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Club179

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4ª forros.qxd:Maquetación 1 15/10/13 10:37 Página 1
Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Editorial
Nº 179
Director de la Colección Club Saber
Electrónica
Ing. Horacio D. Vallejo
Jefe de Redacción
Luis Horacio Rodriguez
Club Saber Electrónica es una publicación
de Saber Internacional SA de CV de México y Editorial Quark SRL de Argentina
Editor Responsable en Argentina y
México: Ing. Horacio D. Vallejo
Administración México:
Patricia Rivero Rivero
Comercio Exterior México:
Margarita Rivero Rivero
Director Club Saber Electrónica:
Federico Vallejo
Responsable de Atención al Lector:
Alejandro A. Vallejo
Coordinador Internacional
Luis Alberto Castro Regalado
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Argentina: 4206-1742
México: 5839-5277
Internet: www.webelectronica.com.ar
Web Manager: Pablo Ábalos
Club Saber Electrónica. Fecha de publicación: octubre
2020. Publicación mensual editada y publicada por Editorial Quark, Herrera 761 (1295) Capital Federal, Argentina (005411-43018804), en conjunto con Saber
Internacional SA de CV, Av. Moctezuma Nº 2, Col. Sta.
Agueda, Ecatepec de Morelos, México (00525558395277), con Certificado de Licitud del título (en trámite). Distribución en México: REI SA de CV. Distribución
en Argentina: Capital: Carlos Cancellaro e Hijos SH,
Gutenberg 3258 - Cap. 4301-4942 - Interior: DISA – Distribución en Uruguay: Rodesol SA Ciudadela 1416 –
Montevideo, 901-1184 – La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de
prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en esta revista, así
como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos,
bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial.
Revista Club Saber Electrónica,
ISSN: 1668-6004
Del Editor al Lector
Este es el primer tomo de la segunda serie de 5 volúmenes con Proyectos
Electrónicos Completos.
El objetivo es incluir en cada tomo una serie de circuitos que Ud. podrá simular en
Livewire y modificar el circuito impreso sugerido en PCB Wizard.
Con cada libro le brindamos la posibilidad de descargar CDs con proyectos (incluidos los contenidos en cada texto) con todos los archivos necesarios para que el lector
pueda “estudiar” y practicar; encontrará archivos “.lvw” y “.pcb”, imágenes de circuitos
e impresos en alta resolución, guías de simulación y hasta videos de montajes de algunos de estos proyectos.
Los circuitos fueron tomados de proyectos ya publicados en saber Electrónica a los
que hemos estudiado y simulado para esta serie. Fueron divididos en diferentes categorías; en este caso, encontrará en la obra cuatro capítulos:
Circuitos con Luces
Proyectos de Instrumentación
Proyectos para Alarmas
Proyectos para el Automóvil
Sin embargo, el CD contiene otras categorías tales como: audio, digitales, ecología,
electromedicina, automatismos, RF, radiocontrol, etc.
Creemos que con estos 5 textos y sus CDs estamos llenando un vacío que aún teníamos luego de 25 años de edición ininterrumpida, es decir, creamos una obra que le servirá tanto al aficionado como al profesional. A los primeros porque contarán con un banco
de datos de más de 1250 circuitos comentados con sus circuitos impresos y a los últimos porque en cada caso se desarrolla el marco teórico, los parámetros de diseño, la
simulación y las posibles mejoras a realizar. Es por este motivo que en esta primera
entrega el lector tiene la posibilidad de descargar un Curso de Electrónica Aplicada,
destinado a los que ya saben electrónica y quieren perfeccionarse en el diseño y la simulación de circuitos.
La segunda entrega de esta serie de Proyectos Completos está actualmente en
desarrollo y creemos que será publicada en la Colección Club Saber Electrónica en un
par de meses.
¡Hasta el mes próximo!
INg. HoRACIo DANIEL VALLEJo
SoBRE LoS 2 CDS y SU DESCARgA
Ud. podrá descargar de nuestra web el CD: “Curso Electrónica Aplicada” y 1
VCD “250 Proyectos Completos de Electrónica” que contienen Cursos, Videos,
Tutoriales, Proyectos, etc. Todos los CDs son productos multimedia completos con
un costo de mercado equivalente a 8 dólares americanos cada uno y Ud. los puede
descargar GRATIS con su número de serie por ser comprador de este libro.
Para realizar la descarga deberá ingresar a nuestra web: www.webelectronica.com.mx, tendrá que hacer clic en el ícono password e ingresar la clave “PCECLUB90”. Tenga este texto cerca suyo ya que se le hará una pregunta aleatoria
sobre el contenido para que pueda iniciar la descarga.
CLub SAbEr ELECtrónICA nº 179 1
250 Proyectos de Electrónica
250 ProyEctos
DE
ELEctrónica
CAPítULo 1: PRoyECtoS
CoN
LUCES
sumario
Efectos de Luces TTL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Barra Luminosa con LEDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Luz Nocturna Automática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Automatismo para Jardín y Riego Sin Transformador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
10 Proyectos de Iluminación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Atenuador con Potenciómetro para Lámparas Incandescentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Automático para Luz de Pasillo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Lámpara de Neón con 9V DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Circuito para Flash Secundario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Flash Estroboscópico para Baile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Intermitente para Carteles de Iluminación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Intermitente para LED de Muy Bajo Consumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Luces Audiorrítmicas de 3 Canales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Temporizador Microcontrolado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Secuenciador de 5 Canales y 2 Efectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
CAPítULo 2: PRoyECtoS
PARA
ALARMAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Alarma Temporizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Star Trek: Sirena Ululante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
Alarma de Nivel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Alarma de Seguridad para Piscinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
Efectos Sonoros para Sistemas de Seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
CAPítULo 3: INStRUMENtoS ELECtRóNICoS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
Generador de Señales para Calibración y Pruebas en RF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
Fuente Regulada de 0V a 18V con Control de Cortocircuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
Indicador de Tensión de RED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55
Termómetro Electrónico para Bajas Temperaturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
5 Instrumentos para el Taller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
Frecuencímetro Hasta 100MHz con Medidor de Período . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
Punta Lógica TTL de Tres Estados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
Probador Activo de Semiconductores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
Generador de Funciones de 0Hz a 100kHz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
Analizador Dinámico para Pruebas en Audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
CAPítULo 4: PRoyECtoS
PARA EL
AUto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
Cargador Automático de Baterías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
Cargador de Baterías Integrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
Luz de Freno Intermitente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
Detector de Rotura de Vidrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
2 Club Saber Electrónica nº 179
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Página 1
250 Proyectos de Electrónica
Director
Ing. Horacio D. Vallejo
Editorial
Producción
José María Nieves (Grupo Quark SRL)
Selección y Recopilación de esta Obra:
Ing. Horacio Daniel Vallejo
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SOBRE APORTES DEL CLUB SE, MONOGRAFÍAS Y
LA REVISTA SABER ELECTRÓNICA
Coordinación:
Ing. Federico Prado
EDITORIAL QUARK S.R.L.
Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SABER ELECTRÓNICA - San Ricardo 2072 (1273) - Capital Federal - Buenos Aires - Argentina - T.E. 4301-8804
Administración y Negocios
Teresa C. Jara (Grupo Quark SRL)
Patricia Rivero Rivero (SISA SA de CV)
Margarita Rivero Rivero (SISA SA de CV)
Staff
Liliana Teresa Vallejo
Mariela Vallejo
Diego Vallejo
Luis Alberto Castro Regalado (SISA SA de CV)
José Luis Paredes Flores (SISA SA de CV)
Sistemas: Paula Mariana Vidal
Red y Computadoras: Raúl Romero
Video y Animaciones: Fernando Fernández
Legales: Fernando Flores
Contaduría: Fernando Ducach
Técnica y Desarrollo de Prototipos:
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firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son
a los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción
total o parcial del material contenido en esta revista, así como
la industrialización y/o comercialización de los aparatos o
ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de
sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de
la Editorial.
Impresión: Talleres Babieca - México
Del Editor al Lector
Presentamos el primero de una serie de 5 volúmenes con Proyectos Electrónicos
Completos. El objetivo es incluir en cada tomo una serie de circuitos que Ud. podrá
simular en Livewire y modificar el circuito impreso sugerido en PCB Wizard.
Con cada libro le brindamos la posibilidad de descargar CDs con 250 proyectos
(incluidos los contenidos en cada texto) con todos los archivos necesarios para que el
lector pueda “estudiar” y practicar; encontrará archivos “.lvw” y “.pcb”, imágenes de
circuitos e impresos en alta resolución, guías de simulación y hasta videos de montajes de algunos de estos proyectos.
Los circuitos fueron tomados de proyectos ya publicados en saber Electrónica a los
que hemos estudiado y simulado para esta serie. Fueron divididos en diferentes categorías; en este caso, encontrará en la obra cuatro capítulos:
Circuitos con Luces
Proyectos de Instrumentación
Proyectos para Alarmas
Proyectos para el Automóvil
Sin embargo, el CD contiene otras categorías tales como: audio, digitales, ecología, electromedicina, automatismos, RF, radiocontrol, etc.
Creemos que con estos 5 textos y sus CDs estamos llenando un vacío que aún teníamos luego de 25 años de edición ininterrumpida, es decir, creamos una obra que le
servirá tanto al aficionado como al profesional. A los primeros porque contarán con un
banco de datos de más de 1250 circuitos comentados con sus circuitos impresos y a
los últimos porque en cada caso se desarrolla el marco teórico, los parámetros de
diseño, la simulación y las posibles mejoras a realizar. Es por este motivo que en esta
primera entrega el lector tiene la posibilidad de descargar un Curso de Electrónica
Aplicada, destinado a los que ya saben electrónica y quieren perfeccionarse en el
diseño y la simulación de circuitos.
La segunda entrega de esta serie de Proyectos Completos está actualmente en
desarrollo y creemos que será publicada en la Colección Club Saber Electrónica en
un par de meses.
¡Hasta el mes próximo!
SOBRE LOS 2 CDS Y SU DESCARGA
Ud. podrá descargar de nuestra web el CD: “Curso Electrónica Aplicada” y 1
VCD “250 Proyectos Completos de Electrónica” que contienen Cursos, Videos,
Tutoriales, Proyectos, etc. Todos los CDs son productos multimedia completos con
un costo de mercado equivalente a 8 dólares americanos cada uno y Ud. los
puede descargar GRATIS con su número de serie por ser comprador de este libro.
Para realizar la descarga deberá ingresar a nuestra web: www.webelectronica.com.mx, tendrá que hacer clic en el ícono password e ingresar la clave
“PCECLUB90”. Tenga este texto cerca suyo ya que se le hará una pregunta aleatoria sobre el contenido para que pueda iniciar la descarga.
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C APÍTUL O 1: P ROYECTOS CON L UCES
Existen innumerables formas de implementar un circuito lógico de componentes discretos, pero, en versión integrada, la tecnología más popular es la
TTL (Transistor-Transistor-Logic: lógica
transistor-transistor). Esta tecnología utiliza sólo transistores bipolares en la
parte lógica propiamente dicha del circuito digital y de ahí su nombre de
lógica transistor-transistor. En base a un
circuito integrado TTL 7442 proponemos el armado de una central de efectos lumínicos
muy fácil de implementar.
EFECTOS
DE
INTRODUCCIÓN
Esta familia de circuitos integrados requiere un
cuidado especial con la tensión de la fuente de
alimentación: ésta debe proporcionar 5VCC, permitiéndose tolerancias sólo de hasta 0,25V, lo que
exige circuitos reguladores de tensión especialmente concebidos para que la tensión de alimentación se sitúe entre los límites de 4,75V y
5,25V exigidos por la tecnología TTL. Además de
eso, el consumo es muchísimo mayor que el de
los circuitos de tecnología CMOS, mucho más lentos en la conmutación que sus "primos" TTL.
El C.I. 7442, por ejemplo, es de tecnología TTL y
se presenta en cápsula de plástico o cerámica
Figura 1
LUCES TTL
con diez y seis terminales, o "pins", distribuidos en
dos líneas paralelas imaginarias, en la clásica formación mecánica de "dos en fondo" expresada
en forma abreviada d.i.l (del inglés: "dual-in-line").
La identificación de los terminales obedece a lo
expuesto en la figura 1, es decir, en el sentido antihorario a partir de la marca, o chanfle, impreso en
la cápsula del integrado cuando se ve desde
arriba. Esta forma de identificar los terminales de
un C.I. es válida para cualquier integrado de
mecánica d.i.l, independientemente de la función que realice y del fabricante.
El integrado 7422 es nada más que un decodificador binario a decimal, o más exactamente,
BCD es un código también conocido como decimal codificado en binario que presenta, para
cada uno de los diez logaritmos decimales, un
conjunto (bloque") de cuatro dígitos binarios (abreviadamente "bit"). Es así que el número decimal
987 se representa, en el código BCD, por tres de
esos "bloques", lo que indica el valor absoluto de
cada logaritmo decimal que participa en la operación, pues como sabemos:
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
0111 (binario) = 7 (decimal)
o sea,
(0111)2 = 20 + 21 + 22 + 03
(0111)2= 1 + 2 + 4 + 0 = 7
1000 (binario) = 8 (decimal)
o sea:
(1000)2 = 00 + 01 + 02 + 23
(1000)2 = 0 + 0 + 0 + 8 = 8
1001 (binario) = 9 (decimal)
o sea:
(1001)2 = 20 + 01 + 02 + 23
(1001)2 = 1 + 0 + 0+ 8 = 9
En forma análoga, el número decimal 1984 será
codificado en BCD como:
0001 - 1001 - 1000 - 0100
Para facilitar las cosas, la tabla I proporciona la
conversión de los diez dígitos decimales a sus
correspondiente binarios en BCD.
En lugar de "0" y de "1" podemos utilizar la simbología "L" (bajo) y "H" (alto) según vimos anteriormente y así operar con niveles lógicos en vez de
numerales que confunden a mucha gente.
La sigla BCD proviene de la expresión "binary
coded decimal" (decimal codificado en binario).
