I-C-E--47-14

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
 
 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA 
 
UNIDAD PROFESIONAL CULHUACAN 
 
INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA 
 
 
 
 
 
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA PROGRAMABLE 
PARA LA REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA EN UNA 
REGADERA 
 
 
TESIS 
 
 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE 
 
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA 
 
 
 
PRESENTAN 
 
 
C. Laura Matías Camacho 
C. Alfonso Ruíz Cruz 
 
 
ASESORES 
 
Ing. Celedonio Enrique Aguilar Meza 
Ing. Carlos Aquino Ruíz 
 
 
 
 
 
 
MÉXICO, D.F. SEPTIEMBRE DE 2014 
 
 
 
 
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA 
UNIDAD CULHUACAN 
 
TESIS COLECTIVA 
 
Que como prueba escrita de su Examen Profesional para obtener el Título de Ingeniero en Comunicaciones 
y Electrónica, que deberán desarrollar los C. C: 
 
LAURA MATIAS CAMACHO 
ALFONSO RUIZ CRUZ 
 
“DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA PROGRAMABLE PARA LA REGULACION DE LA 
TEMPERATURA EN UNA REGADERA” 
 
 
Este proyecto propone el diseño de un sistema programable capaz de regular la temperatura del 
agua de una regadera según la preferencia y necesidad de las personas, evitando de este modo el 
desperdicio de varios litros de este recurso, además de lograr que esta tarea no se haga de modo 
manual. 
Con la implementación de este sistema se puede beneficiar a las personas que residen en el Distrito 
Federal y en especial a las delegaciones que no cuentan con una gran disponibilidad de agua, 
puesto que al disminuir la cantidad de agua al tomar un baño se ahorrarían varios litros que en los 
hogares podrían ser usados para otras actividades. Además al lograr reducir el uso de este recurso 
no sólo beneficiamos al medio ambiente, sino también la economía de las personas, ya que el gastar 
menor cantidad de agua se traduce en pagar menos cantidad de dinero por este recurso. 
 
 
CAPITULADO 
 
Capítulo I.- Estado del arte 
Capítulo II.- Marco teórico 
Capítulo III.- Diseño e implementación 
Capítulo IV.- Pruebas y resultados 
 
 
México D. F., a 08 de agosto del 2014 
 
 
 
 PRIMER ASESOR: SEGUNDO ASESOR: 
 
 
 
 
 
ING. CELEDONIO ENRIQUE AGUILAR MEZA ING. CARLOS AQUINO RUIZ 
 
 
 
 
 Vo. Bo. APROBADO 
 
 
 
 ING. JUAN MANUEL MORELOS CASTRO M. en C. HÉCTOR BECERRIL MENDOZA 
 JEFE DE LA CARRERA DE I.C.E. SUBDIRECTOR ACADÉMICO 
 
 
 
 
 
Índice 
 
Planteamiento del problema…………………………………………...……………………………………….....I 
Justificación…………………………………………………..…………...……………………………………….II 
Objetivos…………………………………………………………………………………………………………..III 
Objetivo general…………………………………………………………………………………………………..III 
Objetivos específicos……………………………………………………………………………………………..III 
CAPÍTULO 1 Estado del arte……………………………………………………………………………………..1 
1.1 Orígenes de la ducha…………………………………………………………………………………………2 
1.2 Regadera mecánica…………………………………………………………………………………...……..5 
1.2.1 Funcionamiento de una regadera mecánica…………………………………………………..............5 
1.3 Regadera eléctrica……………………………………………………………………………………………6 
1.3.1 Funcionamiento de una regadera eléctrica……………………………………………………...……..7 
1.4 Regaderas ahorradoras……………………………………………………………………………………...8 
1.4.1 Funcionamiento de una regadera ahorradora………………………………………………………….9 
1.4.2 Tipos de regaderas ahorradoras………………………………………………………………………...9 
1.5 Regadera con indicador lumínico de temperatura……………………………………………………….10 
1.6 Regadera regulable “ONDUS”……………………………………………………………………………..11 
1.7 Proyectos de investigación en instituciones educativas…………………………………………...…....12 
1.7.1 Regadera electrónica Universidad de Guadalajara…………………...…………………………….12 
1.7.2 Regadera ahorradora Cecyt-9………………………………………………………………………...13 
1.7.3 Regadera con regulación de la temperatura y el flujo de agua ESIME unidad Culhuacan…....14 
1.7.4 Cubeta inteligente…………………………………….…………………………………………………14 
CAPÍTULO 2 Marco teórico………………...…………………………………………………………….……..16 
2.1 Introducción………………………………………………………………………………………………..…17 
2.2 Sensores……………………………………………………………………………………………………...18 
2.2.1 Sensores de precisión de temperatura……………....………………………………………………..20 
2.3 Microcontroladores………………………………………….….……………………………………………22 
2.3.1 Arquitecturas de un microcontrolador…………………………………………………………………24 
2.3.2 Familia de microcontroladores…………………………………………………………………………25 
2.3.3 Arduino…………………………………………………………………………………………………...27 
2.3.3.1 Arduino Mega 2560……………………………………………………………………………………...28 
2.4 LCD (Liquid Crystal Display o pantalla de cristal líquido)……………………………………………...31 
2.4.1 Disposición……………………………………………………………………………………………….32 
 
 
 
2.4.2 Clasificación delas LCD………………………………………………………………………………...32 
2.4.3 LCD 16 x12………………………………………………………………………………………………34 
2.5 Teclado……………………………………………………………………………………………………...36 
2.5.1 Push button (Pulsador) ………………………………………………………………………………...36 
2.6 Relevadores..……………………………………………………………………………………………….38 
2.6.1 Estructura y funcionamiento……………………………………………………………………………38 
2.6.2 Módulo de relevador de arduino………………………………………………………………………..40 
2.7 Válvulas……………………………………………………………………………………………………..41 
2.7.1 Servo-válvulas…………………………………………………………………………………………...41 
2.7.2 Electroválvulas…………………………………………………………………………………………..42 
2.8 Servomotores……………………………………………………………………………………..44 
2.8.1 Estructura de un servomotor……………………………………………………………………………46 
CAPÍTULO 3 Diseño e implementación………………………………………………………….…….……..48 
3.1 Introducción…………………………………………………..……………….……………………………..49 
3.2 Unidad de control………………………………………..…………………………………………………..50 
3.3 Interfaz………………………………………..………………………………………..……………………..53 
3.3.1 Pantalla LCD………………………………………..………………………………………..………….53 
3.3.2 Selectores de temperatura……………………………………………………………………………..57 
3.3.3 Botones activar/desactivar………………………………………..……………………………………63 
3.4 Módulo de sensado………………………………………..………………………………………………...64 
3.5 Etapa de potencia………………………………………..………………………………………..…………70 
3.6 Electroválvulas……………………………………………………………………………………………….73 
3.7 Servomotores………………………………………………………………………………………………...75 
CAPITULO 4 Pruebas y resultados…………………………………………………………………………….82 
4.1 Introducción…………………………………………………………………………………………………..83 
4.2 Pruebas a la interfaz…………………………………………………………………………………………83 
4.4 Pruebas del módulo de sensado……………………………………………………………………………86 
4.5 Pruebas etapa de potencia………………………………………………………………………………88 
4.5 Pruebas de electroválvulas…………………………………………………………………………………89 
4.6 Pruebas al servomotor ……………………………………………………………………………………...90 
4.7 Prototipo final…………………………………………………………………………………………………91 
Conclusiones……………………………………………………………………………………………………..98 
Recomendaciones……………………………………………………………………………………………….99 
Cibergrafía……………………………..………………………………………………………………………..100 
Referencias……………………………………………………………………………………………………..101 
 
 
 
Glosario………………………………………………………………………………………………………….102 
Acrónimos…………………………………………………………………………………………………….....103 
Anexo 1 
Estudio de viabilidad……..……………………..…………………………………...…………………..…….104 
Anexo 2 
Normatividad……………………………………………………………………………………………………112 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Índice de imágenes 
 
Figura 1.1 Baños griegos……………………………………………………………………………….…………2 
Figura 1.2 Ducha tipo English Regency…………………………….…………………………….……………..3 
Figura 1.3 Modelo de ducha por el doctor Merry Delabost…………………………………………………….4 
Figura 1.4 Regadera de la empresa JL Motts………………………………………………………….………..4 
Figura 1.5 Regadera mecánica…………………………………………………………………………………..5 
Figura 1.6 Regaderaeléctrica…………………………………………………………………………………….6 
Figura 1.7 Resistencia de una regadera eléctrica……………………………...……………………………....7 
Figura 1.8 Partes de una regadera eléctrica…………………………………………………………………….7 
Figura 1.9 Funcionamiento de la regadera eléctrica……………………………………………………………8 
Figura 1.10 Regadera ahorradora……………………………………………………………………………….8 
Figura 1.11 Regadera de obturador…………………………………………………………………………….9 
Figura 1.12 Regadera con indicador lumínico de temperatura………………………………………………10 
Figura 1.13 Orden de colores de la regadera………………………………………………………………….11 
Figura 1.14 Regadera regulable “ONDUS”…………………………………………………………………….11 
Figura 1.15 Cubeta inteligente………………………………………………………………………………….14 
Figura 2.1 Diagrama lógico……………………………………………………………………………………..17 
Figura 2.2 Diagrama a bloques…………………………………………………………………………………18 
Figura 2.3 (a) LM35 (b) Tipos de sensores LM35……………………………………………………………..21 
Figura 2.4 Estructura de un microcontrolador…………………………………………………………………23 
Figura 2.5 Arquitectura Von Neumann………………………………………………………………………....25 
Figura 2.6 Arquitectura Harvard…………………...……………………………………………………………25 
Figura 2.7 Entorno de programación de arduino………………………….…………………………………..28 
Figura 2.8 Arduino Mega 2560……………………………………………………………………………….....29 
Figura 2.9 Microcontrolador ATMEGA 2560…………………………………………………………………..29 
Figura 2.10 Estructura ATMEGA2560………………………………………………………………………….30 
Figura 2.11 LCD………………………………………………………………………………………………….31 
 Figura 2.12 Disposición de las LCD……………………………………………………………………………32 
Figura 2.13 Clasificación de las LCD alfanuméricas……………………..…………………………………..33 
Figura 2.14 LCD’s gráficos………………………………………………………………………………………33 
Figura 2.15 Aspecto fisco de una LCD…………………………………………………………………………34 
Figura 2.16 Capacidad de visualización de una LCD…………………………………………………………34 
Figura 2.17 Matriz de representación de caracteres…………………………………………………………34 
 
