falta de linealidad.
El RTD (del inglés: resistance temperature detector) es un detector de
temperatura resistivo, es decir, un sensor de temperatura basado en la variación
de la resistencia de un conductor con la temperatura.
Al calentarse un metal habrá una mayor agitación térmica, dispersándose más los
electrones y reduciéndose su velocidad media, aumentando la resistencia. A
mayor temperatura, mayor agitación, y mayor resistencia.
La variación de la resistencia puede ser expresada de manera polinómica como
sigue a continuación. Por lo general, la variación es bastante lineal en márgenes
amplios de temperatura.
RTD ( resistance temperature detector )
Un dispositivo como el RTD es un sensor de temperatura basado en la variación
de la resistencia de un conductor con la temperatura.
Los metales que generalmente son empleados como RTD son: El platino, cobre,
níquel y molibdeno.
De entre los anteriores, los sensores de platino son los más comunes por tener
mejor linealidad, más rapidez y mayor margen de temperatura.
Termopar
El termopar, también llamado termocupla y que recibe este nombre por estar
formado por dos metales, es un instrumento de medida cuyo principio de
funcionamiento es el efecto termoceléctrico.
Un material termoeléctrico permite transformar directamente el calor en
electricidad, o bien generar frío cuando se le aplica una corriente eléctrica.
El termopar genera una tensión que está en función de la temperatura que se está
aplicando al sensor. Midiendo con un voltímetro la tensión generada, conoceremos
la temperatura.
Los termopares tienen un amplio rango de medida, son económicos y están muy
extendidos en la industria. El principal inconveniente estriba en su precisión, que
es pequeña en comparación con sensores de temperatura RTD o termistores.
Por lo general los termopares industriales están compuestos ( en su interior), por
un tubo de acero inoxidable u otro material. En un extremo del tubo está la unión,
y en el otro el terminal eléctrico de los cables, protegido dentro de una caja
redonda de aluminio (cabezal).
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En instrumentación industrial, los termopares son usados como sensores de

temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son
capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación está en
la exactitud, pues es fácil obtener errores del sistema cuando se trabaja con
precisiones inferiores a un grado Celsius.
El grupo de termopares que normalmente se encuentran conectados en serie
recibe el nombre de termopila, tanto los termopares como las termopilas son muy
usados en aplicaciones de calefacción a gas.
Funcionamiento de un Sensor de Temperatura
Principio de funcionamiento de un Sensor de Temperatura
La mayoría de los dispositivos de sensor de temperatura funcionan aprovechando
una característica física de algunos materiales conductores y semiconductores,
estos materiales son capaces de variar la resistencia eléctrica en función de la
temperatura ambiente, gracias a este principio podemos describir el
funcionamiento de un sensor de temperatura de cualquier tipo.
Existen materiales semiconductores con coeficiente de temperatura
negativo (Cuando aumenta la temperatura la resistencia disminuye) y otros con
coeficiente de temperatura positivo (Cuando aumenta la temperatura la resistencia
aumenta).
Bajo este principio se fabrican elementos circuitales conocidos termistores, son
elementos capaces de variar su resistencia en función de la temperatura, existen
dos tipos distintos.
NTC (Coeficiente de temperatura negativo)
PTC (Coeficiente de temperatura positivo)
Según el material que se utilice la curva de Resistencia – Temperatura sera
diferente, por ejemplo si utilizamos cobre, niquel o platino el comportamiento sera
bastante lineal (a estos se los conoce como RTD), mientras que si utilizamos
oxido férrico u oxido de cobalto la curva serahiperbolica.
Linealización:
Además de lidiar con la compensación de unión fría, el instrumento de medición
debe además enfrentar el hecho de que la energía generada por un termopar no
es una función lineal de la temperatura. Esta dependencia se puede aproximar por
un polinomio complejo (de grado 5 a 9, dependiendo del tipo de termopar). Los
métodos analógicos de linealización son usados en medidores de termopares de
bajo costo.
Formatos de Termopares
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Los termopares están disponibles en diferentes formatos, como sondas. Estas