Este código es muy usado en sistemas digitales
debido a su simplicidad.
Pero el código no utiliza todas las combinaciones posibles con los cuatro dígitos binarios de
cada bloque; el cuarto dígito, el más significativo,
se utiliza sólo cuando la codificación del algoritmo
decimal es 8 ó 9.
Otra característica del código BCD es el hecho
de ser de tipo pesado, es decir cada "bit" presenta
un valor (peso) según la posición que ocupa en el
numeral. Esto también sucede en el sistema decimal al que estamos acostumbrados. Esos valores
relativos (pesos) son:
8 (23), 4 (22), 2 (21) y 1 (20);
4 Club Saber Electrónica
Figura 2
veamos el último ejemplo:
0001 ⇒ 03 + 02 + 01 + 20 =
0001 ⇒ (0 x 8) + (0 x 4) + (0 x 2) + (1 x 1=
00012 ⇒ 1 (decimal)
1001 ⇒ (1 x 8) + (0 x 4) + (0 X 2) + (1 x 1) =
10012 ⇒ 9 (decimal)
1000 ⇒ (1 x 8) + (0 x 4) + (0 X 2) + (0 x 1) =
10002 ⇒ 8 (decimal)
0100 ⇒ (0 x 8) + (1 x 4) + (0 X 2) + (0 x 1) =
01002 ⇒ 4 (decimal)
Vemos que esto proporciona el resultado 1984
como habíamos previsto.
Ahora una observación importante: cualquier
numeral no perteneciente al sistema decimal, no
debe leerse sino "deletrearse" dígito por dígito. En
el ejemplo anterior debemos decir lo siguiente:
“cero-cero-cero-uno", “uno-cero-cero-uno”, “unocero-cero-cero” y "cero-uno-cero-cero" que
corresponden a los números binarios 0001,1001,
1000 y 0100 respectivamente ¡Nunca hay que
decir "uno", "mil uno", "mil" ni "cien"!
Pues bien, como dijimos el C.I. 7422 realiza una
función similar a la transformación hecha más
arriba, sólo que el integrado en cuestión sólo tiene
capacidad para codificar, en el sistema decimal,
sólo uno de los "bloques" por vez. De ahí es fácil
darse cuenta que el 7442 debe presentar diez salidas para corresponder a los dígitos decimales (0,
1, 2, 8, 9) y cuatro entradas designadas por D, C,
B y A que simbolizan, en ese orden, los pesos 8, 4,
2 y 1 ya citados del código BCD.
Esos catorce terminales de acceso al integrado
y los dos destinados a la alimentación del mismo,
totalizan los dieciséis "pins" requeridos por el C.I.
7442, figura 1. Los terminales destinados a la ali-
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Efectos de Luces TTL
Figura 3
Figura 4
mentación del circuito propiamente dicho del
integrado son 16 (Vcc: 5V) y 8 (masa: OV) como
muestra la figura 3, donde tenemos la función de
los "pins" del integrado en estudio.
Los circuitos de la figura 3 indican que las salidas
se mantendrán en un nivel lógico bajo (Ló O)
cuando son excitados o, lo que es igual, las salidas
en reposo presentan un nivel alto (H ó 1). Aunque
el componente es muy chico, su circuito tiene sólo
ocho circuitos inversores (operador NO) y diez
puertas lógicas NAND de entrada cuádruple cada
una; le corresponde el diagrama lógico de la
figura 4. Para analizar el comportamiento del circuito, tenemos que conocer la función booleana
de cada salida, o sea:
Teniendo presente la tabla I y considerando la
correspondencia “1 = H” y “0 = L” podemos escribir lo siguiente:
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
funcionamiento
hechas hasta ahora
sobre el C.I. 7442 se
resumen en la tabla
II, que es sólo una
tabla funcional del
circuito integrado en
estudio.
De
ahí
vemos que entre las
dieciseis combinaTabla 1
ciones posibles con
las cuatro entradas,
apenas diez se utilizan (y son válidas); ésto hace
que el código BCD presente diez posibilidades,
pues son diez los dígitos decimales. Si usted quiere
verificar el funcionamiento del C.I. 7442 en la
práctica, la figura 5 presenta el esquema eléctrico
de nuestro proyecto. En cuanto a la fuente de alimentaión (5V - 0,25V) puede estar formada por
cuatro pilas grandes, con un par de diodos en
serie con el fin de proporcionar la debida caída
de potencial a la tensión de alimentación ofrecida
por ese circuito.
Respecto de la figura 5 debe considerar lo
siguiente: al emitir luz un diodo fotoemisor cualquiera, quedará caracterizado el nivel bajo; de
esta manera al mantener los interruptores en la
situación establecida en el diagrama esquemá-
Como queda demostrado, las salidas en reposo
presentan el nivel H y de ahí proviene el circulito
asociado a esas salidas en la figura 3.
Usted debe estar pensando que como cuatro
son las líneas de entrada y diez las líneas de salida,
el circuito no es más que un decodificador del
tipo de cuatro líneas por diez.
Esto es verdad, pero con
algunas restricciones. Observe,
por ejemplo, que para el cuarteto HHLL correspondiente al
binario 1100 (12 en decimal)
ninguna de las diez salidas se
excita, lo mismo es válido para
cualquier número superior a
1001 (9 en decimal). En estos
casos el circuito (figura 4)
encara la situación de entrada
como no válida y todas las salidas asumirán el nivel H, es
decir,
permanecerán
en
reposo.
Tabla 2 - Tabla funcional del circuito integrado 7442.
Las consideraciones sobre el
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Efectos de Luces TTL
Figura 5
tico, ninguno de los catorce diodos electroluminiscentes emitirá luz.
Los de entrada no lo hacen porque ningún interruptor se encuentra accionado, y los de salida no
emiten luz debido a la condición no válida de
entrada (numeral binario 1111, o 15 en decimal).
En la figura 6 damos una sugerencia para la placa
de circuito impreso. Procure entrenarse lo suficiente para adquirir una cierta práctica en la conversión BCD a decimal.
Figura 6
CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 7
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Con el LM3914 es posible construir una escala de
punto móvil similar a la presentada en Saber
Electrónica Nº 4 con nuestro viejo conocido
UAA170, con la ventaja de presentar un mejor
desempeño cuando hay una variación de potencia considerable en la señal aplicada a la
entrada. Aprovechando esta característica diseñamos un vúmetro a leds o escala luminosa que
hasta puede ser empleada como base para la
implementación de un juego de luces audiorrítmicas. Con una etapa de potencia apropiada se
puede utilizar en carteles luminosos.
BARRA LUMINOSA
INTRODUCCIÓN
Las aplicaciones propuestas por los fabricantes
del circuito integrado LM3914N en sus Manuales
Figura 1
8 Club Saber Electrónica
CON
LEDS
de Componentes son variadas, incluso, hemos
propuesto algunos artículos en otras ediciones de
Saber Electrónica.