 
 
Figura 2.18 Push button…………………………………………………………………………………………37 
Figura 2.19 Símbolo interruptor………………………………………………………………………………...37 
Figura 2.20 Relevador…………………………………………………………………………………………..38 
Figura 2.21 Estructura de un relevador………………………………………………………………………..39 
Figura 2.22 Funcionamiento del relevador……………………………………………………………………39 
Figura 2.23 Modulo de relevador de arduino…………………………………………………………………40 
Figura 2.24 Servo-válvulas……………………………………………………………………………………...41 
Figura 2.25 Electroválvulas……………………………………………………………………………………..43 
Figura 2.26 Estructura electroválvula………..…………………………………………………………………43 
Figura 2.27 Servomotor…………..……………………………………………...……………………………..45 
Figura 2.28 Partes de un servomotor………………………………………………………………………….46 
Figura 3.1 Diagrama de flujo…………………………………………………………………………………….49 
Figura 3.2 Licencia arduino……………………………………………………………………………………...50 
Figura 3.3 Ventana de selección de componentes……………………………………………………………51 
Figura 3.4 Instalación del USB Driver…………………………………………………………………………..51 
Figura 3.5 Ventana final de instalación…………………………………………………………………………52 
Figura 3.6 Entorno de desarrollo integrado de arduino……………………………………………………….52 
Figura 3.7 Conexiones de la pantalla LCD……………………………………………………………………..54 
Figura 3.8 Conexiones arduino-LCD…………………………………………………………………………..56 
Figura 3.9 Pantalla LCD conectada al arduino………………………………………………………………...57 
Figura 3.10 Diagrama de flujo del funcionamiento de las escalas de temperatura ………………………..58 
Figura 3.11 Configuración del interruptor………………………………………………………………………59 
Figura 3.12 Conexión de un interruptor al arduino…………………………………………………………….59 
Figura 3.13 Circuito con botones selectores…………………………………………………………………..61 
Figura 3.14 Extensión de UTP para el sensor…………………………………………………………………65 
Figura 3.15 Sensor unido a la extensión de UTP……………………………………………………………...65 
Figura 3.16 Sensor dentro de un tubo de plástico……………………………………………………………..66 
Figura 3.17 Sensor con silicón………………………………………………………………………………….66 
Figura 3.18 LM35 a prueba de agua…………………………………………………………………………...67 
Figura 3.19 Conexión del sensor LM35 al arduino…………………………………………………………….67 
Figura 3.20 Conexión del circuito LM35………………………………………………………………………..69 
Figura 3. 21 Diagrama de conexiones relevador-arduino…………………………………………………….70 
Figura 3.22Circuito con relevadores…………………………………………………………………………...72 
Figura 3.23 Electroválvula solenoide…………………………………………………………………………..73 
 
 
 
Figura 3.24Diagrama de conexión de las electroválvulas……………………………………………………74 
Figura 3.25 Circuito con electroválvulas……………………………………………………………………….74 
Figura 3.26 Servomotores TOWERPRO MG995……………………………………………………………..75 
Figura 3.27 Servomotor con accesorio…………………………………………………………………………76 
Figura 3.28 Unión del servomotor y la llave……………………………………………………………………76 
Figura 3.29 Servoválvula diseñada …………………………………………………………………………….76 
Figura 3.30 Diagrama de conexión de los servomotores……………………………………………………..77 
Figura 3.31 Conexión de los servomotores en el prototipo…………………………………………………..81 
Figura 4.1 Interfaz………………………………………………………………………………………………..84 
Figura 4.2 Funcionamiento de botones selectores: (a) Reducción de la temperatura; (b) Aumento de la 
temperatura……………………………………………………………………………………………………….85 
Figura 4.3 Funcionamiento botones ACTIVAR/DESACTIVAR……………………………………………...86 
Figura 4.4 Funcionamiento del sensor en agua……………………………………………………………….87 
Figura 4.5 Funcionamiento del sensor cuando las temperaturas son diferentes…………………………..87 
Figura 4.6 Funcionamiento del sensor cuando las temperaturas coinciden………………………………..88 
Figura 4.7 Funcionamiento de los relevadores…………………………………………………………..89 
Figura 4.8 Funcionamiento del servomotor……………………………………………………………………90 
Figura 4.9 Interfaz prototipo final………………………………………………………………………………..92 
Figura.11 Conexión hidráulica de la regadera…………………………………………………………………92 
Figura 4.12 Conexión de las tuberías a las entradas de la regadera………………………………………..93 
Figura 4.13 Funcionamiento de válvula de desagüe………………………………………………………….93 
Figura 4.14 Válvula principal cerrada…………………………………………………………………………..94 
Figura 4.15 Válvula principal abierta…………………………………………………………………………...94 
Figura 4.16 Válvula de desagüe desactivada………………………………………………………………….95 
Figura 4.17 Unión de conectores y manguera con abrazaderas…………………………………………….96 
Figura 4.18 Prototipo final: (a) Conexiones internas del prototipo final de la regadera (b) Apariencia 
externa de la regadera…………………………………………………………………………………………...97 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Índice de tablas 
 
Tabla 2.1 Características de sensores de precisión…………………………………………………………..19 
Tabla 2.2 Principales familias de microcontroladores………………………………………………………...25 
Tabla 2.3 Descripción de los pines de una LCD de 16 x 2……………………………………………………35 
Tabla 2.4 Colores de los terminales en los servomotores……………………………………………………45 
 
Tabla 3.1 Conexiones entre la pantalla LCD y el arduino…………………………………………………….53 
Tabla 3.2 Escala de valores de temperatura…………………………………………………………………..58 
Tabla 3.3 Conexiones entre relevadores y el arduino………………………………………………………...70 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[I] 
 
 
Planteamiento del problema 
 
 
Uno de los grandes problemas que enfrenta la sociedad actual es la escasez de agua, esto se debe a 
muchos factores entre ellos la contaminación y el desperdicio de la misma en las actividades cotidianas 
del ser humano. Al tomar una ducha utilizando una regadera de acuerdo con cifras de la Comisión 
Nacional del Agua se gastan aproximadamente 95 litros de agua por cada 5 minutos, además de este 
gasto se desperdician varios litros al regular a la temperatura deseada. 
El Distrito Federal pertenece a la zona del Valle de México en la cual reside el 20% de la población total 
del territorio nacional, esta zona es la que tiene menor disponibilidad media per cápita de agua en todo 
el país, puesto que el gran número de habitantes y la altitud son factores importantes que limitan su 
traslado, en el 2008 esta cifra era de 165 m3 por habitante1 y este número se reduce cada año. Lasfuentes utilizadas para suministrar el agua a esta zona son: el sistema Cutzamala el cual abastece el 25 
% de los requerimientos de agua potable y el resto se obtiene de otros abastecimientos subterráneos, 
lo cual trae como consecuencia el hundimiento de la ciudad, en promedio se hunde 10 cm anuales, pero 
hay zonas como el Aeropuerto Internacional que pueden hundirse hasta 40 cm al año, a mayor demanda 
de agua aumenta la sustracción lo cual genera un hundimiento mayor poniendo en riesgo la seguridad 
de las personas que habitan en las delegaciones de Benito Juárez, Coyoacán, Cuauhtémoc, Gustavo 
Adolfo Madero, Iztacalco, Iztapalapa, Tláhuac, Tlalpan , Venustiano Carranza, y los municipios de 
Nezahualcóyotl, Ecatepec, Chalco y Valle de Chalco. 
 Aunque en el Distrito Federal la media per cápita de consumo diario de agua es de 314 litros por 
habitante, el 77% de la población solo tiene acceso a 150 litros de agua1, debido a que la distribución de 
esta no se hace de manera equitativa, sino de acuerdo a la disponibilidad de una zona específica, por 
ello se tiene que los habitantes de la zona de Iztapalapa disponen de una cuarta parte del agua por 
persona de la consumida por un habitante de la delegación de Cuajimalpa. Como consecuencia de que 
el abastecimiento del agua es irregular las zonas más afectadas por la escasez de agua son las que 
tienen menores recursos económicos y se ven obligados a comprar pipas de agua afectando con esto 
la economía de los más necesitados. 
Lamentablemente en la sociedad no se tiene una conciencia para el cuidado del medio ambiente y 
recursos naturales por lo que no es difícil encontrar hogares donde cuidar el agua no es una prioridad, 
sobre todo en zonas donde este recurso no escasea. 
 
 
 
 
 
1 Estadísticas de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA) de 2010 
 
[II] 
 
Justificación 
 
Cada año la disponibilidad de agua es menor, se deben buscar formas para reducir su gasto y generar 
una cultura de respeto y cuidado para este vital líquido, ya que usándolo de una manera adecuada 
podría llegar a las zonas más necesitadas. Reducir el agua que se gasta al tomar una ducha puede 
generar un ahorro de hasta seis litros de agua por persona. 
Se pretende ayudar a fomentar una cultura de cuidado con los recursos del medio ambiente, en particular 
con el agua, mediante la concientización de la importancia de ahorrarla cuando tomamos una ducha, 
pues este es un recurso vital para la vida del ser humano y para el desarrollo de todas sus actividades 
diarias. 
Este proyecto propone el diseño de un sistema programable capaz de regular la temperatura del agua 
de una regadera según la preferencia y necesidad de las personas, evitando de este modo el 
desperdicio de varios litros de este recurso, además de lograr que esta tarea no se haga de modo 
manual. 
Con la implementación de este sistema se puede beneficiar a las personas que residen en el Distrito 
Federal y en especial a las delegaciones que no cuentan con una gran disponibilidad de agua, puesto 
que al disminuir la cantidad de agua al tomar un baño se ahorrarían varios litros que en los hogares 
podrían ser usados para otras actividades. Además al lograr reducir el uso de este recurso no solo 
beneficiamos al medio ambiente, sino también la economía de las personas, ya que el gastar menor 
cantidad de agua se traduce en pagar menos cantidad de dinero por este recurso. 
Al ahorrar el consumo de agua en zonas donde este recurso no escasea y con ayuda de un plan para 
fomentar el uso de este tipo de regaderas se podría lograr que esta llegue a zonas lejanas que no la 
reciben a diario, además de esto se podría reducir el número de litros gastados en los hogares y al 
disminuir la demanda de agua se tendría como consecuencia que la sustracción de los almacenamientos 
subterráneos fuera menor y por tanto el hundimiento anual de la ciudad disminuiría. 
Este sistema es una alternativa para ahorrar una cantidad considerable de agua. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[III] 
 
Objetivos 
 
 
 General 
 Diseñar e implementar un sistema electrónico programable capaz de regular la 
temperatura del agua en una regadera. 
 
