INTERFON

El proyecto que se presenta tiene como objetivo, recibir mensajes en casa a través de

un modulo de comunicación entre el interfón (frente de calle y teléfono - micrófono) y

la contestadora telefónica de la casa, cuando en ella, no se encuentra ninguna persona

que atienda el llamado de la puerta.

INTRODUCCION TEORICA.

Un interfón está compuesto de tres elementos:

a) Micrófono

b) Bocina

c) Fuente de alimentación

a) Micrófono:

Un micrófono es un dispositivo electromecánico que utiliza vibraciones para crear una señal eléctrica proporcional a la vibración, que suele ser una onda de presión de aire. Hay muchos tipos diferentes de micrófono, que van desde los condensadores de rango a los modernos, piezoeléctricos. La historia del micrófono inicia con Alexander Graham Bell, quien inventó el primer micrófono en 1876 como parte del teléfono. Diez años después, Thomas Edison inventó el primer micrófono de carbono, en 1886, con una mejora significativa en el uso de líquidos, lo cual hacía más práctico éste micrófono, que el de Bell, al tiempo se convirtió en el precursor del micrófono moderno.

Existen diversos tipos de micrófonos, como: los Micrófonos de condensador, éstos están hechos a base de un condensador que tiene una placa fija y una placa de placa móvil conectadas a un diafragma. Las vibraciones del aire causan que la placa del diafragma mueva un poco y cambie la tensión entre las placas; El micrófono electret es una mejora en el diseño moderno del condensador de rango, y utiliza un material dieléctrico que tiene una carga estática de manera permanente, eliminando la necesidad de una fuente de alimentación para mantener la carga. Esto permite que el electrets sea muy barato; Los micrófonos dinámicos tienen una bobina conectada a un diafragma que se mueve entre un imán permanente fijo. Provoca la vibración del diafragma y la bobina se mueve, induciendo una corriente en la bobina proporcional a la vibración. Es el proceso contrario de la creación de sonido con un altavoz, y mientras que los oradores lo pueden utilizar como micrófonos, su calidad de la señal tiende a ser pobre; los micrófonos de carbono tienen una placa fija y una placa móvil conectado a un diafragma. Entre las placas de carbono son los granos diminutos que se mueven cuando se hace vibrar el diafragma. Este movimiento cambia la superficie total de superficie de contacto del carbono, que también cambia la resistencia entre las placas.

Los resultados de la resistencia a cambios en las variaciones de tensión proporcional a la vibración; también existen los micrófonos de cinta, los cuales utilizan el movimiento de una delgada lámina de metal en suspensión en un campo magnético para crear una señal; u por último, los micrófonos piezoeléctricos convierten las vibraciones en la tensión mecánica de crear un cargo en el cristal piezoeléctrico.

b) Bocina:

Una bocina es un dispositivo electro acústico que convierte energía eléctrica en acústica, conservando la forma de onda original, con una eficiencia promedio del 0.5 al 1.5% La mayoría de las bocinas están basadas en un cono o un domo que se pone en movimiento, debido a un campo electromagnético modulado en amplitud, actuando en conjunto con un imán permanente. Una bocina Consta de 4 partes: -El motor, compuesto por un imán y una bobina. -El diafragma, formado por un cono y un cubre polvo o un domo sólido. –La suspensión, que incluye la araña (spider) o centrador y el ala. -La canasta

El motor es el responsable del movimiento de la bocina. El campo magnético producido por un imán permanente, es aplicado a un arrollamiento de alambre en forma de bobina. El otro elemento necesario en un motor es la corriente alterna (AC) aplicada a la bobina. Cuando se aplica corriente a la bobina móvil, un campo electromagnético es producido perpendicularmente al flujo de la corriente y al campo magnético del imán permanente. La fuerza mecánica resultante obliga al diafragma (cono) a desplazarse perpendicularmente al campo magnético en el entre-hierro, moviendo aire a ambos lados del cono. Si una corriente alterna senoidal, por ejemplo de frecuencia 60 hz, es aplicada a la bobina móvil, tendremos un flujo de corriente en un determinado sentido durante el semiciclo positivo, lo que desplazará el cono en una dirección. Cuando el flujo de corriente se invierte durante el semiciclo negativo, la

polaridad del campo se invierte, obligando al cono a desplazarse en sentido opuesto, como consecuencia de las sucesivas atracciones y repulsiones de los dos campos. De forma tal de reproducir con precisión el movimiento impuesto por la onda senoidal, la bobina deberá moverse simétricamente en los dos sentidos, a través del entre-hierro. Para que esto ocurra es importante que el campo magnético sea lo más uniforme posible, de modo que fuerzas de la misma intensidad sean capaces de provocar desplazamientos de igual amplitud en los dos sentidos. Si esto no ocurre, la señal de entrada será reproducida con distorsión.