Este circuito integrado está diseñado para mos-
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Barra Luminosa con LEDs
Figura 2
LISTA
DE
Figura 2
MATERIALES
IC1-LM3914N - Circuito integrado para lectura de
barras de LEDs de punto móvil (similar a nuestro
viejo conocido UAA170)
D1- OA91 o similar - Diodo de Germanio
LED1-LED10 - Diodos emisores de luz (ver texto)
R1 - 680Ω
R2 - Potenciómetro lineal de 1MΩ
R3 - 12kΩ
C1 - 22µF - Capacitor electrolítico de 25V
C2 - 100nF - Capacitor cerámico.
S1 - Llave inversora simple
VARIOS
Zócalo para montar el integrado, batería de 9 volt
(ver texto, gabinete para montaje, placa de circuito
impreso, perilla para el potenciómetro, cables,
estaño, componentes accesorios en caso de querer montar el juego de luces audiorrítmicas (ver
texto) o para aumentar la sensibilidad de entrada
(ver texto), etc.
trar una "escala de tensiones" mediante un conjunto de diodos emisores de luz. Posee un divisor
de tensión y diez comparadores que se encienden en secuencia cuando se eleva la tensión de
entrada.
Este hecho se utiliza para “amplificar y comparar” una señal de audio conectado a su entrada.
Para el funcionamiento, se debe colocar en la
entrada (J1) la salida de cualquier amplificador de
audio con una potencia superior a 100mW (se
conecta directamente al parlante).
En el circuito de la figura 1, D1 es un rectificador
que cambia la señal de audio alterna a una señal
DC que luego es filtrada por C1 para obtener un
nivel constante correspondiente al pico de la
señal de audio de entrada. En la porción de "nocarga" de la señal de media onda, R2 descarga
al capacitor C1. Dado que R2 es ajustable, el promedio de descarga de C1 puede ajustarse hasta
compatibilizar nuestro detector con las características de audio de la radio particular que está
siendo usada. El promedio de descarga puede
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
variar entre casi unas décimas de
segundos a varios segundos.
La señal de audio mantendrá estable esta tensión sobre C1 con alguna
fluctuación (mientras el audio también fluctúe). Cuando el pulso de un
rayo haga ondular la radio, el proceso de carga de C1 será más
rápido que el de su descarga.
En este caso, la tensión sobre C1 se
aplicará a IC1 y esto se traducirá en
el nivel de corriente mostrado en los
Figura 3
LEDs. Dado que IC1 puede mostrar
un nivel de tensión como una "barra" de LEDs o
como un simple punto móvil, S1 se usa para seleccionar entre los dos modos de muestra.
La alimentación puede hacerse con cualquier
tensión comprendida entre 6V y 18V, se alimentará
con una batería de 9V o con la propia fuente de
la radio.
El circuito es muy simple, y puede ser construido
en una placa de circuito impreso como la mostrada en la figura 2. El tamaño de los LEDs y sus
colores dependerán de la preferencia personal
del constructor. En la figura 2 también se reproduce el impreso “invertido” por si Ud. desea construir su placa empleando pertinax presensibilizado.
Recuerde que trabajar con placas de circuito
impreso vírgenes presensibilizadas le permitirá
construir el circuito impreso con poco esfuerzo, sin
necesidad de tener que “dibujar” con marcador
permanente las pistas donde deberá quedar el
cobre.
Tenga en cuenta que con este circuito puede
manejar luces de potencia, para ello deberá realizar el arreglo mostrado en la figura 3 en el que se
emplea un tiristor por cada luz a ser controlada.
Con un TIC226D se pueden controlar lámparas de
hasta 800W (de 110V ó 220V), en cuyo caso se
deberá dotar a cada tiristor del apropiado disipador de calor. También podrá usar módulos de
estado sólido del tipo IGBT y, en ese caso, no será
necesario el uso del transformador.
Para emplear el circuito como juego de luces,
10 Club Saber Electrónica
debe colocar la llave en la posición correspondiente a “punto luminoso” y colocar y excitar un
TIC226D por medio de un cable conectado entre
el terminal 11 del integrado con su unión con el
cátodo de D11 (vea la figura 1).
Por otra parte, si desea utilizar el vúmetro para
que funcione con potencias más bajas, a la
entrada debe colocar un transistor BC548 como el
mostrado en la figura 4.
Para obtener diferentes efectos puede conectar
el cable que hemos marcado con la letra “A” en el
circuito de la figura 1 a otras patas del integrado
conectadas a LEDs, esto le ayudará también a
obtener variantes cuando quiera emplearlo como
juego de luces audiorrítmicas.
Figura 4
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Luz Nocturna Automática
Este dispositivo encenderá automáticamente las luces de un zaguán, jardín, garaje o de las vidrieras cuando
exista poca luz natural (al anochecer) y las apagará al amanecer.
Resulta un montaje ideal para quien
llega a casa de noche y desea
encontrar las luces encendidas o
también para quien no puede estar
en determinado lugar para encender o apagar las luces al anochecer
o amanecer.
LUZ NOCTURNA AUTOMÁTICA
INTRODUCCIÓN
Tal como dice Newton Braga, en su artículo de
Saber Electrónica Nº 1, un sistema de luz nocturna
automática puede tener muchas utilidades.
Además de evitar el gasto excesivo de energía
eléctrica, porque mantiene las luces encendidas
sólo mientras falta luz natural, también ayuda a
economizar la presencia de un operador humano
Figura 1
para conectarlas o desconectarlas. Podemos usar
tales sistemas, con eficiencia, en los siguientes
casos:
Accionamiento de lámparas de vidrieras, jardines, zaguanes o estacionamientos.
Accionamiento de sistemas de señalización
nocturna (luces de mástiles).
El proyecto que describimos utiliza una configuración poco común de circuito de disparo con el
temporizador 555 y puede controlar lámparas de
las redes domiciliarias tanto de 110V como de
220V con potencias suficientes para la mayoría de
las aplicaciones (los contactos IC2 e IC3 del circuito de la figura 1 actúan como interruptor en el
circuito que se desee controlar).
De hecho, en la red de 110V podemos controlar
hasta 200 watt de lámparas y en la red de 220V
hasta 400 watt, con suficiente holgura para los
contactos de relé del tipo de los empleados en
circuitos impreso, que soportan 2A de contacto.
Si Ud. desea controlar cargas de mayor potencia, se puede usar sin problemas un relé intermeCAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 11
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Figura 2
diario. Las características del aparato son las
siguientes:
Tensión de alimentación: 110 ó 220 volt.
Sistema sensor: LDR.
Carga máxima: 200W (110V) o 400W (220V).
Componentes activos: 1 circuito integrado.
Como podemos ver en la figura 1, el integrado
555 (timer) está formado internamente por dos
comparadores conectados a un flip-flop y a una
etapa de potencia.
Normalmente, este integrado se usa como timer
estable o monoestable, pero nada impide que
sea polarizado, como muestra la misma figura,
para formar un "trigger" o circuito de disparo.
La tensión de referencia puede ser aplicada al
pin 5, siendo el orden de la mitad de la tensión de
alimentación. En la transición de la tensión de
entrada del pin 2, de un valor mayor de la mitad
e la tensión de referencia a una menor, la salida
es activada y puede controlar un relé.