 
 Específicos 
 Diseñar el software de control del sistema en un microcontrolador. 
 Diseñar e implementar los circuitos electrónicos de la interfaces de sensores y 
potencia. 
 Implementar el sistema de la regadera en un prototipo de un baño para una casa 
habitación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1 
Estado del arte 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
1.1 Orígenes de la ducha 
 
Sus orígenes se remontan al antiguo Egipto aunque la ducha moderna se remonta al siglo XIX, existe 
alguna evidencia de que los antiguos egipcios y mesopotámicos pertenecientes a la clase alta poseían, 
en la intimidad de sus hogares, ciertos espacios interiores, donde eran bañados por sus sirvientes. Sin 
embargo, estos lugares eran muy diferentes de una ducha moderna, pues solo tenían rudimentarios 
sistemas de drenaje y el agua era transportada, y no bombeada, hasta la habitación. 
La primera civilización que utilizó un tipo de instalación que hoy se podría considerar como una ducha 
fueron los antiguos griegos. Sus acueductos y su alcantarillado hecho con tuberías de plomo permitían 
que el agua que se bombease hacia dentro y hacia fuera de las grandes salas de duchas comunales 
utilizadas tanto por las élites como por los ciudadanos comunes2, este tipo de baños se pueden observar 
en la figura 1.1. 
 
 
Figura 1.1 Baños griegos 
 
Los antiguos romanos también siguieron esta costumbre. Ellos tenían casas de baño éstas se pueden 
encontrar en todo el Mediterráneo llegando hasta Inglaterra. Los romanos no sólo tenían estos baños y 
duchas, sino que los empleaban múltiples veces a la semana, incluso todos los días. Después de la 
caída del Imperio Romano y el surgimiento del Cristianismo, la práctica de lo que hoy se considera una 
buena higiene se convirtió en un tabú religioso y fue abandonado casi por completo desde la Baja Edad 
Media hasta la época victoriana.3 
Las primeras duchas en la era moderna eran bloques autónomos donde el agua podía ser reutilizada 
varias veces. 
 
2 Humphrey, John W., John P. Olsen, and Andrew N. Sherwood. Greek and Roman Technology A Sourcebook. New York: 
Routledge, 1997. Print. 
3 Mcneil, Ian, ed. An Encyclopaedia of the History of Technology. New York: Routledge, 1990. Print. 
 
 
3 
Las duchas, tal como se conocen hoy en día entró en uso a finales del siglo 18. En 1767 se otorgó la 
primera patente para una ducha pertenece a William Feetham. Las primeras duchas por lo general tenían 
una bomba de mano y esta se hizo popular debido a que requieren un suministro de agua más pequeño. 
 
 
Figura 1.2 Ducha tipo English Regency 
 
En el siglo XIX (probablemente hacia 1810), la ducha tipo English Regency fue inventada de forma 
anónima, se puede observar en la imagen 1.1. El diseño original tenía más de diez pies de altura (más 
de dos metros), y estaba hecha de varios tubos de metal pintados simulando el bambú. En la parte 
superior de la unidad había un depósito conectado con estos tubos. El agua se salía a través de una 
boquilla y caía sobre los hombros de los propios ocupantes antes de ser recogida y bombeada de nuevo 
hasta el depósito superior. Este prototipo sufrió varias renovaciones incluyendo modelos con bombeo 
manual, modelos con varios pulverizadores, y los que poseían boquillas intercambiables. 
En la década de 1830, otro dispositivo de la ducha única llegó al mercado, la regadera de asiento. Este 
dispositivo todo de madera parecía un taburete de calidad con un asiento giratorio. Situado en la bañera, 
la ducha tenía una palanca de accionamientomanual que bombeaba el agua de la bañera en la cabeza 
y la espalda del bañista. Tenía un cepillo de fregar, unido a un tubo vertical. 
La reinvención de las tuberías de plomo para uso interior sin excesivas fugas, alrededor de 1850, 
permitió que las duchas independientes pudieran ser conectadas a una fuente de agua corriente, lo que 
facilitaba su uso. 
El doctor Merry Delabost, jefe médico de la prisión Bonne-Nouvelle, de Ruan, inventó un modelo 
mejorado de ducha hacia 1872, con el fin de dar a los presos una mejor higiene. Se trataba de duchas 
colectivas, aunque el sistema de chorro era individual, estas duchas se observan en la figura 1.3. 
 
 
4 
En 1879 el ejército prusiano hizo obligatoria la ducha entre sus soldados e instaló duchas comunes en 
los barracones. 
 
 
Figura 1.3 Modelo de ducha por el doctor Merry Delabost 
 
En 1879, Warren Wasson y Charles Harris, de Carson City, Nevada, patentaron una ducha que requería 
que el bañista mantuviera un movimiento constante de pisar con los pies para operar una bomba que 
recircula el agua de la bañera. 
La ducha actual fue creada en 1889 por la empresa JL Motts, esta le ofrecía al bañista la opción de 
mover el flujo de agua hacia donde él requería, esta regadera se muestra en la figura 1.4. 
 
 
Figura 1.4 Regadera de la empresa JL Motts 
 
 
5 
Otros fabricantes presentaron enseguida una variedad de opciones de ducharse como con surtidores y 
sprays corporales. 
Incluso con las nuevas mejoras en su diseño, la ducha siguió siendo menos popular que el baño en los 
países industrializados hasta la segunda mitad del siglo XX. 
 
1.2 Regaderas mecánicas 
 
Las regaderas mecánicas como la que se muestra en la figura 1.5 son dispositivos de baño que permiten 
suministrar agua sobre una persona que está de pie. Este suministro se lleva a cabo sin acumular agua 
y la dirige al sistema de desagüe una vez que fue utilizada. 
Por lo general se fabrican en acero inoxidable, aunque existen algunas de plástico y otros polímeros, y 
tienen orificios en su superficie, lo que evita que el agua salga en forma de chorro y permite distribuir el 
agua de forma adecuada durante su uso. 
 
Figura 1.5 Regadera mecánica 
 
 
1.2.1 Funcionamiento de una regadera mecánica 
Para el adecuado funcionamiento de las regaderas, estas deben estar conectadas al sistema de tubería 
del lugar donde estén instaladas. 
El agua es bombeada al sistema calentador(o boiler) para tener tanto agua fría como agua caliente. 
Ambas aguas son transportadas por la tubería y son liberadas según la temperatura que se desee al 
accionar unas llaves mezcladoras. Esto permite elegir una de las dos o combinar ambas. 
La superficie de las regaderas cuenta con orificios que se van a encargar de distribuir el agua en forma 
de chorros pequeños y la presión con la que sale se puede regular según se abran o se cierren las 
llaves. 
 
 
6 
El agua que cae es enviada al sistema de desagüe para enviarla a la tubería. En algunos casos, el agua 
que resulta del uso de las regaderas es acumulada y reutilizada. 
 
1.3 Regaderas eléctricas 
 
 
Figura 1.6 Regadera eléctrica 
 
La regadera eléctrica mostrada en la figura 1.6 fue una innovación a mediados del siglo XX que 
proporcionó una opción al clásico método de calentar el agua para bañarse utilizando calentadores que 
requerían un calentamiento previo del agua, mientras que la regadera eléctrica ofrecía un baño en 
cualquier momento sin tener que esperar a que el agua se calentara. 
En la actualidad, la regadera eléctrica todavía es fabricada por varias compañías, aunque su uso no es 
tan extenso debido a que otros fabricantes de calentadores continúan innovando en este campo, 
ofreciendo las mismas ventajas que las eléctricas pero con algunas ventajas adicionales, como es el 
caso de los calentadores solares y los de punto. 
La regadera eléctrica es un artículo de plástico muy económico en la actualidad, ofrece la posibilidad de 
tomar una ducha a toda hora con agua caliente, siempre que se disponga de electricidad, cuya energía 
es el medio de calentamiento utilizado por estos dispositivos. 
La regadera está fabricada en termoplástico de alta calidad y se instala directamente al centro de carga. 
Funciona única y exclusivamente desde el momento en que se abre la llave hasta se cierra, no es como 
un boiler que se tiene que calentar toda el agua, para poderse bañar. 
La regadera cuenta con un selector de rango de temperatura que sirve para seleccionar uno de entre 
los 3 o 4 rangos de temperatura del agua. Los rangos con los que generalmente cuentan son: 
 
a) Fría 
b) Tibio 
c) Caliente 
d) Muy caliente 
 
 
 
7 
Este tipo de regaderas solo ofrece que el agua se caliente dentro de un de los rangos de temperaturas 
y no una temperatura exacta de la misma, además de que la temperatura puede variar a debido a 
muchos factores, como puede ser la temperatura inicial a la que se encuentre el agua a calentar. 
 
1.3.1 Funcionamiento de las regaderas eléctricas 
 
 
Figura 1.7 Resistencia de una regadera eléctrica 
 
La base es una resistencia la cual se puede apreciar en la figura 1.7, que cumple la función de calentar 
el agua. Las partes que componen una regadera eléctrica se pueden observar en la figura 1.8. 
 