El cono es el elemento crítico en la calidad de sonido, pues es quien hace vibrar el aire para formar las ondas sonoras. Si la estructura del cono es demasiado blanda puede flexionarse, y si es muy pesada no tendrá un movimiento ágil y afectará la respuesta de las medias y altas frecuencias. En la vida real los conos no son infinitamente rígidos como un pistón y siempre se deforman de algún modo, dependiendo de las características del material con que fueron construidos. La deformación del cono ejerce un efecto crítico en la eficiencia de las altas frecuencias y en el nivel de presión sonora (SPL). Si bien diferentes materiales poseen diversos grados de rigidez y transmiten vibraciones internamente a diferentes velocidades, todos ellos tienden a sufrir los mismos tipos de deformación, denominados “modos “. La suspensión es la responsable de mantener centrada la bobina dentro del imán y de limitar la excursión de la bocina. El propósito principal de la araña (spider) es ayudar al control del movimiento del cono y centrar la bobina. Pero también tiene la habilidad de manejar el excesivo calor que se genera en la bobina. El objetivo del ¨ ala ¨ (surround)

es asistir en el control del movimiento del cono con la araña y proveer la necesaria excursión reduciendo algunas resonancias y dando linealidad al movimiento. La canasta puede ser de acero o de aluminio y es la responsable de la estructura física de la bocina. Estos elementos tienen la capacidad de convertir los niveles de corriente (producida

por el micrófono) en variaciones de sonido (voz).

c) Fuente de alimentación:

La fuente de alimentación tiene la función de convertir la tensión alterna en una

tensión continua y lo más estable posible, requiere de 4 etapas de tratamiento, antes de

ser conectada al sistema de interfón:

a) Transformación de voltaje

b) Rectificación

c) Filtrado

d) Regulación

Transformador de entrada:

El trasformador de entrada reduce la tensión de red a otra tensión mas adecuada para ser tratada. Solo es capaz de trabajar con corrientes alternas. Esto quiere decir que la tensión de entrada será alterna y la de salida también.

Consta de dos arrollamientos sobre un mismo núcleo de hierro, ambos arrollamientos, primario y secundario, son completamente independientes y la energía eléctrica se transmite del primario al secundario en forma de energía magnética a través del núcleo. El esquema de un transformador simplificado es el siguiente:

La corriente que circula por el arrollamiento primario (el cual esta conectado a la red) genera una circulación de corriente magnética por el núcleo del transformador. Esta corriente magnética será mas fuerte cuantas mas espiras (vueltas) tenga el arroyamiento primario. Si acercas un imán a un transformador en funcionamiento notarás que el imán vibra, esto es debido a que la corriente magnética del núcleo es alterna, igual que la corriente por los arrollamientos del transformador.

En el arroyamiento secundario ocurre el proceso inverso, la corriente magnética que circula por el núcleo genera una tensión que será tanto mayor cuanto mayor sea el número de espiras del secundario y cuanto mayor sea la corriente magnética que circula por el núcleo (la cual depende del numero de espiras del primario).

Rectificador a diodos

El rectificador es el que se encarga de convertir la tensión alterna que sale del transformador en tensión continua. Para ello se utilizan diodos. Un diodo conduce cuando la tensión de su ánodo es mayor que la de su cátodo. Es como un interruptor que se abre y se cierra según la tensión de sus terminales:

El rectificador se conecta después del transformador, por lo tanto le entra tensión alterna y tendrá que sacar tensión continua, es decir, un polo positivo y otro negativo:

Los rectificadores tienen cuatro terminales, dos para la entrada en alterna del transformador, uno la salida positiva y otro la negativa o masa. Las marcas en el encapsulado suelen ser:

~ Para las entradas en alterna

+ Para la salida positiva

- Para la salida negativa o masa.

El filtro:

La tensión en la carga que se obtiene de un rectificador es en forma de pulsos. En un ciclo de salida completo, la tensión en la carga aumenta de cero a un valor de pico, para caer después de nuevo a cero. Esta no es la clase de tensión continua que precisan la mayor parte de circuitos electrónicos. Lo que se necesita es una tensión constante, similar a la que produce una batería. Para obtener este tipo de tensión rectificada en la carga es necesario emplear un filtro.