En nuestro circuito, fijamos la tensión de referencia por un divisor formado por R2 y R3 y ajustamos
el disparo en función de la luz que incide en el LDR
a través del potenciómetro VR1. El ajuste se realiza
en función de la luz ambiente.
Les recordamos que, en la instalación del apa12 Club Saber Electrónica
rato, el LDR debe recibir solamente la luz ambiente
(del cielo) y nunca la luz de las lámparas que controla, pues en este caso habría una realimentación.
El circuito es alimentado por la red local a través
de un transformador y en el montaje está previsto
un tomacorriente donde pueden ser conectadas
las lámparas alimentadas.
En el caso de un jardín o vidriera, por ejemplo,
observando el límite de potencia, se pueden
poner lámparas en paralelo.
Una característica importante de este circuito
con "trigger" es el hecho de no sufrir esas desagradables oscilaciones de los circuitos convencionales cuando la iluminación llega al umbral de disparo. La transición del punto de espera al disparo
es inmediata y única. El relé cierra y abre de inmediato los contactos, sin oscilación.
En la figura 2 damos el diagrama completo del
aparato, que después del montaje puede ser
encerrado en una caja de metal, plástico u otro
material, vea que sólo posee un integrado y un
transistor, junto con los componentes asociados (el
555 puede ser de cualquier empresa).
En la figura 3 damos el diseño de la placa de circuito impreso. Los principales cuidados que se
deben tomar con los componentes y su obtención
son los siguientes:
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Luz Nocturna Automática
Figura 3
a) Debe observar la posición del circuito integrado es el 555.
b) El LDR es de tipo redondo, de cualquier
tamaño, debiendo ser instalado en un tubo
opaco dirigido hacia el cielo de modo de operar
con su luminosidad. Se puede usar un cable de
hasta 5 metros para conectar este LDR al circuito.
c) El diodo D1 es de uso general (1N4148).
d) Coloque un relé de 12V para circuitos impresos con contactos de 2ª o más. Para mayores cargas se pueden usar relés de contactos de mayor
corriente, pero su bobina debe ser de 12V con
corriente máxima de 200mA. Si se usaran relés
diferentes, se debe modificar el diseño de la
placa.
e) Los resistores son todos de 1/8 ó 1/4W y el
único potenciómetro puede ser tanto de 50kΩ
como de 100kΩ.
f) C1 es un capacitor cerámico que funciona
como filtro y desacoplamiento del integrado
y su valor no es crítico, estando entre 100nf y
1µF.
g) La lámpara a ser controlada debe tener
como interruptor a los contactos del relé.
Para probar nuestra luz nocturna automática
conecte cualquier lámpara de acuerdo con
su red local, un velador u otro aparato electrodoméstico cuyo funcionamiento se
pueda verificar.
Enseguida coloque el LDR de modo que
reciba directamente la luz ambiente y ajuste
el VR1 para que el relé abra sus contactos.
Ajuste el VR1 de modo que quede en el
umbral de accionamiento.
Cubriendo el LDR con la mano, se va
moviendo gradualmente el curso de VR1
hasta obtener el punto de mayor sensibilidad, o sea, en el que el circuito es conectado al faltar la luz y desconectado con la
presencia de luz.
Haga lentamente este ajuste, ya que el aparato tiene cierta inercia.
Una vez comprobado su funcionamiento,
sólo queda instalarlo en forma definitiva.
Por su sencillez, este montaje es recomendado
para quienes recién se inician en electrónica.
LISTA
DE
MATERIALES
IC1 - CA555 - Circuito integrado temporizador
IC2, IC3 = Contactos usados como interruptor
Q1 - BC548 - Transistor NPN
D1 - 1N4148 - Diodo de uso general
Relé - Relé de 12V para circuitos impresos
R1 a R4 - 1kΩ
R5 - LDR común (puede usar cualquiera)
R6 - 1kΩ
VR1 - Potenciómetro de 50kΩ (ver texto)
C1 - 1µF - cerámico
Varios
Placa de circuito impreso, gabinete para montaje, estaño, cables, etc.
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
En nuestro hogar tenemos usualmente una
luminaria en la entrada, el patio de ropas o el
ante jardín. Como es una luz que está en el
exterior de la casa, ¿a quién no se le ha olvidado apagarla?
La dejamos prendida por horas y horas en el
día y a veces por semanas, haciendo un consumo de energía innecesario. Pensando en
una solución a este problema, hemos diseñado un dispositivo electrónico que se
encarga de encender una lámpara (puede ser de bajo consumo de cátodo frío), en el
momento que el sol se oculta y se apaga automáticamente cuando el sol vuelve a asomar a la madrugada, igual que las lámparas de iluminación del alumbrado público. Otra
de nuestras motivaciones para hacer este circuito es dar a conocer algunos componentes como los optoacopladores y los triacs, enseñando su funcionamiento básico.
AUTOMATISMO PARA JARDÍN Y
RIEGO SIN TRANSFORMADOR
INTRODUCCIÓN
Este circuito, mostrado en la figura 1, funciona
con tensiones de 110V y hasta 220 volt, sin necesiFigura 1
14 Club Saber Electrónica
dad de hacerle ningún cambio. Por eso el condensador (C1) de la entrada de corriente es a
400V como mínimo y el condensador de rectificación (C2) (22µF) es a 350V, ya que si alimentamos
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Automatismo para Jardín y Riego sin Transformador
este circuito con 220 volt AC, al momento de ser
rectificados se convierten aproximadamente en
330 voltios DC.
La carga puede ser hasta de 400W. Puede usar
una de más potencia, siempre y cuando cambie
el Triac TIC226D, por uno que soporte más
corriente, como el BTA08600, que soporta hasta 8
ampere. No olvide usar un disipador apropiado
para mantener el Triac refrigerado.
A continuación haremos una breve explicación
de la función que desempeña cada componente
del circuito.
FUNCIONAMIENTO
DEL
CIRCUITO
Una de las grandes virtudes de este circuito es
que NO NECESITA TRANSFORMADOR. En este caso
usamos un circuito muy sencillo que baja el voltaje
y lo rectifica, ahorrando dinero y espacio.
Vea la imagen de la figura 2, el condensador
(C1) de 2.2µF de poliéster, está en serie a la
entrada del voltaje de la red pública, restringiendo
el paso de corriente (ampere).
pueda enviarnos una descarga eléctrica, al
momento de manipular el circuito.
En el otro cable de entrada de la red pública
hay una resistencia de 10 ohm (R2) que funciona
como fusible y también ayuda a limitar la
corriente.
Luego de que la corriente pasa por el condensador y la resistencia, llega a un puente de diodos
formado por 4 diodos rectificadores (figura 3), que
se encargan de separar los semiciclos positivos de
los negativos, entregándolos por separado, para
luego ser rectificados por un condensador (C2),
convirtiendo la corriente alterna (AC) en corriente
directa (DC).
