Diseño y construcción de un amplificador de muy bajo ruido ...

Presupuesto

PROYECTO FINAL DE CARRERA

Diseño y construcción de un amplificador de muy

bajo ruido y un sistema de filtros para el

acondicionamiento de señales de un transductor

piezoeléctrico

PFC presentado para optar al título de Ingeniería

Técnica Industrial especialidad Electrónica

por Xavier Garza Rodríguez

Barcelona, 9 de Junio de 2015

Tutor proyecto: Herminio Martínez García

Departamento de Enginyeria Electrònica (EEL - 710) Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)

Xavier Garza Rodríguez ·

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Diseño y construcción de un amplificador de bajo nivel de ruido para transductor piezoeléctrico

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ÍNDICE

ÍNDICE ...................................................................................................... 3

CAPÍTULO 1: COSTE DEL MATERIAL .............................................................. 4

1.1. El amplificador ................................................................................ 4

1.2. El generador de pulsos ..................................................................... 5

1.3. El micro-controlador ........................................................................ 5

1.4. La fuente de alimentación ................................................................. 6

1.5. Coste total ...................................................................................... 6

CAPÍTULO 2: COSTE DEL TIEMPO DEDICADO ................................................. 8

CAPÍTULO 3: AMORTIZACIÓN DE HERRAMIENTAS Y EQUIPOS ........................ 10

CAPÍTULO 4: COSTE TOTAL ....................................................................... 12


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CAPÍTULO 1:

COSTE DEL MATERIAL

Este documento resume el coste de los diferentes componentes que se han

precisado para el diseño del dispositivo de ultrasonidos. El documento está dividido en cinco secciones donde cada una resume el coste de los materiales de

uno de los módulos que componen el dispositivo.

1.1. El amplificador

La tabla 1.1 resume los componentes empleados para la construcción del

amplificador, indicando la cantidad y coste individual de cada uno.

Amplificador

Unidades Descripción Precio

unitario Precio total

1 Transductor C-7280 (receptor) 4,700 € 4,70 €

1 Amplificador operacional OPA2227 6,890 € 6,89 €

1 Comparador voltaje LM319 3,410 € 3,41 €

5 Diodos zener 4,3V 0,035 € 0,18 €

6 Diodos de silicio 0,074 € 0,44 €

3 Diodos rápidos MUR420 0,537 € 1,61 €

1 Potenciómetro giratorio 100K LIN 3,660 € 3,66 €

3 Potenciómetros de ajuste de 10K 0,504 € 1,51 €

4 Resistencias 10K 1/4W 0,048 € 0,19 €

6 Resistencias 4K7 1/4W 0,076 € 0,46 €

5 Resistencias 1K 1/4W 0,048 € 0,24 €

1 Resistencia de 1K4 1/4W 0,054 € 0,05 €

1 Resistencia de 200Ω 1/4W 0,052 € 0,05 €


1 Condensador de 27nF 65V 0,136 € 0,14 €

8 Condensadores de poliéster de 100nF 63V 0,230 € 1,84 €

1 Conector de 2 pines 0,004 € 0,00 €


1 Placa PCB de 70 x 70mm 1,836 € 1,84 €

Total: 27,28 €

Tabla 1. 1


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1.2. El generador de pulsos

En la tabla 1.2 se especifica el coste del material necesario para el generador de pulsos.

Generador de pulsos



1 Transductor C-7280 (emisor) 4,700 € 4,70 €

1 Comparador de voltaje LM319 3,410 € 3,41 €

1 Potenciómetro de ajuste de 100Ω 0,590 € 0,59 €

1 Potenciómetro de ajuste de 2K7 0,670 € 0,67 €

1 Resistencia de 10K 1/4W 0,048 € 0,05 €


2 Resistencias de 10Ω 1/4W 0,228 € 0,46 €

6 Condensadores de 100nF 63V 0,230 € 1,38 €



1 Placa PCB de 40 x 70mm 1,049 € 1,05 €

Total: 12,49 €

Tabla 1. 2

1.3. El micro-controlador En la tabla 1.3 se especifica el coste del microcontrolador y el material asociado.

Micro-controlador



1 Micro-controlador Arduino Board Uno 21,100 € 21,10 €

4 Pulsadores 0,820 € 3,28 €

1 Zumbador 5V 0,997 € 1,00 €

1 Potenciómetro de ajuste de 10K 0,504 € 0,50 €

4 Resistencias de 10K 1/4W 0,048 € 0,19 €

1 Resistencia de 270Ω 0,062 € 0,06 €

1 Resistencia de 47Ω 0,235 € 0,24 €



1 Placa PCB de 55 x 55 1,133 € 1,13 €

4 Separadores de placa PCB y tornillos 0,213 € 0,85 €

Total: 28,38 €

Tabla 1. 3


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1.4. La fuente de alimentación En la tabla 1.4 se muestra el coste del material para la fuente de alimentación.