 
Figura 1.8 Partes de una regadera eléctrica 
 
El principio del funcionamiento de la regadera mostrado en la figura 1.9, es simple. 
1. Cuenta con un interruptor que controla la alimentación eléctrica, este interruptor tiene la funclón 
de cerrar un circuito que completa el sistema de flotador. 
 
 
8 
2. En el momento en que se abre la llave o la válvula, el flotador aciende hasta hacer contacto y 
completarse a través del interruptor. 
 
 
Figura 1.9 Funcionamiento de la regadera eléctrica 
 
3. Cuando esto ocurre fluye la energía de la línea, completando el circuito con el neutro, ya que 
ésta corriente pasa a través de una resistencia eléctrica, que normalmente está inundada por el 
agua, o que así debe estar para que se caliente por la oposición que presenta la resistencia al 
flujo de los electrones y al hacerlo transmita el calor por conducción. 
 
Este sistema deberá de estar previamente aterrizado con una tierra física para impedir el probable riesgo 
de un choque eléctrico por las personas que se estén bañando. 
 
1.4 Regaderas ahorradoras 
 
 
Figura 1.10 Regadera ahorradora 
 
Las regaderas ahorradoras como la que se muestra en la figura 1.10 evitan el desperdicio del agua en 
los hogares y diversos sitios donde se utilizan, logrando que este vital líquido pueda estar disponibles 
por más años en el planeta. Las regaderas ahorradoras de agua son uno de los artículos ms rentables 
 
 
9 
en términos ecológicos y económicos. Reducen el consumo de agua en, al menos un 50% respecto a 
una regadera convencional. 
En 1998 entró en vigor la Norma Oficial Mexicana para Regaderas, que incluye, entre otras medidas, la 
restricción de gasto de agua a un máximo de 10 litros por minuto; es decir, todas las regaderas de uso 
doméstico que se comercializan en México deben operar eficientemente con un consumo de agua menor 
al señalado.4 
 
1.4.1 Funcionamiento de una regadera ahorradora 
 
El ahorro de agua de las regaderas se consigue a través de diferentes mecanismos, que incluyen: 
1) Mezcla con aire 
Mezcla de aire con agua de manera que el chorro proporciona la misma sensación de mojado, 
consumiendo aproximadamente la mitad de agua. 
2) Reducción del área de difusión 
La concentración del chorro de salida consigue en las duchas eficientes un considerable ahorro 
sin reducir la cantidad de agua útil por unidad de superficie. 
3) Reducción de caudal 
Reducción del caudal a 10 litros por minuto (a 3 bar de presión). 
Este caudal garantiza un servicio adecuado y se aleja bastante de los 20 litros que, a esta misma 
presión, ofrecen muchos cabezales de regaderas tradicionales. 
 
1.4.2 Tipos de regaderasahorradoras 
 
Enseguida se muestran algunos diseños de regaderas ecológicas que se encuentran en el mercado con 
fines de ahorrar el agua para la ducha. 
 
 Regadera de obturador 
 
1.11 Regadera de obturador 
Este tipo de regadera se muestra en la imagen 1.11, controla el flujo de agua al instante, sin mover 
nuevamente las llaves de la regadera. Conecta directamente el tubo de salida de agua con la regadera 
 
4 (Febrero, 2004) Regaderas. Revista del consumido, pp 28 
 
 
10 
y su función fundamental es reducir al máximo el flujo de agua durante el tiempo que dura la ducha, 
mantiene la presión y la temperatura deseada. 
 
 
 Regaderas con grado ecológico 
 
La Comisión Nacional del Agua creó el reconocimiento Grado ecológico para distinguir a las regaderas 
cuyo gasto máximo sea menor a 3.8 litros por minuto. 
 
 
1.5 Regadera con indicador lumínico de temperatura 
 
La regadera con indicador lumínico de temperatura la cual se muestra en la figura 1.12 es un pequeño 
dispositivo que se adapta a los tubos convencionales de los cabezales de la ducha de baño y enciende 
un conjunto de LEDs cuando se abre la regadera. 
La luz LED de la regadera sensible cambiará de colores según la temperatura del agua. 
 
 
Figura 1.12 Regadera con indicador lumínico de temperatura 
 
 
El orden de cambio de color al detectar la temperatura del agua es el siguiente (Figura 1.13): 
 Agua iluminada en verde cuando el agua es fría (temperatura inferior a 31 ° C). 
 Agua iluminada en azul cuando el agua está tibia (temperatura es de 32 ° C - 43 ° C). 
 Agua iluminada en rojo cuando el agua está caliente (temperatura superior a 44 ° C). 
 La luz parpadea en color rojo cuando el agua está a una temperatura superior a los 45°C. 
 
 
 
11 
 
Figura 1.13 Orden de colores de la regadera 
 
Esta regadera no requiere baterías ni fuente de alimentación externa. Es completamente autónoma 
generando la corriente eléctrica necesaria para su funcionamiento gracias al flujo de agua, tal como lo 
haría una central hidroeléctrica en miniatura. 
Esta regadera lo único que hace es indicar de una manera visual a través del color de la luz la 
temperatura a la cual se encuentra el agua, pero no permite ajustarla a una temperatura deseada. 
Funciona de la misma manera que una regadera mecánica, es decir, accionando las llaves mezcladoras, 
por lo cual tiene el mismo gasto de agua que una regadera convencional. 
 
1.6 Regadera regulable “ONDUS” 
 
 
Figura 1.14 Regadera regulable “ONDUS” 
 
 
12 
Esta regadera regula la temperatura automáticamente así como la presión del agua, se llama Ondus y 
es fabricada por Grohe en Alemania y se muestra en la imagen 1.14. Funciona con un sistema totalmente 
digital. Su termostato permite mantener una temperatura constante. 
Tiene memoria para grabar varias temperaturas dependiendo de cada miembro de la familia, de la época 
del año o de los motivos de meterse a la regadera. Ofrece un panel de ducha digital con panel táctil e 
icono luminosos con programas personalizables según usuario, 3 funciones, regadera o cascada y 
ducha teléfono. 
Esta regadera ofrece varios beneficios y es superior a productos de la misma gama ofrecidos en el 
mercado pero tiene un precio que es poco accesible a la mayoría de las personas del país, por lo cual 
se limita su uso de manera masiva. 
 
1.7 Proyectos de investigación en instituciones educativas. 
 
La necesidad de ahorrar agua al tomar una ducha y al mismo tiempo automatizar la tarea de regulación 
de la temperatura de la misma ha dado lugar a la creación de diversos proyectos en diferentes escuela 
del país. 
Los proyectos realizados en su mayoría en universidades se basan en el uso de electroválvulas y 
sensores que impiden el que el agua salga de la regadera antes de estar caliente. 
A continuación se presentan los proyectos que se han desarrollado en las escuelas del país en el área 
de regaderas ahorradoras y capaces de regular la temperatura del agua. 
 
1.7.1 Regadera electrónica Universidad de Guadalajara 
 
Es un sistema electrónico que permite el ahorro de energía, de gasto económico y del uso del agua 
dentro de una regadera, controlado esencialmente por un microprocesador, un sensor de temperatura y 
un sistema de tuberías que permite la circulación de una manera constante de agua, siendo monitoreada 
por diferentes switch que determinan ciertos valores de rango especifico por el usuario para la 
temperatura del agua. 
Se creó considerando las desventajas de una regadera normal puesto que el consumo de agua es 
mucho por el desperdicio que se realiza al esperar la temperatura deseada de la misma es por ello que 
se elimina este problema por medio del control de retroalimentación dentro de un calentador solar para 
que su funcionamiento no haga desperdiciar esta cantidad de agua que se puede ahorrar, al igual que 
la utilización del sol para calentarla sin el uso de gas natural para el ahorro tanto económico como del 
componente natural que se utiliza en los hogares (gas). Este sistema utiliza un termopar como sensor 
de temperatura. 
 
Funcionamiento 
Dentro de el calentador se encuentra el termopar, que controla la temperatura del agua hasta el valor 
máximo que es de 50° C que se considera como la temperatura necesaria para que el agua se sienta 
 
 
13 
caliente y a una temperatura mínima de 20° C tomándose como referencia la temperatura del cuerpo 
humano y que puede resistir el hombre. 
Estos sistemas se conectan al microprocesador 89C52 que es el circuito que controla la temperatura y 
la dirección que toma el flujo de agua, mientras no haya alcanzado el valor designado, haciendo una 
relación de los valores actuales con los valores anteriores, si el resultado obtenido no es el valor 
apropiado el microprocesador provoca que el flujo del agua regresa al calentador propiciando así un 
ahorro del agua, ya que no habrá un desperdicio de la misma al querer esperar que salga a la 
temperatura que se desea. 
Cuando el sensor detecta la temperatura a la cual se le había designado por medio de los botones de 
valor, mandara una señal por medio del monoestable 555 al microprocesador que permitirá que el flujo 
del agua que se encuentra en la tubería continúe su camino saliendo por la regadera, dando el tiempo 
necesario para que se pueda bañar. Dentro del sistema no hay la necesidad de la utilización de bombas 
ya que se maneja por medio de la gravedad al colocar el calentador en alturas elevadas con respecto a 
donde se encuentra la regadera. Otra ventaja que se tiene es que cuando la persona se aleje de la 
regadera para enjabonarse el sistema cerrara el flujo del agua para que no salga y se desperdicie. 
 