Figura 3
Figura 2
Este condensador sólo permite el paso de unos
60mA aproximadamente, facilitando la reducción
de voltaje que se hará mas adelante. La resistencia de 330kΩ (R1) que está en paralelo con el
condensador (C1), se encarga de descargar el
condensador a la hora de desconectar el circuito,
evitando que el condensador quede cargado y
Recordemos que al rectificar una corriente se
eleva su voltaje, multiplicándolo por raíz de 2 que
es 1.4141. Esto quiere decir que para una alimentación de 120 volt AC, obtendremos a la salida del
puente de diodos una tensión de 169 volt, menos
2 volt de consumo del puente y algunas perdidas,
tendremos unos 160 volt aproximadamente. Y
para una alimentación de 220 volt AC, tendremos
una tensión de salida de unos 320 volt DC aproximadamente. Por esta razón el condensador de la
fuente rectificadora debe ser de 350 volt, de lo
contrario estallará al momento de conectar el circuito.
Ahora que tenemos la tensión rectificada y con
una corriente pequeña, debemos bajar el voltaje
a unos 10 volt DC. Para esto utilizamos un diodo
zener.
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Es importante resaltar que un diodo zener NO se
debe conectar sin su respectiva resistencia de
polarización, que limita la corriente que alimentará
el zener, de lo contrario el zener se quemará.
La resistencia de 39kΩ a 5 watts (R3) que vemos
en la fotografía de la figura 4, es la resistencia de
polarización del zener.
Figura 4
Figura 5
Es necesario que sea de 5W, ya que el esfuerzo
que tiene que hacer para bajar la corriente,
genera un calor relativamente alto. La fórmula
para calcular esta resistencia es la siguiente:
RZ = Vt - Vz / Iz
“Resistencia de polarización = voltaje total
menos el voltaje del zener, dividido por los amperios del zener”.
Para la red eléctrica de 220V, según lo visto,
tenemos que:
La resistencia de 10kΩ (R4), le ayuda al zener a
soportar la carga. Va en paralelo a tierra con el
diodo zener.
El condensador de 47µF (C3) y el condensador
cerámico de 0.1µF (C4) rectifican nuevamente la
corriente, quitando posibles rizos o ripple.
Cuando hicimos la prueba en el protoboard sin
estos dos condensadores, notamos que titilaba
levemente la lámpara de carga, sobre todo al
usar una lámpara de neón. Por esta razón colocamos los condensadores, logrando una iluminación
estable y sin fluctuaciones.
Hemos terminado de explicar la fuente de alimentación.
Ahora viene el circuito que se encarga de la
automatización de encendido al detectar oscuridad y apagado al detectar luz.
El pre-set que vemos en la fotografía de la figura
6 (VR1) forma parte de un divisor de voltaje, junto
con una fotorresistencia.
RZ = 320VDC - 10V = 310V / 0.02 Amp = 15.500 ohm
Podría ser una resistencia de 15kΩ, pero al hacer
la prueba se calentaba demasiado, por lo que
optamos por buscar la resistencia más alta, sin
que perjudique la corriente de trabajo del zener; el
valor apropiado resultó ser de 39kΩ (puede colocar cualquier valor entre 27kΩ y 47kΩ). En la fotografía de la figura 5, podemos apreciar los otros
componentes que acompañan el diodo zener.
16 Club Saber Electrónica
Figura 6
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Automatismo para Jardín y Riego sin Transformador
Se puede colocar una resistencia fija de 10kΩ o
15kΩ, pero el resistor variable da la posibilidad de
graduar la sensibilidad del circuito.
El funcionamiento de este bloque es el siguiente:
cuando la corriente pasa por VR1 y llega al punto
centro entre VR1 y la fotorresistencia, si la fotorresistencia está recibiendo luz, baja su impedancia
a 0 ohm, polarizando negativamente la base del
transistor. Al momento que se oscurece el
ambiente, la fotorresistencia sube su impedancia
a más de 50kΩ, restringiendo el paso de la
corriente. En ese momento se polariza positivamente la base del transistor 2N3904.
La fotorresistencia o RDL (resistencia dependiente de la luz), es una resistencia variable que
cambia su impedancia de acuerdo a la cantidad
de luz que absorba en su superficie.
Como se puede observar en la fotografía de la
figura 7, le hemos colocado un recubrimiento en
su parte inferior.
Esto con el fin de
que no reciba luz
por debajo, ya que
si esto sucede, no
funcionará correctamente. Como no
queríamos que quedara la resistencia
pegada a la tarjeta
del circuito impreso,
usamos un trozo de
un bolígrafo viejo y
Figura 7
lo cubrimos con
cinta aislante negra. De la buena ubicación de la
fotorresistencia, depende la precisión en el funcionamiento de nuestro circuito.
Volvamos al funcionamiento de nuestro circuito
de luz automática, al momento que la fotorresistencia tiene su impedancia muy alta, se polariza
positivamente la base del transistor 2N3904 (NPN).
En ese momento el transistor conduce entre
colector y emisor, polarizando negativamente la
base del transistor 2N2907 que es de polaridad
PNP. Esto quiere decir que conduce cuando su
base es estimulada con un voltaje negativo. Al
conducir el transistor 2N2907, pasa un voltaje positivo de colector a emisor y llega hasta el optoacoplador.
Nota: El transistor 2N2907 fue colocado en las
dos direcciones, invirtiendo colector y emisor. Y en
las dos posiciones, el circuito funcionó correctamente. Por eso en las fotografías del artículo se ve
al contrario de la máscara de componente.
Puede colocarlo para cualquiera de los dos lados
y probar su sensibilidad. La idea de estos proyectos es adquirir conocimiento y práctica. En la imagen de la figura 8 puede observar la disposición
de estos componentes sobre la placa de circuito
impreso.
Figura 8
El optoacoplador es un relé de estado sólido,
también conocido con el nombre de optoaislador
o aislador acoplado ópticamente. Para el caso
del MOC3021 (figura 9), sus patas 1 y 2 van internamente a un diodo LED que al iluminar, excita un
Figura 9
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
fototriac que permite conducir corriente entre las
patas 4 y 6 del optoacoplador. Se utiliza para aislar eléctricamente el circuito anterior que es alimentado a 10 voltios y unos pocos miliamperios,
de la parte donde manejaremos el voltaje de la
red pública.
Esta es una de las grandes ventajas de usar un
optoacoplador, ya que sirve para aislar un circuito
de otro, evitando catástrofes a la hora de un corto
circuito.
Al momento que el transistor 2N2907 conduce,
le envía un voltaje al LED que se encuentra dentro
del MOC3021. Como el voltaje que llega al optoacoplador es de 10 volt y un LED sólo puede ser
alimentado con 3 volt, colocamos una resistencia
de 390 ohm en serie con el pin 2 que es el pin de
tierra o negativo.
El TRIAC, figura 10, es un dispositivo semiconductor de la familia de los transistores, pero con la particularidad que puede conducir en dos direcciones. Es decir que puede conducir corriente
alterna, algo que no
Figura 10 pueden hacer los
transistores. También
son llamados relevos
de estado sólido.
Tiene tres patas: T1, T2
y G (compuerta en
ingles es Gate).
Al momento que el
optoacoplador
es
accionado por el
transistor, este conduce entre sus pines 4
y 6, enviando una corriente a la compuerta del
Triac. El Triac conduce la corriente de la red
pública y como el bombillo está en serie, este se
enciende. Al momento que no llega corriente a la
compuerta del Triac, este deja de conducir y la
lámpara de salida o de cargase apaga.
