Convertidor Voltaje / Frecuencia.
El LM566 es quizá la etapa mas sencilla de diseñar debido a que el
fabricante indica claramente los requisitos que se deben cumplir a
la hora de implementarlo.
Terminal 1: Se conecta a tierra.
Terminal 2: No se conecta.
Terminal 3: Es la señal cuadrada de salida con una frecuencia que
varía entre los 4kHz y 6.66 kHz y con una amplitud típica, de 5.4 V
en bajo a 11.5 en alto.
Terminal 4: Es la salida triangular que al no necesitarse se “deja al
aire”.
Terminal 5: Es donde entra la señal de la etapa anterior que varía
entre 10.5V y 9.5 para un valor de Vcc= 12V.
Terminal 6: Entre este terminal y Vcc se coloca la resistencia Ro,
que en este caso es de 10k.
Terminal 7: Entre este terminal y tierra se coloca el capacitor Co,
que junto con Ro determinan el valor de la relación de cambio
entre voltaje y frecuencia,
Terminal 8: Es el pin al cual se conecta el voltaje de alimentación
Vcc.
Optoacoplador
Circuito Restaurador
Como a la salida del convertidor voltaje / frecuencia se tiene un nivel de
voltaje mínimo de 5V, esta salida no se aplica directamente al
optoacoplador y a tierra, porque se quemaría el LED interno.
El restaurador de onda, como su nombre lo indica, simplemente
toma la señal (con formas exponenciales debido a los retrasos
acumulados en el procesamiento a través del aislamiento óptico)
que sale del transistor en configuración Darlintong del
optoacoplador y lo regenera, volviendo a formarse una señal
cuadrada con pendientes “casi rectas”.
Convertidor Frecuencia /Voltaje.
En esta etapa, se toma la configuración de tacómetro de las hojas
de datos del fabricante del LM2917 y el problema se reduce a
calcular los valores de R1, R2, R3, C1 y C2, basándose solamente
en las siguientes condiciones que dichos valores deben cumplir:
(1) C1 --- 500 pF.
(2) Vo/R1 --- i salida (pines 2 y 3)
Convertidor Voltaje / Corriente
Vrizo= Vcc * C1 Vcc fin C1
2
(3)
C2
i2
En estas formulas Vcc= 7056 V, voltaje del zener.
(4) Vout = Vcc --- in . R1. C1. K
(5) --- max = i2/C1Vcc
Con esta última etapa, se obtiene la conversión final de voltaje a
corriente (de 4 a 20mA) con la que la información que proviene del
transductor esta lista para enviarse por un cable, sin perdidas de
información. Se utiliza la configuración mostrada en la figura
(implementando un LM358). Su función de entrada /salida esta
dada por:
io = ___R2R4 _
R5(R1+R2)
1 + 1
Ein - _R4_ Vref
R3
R4
R5R3
Donde los valores de resistencias se muestran en la figura, el valor
de referencia se logra con el potenciómetro de 1k --- (Vref = 1.38V
entre los 12V de alimentación y tierra.
Puerto de un computador
Función: transmisión de datos
Diseño de
Optoacople
un
Puerto
de
Computador
Utilizando
Los optoacoples además de su función de servir como
aisladores galvánicos, también se utilizan para la transmisión de
datos.
•Sin embargo para la aplicación especifica de un puerto de
computador se necesita que esta además de recibir también
trasnmita.
•Para el presente diseño se trabajará con luz infrarroja.
•A todo esto se le suma que esta longitud de onda es la que se
utiliza en todos los dispositivos de esta indole, tales como en
los controles remotos y los puertos para computadoras
portátiles.
•SEGURIDAD Y PROTECCIÓN
PROPUESTA DE DISEÑO
•Transceptor , es decir, de un dispositivo que sea tanto transmisor
como receptor.
•La máxima razón de transferencia será de 115.2 Kbps
SELECCIÓN DE COMPONENTES
El FDC37C669 por las siguientes razones:
•Puede manejar unidades floppy, puertos serie, paralelo y de juegos
(joystick), además del módem.
•Lógicamente posee interfaces infrarroja.
•Es compatible con computadoras XT/AT e IBM PS/2, por lo cual el
diseño puede ser de aplicación general.
•Cumple con todas las especificaciones para la transmisión y
recepción infrarroja (Half Duplex, SIR, IrDa).
•No se requiere de componentes externos de filtrado.
•Su velocidad máxima de transmisión infrarroja es de 115.2 Kbps.
•Es de tecnología CMOS por lo cual su consumo de potencias es muy
bajo.
•Incluye internamente todos los bloques presentes en la figura por lo
que no requiere de lógica adicional externa.
En la figura es imposible mostrar otra dimensión importante, la cual
el fabricante la denomina con la letra z, la cual se refiere a las
distancias de los lentes del HSDL1000 a la pantalla transparente del
encapsulado a construir, el fabricante asimismo recomienda que esta
distancia sea menor a 10 mm.
APLICACIONES INDUSTRIALES
La figura muestra el diagrama de bloques típico de un lazo de
corrientes, mientras que el aislamiento galvánico y la reducción de
ruido son optimizados cuando se puede lograr aislar ambos el
receptor y el emisor, puede haber aplicaciones en las que solo sea
posible aislar uno de los extremos.
