UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DIVISIÓN DE FÍSICA Y MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA Y CIRCUITOS LABORATORIO DE PROYECTOS I EC3881 Enero-Marzo 2006 Valle de Sartenejas, Enero de 2006.
LABORATORIO DE PROYECTOS I EC3881 OBJETIVOS DEL LABORATORIO DE PROYECTOS I Los Laboratorios de Proyectos están orientados por las siguientes premisas básicas: 1. Los Laboratorios de Proyectos tienen como objetivo fundamental proporcionarle al estudiante las herramientas necesarias para integrar, en forma práctica, los conocimientos adquiridos en las distintas cadenas que forman la carrera de Ingeniería Electrónica: Electrónica, Digitales, Computación, Comunicaciones y Control. 2. Los Laboratorios de Proyectos deben hacer énfasis en el desarrollo de la capacidad de gerencia de proyectos de ingeniería, el uso de las herramientas adecuadas para preparar propuestas de proyectos, la asignación recursos (tiempo, equipos, etc.) a las distintas etapas de un proyecto, supervisar el desarrollo del mismo y presentar los informes técnicos y económicos que sean necesarios durante y al cierre del proyecto. 3. El Laboratorio de Proyectos I debe dedicarse a proyectos con predominio de bloques de circuitos analógicos así como también circuitos digitales, que no necesiten comunicarse con módulos remotos.
PROGRAMA Y SESIONES DEL LABORATORIO Las sesiones de laboratorio se realizarán los días Lunes a la hora 5 (pre laboratorio) y los días martes y jueves durante las horas 7 9. En la primera semana todas las sesiones serán teóricas en un salón que será anunciado. Es fundamental que los estudiantes de este curso tomen en cuenta los puntos resaltados a continuación, así como los puntos indicados en las secciones: Comentarios metodológicos y Normas de Laboratorio, que hacen de este laboratorio una forma distinta de funcionamiento de los laboratorios que hasta este momento ha cursado a lo largo de la Carrera de Ingeniería Electrónica. Ponga especial atención a las siguientes observaciones: La asistencia al pre laboratorio es OBLIGATORIA. Los pre laboratorios se evaluarán durante las sesiones de laboratorio. La pérdida injustificada de tres tardes de laboratorio, a lo largo del trimestre, lleva a la pérdida automática de todo el laboratorio. La justificación de una pérdida de cualquier tarde del laboratorio deberá ser tramitada ante el Decanato de Estudios Profesionales, siguiendo los procedimientos que el Decanato indique. No será aceptada NINGUNA otra forma de justificación. El trabajo se realizará en grupos de dos estudiantes. El trabajo de laboratorio, 6 horas por semana, deberá ser cuidadosamente preparado por cada equipo. Deberán aprovecharse al máximo esas 6 horas presenciales de laboratorio y se exige que los estudiantes realicen el trabajo de cálculo, diseño y preparación, con anterioridad al trabajo en el mesón. Tome en cuenta que durante esas horas, cada equipo tiene garantizado el acceso a los recursos del Laboratorio C, tales como, osciloscopios, multímetros, fuentes, etc. No se abrirán los laboratorios durante los fines de semana, ni durante los días de fiesta. El programa detallado propuesto, por sesiones se presenta a continuación: 2
UNIVERSIDAD SIMON BOLIVAR DEPARTAMENTO DE ELECTRONICA Y CIRCUITOS EC3881 Laboratorio de Proyectos I. Enero - Marzo/ 2006 Semana Clase Fecha Actividad 1 2 3 4 5 1 lun-09-01 Presentación del curso. 2 mar-10-01 Vista General de Normas, Evaluación, Informes y Bitácora. Presentación del Primer Proyecto. 3 jue-12-01 Teoría Económica. Como realizar una propuesta de un Proyecto de Ingeniería? 4 lun-16-01 Pre - laboratorio: Protoboard (cableado, tierra, bypass, etc.) 5 mar-17-01 Trabajo de laboratorio 6 jue-19-01 Trabajo de laboratorio. Entrega de Propuesta (5%) 7 lun-23-01 Pre - laboratorio: Aclarar las especificaciones sobre el Proyecto I 8 mar-24-01 Trabajo de laboratorio. Feedback de Propuesta. 9 jue-26-01 Trabajo de laboratorio. 10 lun-30-01 Pre - laboratorio: Componentes, OpAmps, Comparadores 11 mar-31-01 Trabajo de laboratorio. Revisión de Bitácora. 12 jue-02-02 Trabajo de laboratorio. Pre - entrega de la fuente. 13 lun-06-02 Pre-laboratorio. Circuitos Impresos 14 mar-07-02 Trabajo de laboratorio. 15 jue-09-02 Entrega de la fuente en el Protoboard y del Informe Técnico (25% por Entrega y 15 por Informe) Nota Importante: 1. TRES INASISTENCIAS A LOS DIAS DE LABORATORIO SUPONEN LA PERDIDA AUTOMATICA DEL MISMO 3