últimas son ideales para variadas aplicaciones de medición, por ejemplo, en la
investigación médica, sensores de temperatura para los alimentos, en la industria
y en otras ramas de la ciencia, etc.
A la hora de seleccionar una sonda de este tipo debe tenerse en consideración el
tipo de conector. Los dos tipos son el modelo «estándar», con pines redondos y el
modelo «miniatura», con pines chatos, siendo estos últimos (contradictoriamente
al nombre de los primeros) los más populares.
Tipos K, E J, T, N
Tipo K(cromel/alumel): con una amplia variedad aplicaciones, está disponible a un
bajo costo y en una variedad de sondas. El cromel es una aleación de Ni-Cr, y el
alumel es una aleación de Ni-Al. Tienen un rango de temperatura de –200 °C a
+1372 °C y una sensibilidad 41 µV/°C aproximadamente. Posee buena resistencia
a la oxidación.
Tipo E(cromel/constantán [aleación de Cu-Ni]: no son magnéticos y gracias a su
sensibilidad, son ideales para el uso en bajas temperaturas, en el ámbito
criogénico. Tienen una sensibilidad de 68 µV/°C.
Tipo J (hierro/constantán): su rango de utilización es de –270/+1200 °C. Debido a
sus características se recomienda su uso en atmósferas inertes, reductoras o en
vacío, su uso continuado a 800 °C no presenta problemas. Su principal
inconveniente es la rápida oxidación que sufre el hierro por encima de 550 °C; y
por debajo de 0 °C es necesario tomar precauciones a causa de la condensación
de vapor de agua sobre el hierro.
Tipo T(cobre/constantán): ideales para mediciones entre -200 y 260 °C. Resisten
atmósferas húmedas, reductoras y oxidantes y son aplicables en criogenia. El tipo
termopar de T tiene una sensibilidad de cerca de 43 µV/°C.
Tipo N(nicrosil [Ni-Cr-Si]/nisil [Ni-Si]): es adecuado para mediciones de alta
temperatura gracias a su elevada estabilidad y resistencia a la oxidación de altas
temperaturas, y no necesita del platino utilizado en los tipos B, R y S, que son más
caros.
Tipos B, R, S
Por otro lado, los termopares tipo B, R y S son los más estables. Pero debido a su
baja sensibilidad (10 µV/°C aprox.) generalmente son usados para medir altas
temperaturas (superiores a 300 °C).
Tipo B(Pt-Rh): son adecuados para la medición de altas temperaturas superiores a
1800 °C. Los tipo B presentan el mismo resultado a 0 °C y 42 °C debido a su
curva de temperatura/voltaje. Limitando así su uso a temperaturas por encima de
50 °C.
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Tipo R(Pt-Rh): adecuados para la medición de temperaturas de hasta 1300 °C. Su

baja sensibilidad (10 µV/°C) y su elevado precio quitan su atractivo.
Tipo S(Pt/Rh): ideales para mediciones de altas temperaturas hasta los 1300 °C,
pero su baja sensibilidad (10 µV/°C) y su elevado precio lo convierten en un
instrumento no adecuado para el uso general. Debido a su elevada estabilidad, el
tipo S es utilizado para la calibración universal del punto de fusión del oro (1064,43
°C).
Los termopares con una baja sensibilidad, como en el caso de los tipos B, R y
S, tienen además una resolución menor. La selección de termopares es importante
para asegurarse que cubren el rango de temperaturas a determinar.
Precauciones y consideraciones al usar Termopares