Fuente de alimentación



1 Transformador 230V a 10V+10V 1A (centroderivado) 7,300 € 7,30 €

1 Puente de diodos 1A 1,110 € 1,11 €

2 Diodos rectificadores 0,074 € 0,15 €

2 Condensadores electrolíticos 2200mF 25V 1,890 € 3,78 €

2 Condensadores poliéster de 330nF 25V 0,076 € 0,15 €

2 Condensadores poliéster de 100nF 63V 0,230 € 0,46 €

1 Regulador de tensión +10V MC7812 0,430 € 0,43 €

1 Regulador de tensión -10V MC7912 0,580 € 0,58 €


1 Placa PCB de 10 x 70mm 2,623 € 2,62 €

4 Separadores de placa PCB y tornillos 0,213 € 0,85 €

Total: 17,45 €

Tabla 1. 4

1.5. Coste total

El coste total es el precio pagado por los componentes incluidos en los apartados previos más la estimación de materiales de uso general en todos los módulos

como son: los cables de conexión, la pasta de soldadura y la tornillería. Se ha añadido también el porcentaje de impuestos (IVA) porque los precios

consignados no lo incluian. En la tabla 1.5 se muestra el resumen final.

Resumen

Concepto Precio

Amplificador 27,28 €

Generador de pulsos 12,49 €

Microcontrolador 28,38 €

Fuente de alimentación 15,91 €

Material auxiliar 10,30 €

Subtotal 94,37 €

IVA 19,82 €

Total: 114,19 €

Tabla 1. 5


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CAPÍTULO 2:

COSTE DEL TIEMPO

DEDICADO

En este capítulo se calculan las horas que puede emplear un ingeniero en

diseñar, construir el primer protopito, probarlo y solucionar todos los problemas que puedan surgir antes de que el funcionamiento sea satisfactorio.

Se supone que se trata de un ingeniero que trabaja por cuenta ajena y que tiene un coste mensual para la empresa, incluidas las retenciones de IRPF y

cotizaciones a la Seguridad Social, de 3000€. Si trabaja ocho horas diarias, una media de 22 dias al mes. Son un total de 176

horas mensuales. Dividiendo por los 3000€ de coste entre el total de horas mensuales se tiene que cala hora del ingeniero cuesta 17,05€/hora.

En la tabla 2.1 se muestra los tiempos estimados de cada tarea a desarrollar por el ingeniero y el coste.

Tarea Horas dedicadas Coste

Investigación 80 1.364,00 €

Diseño del equipo 40 682,00 €

Construcción del prototipo 30 511,50 €

Pruebas y ajustes de la electrónica 16 272,80 €

Ingeniería del software e integración 60 1.023,00 €

Pruebas finales y solución de problemas 16 272,80 €

Total: 4.126,10 €

Tabla 2. 1


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CAPÍTULO 3:

AMORTIZACIÓN DE

HERRAMIENTAS Y

EQUIPOS

La fabricación de los dispositivos supone el uso, y con ello una depreciación, de

equipos que se emplean. Para calcular el importe de esta amortización se toma el valor de adquisición de cada equipo se multiplica por el tiempo de utilización.

(3.1)

Se considera el tiempo de amortización de los equipos de 5 años. El número de

días de uso de cada equipo es de 230 días anuales. De modo que el tiempo de amortización de los equipos es de: 5 x 230 = 1150 días.

De esta forma se elabora la tabla 3.1 que se muestra a continuación.

Equipo Precio de

adquisición Días de

utilización Importe

amortizado

Multímetro 350,00 € 17 5,17 €

Generador de funciones 375,00 € 17 5,54 €

Fuente de alimentación triple 315,00 € 17 4,66 €

Osciloscopio 1.267,00 € 17 18,73 €

PC portatil 995,00 € 17 14,71 €

Herramientas 235,00 € 17 3,47 €

Material de protección 25,00 € 17 0,37 €

Mobiliario 600,00 € 16 8,35 €

61,00 €

Tabla 3. 1


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CAPÍTULO 4:

COSTE TOTAL

El desglose por conceptos del coste total de la construcción se muestra en la tabla 4.1.

Concepto Importe

Material 114,19 €

Ingeniería 4.381,85 €

Amortizaciones 61,00 €

Consumo de energía 15,00 €

Total 4.572,04 €

Tabla 4. 1

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