1.7.2 Regadera ahorradora Cecyt-9 
 
 
Fue creada en el 2011 con el propósito de fomentar una cultura a favor del agua, por alumnos del Instituto 
Politécnico Nacional (IPN). La innovación fue desarrollada por Oscar Alejandro García Gómez, Diego 
Raúl Martínez Velarde, Isaías Chamorro Cruz y Alan Francisco Medrano Peña, alumnos del Centro de 
Estudios Científicos y Tecnológicos (CECyT-9) “Juan de Dios Bátiz”. 
Es una regadera ahorradora, provista de una instalación especial que permite recircular al tinaco o 
cisterna el líquido frío que sale al inicio de la ducha para regresarlo hasta el momento en que está 
caliente, lo cual genera un ahorro del 10 por ciento del vital líquido que se emplea cada vez que alguien 
se baña. 
El sistema que crearon permite reenviar el agua al tinaco o cisterna mientras se encuentra fría. Funciona 
mediante un par de válvulas, las cuales son operadas mediante un microcontrolador y un pirómetro 
(dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con 
ella). 
Para que el dispositivo comience a funcionar, el usuario debe presionar un botón para que entre enoperación antes de abrir la regadera, de modo que el agua recircula y sale hasta el momento en que 
está caliente. 
El dispositivo utiliza un termopar (sensor para detectar cuando el agua tiene la temperatura adecuada 
para salir por la regadera) que está conectado al pirómetro y éste transmite una señal que llega a un 
dispositivo eléctrico, diseñado por ellos mismos, para que no fluya el agua fría por la regadera. 
El sistema se puede adaptar tanto en casas solas como en edificios, lo único que se requiere es verificar 
la presión que existe para hacer las adaptaciones correspondientes de la tubería. 
 
 
 
14 
1.7.3 Regadera con regulación de la temperatura y el flujo de agua ESIME unidad 
Culhuacan 
 
 
Esta regadera permite regular la temperatura del agua con el fin de evitar un desperdicio que supone 
esta tarea cuando se realiza de una forma manual además controla el flujo de la misma. 
El modelo de esta regadera consiste en las siguientes partes: 
 
1. Una interface con manejo de botones de selección de temperatura y encendido. 
2. Un microcontrolador PIC8F4550 que representa la parte de control digital. 
3. Un sensor de temperatura LM35 que permite obtener la temperatura del agua, antes de 
salir de la regadera. 
4. Un juego de servo válvulas que permiten la manipulación de la temperatura de agua a la 
salida de la regadera 
5. Un par de electroválvulas que permiten la salida de agua, hacia la regadera y la otra hacia 
el desagüe. 
6. Un sensor de proximidad para detectar la presencia humana y activar la electroválvula 
que permite el flujo hacia la regadera. 
 
 
1.7.4 “Cubeta inteligente” 
 
 
Figura 1.15 Cubeta inteligente 
 
 
15 
Fue creada por Kisiev Salgado Castro, egresado de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y 
Eléctrica, Unidad Culhuacán, (ESIME Culhuacán),del Instituto Politécnico Nacional (IPN) de México, 
construyó junto con Víctor Rodríguez Gaytán, egresado de la Universidad Nacional Autónoma de 
México (UNAM), en el 2012 es un sistema que evita el desperdicio de agua fría en la ducha al que se 
denominó “Cubeta Inteligente”. El dispositivo se muestra en la figura 1.15. 
La operación del dispositivo es sencilla, al igual que su instalación. Se compone de una válvula que se 
coloca antes del plato de la regadera. Esta válvula se ensambla a un tubo de polietileno, por donde pasa 
el agua fría hasta almacenarse en un depósito de acrílico, una vez que el agua salga a la temperatura 
deseada se cierra la válvula y el agua caliente sale por la ducha. 
Dicho depósito o tanque puede almacenar siete litros, su diseño se adapta fácilmente a cualquier 
regadera independientemente de sus dimensiones y una vez que el tanque está lleno se abre otra válvula 
para llenar una cubeta. 
El tanque está hecho con acrílico de alta resistencia, que además tiene propiedades antifúngicas, lo que 
evita el crecimiento de hongos y bacterias. La Cubeta Inteligente no requiere de ninguna instalación 
especial, "el prototipo tiene la capacidad para ahorrar hasta siete litros en cada baño, pero la dimensión 
del depósito puede ser más grande para almacenar el líquido de dos o más duchas". 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://www.miblogtecnologico.com/2012/05/%E2%80%9Chttp:/www.esimecu.ipn.mx%E2%80%9D
http://www.miblogtecnologico.com/2012/05/%E2%80%9Chttp:/www.esimecu.ipn.mx%E2%80%9D
http://www.miblogtecnologico.com/2012/05/%E2%80%9Chttp:/www.ipn.mx%E2%80%9D
http://www.miblogtecnologico.com/2012/05/ipn-y-unam-disenan-cubeta-inteligente.html
http://www.miblogtecnologico.com/2012/05/%E2%80%9Chttp:/www.unam.mx/%E2%80%9D
http://www.miblogtecnologico.com/2012/05/%E2%80%9Chttp:/www.unam.mx/%E2%80%9D
http://www.miblogtecnologico.com/2012/05/ipn-y-unam-disenan-cubeta-inteligente.html
http://www.miblogtecnologico.com/2012/05/ipn-y-unam-disenan-cubeta-inteligente.html
http://www.miblogtecnologico.com/2012/05/ipn-y-unam-disenan-cubeta-inteligente.html
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 2 
Marco Teórico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
2.1 INTRODUCCIÓN 
 
El siguiente capítulo tiene como finalidad describir los elementos que conforman cada una de las etapas 
en las que se divide el proyecto. La representación del proceso de funcionamiento se representa en el 
diagrama lógico de la figura 2.1. 
 
 
FIGURA 2.1 Diagrama lógico 
 
El funcionamiento del proyecto se resume a continuación, en primer lugar el usuario ingresa la 
temperatura a la que desea el agua y esta se despliega en la pantalla, se manda esta información al 
microcontrolador, el cual se encarga de enviar la indicación a los sensores para que comienzan a sensar 
la temperatura del agua, la información captada por lo sensores se transmite al microcontrolador, cuando 
este la recibe se encarga de procesarla y si la temperatura es la misma que la que el usuario solicito se 
abre la válvula, en caso contrario envía una indicación de giro del servomotor, después los sensores 
vuelven a sensar y a enviar la información la cual indicará si el motor debe girar nuevamente este 
proceso se repite hasta que el agua se encuentre a la temperatura que el usuario desea. 
Tsensada=Tsolicitada 
T
sensada
≠T
solicitada
 
 
 
18 
Las etapas de las cuales se compondrá el proyecto se describen a continuación: 
 Sensado: La cual está integrada por un sensor que se encargara de sensar la 
temperatura de agua. 
 Interfaz: Estará constituida por dos botones selectores de la temperatura, dos botones de 
ACTIVAR/DESACTIVAR y una LCD. El usuario podrá ingresar la temperatura a la cual desea el 
agua y en la pantalla se mostrará esta información. Los botones de ACTIVAR/DESACTIVAR nos 
servirán para permitir o no el flujo de agua. 
 Control: Esta etapa está integrado por el arduino el cual se encargará de recibir los datos por el 
usuario y los provenientes del sensor y con estos realizar el procesamiento para enviar 
instrucciones a los motores. 
 Potencia: Esta etapa es la encargada de suministrar la suficiente potencia para mover los 
motores y abrir la válvula se compondrá por dos relevadores. 
 Servomotores y electroválvulas: De acuerdo a la señal enviada por la etapa de control girará 
el servomotor para el ajuste de la temperatura del agua y una vez que se alcance la temperatura 
dejara fluir el agua a través de la regadera abriendo una electroválvula. 
 
El diagrama a bloques correspondiente se puede observar en la figura 2.2. 
 
 
FIGURA 2.2 Diagrama a bloques 
 
2.2 SENSORES 
 
Los sensores son dispositivos electrónicos con la capacidad de detectar la variación de una magnitud 
física tales como temperatura, iluminación, movimiento y presión; y de convertir el valor de ésta, en una 
señal eléctrica ya sea analógica o digital. 
 
 
19 
Un sensor es un elemento para captar, percibir o sensar una señal física proveniente del medio ambiente 
y convertirla en una señal que puede ser procesada. Un sensor o captador convierte las variaciones de 
una magnitud física en variaciones de una magnitud eléctrica o magnética. 
Los sensores de temperatura son dispositivos que transforman los cambios de temperatura en cambios 
de señales eléctricas que son procesados por un equipo eléctrico o electrónico. 
Los instrumentos de temperatura utilizan diversos fenómenos que son influidos por la temperatura y 
entre los cuales figuran: 
 Variaciones en volumen o en estado de los cuerpos. 
 Variación de resistencia de un conductor. 
 Variación de resistencia de un semiconductor. 
 F.E.M (fuerza electromotriz) creada en la unión de dos metales distintos. 
 Intensidad de la radiación total emitida por el cuerpo. 
 
Las principales características de un sensor se listan a continuación: 
 Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor. 
 Precisión: es el error de medida máximo esperado. 
 Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada esnula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se 
establece otro punto de referencia para definir el offset. 
 Linealidad o correlación lineal. 
 Sensibilidad de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variación de la magnitud 
de entrada. 
 Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la salida. 
 Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. 
Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada. 
 Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en 
la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la 
temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor. 
 Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida. 
 
La resolución de un sensor es el menor cambio en la magnitud de entrada que se aprecia en la magnitud 
de salida. Sin embargo, la precisión es el máximo error esperado en la medida. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Dominio_de_definici%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Correlaci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Sensibilidad_(electr%C3%B3nica)
 
 
20 
La resolución puede ser de menor valor que la precisión. Pero la precisión no puede ser de un valor 
inferior a la resolución, pues no puede asegurarse que el error en la medida sea menor a la mínima 
variación en la magnitud de entrada que puede observarse en la magnitud de salida. 
 
2.2.1 Sensores de precisión de temperatura 
 
Se fabrican y suministran 6 tipos de sensores LM35, LM 235, LM335 y sus respectivas variantes LM35, 
LM235 y LM 335. Sus características se encuentran descritas en la tabla 2.1. 
 