La mayor parte de los problemas de medición y errores con los termopares se
deben a la falta de conocimientos del funcionamiento de los termopares. A
continuación, un breve listado de los problemas más comunes que deben tenerse
en cuenta.
Problemas de conexión
La mayoría de los errores de medición son causados por uniones no intencionales
del termopar. Se debe tener en cuenta que cualquier contacto entre dos metales
distintos creará una unión. Si lo que se desea es aumentar la longitud de las
guías, se debe usar el tipo correcto del cable de extensión. Por ejemplo, el tipo K
corresponde al termopar K.
Al usar otro tipo se introducirá una unión termopar. Cualquiera que sea el conector
empleado debe estar hecho del material termopar correcto y su polaridad debe ser
la adecuada. Lo más correcto es emplear conectores comerciales del mismo tipo
que el termopar para evitar problemas.
Resistencia de la guía
Para minimizar la desviación térmica y mejorar los tiempos de respuesta, los
termopares están integrados con delgados cables. Esto puede causar que los
termopares tengan una alta resistencia, la cual puede hacer que sea sensible al
ruido; y también puede causar errores debidos a la resistencia del instrumento de
medición.
Una unión termopar típica expuesta con 0,25 mm tendrá una resistencia de cerca
de 15 ohmios por metro. Si se necesitan termopares con delgadas guías o largos
cables, Conviene mantener las guías cortas y entonces usar el cable de extensión.
El cual es más grueso (lo que significa una menor resistencia) ubicado entre el
termopar y el instrumento de medición. Se recomienda medir la resistencia del
termopar antes de utilizarlo.
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Lista de materiales:
TIP41
Resistencia
Las resistencias son unos elementos eléctricos cuya
misión es dificultar el paso de la corriente eléctrica a
traves de ellas. Su característica principal es su
resistencia óhmica. La resistencia óhmica de una
resistencia se mide en ohmios
2n2222
Es un dispositivo, extremadamente rapido, muy util en
circuitos donde se requiera utilizar dispositivos finales
con control PWM de bajo consumo, como pueden ser
motores de 3V, con control en velocidad. Ademas,
puede ser utilizado en circuitos de amplificacion de
señales bajas, inversor de estados logicos (TTL o
CMOS), controlar reles y motores de baja potencias
(3V), etc
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Ventilador de 5V
LM35
El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión
calibrada de 1 °C. Su rango de medición abarca desde
-55 °C hasta 150 °C. La salida es lineal y cada grado
Celsius equivale a 10 mV, por lo tanto:
150 °C = 1500 mV
-55 °C = -550 mV1
Opera de 4v a 30v.
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Circuito y programación
const int Sensor = 0 ; // Pin que lee la temperatura
void setup()
{ Serial.begin(115200); }
void loop()
{ int lectura = analogRead(Sensor);
float voltaje = 5.0 /1024 * lectura ;
float temp = voltaje * 100 ;
Serial.println(temp) ;
delay(200);
}
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Construcción
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¿Qué es un sensor de luminosidad?

Un sensor de luminosidad o crepuscular es un dispositivo que ofrece la
posibilidad de encender o apagar las luces de un área determinada
automáticamente en función de la luz ambiental e independientemente de la
temperatura o humedad existente.
Cabe destacar que este tipo de sensores se pueden instalar tanto en el interior
como en el exterior del hogar. Sin duda, el sensor de luz es uno de los elementos
más buscados por parte de las personas que desean domotizar su vivienda
para mejorar su calidad de vida, así como ahorrar una cantidad
considerable en el consumo de luz mensual.
Pero el sensor de luminosidad no solo sirve para controlar la iluminación de la
vivienda, sino que también resulta de gran utilidad para regular las persianas y
lograr que suban o bajen dependiendo de la cantidad de luz que incida en ellas.
Por tanto, este sensor puede tener dos funcionalidades muy prácticas que
facilitará en gran medida la vida de los inquilinos.
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¿Cómo funciona un sensor de luminosidad en una instalación domótica?