Nota: El triac solamente abre y cierra el paso de
corriente, Por lo tanto de puede encender cualquier tipo de bombillo que sea alimentado con la
18 Club Saber Electrónica
red publica. Nosotros probamos el circuito con
lámparas ahorradoras (de cátodo frío), obteniendo el mismo resultado que con las lámparas
incandescentes.
Cuando la resistencia vuelve a recibir luz, esta
baja su impedancia, y se polariza negativamente
la base del transistor 2N3904. Como este transistor
es NPN, no conduce y por lo tanto tampoco el otro
transistor, ni el Optoacoplador y por lógica tampoco el Triac.
Si queremos direccionar la fotorresistencia a un
punto de luz específico, podemos entubarla, tal
como se aprecia en la foto de la figura 11.
Figura 11
Esto se usa para alarmas o por ejemplo para
subir la puerta del garaje al encender las luces. En
fin; Dejamos a la imaginación de cada uno una
infinidad de posibilidades a partir de un circuito
tan sencillo, pero útil como este.
Nota: lea a conciencia hasta entender el funcionamiento del circuito. No lo arme sólo por
armarlo. Cuando se tiene claro el funcionamiento
de un aparato, no habrá obstáculos al momento
de construirlo.
En la figura 12 puede observar el diagrama de
circuito impreso sugerido para el montaje de nuestro dispositivo. Tenga presente que se trata de un
automatismo que puede emplearse para diferentes usos, incluso, con la ayuda de un temporizador (oscilador astable) como el que presentamos
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Automatismo para Jardín y Riego sin Transformador
LISTA DE MATERIALES
Figura 12
ICN1 - Conector (ficha) para línea eléctrica (110V
/ 220V).
CN2 - Conector (ficha) para carga (lámpara o
cualquier otro aparato hasta 400W).
Q1 - 2N3904 - Transistor NPN de uso general.
Q2 - 2N2907 ó 2N2907A - Transistor PNP de uso
general.
Q3 - MOC3021 - Optoacoplador (puede sustituirse
por cualquier otro optoacoplador de uso general).
Q4 - TIC226D - Triac con disipador (puede ser
reemplazado por otro componente de mayor
potencia, ver texto).
D1 a D4 - 1N5404 - Diodos rectificadores para 3A.
D5 - Diodo zener de 10V x 1W.
R1 - 330kΩ
R2 - 10Ω x 2W
R3 - 39kΩ x 5W
R4 - 10kΩ
R5 - LDR - Fotorresistencia común.
R6 - 2,2kΩ
R7 - 1kΩ
R8 - 390Ω
R9 - 100Ω
VR1 - Pre-set de 20kΩ
C1 - 2,2µF - Capacitor de poliéster de 400V.
C2 - 22µF - Capacitor electrolítico de 400V.
C3 - 100µF - Capacitor electrolítico de 16V.
C4 - 0,1µF - Capacitor cerámico de 50V.
Nota: salvo indicación contraria, todas las resistencias son de 1/8W.
Varios
Placa de circuito impreso, gabinete para montaje,
soporte plástico para LDR (ver texto), disipador para
Q4, cables, estaño, etc.
en esta misma edición, podemos usarlo para sistema automático de riego. Como es sabido,
siempre es conveniente “regar” un jardín en
ausencia de sol para evitar que la evaporación
rápida del agua “queme” a las plantas o el pasto;
es por ello que lo recomendable es el riego en
horas del crepúsculo. En base a este principio,
cuando se va el sol este dispositivo pondrá en
marcha al temporizador durante un tiempo determinado (una hora por ejemplo) y mientras esté en
funcionamiento se podrá regar debido a la
acción de una electroválvula que permite el paso
del agua, accionada por el temporizador.
Cómo podrá comprender, este automatismo
puede tener otros usos por lo cual conviene tener
un prototipo listo para cuando sea necesario.
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Para terminar este capítulo, presentamos 10 proyectos de iluminación
que pueden ser útiles para diferentes ocasiones. Por razones de espacio no podemos brindar mayores
detalles sobre el funcionamiento y
armado ni los diseñaos de las placas
de circuito impreso, sin embargo,
puede obtener cada uno de ellos
desde nuestra web: www.webelectronica.com.mx, haciendo clic en el
ícono password e ingresando la
clave: proyeculb90. También se encuentran en el CD que acompaña a esta obra (vea la
página 1).
10 PROYECTOS DE
ILUMINACIÓN
ATENUADOR CON POTENCIÓMETRO
LÁMPARAS INCANDESCENTES
PARA
Con muy poco dinero y esfuerzo se puede
armar este atenuador que permitirá regular el brillo de una o varias lámparas ya sea para la iluminación de un ambiente o para un simple velador
o lámpara de pié.
El circuito propuesto se muestra en la figura 1 y,
a simple vista, se puede comprender que es muy
sencillo. El elemento activo de este proyecto es un
triac el cual es comandado por el potenciómetro
a través del diodo DIAC, que es del tipo 3202. El
triac puede ser montado sin disipador para cargas
de hasta 100W, pero pasada esa potencia se
hace indispensable el uso de uno. El potenciómetro conviene que sea lineal, para que el brillo varíe
en forma pareja a lo largo de todo el cursor. El uso
de la llave del pote se hace para conmutar la
entrada de corriente. Recuerde ser muy precavido
20 Club Saber Electrónica
Figura 1
Figura 2
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Página 21
10 Proyectos de Iluminación
monoestable. Luego éste gobierna un
Triac, que hace las veces de llave de
potencia.
Si bien el circuito parece complicado
para la función que cumple, si se lo analiza en detalle se notará que es muy sencillo. Está pensado para trabajar con tres
hilos (cables) entre los pulsadores y las
lámparas (que no deben superar los
100W sin disipar el triac). Así, entre los puntos 1 y 2 se conectan las lámparas y,
entre los puntos 2 y 3 se conectan los pulsadores que pueden incluir una lámpara
de neón tipo testigo. Esta lámpara testigo
se iluminará cuando el circuito esté en
espera (las lámparas de iluminación
estén apagadas). En tanto entre los puntos 1 y 3 se conecta la tensión de red. Para entenderlo mejor mire en la figura 4 el esquema de instalación.
Si donde se va a instalar el circuito hay fase y
neutro en todas las bocas o cajas se puede instalar el sistema con sólo un cable (el 2).
Figura 3
Figura 4
dado que está trabajando con la tensión de red
sin aislar.
En la figura 2 se puede apreciar el dispositivo
montado en una pequeña placa de circuito
impreso del tipo universal.
AUTOMÁTICO
PARA LUZ DE
PASILLO
Ideal para pasillos o escaleras, sobre todo en
edificios, este circuito permite mantener una serie
de lámparas en paralelo encendidas durante 2
minutos y luego las apaga automáticamente. Es
totalmente silencioso por ser de estado sólido y
muy fácil de montar.