TABLA 2.1 Características de sensores de precisión 
TIPO MARGEN DE 
APLICACIÓN 
ERROR DE 
LINEALIDAD /K 
ERROR DE TEMPERATURA (sin calibrar) 
Para +25 °C 
TMN °C TMAX °C TIPO MÁX TIPO MÁX TIPO MÁX 
LM 135A -55 +150 0.3 0.5 0.5 1 1.3 2.7 
LM 135 -55 +150 0.3 1 1 3 2 5 
LM 235A -25 +100 0.3 0.5 0.5 1 1.3 2.7 
LM 235 -25 +100 0.3 1 1 3 2 5 
LM 335 0 +100 0.3 1.5 1 3 2 5 
LM 335A 0 +100 0.3 1.5 2 6 4 9 
 
La serie LM 135 son elementos de precisión de fácil calibración que operan con un zener de dos 
terminales. El LM135 tiene un voltaje de ruptura directamente proporcional a la temperatura absoluta a 
10 mV/ °K. Con menos de 1 Ω de impedancia dinámica del dispositivo opera sobre un rango de corriente 
de 400 mA a 5 mA, prácticamente si cambio en el rendimiento. 
Cuando se calibra a 25 °C. El LM135 tiene normalmente menos de 1 °C de error en un rango de 100 °C 
de temperatura. A diferencia de otros sensores el LM135 tiene una salida lineal. 
Las aplicaciones para el LM135 incluyen casi cualquier tipo de sensor de temperatura sobre -55°C a 150 
°C. 
 
 
 
21 
LM35 
El LM35 es un sensor de temperatura integrado de precisión, cuya tensión de salida es linealmente 
proporcional a temperatura en ºC (grados centígrados). El LM35 por lo tanto tiene una ventaja sobre los 
sensores de temperatura lineal calibrada en grados Kelvin: que el usuario no está obligado a restar una 
gran tensión constante para obtener grados centígrados. El LM35 no requiere ninguna calibración 
externa o ajuste para proporcionar una precisión típica de ± 1.4 ºC a temperatura ambiente y ± 3.4 ºC a 
lo largo de su rango de temperatura (de -55 a 150 ºC). El dispositivo se ajusta y calibra durante el proceso 
de producción. La baja impedancia de salida, la salida lineal y la precisa calibración inherente, permiten 
la creación de circuitos de lectura o control especialmente sencillos. El LM35 puede funcionar con 
alimentación simple o alimentación doble (+ y -). El sensor LM35 se muestra en la figura 2.3 (a) y los 
diferentes tipos en la figura 2.3(b). 
 
 
(a) (b) 
FIGURA 2.3 (a) LM35 (b) Tipos de sensores LM35 
 
Requiere sólo 60 µA para alimentarse, y bajo factor de auto-calentamiento, menos de 0,1 º C en aire 
estático. El LM35C está preparado para trabajar entre -40 ºC y 110 ºC (con mayor precisión). 
Las características más importantes del LM35 son las siguientes: 
 Calibrado directamente en grados Celsius (Centígrados) 
 Factor de escala lineal de +10 mV / ºC 
 
 
22 
 0,5ºC de precisión a +25 ºC 
 Rango de trabajo: -55 ºC a +150 ºC 
 Apropiado para aplicaciones remotas 
 Bajo coste 
 Funciona con alimentaciones entre 4V y 30V 
 Menos de 60 µA de consumo 
 Bajo auto-calentamiento (0,08 ºC en aire estático) 
 Baja impedancia de salida, 0,1W para cargas de 1mA 
 
Su tensión de salida es proporcional a la temperatura, en la escala Celsius. No necesita calibración 
externa, es de bajo costo. funciona en el rango de alimentacion comprendido entre 4 y 30 volts. 
El LM35 no requiere de circuitos adicionales para su calibracion externa cuando se desea obtener un 
aprecion del orden ±0.25 °C a temperatura ambite, y ±0.75 °C en un rango de temperatura desde -55 a 
150 °C. 
La baja impedencia de salida, su salida lineal y su recisa calibración inherente hace posible una fácil en 
un circuito de control. 
 
2.3 Microcontroladores 
 
Se llama microcontrolador a un sistema de microprocesador incluido todo él en un chip. Dentro de este 
chip están incluidos la CPU del procesador, memoria y elementos periféricos de forma que se puede 
realizar todo un sistema de control simplemente conectando los elementos exteriores.5 
Es un dispositivo integrado que contiene muchas de las mismas cualidades que una computadora, pero 
no incluye ningún dispositivo de comunicación con humanos. Los microcontroladores son diseñados 
para la aplicación de control de máquinas más que para interactuar con humanos. 
En la figura 2.4 se muestra la estructura de un microcontrolador. Se compone de tres bloques 
funcionales: 
1. La CPU (Unidad Central de Procesamiento) 
2. La memoria 
3. Las unidades de entrada y salida 
 
5 Santamaría, Eduardo. (1993). Electrónica digital y microprocesadores. España: Universidad Pontifica de Comillas. 
 
 
23 
 
Los bloques se conectan entre sí mediante grupos de líneas eléctricas denominados “buses”. Los buses 
pueden ser de direcciones, de datos o de control. 
 
 
Figura 2.4 Estructura de un microcontrolador 
 
LA CPU es el cerebro y actúa bajo el control del programa almacenado en la memoria. La CPU se ocupa 
básicamente de traer las instrucciones del programa desde la memoria, interpretarlas y hacer que se 
ejecuten. La CPU también incluye los circuitos para realizar operaciones aritméticas y lógicas 
elementales con los datos binarios en la ALU (Unidad Aritmética y Lógica). 
Se entiende por memoria los diferentes componentes del microcontrolador que se emplean para 
almacenar información durante un periodo determinado de tiempo. La diferente naturaleza de la 
información que hay que almacenar hace necesario el uso de diferentes tipos memorias. 
La memoria ROM se usa para almacenar permanentemente el programa que debe ejecutar el 
microcontrolador. En la memoria RAM se almacena temporalmente los datos con los que trabaja el 
programa. La cantidad de memoria ROM disponibles es normalmente muy superior a la cantidad de 
memoria RAM ya que la mayoría de las aplicaciones requieren programas que manejan pocos datos; 
entonces basta una memoria RAM que pueda almacenar algunas decenas de datos. 
La entrada y salida es particularmente importante en los microcontroladores, pues a través de ella el 
microcontrolador interacciona con el exterior. Los puertos paralelos y serie forman parte de la entrada y 
 
 
24 
salida, los temporizadores y la gestión de las interrupciones. El microcontrolador puede incluir también 
entradas y salidas analógicas asociadas a convertidores A/D y D/A. 
 
2.3.1 Arquitecturas de unmicrocontrolador 
 
En la memoria de un microcontrolador, se almacenan instrucciones y datos. Las instrucciones deben 
pasar secuencialmente a la CPU para su decodificación y ejecución, en tanto que algunos datos en 
memoria son leídos por la CPU y otros son escritos en la memoria de la CPU. 
Las arquitecturas Von Neumann y Harvard son dos modelos generales que representan dos soluciones 
diferentes al problema de la conexión de la CPU con la memoria y a la organización de la memoria como 
almacenen de instrucciones y datos. 
 
Arquitectura Von Neumann 
La arquitectura Von Neumann la cual se puede observar en la figura 2.5 utiliza una memoria única para 
instrucciones y datos. Esto significa que con un mismo bus de direcciones se localizan (direccionan) 
instrucciones y datos y que por un único bus de datos transitan tanto instrucciones como datos. La misma 
señal de control que emite la CPU para leer un dato, sirve para leer una instrucción. No hay señales de 
control diferentes para datos e instrucciones. Aunque se use una memoria ROM para almacenar el 
programa y la RAM para datos, para la CPU no hay tal distinción, sino que ROM Y RAM forman un 
conjunto único (una memoria de lectura y escritura) para el cual la CPU emite señales de control, de 
direcciones y de datos. 
 
FIGURA 2.5 Arquitectura Von Neumann 
 
 
 
25 
Arquitectura Harvard 
En la figura 2.6 se muestra la arquitectura Harvard la cual utiliza memorias separadas para instrucciones 
y datos. En este caso la memoria de programa (que almacena las instrucciones) tiene su bus de 
direcciones (de instrucciones), su propio bus de datos y su bus de control. Por otra parte, la memoria de 
datos tiene sus propios buses de direcciones, dato y control, independientes de los buses de la memoria 
de programa. La memoria de programa es solo de lectura, mientras que en la de datos se puede leer y 
escribir. 
 
 
FIGURA 2.6 Arquitectura Harvard 
 
La ventaja fundamental de esta arquitectura es que permite adecuar el tamaño de los buses a las 
características de cada tipo de memoria; además, el procesador puede acceder a cada una de ellas de 
forma simultánea, lo que se traduce en un aumento significativo de la velocidad de procesamiento. 
Típicamente los sistemas con esta arquitectura pueden ser dos veces más rápidos que sistemas 
similares con arquitectura Von Neumann. 
La desventaja está en que consume muchas líneas de E/S del procesador; por lo que en sistemas donde 
el procesador está ubicado en su propio encapsulado, solo se utiliza en supercomputadoras. Sin 
embargo, en los microcontroladores y otros sistemas integrados, donde usualmente la memoria de datos 
y programas comparten el mismo encapsulado que el procesador, este inconveniente deja de ser un 
problema serio y es por ello que se encuentra la arquitectura Harvard en la mayoría de los 
microcontroladores. 
 
La arquitectura Von Neumann requiere de menos líneas que la Harvard para conectar la CPU con la 
memoria, lo cual significa una conexión más simple entre ambas. Pero con esta arquitectura es imposible 
manipular simultáneamente datos e instrucciones, debido a la estructura de buses únicos algo que si es 
posible en la arquitectura Harvard, que tiene buses separados. Esto confiere a la arquitectura Harvard 
la ventaja de una mayor velocidad de ejecución en los programas. 
 
 
26 
 
En los microcontroladores al estar todos los componentes del sistema dentro del circuito integrado, 
desaparece la necesidad de minimizar el número de terminales de la CPU, de modo que en ellos ha 
predominado la arquitectura Harvard. 
Entre las familias de microcontroladores de arquitectura Harvard cabe citar la familia PIC de Microchip 
y la AVR de Atmel. 
 
2.3.2 Familia de microcontroladores 
 
Los microcontroladores más comunes en uso son los que se muestran en la tabla 2.2. 
 