Este tipo de sensores permiten la automatización de la instalación
eléctrica gracias a la acción del chip fotocelular que incorporan, el cual
detecta la diferencia existente entre un ambiente diurno y nocturno para
encenderse o apagarse, según cada momento.
Aunque normalmente el sensor de luminosidad suele instalarse en el interior de la
vivienda, también es muy práctica su incorporación en un espacio exterior, como
una terraza o un jardín, para disfrutar de cualquier situación con total comodidad.
¿Cuáles son las ventajas de un sensor crepuscular?
Lógicamente, la ventaja más determinante para incorporar un sensor de
luminosidad en una instalación domótica es el aumento de la calidad de vida que
se consigue gracias a la automatización de las luces del hogar.
Por ejemplo, al subir las persianas durante el día, el sensor es capaz de
detectar la presencia de luz y emitir una señal para apagar la iluminación;
mientras que si comienza a anochecer y nos encontramos en el jardín disfrutando
de una agradable cena en compañía de amigos o familiares, el sensor ordenará el
encendido de las luces para no tener que levantarnos a accionar el interruptor.
Otra de las ventajas más importantes que se puede obtener con la incorporación
de un sensor crepuscular, al igual que sucede con la mayoría de los elementos
integrados en una instalación domótica, es el ahorro energético. Al tener
encendidas las luces únicamente cuando sea necesario para desarrollar cualquier
actividad, la eficiencia conseguida aumenta considerablemente, un aspecto
que se verá reflejado a final de mes en el gasto en la factura.
Pero si queremos lograr el máximo ahorro posible gracias al sensor de
luminosidad interior o exterior, es muy importante incluir luces LED para que
tanto el gasto como el consumo sea aún menor.
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TIP41
LDR
Un LDR es un componente que tiene una resistencia
(variable) que cambia con la intensidad de la luz que cae
sobre él. Esto les permite ser utilizados en circuitos de
detección de luz.
Resistencia de 10k
LED
Los LEDs son componentes eléctricos semiconductores
(diodos) que son capaces de emitir luz al ser
atravesados por una corriente pequeña. Las siglas “LED”
provienen del inglés “Light Emitting Diode”, que
traducido al español es “Diodo Emisor de Luz”. Dos
materiales conductivos cualesquiera forman un diodo
cuando son puestos en contacto.
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Circuito y programación
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Construcción
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¿Qué es un seguidor solar?