COMENTARIOS METODOLÓGICOS SOBRE EL LABORATORIO Y SU FUNCIONAMIENTO: A LO LARGO DEL LABORATORIO se van a simular dos procesos. En primer lugar, usando la implementación de una fuente DC como ejemplo, vamos a simular un proceso de ingeniería de reversa. Aprenderemos a usar y analizar la información que proveen los fabricantes a través de las Hojas de Aplicación y a documentar el diseño de un proyecto. Luego vamos a simular un proceso de Llamado a Concurso Licitación; Entrega de propuesta Técnico Económica; Contratación de elaboración de prototipo; Evaluación del producto final, incluyendo documentación y manuales. PAULATINAMENTE se irán publicando en la página Web del curso las especificaciones y material adicional para cada parte. LA PRIMERA entrega de especificaciones completas se encuentra anexada en este documento. A LO LARGO DE TODO EL TRIMESTRE deberá contar con una BITÁCORA DE TRABAJO (CARPETA Ó CUADERNO) donde deberá recoger toda la información, ideas y problemas relacionados con el proyecto. La bitácora es un diario del proyecto. Cada vez que trabaje en el proyecto, incluido el trabajo en casa, deberá recoger sus ideas, conclusiones, documentos, etc., en la bitácora. Se hace fuerte énfasis en la importancia de llevar al día la bitácora ya que la propuesta y el informe se esperan que estén basados en la misma. EN ESTA PRIMERA ENTREGA, al evaluarse un proyecto de ingeniería de reversa, serán muy importantes las anotaciones que Usted recoja en su bitácora de trabajo, el informe que entregue, así como las explicaciones que Usted pueda ofrecer en la entrega del prototipo. EN LA BITÁCORA debe haber anotaciones por cada sesión del laboratorio, indicando la fecha y registrando las actividades realizadas, con los circuitos usados y el resultado de las pruebas efectuadas, los problemas encontrados y cómo se resolvieron. DURANTE LOS PRELABORATORIOS los estudiantes asistirán a varias sesiones teóricas, formativas e informativas, sobre conceptos fundamentales necesarios para el desarrollo de las prácticas. Adicional a las normas regulares de los laboratorios de Electrónica expuestas anteriormente se establece: Tardanzas no justificadas serán consideradas como una perdida a la sesión completa del laboratorio. No se garantiza la entrada al laboratorio a los estudiantes que lleguen después de la hora de comienzo de la sesión. Las computadoras del laboratorio serán utilizadas exclusivamente para objetivos relacionados con el laboratorio. En ningún momento se permitirá el uso de las computadoras para chatear, oir música, descargar material no relacionado con el proyecto, etc. Por seguridad se debe ir al laboratorio con calzado cerrado de suela de goma, y no deben tener cadenas o pulseras metálicas. 4
BITÁCORA A lo largo de todo el trimestre deberán contar con una bitácora de trabajo (cuaderno de páginas numeradas) donde recopilarán toda la información, ideas y problemas relacionados con el desarrollo de los proyectos. La bitácora es un diario del LABORATORIO. Cada vez que trabaje en el laboratorio, incluido el trabajo en casa, deberá recoger sus ideas, conclusiones, documentos, etc., en la bitácora. La bitácora de trabajo es obligatoriamente escrita a mano, aun cuando se aceptaran partes impresas como datasheets, esquemas, circuitos, y cualquier detalle que sea muy complicado para realizar a mano. Todas las páginas de la bitácora serán firmadas por el profesor y se le colocará la fecha de revisión. No se puede incluir en la propuesta o informe técnico, nada que no se haya registrado ya en la bitácora de trabajo. Tanto las propuestas como los informes serán incluidos en la bitácora de trabajo. Todo el material que no puede incluirse directamente dentro del cuaderno (datasheets, propuestas, etc.) serán colocadas en un carpeta que acompañara en todo momento al cuaderno. La última página del cuaderno servirá como un índice del cuaderno y de la carpeta. Sugerencias del contenido de la bitácora para tanto trabajo realizado en el laboratorio como fuera de el se da a continuación: TRABAJO REALIZADO EN EL LABORATORIO 1.- Primer punto bajo estudio (Por ejemplo, comprobación del funcionamiento del integrado LM337) a) Circuito utilizado. Referencias a documentos anexos. b) Pruebas realizadas. c) Resultados y comentarios d) Dificultades encontradas y resolución de las mismas. 2.- Segundo punto bajo estudio.. TRABAJO REALIZADO FUERA DEL LABORATORIO: 1.- Primer punto bajo estudio (Por ejemplo, estudio del funcionamiento del integrado LM337) a) Dibujo del circuito. Referencias a documentos anexos. b) Análisis teórico. c) Simulaciones en SPICE (si aplica). d) Dificultades encontradas y comentarios. 2.- Preparación del trabajo a realizar en la próxima sesión de laboratorio. a) Circuito a montar. b) Pruebas que se van a realizar. 5