TABLA 2.2 Principales familias de microcontroladores 
 
 
 
Empresa 8 bits 16 bits 32 bits 
Atmel AVR (mega y tiny), 89Sxxxx 
familia similar 8051 
 SAM7 (ARM7TDMI), 
SAM3 (ARM Cortex-
M3),SAM9 
(ARM926), AVR32 
Freescale 68HC05, 68HC08, 68HC11, HCS0
8 
68HC12, 68HCS12, 
68HCSX12, 68HC16 
683xx, PowerPC, ColdFire 
Holtek HT8 
Intel MCS-48 (familia 8048), 
MCS51 (familia 8051), 8xC251 
MCS96, MXS296 X 
National 
Semiconductor 
COP8 X X 
Microchip Familia 10f2xx Familia 12Cxx 
Familia 12Fxx, 16Cxx y 16Fxx 
18Cxx y 18Fxx 
PIC24F, PIC24H y 
dsPIC30FXX, 
dsPIC33F 
PIC32 
NXP 
Semiconductor
s 
80C51 XA Cortex-M3, Cortex-M0, 
ARM7, ARM9 
Renesas (antes 
Hitachi, 
Mitsubishi y 
NEC) 
78K, H8 H8S, 78K0R, R8C, 
R32C/M32C/M16C 
RX, V850, SuperH, SH-
Mobile, H8SX 
STMicroelectro
nics 
ST 62, ST 7 STM32 (ARM7) 
Texas 
Instruments 
TMS370 MSP430 C2000, Cortex-M3 (ARM), 
TMS570 (ARM) 
Zilog Z8, Z86E02 
 
 
27 
2.3.3 Arduino 
 
En la actualidad existen los arduinos lo cuales son una plataforma de desarrollo de computación física 
de código abierto, basada en una placa con un sencillo microcontrolador y un entorno de desarrollo para 
crear software para la placa. Estos ofrecen un entorno más completo de desarrollo que un 
microcontrolador por sí solo, ya que estos incluyen diferentes puertos de salida y entrada, también 
incluyen convertidores analógico/digital, además de que facilita la programación de varias instrucciones, 
por estas razones para el desarrollo de este proyecto se optó por elegir un arduino. 
Se puede usar Arduino para crear objetos interactivos, leyendo datos de una gran variedad de 
interruptores y sensores y controlar multitud de tipos de luces, motores y otros actuadores físicos. Los 
proyectos de Arduino pueden ser autónomos o comunicarse con un programa (software) que se ejecute 
en un ordenador. Es una plataforma de hardware libre, lo que implica que tanto su diseño como su 
distribución es libre. 
 
HARDWARE 
El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos de entrada/salida. 
Los microcontroladores más usados son el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su 
sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo de múltiples diseños. Desde octubre de 2012, Arduino 
se usa también con microcontroladores CortexM3 de ARM de 32 bits. ARM y AVR no son plataformas 
compatibles a nivel binario, pero se pueden programar con el mismo IDE de Arduino y hacerse 
programas que compilen sin cambios en las dos plataformas. 
Los microcontroladores CortexM3 usan 3.3V, a diferencia de la mayoría de las placas con AVR que usan 
en su mayoría 5V. 
 
SOFTWARE 
El software de Arduino funciona en los sistemas operativos Windows, Macintosh OSX y Linux. La 
mayoría de los entornos para microcontroladores están limitados a Windows. El software Arduino está 
publicado bajo una licencia libre y preparado para ser ampliado por programadores experimentados. 
El lenguaje puede ampliarse a través de librerías de C++, y si se está interesado en profundizar en los 
detalles técnicos, se puede dar el salto a la programación en el lenguaje AVR C en el que está basado. 
De igual modo se puede añadir directamente código en AVR C en los programas si así se desea. 
El entorno de programación de Arduino el cual se puede apreciar en la figura 2.7 es fácil de usar para 
principiantes y lo suficientemente flexible para los usuarios avanzados. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Hardware_libre
http://es.wikipedia.org/wiki/Entrada/salida
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Atmega168&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Atmega328&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Atmega1280&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=ATmega8&action=edit&redlink=1
 
 
28 
 
 
FIGURA 2.7 Entorno de programación de arduino 
 
El lenguaje de programación de Arduino es una implementación de Wiring, una plataforma de 
computación física parecida, que a su vez se basa en Processing, un entorno de programaciónmultimedia. 
Los programas hechos con Arduino se dividen en tres partes principales: estructura, valores (variables 
y constantes), y funciones. 
El Lenguaje de programación Arduino se basa en C/C++. Sin embargo, es posible utilizar otros lenguajes 
de programación y aplicaciones populares en Arduino. 
Esto es posible debido a que Arduino se comunica mediante la transmisión de datos en formato serie 
que es algo que la mayoría de los lenguajes anteriormente citados soportan. Para los que no soportan 
el formato serie de forma nativa, es posible utilizar software intermediario que traduzca los mensajes 
enviados por ambas partes para permitir una comunicación fluida. 
 
2.3.3.1 Arduino Mega 2560 
 
El Arduino Mega 2560 mostrado en la figura 2.8 es una placa electrónica basada en el ATmega2560. El 
Mega2560 no utiliza el chip controlador FTDI USB-to-serial. En su lugar, se cuenta con el ATMEGA16U2 
programado como convertidor USB a serie. 
 
 
 
 
29 
 
 
FIGURA 2.8 Arduino Mega 2560 
 
El ATMEGA 2560 es una microcontrolador de la familia AVR de 8 bits y arquitectura RISC (del inglés 
Reduced Instruction Set Computer, en español Computador con Conjunto de Instrucciones Reducidas) 
cuyas principales aplicaciones con en comunicaciones industriales y sensores, se puede observar uno 
en la figura 2.9. 
 
 
FIGURA 2.9 Microcontrolador ATMEGA 2560 
 
En la figura 2.10 se muestra la estructura de un ATMEGA2560, este es un microcontrolador de el alto 
rendimiento y bajo consumo de energía, combina la memoria 256KB ISP flash, 8KB SRAM, EEPROM 4 
KB, 86 líneas de propósito general de E / S, 32 registros de trabajo de propósito general, contador de 
tiempo real, seis temporizador flexibles / contadores con comparar modos, PWM, 4 USART, interfaz en 
serie de 2 hilos orientado a bytes, 16 canales de 10 bits convertidor A / D, y una interfaz de JTAG para 
depuración on-chip. 
 
 
 
30 
 
FIGURA 2.10 Estructura ATMEGA2560 
 
El dispositivo logra un rendimiento de 16 MIPS a 16 MHz y funciona entre 4.5 a 5.5 voltios. Cuenta con 
100 pines. Mediante la ejecución de las instrucciones de gran alcance en un solo ciclo de reloj, el 
dispositivo alcanza un rendimiento que se acerca 1 MIPS por MHz, para equilibrar el consumo de energía 
y la velocidad de procesamiento. 
El arduino Mega 2560 tiene una resistencia tirando de la línea HWB 8U2 a tierra, por lo que es más fácil 
de poner en modo DFU. Sus características principales son: 
 
 Tiene 54 pines digitales de entrada / salida, de los cuales: 
 15 se pueden utilizar como salidas PWM 
 16 son entradas analógicas 
 
 
31 
 4 UARTs (puertos seriales), 
 Oscilador de 16MHz 
 Conexión USB 
 Conector de alimentación 
 Cabecera ICSP 
 Botón de reinicio. 
 
La placa lleva todo lo necesario para soportar el microcontrolador. Para empezar a utilizar la placa sólo 
es necesario conectarla a la PC a través de un cable USB, o alimentarla con un adaptador de corriente 
AC/DC. 
 
2.4 LCD (Liquid Crystal Display o pantalla de cristal líquido) 
 
Un display es un dispositivo de ciertos aparatos electrónicos que permite mostrar información al usuario 
de manera visual. Es un tipo de dispositivo de salida. 
Es un dispositivo de representación a menudo dispuesto para mostrar caracteres alfanuméricos. 
Funciona alterando la polarización de la luz y aparece de gris oscuro o claro cuando se ve mediante luz 
incidente o transmitida. El por sí solo no emite luz.6 Los LCD como el de la figura 2.11 son pantallas 
pasivas. Para verlas se necesita luz ambiental. 
 
 
FIGURA 2.11 LCD 
 
Los cristales líquidos son sustancias químicas orgánicas que al calentarlo pasan paulatinamente del 
estado sólido al líquido. Entre los estados de agregación líquido y sólido, los cristales líquidos presentan 
un carácter direccional óptico dieléctrico. Al aplicar un campo eléctrico, los cristales líquidos se orientan 
y presentan la imagen deseada, en función de la forma del electrodo. 
El LCD tiene muy bajo consumo de energía si se le compara con el display o visualizador alfanumérico 
y además son compatibles con la tecnología CMS, característica que permite que se utilice en equipos 
 
6 Mataix Lorda, Mariano; Mataix Hidalgo, Miguel. (1999). Diccionario de electrónica, informática y energía nuclear. España: Díaz 
de Santos. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Visual
http://es.wikipedia.org/wiki/Dispositivo_de_salida
 
 
32 
portátiles como relojes de pulsera, calculadoras, etc. Tiene una vida aproximada de 50,000 horas. Hay 
diferentes tipos de presentaciones y son muy fáciles de configurar. El manejo de un LCD se basa en una 
secuencia inicial de comandos que deben ser enviados desde el microcontolador durante un tiempo 
predeterminado por el fabricante. Pero cuando se trata de programación en alto nivel, este proceso es 
realizado internamente por el compilador o por librerías que están previamente hechas en el software. 
 
2.4.1 Disposición de la LCD 
 
En las pantallas de cristal líquido hay una capa de cristal líquido de aproximadamente 10 µm de grueso 
situada entre dos placas de vidrio paralelas. Una de las placas de vidrio tiene la forma del electrodo de 
la imagen deseada, mientras que en la otra placa de vidrio opuesta se encuentra el electrodo común. 
Ambas placas de vidrio llevan electrodos a los que se aplica una tensión, la forma en que se compone 
una LCD se puede ver en la figura 2.12. 
 
 
FIGURA 2.12 Disposición de las LCD 
 
Las pantallas de cristal líquido trabajan siempre con tensión alterna ya que la tensión continua 
descompone los cristales líquidos. 
 