Un seguidor solar es un aparato que se inserta en un conjunto de paneles
fotovoltaicos que se orientan hacia el Sol para aprovechar su luz y generar
energía.
La idea es ser capaces de inclinar los paneles solares en la dirección en la que el
Sol se “mueve” durante todo el día y, por lo tanto, durante todo el año conforme
cambian las estaciones y el clima.
¿Para qué sirve un seguidor solar?
El uso de seguidores solares puede aumentar la producción de electricidad
alrededor de un 30% a 40% en algunas regiones, en comparación con los paneles
solares fijos. En cualquier aplicación de energía solar, la eficiencia de la
conversión se mejora cuando los módulos se ajustan continuamente según el
ángulo del Sol “mientras se mueve en el cielo”.
Como mejora la eficiencia, mejora el rendimiento. El uso de seguidores puede
hacer una gran diferencia en el ingreso de una gran planta. Por eso, a escala
comercial, a las instalaciones solares se les está agregando un seguidor solar.
¿Cómo funciona un seguidor solar?
Los seguidores direccionan los paneles o módulos hacia donde se encuentra el
Sol. Estos aparatos cambian su orientación durante el día para seguir el camino
del Sol y maximizar la energía que se captura.
En los sistemas fotovoltaicos, los seguidores ayudan a minimizar el ángulo de
incidencia, es decir el ángulo que un rayo de luz crea con una línea perpendicular
a la superficie, entre la luz que entra y el panel, el cual incrementa la cantidad de
energía que el sistema produce.
Los concentradores solares fotovoltaicos y los colectores de calor están
ópticamente diseñados para aceptar directamente la luz del Sol, de esta manera
los seguidores solares deben ajustarse correctamente para recolectar energía.
Todos los sistemas de concentradores solares cuentan con seguidores para captar
más energía solar.
Tipos de seguidores solares que existen
Seguidores solares de dos ejes.
Permiten a los paneles moverse en dos direcciones, en lugar de sólo una, lo que
significa una mayor obtención de energía del Sol debido a que se tiene un mayor
alcance de posicionamiento. Los seguidores duales son típicamente usados para
orientar un espejo y redireccionar la luz del Sol hacia un recibidor estacionario.
Seguidores solares de un eje.
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Rotan en un solo eje que se mueve una y otra vez en una sola dirección. Estos, a
su vez, se dividen en: horizontales, verticales, inclinados, polares, los cuales rotan
según lo indica su nombre.
Los seguidores solares se pueden clasificar también según los conductores que
indican su movimiento:
Seguidores pasivos.
Dependen completamente del calor solar para guiar y mover el seguidor.
Básicamente, un fluido gaseoso a un bajo punto de ebullición se dirige de un lado
a otro para mover el seguidor como un sube y baja; esto como respuesta al
desbalance creado por el calor del Sol.
Seguidores activos.
Utilizan un controlador que monitorea la posición del movimiento del Sol con el
propósito de direccionar los motores que mueven al seguidor.
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Baterías plomo acido
Potenciómetro
LM741
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TIP41
Resistencia de 10k
LED
Los LEDs son componentes eléctricos semiconductores
(diodos) que son capaces de emitir luz al ser
atravesados por una corriente pequeña. Las siglas “LED”
provienen del inglés “Light Emitting Diode”, que
traducido al español es “Diodo Emisor de Luz”. Dos
materiales conductivos cualesquiera forman un diodo
cuando son puestos en contacto.
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Circuito
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Construcción
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Bibliografías
https://www.lbaindustrial.com.mx/seguidor-solar/
https://soltec.com/es/
https://www.instructables.com/id/Un-Rastreador-Solar-Simple-que-Tiene-Ejes-Duales/
http://www.practicasconarduino.com/manualrapido/detector_de_luz.html
https://potentiallabs.com/cart/ldr-india
https://domoticaintegrada.com/sensor-de-luminosidad/
https://www.mundodelmotor.net/sensor-de-temperatura/
https://programarfacil.com/podcast/82-escoger-mejor-sensor-temperatura-arduino/
https://www.pce-iberica.es/instrumentos-de-medida/sistemas/sensores-temperatura.htm
https://www.luisllamas.es/arduino-lluvia/
https://www.luisllamas.es/arduino-humedad-suelo-fc-28/
http://dinastiatecnologica.com/producto/sensor-de-lluvia-arduino-pic-raspberry-pi/
https://naylampmechatronics.com/blog/40_Tutorial-sensor-de-temperatura-y-humedad-
DHT1.html
71

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https://lasmonedasdejudas.wordpress.com/2017/01/31/sistema-de-riego-hecho-
con-arduino-y-varios-sensores-de-luz-temperatura-y-humedad-que-usa-una-
minibomba-de-agua/
https://www.google.com/search?
q=sensor+de+nivel+de+agua&rlz=1C1CHBF_esMX807MX807&oq=sens&aqs=chr
ome.0.69i59l2j69i57j69i61l2j69i60.3052j0j4&sourceid=chrome&ie=UTF-8
https://programarfacil.com/blog/arduino-blog/sensor-de-nivel-de-agua-con-arduino/
https://www.google.com/search?
q=bomba+de+riego+arduino&rlz=1C1CHBF_esMX807MX807&oq=b&aqs=chrome
.1.69i59l2j69i60l4.2548j0j7&sourceid=chrome&ie=UTF-8
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Sensores Y Actuadores Y Laboratorio (Universidad Autónoma de Nuevo León)

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