En el circuito inferior se toma la señal de error proveniente de los
sensores. Se amplifica a la entrada y se transmite por medio de el
acoplador a la etapa a la derecha. Ahí se amplifica y el transistor
cuya corriente es proporcional al voltaje de base la convierte en una
señal de corriente por lo que puede ser enviada a través de distancias
muchisimo mayores de la línea de transmisión para que pueda ser
recibida por el circuito A. De nuevo se reconstruye la señal de
voltaje y otro optoacoplador la transmite a la salida o al control PLC
en este caso.
INTERFACES DIGITALES
Una de las aplicaciones mas importantes de los optoacopladores es
el acoplamiento de las señales de radio o de video para que
puedan ser referidas a tierra en el aparato receptor.
En el circuito mostrado como se puede notar en un seguidor de
voltaje que aumenta la capacidad de corriente y la impedancia
de entrada. La señal de audio o video se acopla opticamente a la
salida, donde es amplificada por el transistor Q3 en
configuración de colector común.
Una aplicación típica se encuentra en la implemantación de una
interfaz que una dos circuitos, el primero que entrega una señal
TTL de 0 a 5V y el segundo que opera ya sea con la misma u
otra señal pero que al no compartir la misma tierra el segundo
“vería” el voltaje de el primero como un voltaje flotante o ruido.
La figura muestra un ejemplo sobre lo que se acaba de describir.
En el circuito, la entrada TTL hace conmutar el
transistor con lo que el voltaje en el pin 6 cambia
entre –15V y 0V.
Otra aplicación importante es el aislamiento de la línea de
transmisión, la cual se encuentra expuesta a sobre voltajes
inducidos por el medio ambiente, y las interfases de comunicación,
tales como la RS232, etc. El RS232 es un dispositivo protocolar de
comunicación, que coordina las actividades de recepción y
transmisión de informción entre dos sistemas unidos por una línea
de trasnmisión.
•Se desea diseñar una etapa de aislamiento galvánico que a la
vez transforme una señal de entrada de 12V dc, para que sea
compatible con la lógica digital TTL y que debido a ruidos de la
línea purifique esta señal.
Input
If
Mínim
o
/
Típic
o
/
Máxi
mo
80
Unida
des
mA
Vf
/
1.02
1.05
V
Vr
/
/
3
V
Ic
30
/
100
mA
Output
Coupled
Parámetr
os
Vbr CBO
30
/
/
V
Vbr CEO
30
/
/
V
Vbr ECO
5
/
/
V
Ic, If = 10mA, Vce
= 10V
50
/
/
mA
/
1.00
V
Vcesat, If = 8mA,
Ic=2mA
/
•Cuando se presenta una señal de 12V a la entrada la corriente
fluye por R1 y el Ired, encendiéndolo e incidiendo la luz en el
fotodarlintong y este conduce. Al quitar los 12V se apaga el
fotodarlintong y R2 pone la salida en baja.
•En aplicaciones de baja velocidad , la entrada de base se mantiene
sin conectar, pero en circuitos de alta velocidad usan la entrada de
base para incrementar la velocidad.
•El valor comercial mas cercano es de 470 y de .25 Watt.
•En este caso disiparemos 140 mW y una corriente de 40 mA
incluyendo los 10 mA que pasan por R2. Siendo 30 mA y 100
mA los valores mínimo y máximo de corriente de salida.
•El valor de R1 se encuentran resolviendo para la corriente de
colector (Ic)
Donde:
Ic = Vih / R2
Entonces el valor de If será:
If = 1mA
R1 = (Vin – Vf) / If
R1 = 10.8 k
•El valor comercial mas próximo es 10 ky de 0.25 Watt
•Decrementando el valor de R1 se incrementa el efecto de carga en la
fuente de señal y decrece el valor de CTR del optoacoplador.
Topología Final:
•El 4N33 trabaja a frecuencias desde 30 Khz típico a 100 Khz
máximo.
Aplicaciones en las Telecomunicaciones
Detector de “Ring” Telefonico.
El optoacoplador de bajo consumo 6N136 es usado para detectar las
señales del “ring” telefónico.
Puede detectar señales telefónicas de 20 a 60 Hz, 30 to 80 VRMS
Circuito de Selección de Línea Telefónica
Dos relés de estado sólido ópticamente acoplados HSSR-8400
son usados para seleccionar una de dos líneas telefónicas. Uno de
los relés es encendido mientras que el otro es apagado. El HSSR8400 presenta una muy baja resistencia en la salida, lo que reduce
la distorsión de la señal durante la transmisión de voz.
Especificaciones del circuito:
Voltaje soportado por los relés de estado sólido: 400 V
Resistencia típica en estado de encendido: 6
Corriente de entrada necesaria para el relé de estado sólido: 5 mA.
CONTROL REMOTO
RECEPTOR
Las etapas del receptor son:
Fotodiodo BP104, con carga de 56 k que es lo suficientemente
pequeña como para no producir caida de voltaje a temperatura
ambiente.
Seguidor por emisor, donde se alcanza una ganancia de 100.
Realimentación negativa, donde se magnifica la señal otras 100
veces.
Rectificador integrado, acá llega la señal que se amplificó 10000
veces.
Con cada pulso se va cargando el capacitor de 68 nF, hasta que
se llega a poner en saturación el transistor BC 308. Cuando eso
ocurre, se genera un pulso de borde positivo que se rectifica con
la cadena de inversores.
El pulso dispara al flip-flop (monoestable), que a su vez dispará
al segundo 4027 con el que se puede implementar lo que se
buscaba. En este caso un LED rojo está encendido hasta que
llega el pulso, en ese momento, se apaga el rojo y se enciende el
LED verde, mientras dure el pulso monoestable del segundo JK4027.
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