ESTRUCTURA DE LA PROPUESTA La propuesta debe estar presentada en un formato académico, incluyendo: portada, índice, justificación, contenido, conclusiones, recomendaciones, referencias y anexos. Puntos de importancia en la primera propuesta son: 1. Presentación general del equipo a producir de acuerdo con las especificaciones dadas. 2. Diagrama en bloques y diagrama circuital completo. 3. Análisis inicial de la operación del equipo, incluyendo simulaciones si es posible. 4. Listado de componentes. 5. Consideraciones a tomar en cuenta para el montaje inicial del circuito (organización de los componentes en el protoboard, distribución de los cables, conexión de tierras, condensadores para la eliminación de ruido eléctrico, etc.). 6. Protocolo de pruebas de los componentes y del montaje inicial del circuito. 7. Estudio económico inicial de costos de producción, estimado del tiempo de ejecución y cronograma de ejecución del proyecto. 8. Documentos que se incluirán con el producto. 6
ESTRUCTURA DEL INFORME TÉCNICO El informe técnico debe estar presentado en un formato académico, incluyendo: portada, índice, justificación, contenido, resultados, recomendaciones, referencias y anexos. Puntos de importancia en el primer informe son: 1. Presentación del equipo a producir, especificaciones. 2. Diagrama en bloques y diagrama circuital completo. 3. Análisis detallado de la operación del equipo, incluyendo simulaciones si es posible. 4. Modificaciones introducidas y justificación de las mismas. 5. Listado de componentes. 6. Consideraciones a tomar en cuenta para el montaje inicial del circuito (organización de los componentes en el proto-board, distribución de los cables, conexión de tierras, condensadores para la eliminación de ruido eléctrico, etc.). 7. Protocolo de pruebas de los componentes y del montaje inicial del circuito. 8. Resultado de las pruebas y comentarios. 9. Esquema circuital final (sobre todo si se introdujeron modificaciones). 10. Procedimiento para realizar el circuito impreso y copia del fotolito. 11. Indicaciones sobre el montaje final del producto (caja, medidores, selectores, fusibles de protección, etc.). 12. Listado final de todos los componentes, con información sobre su precio (unitario y por pedidos mayores de diez elementos). 13. Estudio económico del costo de producción del equipo. 7
EVALUACIÓN Primer proyecto (50%): Propuesta (5%) Bitácora (5%) Informe Técnico (15%) Entrega de Proyecto (25%) Segundo proyecto (50%): Propuesta (5%) Bitácora (5%) Informe Técnico (15%) Entrega de Proyecto (25%) 8
TÉRMINOS DE REFERENCIA I TÉRMINOS DE REFERENCIA PARA LA REALIZACION DE LA INGENIERIA DE REVERSA DE UNA FUENTE DC VARIABLE. Ingeniería de reversa de una fuente DC variable. TÍTULO DEL PROYECTO CONTRATANTE DEL PROYECTO La empresa contratante es Electrónica de Potencia S.R.L. quien desea el diseño de prototipos de laboratorio, para posteriormente construir una serie de fuentes, a fin de usarlos en sus instalaciones de I+D+I. OBJETIVOS DEL PROYECTO Los objetivos del proyecto a realizar por la empresa ofertante son: 1) Montaje y pruebas de una fuente DC prediseñada. 2) Entrega de la lista de materiales del prototipo. 3) Entrega de la bitácora de trabajo con las observaciones por Usted realizadas, material empleado, copias de manuales consultados, etc. 4) Desarrollo de un informe de Ingeniería de reversa que contenga la explicación técnica de la fuente y sus partes, esquemáticos, lista de partes y componentes. DESCRIPCIÓN DEL PROTOTIPO A SER DESARROLLADO CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LA FUENTE DC 1) Se les entregarán los diseños de una fuente DC Lineal que entregue salidas de voltaje variable de 0 V DC a +18 V DC. 2) La fuente entregará desde 0 a 0.5 A con limitador de corriente. 3) La fuente contará con un ajuste continuo y lineal del voltaje; también contará con un ajuste continuo de la limitación de la corriente, en todo el rango. 9