El tipo más común de filtro es el del condensador a la entrada, en la mayoría de los casos perfectamente válido. Este es el filtro mas común y seguro que lo conocerás, basta con añadir un condensador en paralelo con la carga (RL), de esta forma:

Todo lo que digamos en este apartado será aplicable también en el caso de usar el filtro en un rectificador en puente.

Filtro RC:

La figura muestra dos filtros RC entre el condensador de entrada y la resistencia de carga. El rizado aparece en las resistencias en serie en lugar de hacerlo en la carga.

La desventaja principal del filtro RC es la pérdida de tensión en cada resistencia. Esto quiere decir que el filtro RC es adecuado solamente para cargas pequeñas. Es muy útil cuando tienes un circuito digital controlando relés, en ocasiones estos relés crean ruidos en la alimentación provocando el mal funcionamiento del circuito digital, con una sección de este filtro para la alimentación digital queda solucionado el problema.

El regulador:

Un regulador o estabilizador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de proporcionar una tensión de salida de la tensión exacta que queramos. En esta sección

nos centraremos en los reguladores integrados de tres terminales que son los más sencillos y baratos que hay, en la mayoría de los casos son la mejor opción.

Este es el esquema de una fuente de alimentación regulada con uno de estos reguladores:

Las ideas básicas de funcionamiento de un regulador de este tipo son:

La tensión entre los terminales Vout y GND es de un valor fijo, no variable, que dependerá del modelo de regulador que se utilice.

La corriente que entra o sale por el terminal GND es prácticamente nula y no se tiene en cuenta para analizar el circuito de forma aproximada. Funciona simplemente como referencia para el regulador.

La tensión de entrada Vin deberá ser siempre unos 2 o 3 V superior a la de Vout para asegurarnos el correcto funcionamiento.

CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO.

A. Si la bocina del interior de la casa, no se encuentra descolgada, el circuito está

cerrado.

B. Si en el exterior de la calle, nadie presiona el botón para que se genere un tono

en el interior, el circuito se encuentra abierto.

C. Cuando en el frente de calle, se presiona el botón, el circuito se cierra generando

un voltaje de 12 Vcd, mismo que sólo dura unos instantes y el circuito vuelve a

abrirse cuando el botón deja de estar presionado.

D. Cuando se levanta la bocina en el interior, el circuito se abre y el mensaje del

exterior se escucha en el interior de la casa. Si existe esta condición, se puede

entablar un diálogo y el circuito continuará abierto. En dicho diálogo, el interior

emite un mensaje mientras el exterior lo escucha y viceversa.

E. Cuando la bocina del interior, es colgada, el circuito vuelve a cerrarse.

F. El circuito del exterior se encuentra abierto hasta que nuevamente, el botón sea

presionado.

Las condiciones de funcionamiento son generales para el sistema de interfón. El

presente proyecto tiene como objetivo que el diálogo antes mencionado exista aún

cuando en el interior de la casa no se encuentre nadie para recibir el mensaje y

finalmente, que dicho mensaje ¡sí sea recibido!. el dispositivo encargado de recibir el

mensaje sería la contestadora telefónica, así como de informar al visitante que no se

encuentran personas en la casa que lo puedan atender.

El proyecto que se presenta resulta de mucha utilidad, no sólo en los hogares sino

también en oficinas ya que equivale a tener una recepcionista automática que recibe los

mensajes que así lo requieran, por otro lado, la circuitería que conforma el módulo de

comunicación, maneja componentes de bajo costo y que nos permiten construir un

módulo de comunicación de alta calidad y eficiencia.

MATERIALES UTILIZADOS PARA EL DESARROLLO DEL INTERFON

♦ 2 resistencia de 2.2 ohm

♦ 1 capacitor electrolítico de 220 microfaradios

♦ 1 capacitor electrolítico de 100 microfaradios

♦ 1 capacitor cerámico 2A224K

♦ 1 capacitor cerámico 2E104k

♦ 2 interruptores sms

♦ 2 bocinas de 5 ohm

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA EN MECÁNICA Y ELECTRICA

ING. EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO PROYECTO FINAL

PROFESOR: ARTURO MENDOZA CASTREJON

ALUMNOS: AVILA PAEZ JORGE ALBINO CEDILLO JIMENEZ ALAN JAVIER PEÑALOZA SANCHES DIAZ

GRUPO: 2CM7 SALÓN: SP20