2.4.2 Clasificación de las LCD 
 
Existen una gran variedad de pantallas de cristal líquido con características comunes en cuanto a la 
interfaz y a la programación, respecto del display en sí, hay display con una, dos, tres o cuatro líneas 
de 8 a 20 caracteres alfanuméricos, como los que se muestran a continuación en la figura 2.13. 
 
 
33 
 
Figura 2.13 Clasificación de las LCD alfanuméricas 
 
También los hay gráficos como los de la figura 2.14, aunque en este caso ocupan un controlador 
diferente. Las resoluciones varían (y su costo también) siendo los más comunes de 128 X 64 píxeles, 
aunque los hay mucho más grandes, por ejemplo 640 X 480, incuso en color. Para estos display gráficos 
también existe software que los controla desde el computador. 
 
 
Figura 2.14 LCD’s gráficos 
 
 
 
34 
2.4.3 LCD 16 x 2 
 
La figura 2.15 indica el aspecto físico del LCD, el cual está constituido por un circuito impreso en el que 
están integrado los controladores del display y los pines para la conexión de display. Sobre el circuito 
impreso se encuentra el LCD en sí, rodeado por una estructura metálica que lo protege. 
 
FIGURA 2.15 Aspecto fisco de una LCD 
 
En total se pueden visualizar 2 líneas de 16 caracteres cada una, es decir 32 caracteres, como se 
muestra en la figura 2.16. 
 
FIGURA 2.16 Capacidad de visualización de una LCD 
 
A pesar de que el display solo puede visualizar 6 caracteres por línea, puede almacenar en total 40 por 
línea. Es el usuario el que especifica que 16 caracteres son los que se van a visualizar. La tensión 
nominal es de 5V, con un consumo menor de 5mA. 
 
FIGURA 2.17 Matriz de representación de caracteres 
 
 
35 
 
El LCD dispone de una matriz de 5 X 8 puntos para representar cada carácter. En total se pueden 
representar 256 caracteres diferentes, 240 caracteres están grabados dentro del LCD y representan las 
letras mayúsculas, minúsculas, signos de puntuación, números, etc. Existen 8 caracteres que pueden 
ser definidos por el usuario. En la figura 2.17 se muestra gráficamente como es la matriz de 
representación de los caracteres. Se presenta el carácter A y un carácter definido por el usuario. 
El LCD dispone de dos tipos de memoria independientes: la DDRAM (DisplayData RAMA) Y LA CG 
RAM (Character Generator RAM). 
 
1. DDRAM: en eta memoria se almacenan los caracteres que están siendo visualizados que se 
encuentran en posiciones no visibles. El display almacena en esta memoria dos líneas de 40 
caracteres pero solo se visualizan 2 líneas de 16 caracteres. Por ello la DDRAM tiene un tamaño 
de 80 bytes. 
El mapa de memoria de la DDRAM está constituido por dos bloques de 40 bytes cada uno. 
Debido a esta peculiar disposición de la DD RAM se puede pensar en el display como un display 
virtual constituido por dos líneas de 40 caracteres cada una. La posición situada más a la 
izquierda de cada línea es la posición 1 y la situada más a la derecha es la posición 40. 
 
2. CG RAM: LA GR AM es la memoria que contiene los caracteres definibles por el usuario. Está 
formada por 64 posiciones. Cada posición es de 5 bits. La memoria está dividida en 8 bloques, 
correspondiendo cada bloque a un carácter definible por el usuario. Por ello el usuario puede 
definir como máximo 8 caracteres, cuyos códigos van del 0 al 7. 
 
Para localizar los elementos dentro del display virtual se utilizan un par de coordenadas (x,y) donde x 
representa la posición horizontal (comprendida entre 1 y 40) y la coordenada y representa la línea (1-2). 
Las operaciones de escritura en el display, en realidad son operaciones de escritura en la memoria DD 
RAM. Según la posición de esta memoria en la que se escriba el carácter, aparecerá en una disposición 
u otra en el display real. 
El display posee buses de datos a través de los cuales llegan los bits del microcontrolador. El bus de 
datos del display se puede configurar para funcionar de dos formas diferentes. Bien como un bus de 8 
bits o bien como un bus multiplexado de 4 bits es una opción muy útil para ahorrar bits en el sistema de 
control. 
 De esta forma se ahorran bits pero se gana en complejidad del controlador, que tiene que multiplexar y 
demultiplexar los datos. Al utilizar un bus de 8 bits hacemos que le controlador sea sencillo pero gastan 
muchos más bits. 
El bus de control está formado por tres señales: RS, R/W Y E. 
1. La señal E es la señal de validación de los datos. Cuando no se utiliza el display esta señal 
deber permanecer a 0. Solo en las transferencia de información (lecturas o escrituras) es 
cuando se pone a nivel 1 para validar datos, pasando después de un tiempo a nivel 0. 
2. La señal R/W permite seleccionar si la operación que se va a realizar sobre el display es una 
lectura o una escritura. Cuando R/W=1 se realizan lecturas y cuando R/W=0 escrituras. Lo 
normal siempre es realizar escrituras, no obstante, el display ofrece la posibilidad de poder leer 
 
 
36 
contenidos de la memoria CF RAM y DD RAM así como leer el estado interno del display 
(ocupado o disponible) y el contador de direcciones. 
3. Con RS (register Select) se selecciona el registro interno del display sobre el que se va a 
leer/escribir. el LCD dispone de dos relojes internos: registro de control y registro d datos. 
Ambos registros son de lectura y escritura. RS=0 selecciona el registro de control. RS=1 el 
registro de datos. 
 
Para controlar el contraste hay que introducir por el pin Vo una tensión entre 0 y 5 voltios. La tensión 
típico es de 0.6 Volts. Normalmente se coloca un potenciómetro para poder ajustar en cada momento el 
contraste más adecuado. 
A continuación en la tabla 2.3 se describen los pines que tiene un LCD. 
 
Tabla 2.3 Descripción de los pines de una LCD de 16 x 2 
PIN N° SÍMBOLO DESCRIPCIÓN 
1 VSS Pin de tierra (GND) 
2 Vdd Pin de alimentación de 5V 
 
3 
 
V0 
Pin de contraste del cristal líquido. Normalmente se conecta a un 
potenciómetro a través del cual se aplica una tensión variable entre 0 y 
+5V. 
4 RS Pin de registro de control/ registro de datos 
5 R/W Pin de señal de lectura/escritura 
6 E Pin de activación de modulo 
 
7-14 
 
D0-D7 
Bus de datos bidireccional. A través de esta líneas se realiza la 
transferencia de información, entre el modulo LCD y el sistema 
informático que lo gestiona. 
 
 
2.5 Push button (Pulsador) 
 
Un botón o pulsador es un tipo de interruptor que se utiliza para actuar alguna función. El pulsador es 
un componente que cierra un circuito cuando se presiona. Los pulsadores se pueden clasificar en: 
 
 Acción momentánea (AM): el botón solo actúa durante el tiempo que permanece pulsado. 
 Acción de enclavamiento (AE): el pulsador cambia de estado y de posición cuando se 
oprime. Normalmente cuando aparece hundido está activo. 
 Acción alternada (AA): el pulsador cambia de estado cuando se oprime, pero nunca cambia 
de posición. 
 
 
37 
Consta del botón pulsador; una lámina conductora que establece contacto con los dos terminales al 
oprimir el botón, y un muelle que hace recobrar a la lámina su posición primitiva al cesar la presión sobre 
el botón pulsador, en la figura 2.18 se puede observar un push button. 
 
 
FIGURA 2.18 Push button 
 
Los botones están típicamente hechos de material duro, por lo general de plástico o de metal. La 
superficie es generalmente plana o en forma para acomodar el dedo o la mano humana, de modo que 
pueda ser fácilmente presionado o pulsado. Los botones son más a menudo interruptores polarizados, 
aunque incluso muchos botones (debido a su naturaleza física) requieren un resorte para volver a su 
estado no presionado. 
 
2.5.1 Tipos de push button 
 
Como se puede observar en la figura 2.19 los push button se pueden dividir en dos tipos principalmente: 
 
 
Figura 2.19 Símbolo interruptor: a) Normalmente abierto; b) Normalmente cerrado 
 
 NORMALMENTE ABIERTO: Cierra el circuito cuando se pulsa. Permiten el paso de la 
corriente eléctrica al ser operados y se utilizan para “poner en funcionamiento” algún proceso 
o maquinaria. 
 
 
38 
 NORMALMENTE CERRADO: Abre el circuito cuando se pulsa. Interrumpen el paso de la 
corriente eléctrica al ser operados y se utilizan para “parar” alguna maquinaria o proceso. 
 
Para el desarrollo del proyecto se usaran interruptores normalmente abiertos. 
 
2.6 Relevadores 
 
Los relevadores como el que se muestra en la figura 2.20 son un tipo de interruptores o conmutadores 
automáticos de funcionamiento electromagnético. Su funcionamiento se basa en el efecto que produce 
el campo magnético creado por una bobina sobre una lámina clásica que realiza las funciones de 
interrumpir o conmutar (en su caso)7. 
Son un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en 
el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que 
permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. 
Fue inventado por Joseph Henry en 1835. 
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede 
considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico. 
 
Figura 2.20 Relevador 
 
2.6.1 Estructura y funcionamiento 
 
En la Figura se representa, de forma esquemática, la disposición de los distintos elementos que forman 
un relevador de un único contacto de trabajo o circuito. 
 
7 Águeda Casado, Eduardo; Gómez Morales, Tomas; García Jiménez, José; Martín Navarro, José; Gonzalo Gracia, 
Joaquín. (2010).Elementos amovibles. España: Paraninfo. 
 
 
 
39 
 
Figura 2.21 Estructura de un relevador 
 
Para su funcionamiento el electroimán hace bascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos 
dependiendo de si es N.A ó N.C (normalmente abierto o normalmente cerrado). Si se le aplica un voltaje 
a la bobina se genera un campo magnético, que provoca que los contactos hagan una conexión. Estos 
contactos pueden ser considerados como el interruptor, que permite que la corriente fluya entre los dos 
puntos que cerraron el circuito. 
Se puede observar su funcionamiento