4) La regulación de línea (117 Vrms ± 10%) será menor o igual al 0,5% ( 0,5%). 5) La regulación de carga será menor o igual al 0,5% ( 0,5%). 6) La razón de rechazo de rizado será mayor o igual a 50 db ( 50 db). 7) La fuente contará con protección contra cortocircuito, sobrevoltaje, voltaje inverso a la salida. 8) La fuente cuenta con un indicador de sobrevoltaje. 9) Debe prever tomas de medida de corrientes y voltajes. 10) Toda la información detallada de la circuitería que debe montarse se encuentra en la página Web del proyecto: http://www.labc.usb.ve/gfernandez/ec_3881/index.html. 11) El diagrama de bloques que Usted debe implementar es el que se muestra: Fuente Regulada Fuente no regulada - Transformador - Puente de Diodos - Condensador Limitador de corriente (LM317) Regulador de Voltaje (basado en LM317) Protección de Sobrevoltaje y Voltaje inverso Puntos de medición de corrientes Puntos de medición de voltaje PROPUESTA TÉCNICO-ECONÓMICA La propuesta Técnico-Económica debe seguir la estructura indicada en la sección de Estructura de Propuesta Técnico-Económica, y en particular este proyecto contener los siguientes puntos: a) Análisis del funcionamiento de cada uno de los bloques de la fuente y del sistema total. Debe justificarse la selección de los disipadores de calor, demostrando que con las resistencias térmicas seleccionadas las temperaturas se mantienen dentro de los límites deseados. b) La simulación en SPICE de las partes del circuito que sean susceptibles a simulación. c) Las consideraciones pertinentes sobre el montaje de las distintas etapas en el proto-board, en particular las conexiones a tierra y los condensadores para filtrado, a fin de eliminar el ruido. d) El protocolo de prueba de los componentes, los bloques y el circuito total para detectar errores y comprobar el funcionamiento. 10
e) Algunas ideas iniciales sobre el acabado que se le puede dar a la fuente (impreso, caja, etc.). f) El estudio económico del desarrollo de la fuente (costos de los componentes, algunos comentarios sobre mano de obra, etc.). g) El cronograma de las distintas actividades a realizar, conociendo el tiempo total del que dispone para este proyecto. ETAPAS DEL DESARROLLO A fin de realizar el trabajo de laboratorio para estas primeras semanas la empresa contratante sugiere seguir los pasos indicados. Debe distribuir la realización de las etapas indicadas, en el tiempo que dispone para lograr el montaje funcional de la fuente. La principal herramienta que debe saber operar en esta etapa es la de un manejo efectivo del tiempo. 1) Acopie sus componentes. Todos los componentes están disponibles en el almacén de los laboratorios. 2) Montaje de la fuente no regulada usando el VARIAC como entrada al puente de diodos. 3) Montaje y pruebas del limitador de corriente y regulador de voltaje (se desea el uso de los circuitos que se encuentran en el apartado Material de apoyo Fuentes de poder Limitadores de corriente de la página Web del proyecto). Para la fuente negativa, que está implícita en este circuito use inicialmente la fuente DC del laboratorio; luego seleccione su propia fuente negativa. Para el limitador de corriente y el regulador de voltaje se usará el LM317. 4) Monte las protecciones de sobrevoltaje. Pueden encontrar información en el apartado Material de apoyo de la página Web del proyecto. 5) Monte la protección para voltaje inverso. Pueden encontrar información en la página web en Material de apoyo. 6) Reemplace el VARIAC por el Transformador disponible en el almacén. Para preparar estas pruebas finales documéntese en el apartado Material de apoyo Fuentes de poder Datos técnicos de transformadores. 7) Haga las pruebas y mediciones, de acuerdo al protocolo de pruebas que Usted propuso y que fuera aceptado por la empresa. Las mediciones y pruebas de la entrega se efectuarán sobre la fuente alimentada con el transformador. 8) En la bitácora debe recoger todos los cálculos que realice para justificar el diseño que se está usando, la selección de cada componente, incluidos los disipadores, con sus respectivos valores y potencias soportadas. 11
12