El circuito es bien simple, se muestra en la figura
3 y consta de solo dos elementos activos. El primero es nuestro viejo y querido temporizador 555,
el cual esta configurado en nuestro caso como
LÁMPARA
DE
NEÓN
CON
9V DC
Todos sabemos que las lámparas de neón
requieren de al menos 180 volt para encender y
que, además, esta corriente debe ser del tipo
alterna. Para aquellas ocasiones en las que tenemos que encender una lámpara de este tipo pero
solo disponemos de una fuente de corriente
Figura 5
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Figura 6
como una batería o pack de pilas este circuito es
ideal.
El circuito sugerido se muestra en la figura 5.
Utilizando nuevamente el temporizador 555, este
circuito no es otra cosa que un oscilador cuya
etapa de salida ataca un transformador elevador
de tensión obtenido de una radio vieja transistorizada. Este se encarga de elevar la tensión al nivel
apropiado para el encendido de una lámpara de
neón típica. Los componentes asociados a los
pines 7, 6 y 2 determinan la frecuencia apropiada
de oscilación. El transformador utilizado en este
proyecto no es ni mas ni menos que el disponible
en la etapa de salida de una radio con salida
push-pull. Nótese que los terminales que originalmente se conectaban a la bocina o parlante
ahora van conectados como “primarios” mientras
que el antiguo primario ahora es secundario de
salida a la lámpara.
En caso de querer utilizarlo en el auto este circuito puede alimentarse con 12V sin problema
alguno y sin que se deba modificar nada.
CIRCUITO
PARA
FLASH SECUNDARIO
Este circuito permite disparar un flash fotográfico
partiendo de otro pero sin conectar ningún cable
entre ellos. Para lograrlo el circuito dispone de un
resistor sensible a la luz LDR el cual cambia de
22 Club Saber Electrónica
valor según la luz presente en el ambiente. De esta
forma se logra accionar la electrónica necesaria
para disparar el flash al cual se comanda.
El circuito, que se muestra en la figura 6, capta
la luz por medio del LDR cuya sensibilidad se
puede ajustar modificando el cursor del potenciómetro de 1MΩ. Los tres transistores se encargan de
entrar en corte/saturación en función a los cambios bruscos de la luz. El tiristor es disparado entonces haciendo brillar el flash. Dado que el circuito
responde a cambios violentos de luminosidad se
lo puede utilizar tanto en lugares oscuros como iluminados. Sólo se producirá el disparo del flash
secundario cuando otro flash (primario) se dispare.
EL circuito se alimenta con una batería de 9V la
cual en condiciones normales de uso dura hasta 1
año sin problemas. Un LED indica que se encuentra encendido.
Todo el equipo se puede armar sobre una placa
universal dado la simpleza del mismo y montarlo
en un pequeño gabinete plástico.
Dado que el tiristor entra en conducción por breves instantes no es necesario dotarlo de disipador.
FLASH ESTROBOSCÓPICO
PARA
BAILE
Muy difundido en clubes y discos éste dispositivo
genera una sucesión de disparos de flash a alta
velocidad que, combinado con penumbra u
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10 Proyectos de Iluminación
Figura 7
oscuridad total, dan un efecto visual de movimiento retardado. También es común verlo por
estos días en balizas de emergencias o letreros
publicitarios.
El circuito propuesto se muestra en la figura 7. El
elemento que genera la luz es una lámpara de
gas de xenón la cual tiene dos terminales de
entrada y un tercero de disparo.
Entre los bornes + y - del puente rectificador
aparece corriente continua proveniente de la red
eléctrica y limitada en corriente por la resistencia
de 50W. Esa corriente continua carga los capacitores electrolíticos de 100µF los cuales la hacen
circular por la resistencia del potenciómetro y del
pre-set. La corriente pasa entonces a la compuerta de disparo del tiristor (por medio de la lámpara de neón) provocando la circulación de tensión a través de este diodo. Esto hace que la
corriente se descargue en la bobina de disparo de
la lámpara de xenón lo que provoca un flash.
Seguido de esto los capacitores electrolíticos
comienzan nuevamente a cargarse repitiendo
indefinidamente este ciclo. El potenciómetro y el
pre-set determinan la velocidad de la secuencia,
siendo mayor a medida que se reduce la resistencia de este conjunto. La finalidad de poner por un
lado el pre-set y por el otro un pote responde a
tener un limitador de la velocidad máxima obtenida.
La bobina empleada es una estándar para el
disparo de lámparas de este tipo y puede ser
adquirida en la misma tienda donde adquiera la
lámpara. La resistencia de 50W, que es muy simi-
lar a la de un soldador, debe ser montada fuera
de la plaqueta para evitar que la temperatura
arruine el fenólico. No es necesario equipar al tiristor con un gran disipador de calor, sirviendo uno
del tipo clip como los empleados para los reguladores 78xx.
Para ajustar el pre-set bastará con dejarlo al
máximo de su recorrido y colocar también el cursor del potenciómetro a su extremo de mayor
resistencia. Con ambos elementos en su extremo
de mayor valor (que deberían estar formando una
resistencia de 1MΩ) encender el flash y poner el
potenciómetro al mínimo valor posible. Luego
debe ajustar el pre-set cuidadosamente hasta
lograr una suerte de fondo de escala que determina la velocidad máxima de destello de la lámpara.
INTERMITENTE
PARA
CARTELES
DE ILUMINACIÓN
El circuito que proponemos es ideal para cartelería y para señalización de advertencia o peligro
ya que hace titilar una o varias lámparas de 110V
/ 220V con una capacidad de consumo de hasta
800W.
El circuito es mas que simple y se muestra en la
figura 8, el capacitor de 400V, el puente rectificador, el diodo zener y el capacitor de 100µF forman
la fuente de alimentación, la cual obtiene tensión
continua de aproximadamente 9V a partir de la
red eléctrica sin transformador. El integrado es,
otra vez, nuestro viejo conocido 555; junto a sus
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
componentes
anexos
generan el tren de pulsos
que, aplicados sobre el
optoacoplador, accionan intermitentemente al
Triac haciendo que la
lámpara encienda y
apague continuamente.
El Triac puede ser un
TIC226D o un 2N6073A.
Alterando la resistencia
de 100kΩ o el capacitor
de 1µF se modifica el
Figura 8
tiempo de los destellos. El
puente rectificador puede ser construido con cuatro diodos 1N4007 o un puente de 400V por 1A de
corriente. El Triac debe montarse sobre un disipador de calor.
Todo el circuito funciona conectado a la red
eléctrica de 110V o 220V y sin aislación por lo que
deben tomarse las medidas de seguridad pertinentes ya que en la placa del circuito tendrá presente la tensión de la red eléctrica.
INTERMITENTE
PARA
LED
DE
MUY BAJO CONSUMO
Es posible que muchos se estén preguntando
para que quisiéramos poner un circuito integrado
y un capacitor para que un simple diodo LED destelle cuando podemos comprarlo directamente
intermitente. Es verdad, parece complicarse la
existencia sin necesidad. Pero lo cierto es que un
LED intermitente consume muchísima mas
corriente que uno convencional. Y este circuito
que presentamos permite hacer destellar un LED
fijo y con tan solo una pila AA de 1.5V pero mas
asombroso es que esa pila puede hacer funcionar
al LED por aproximadamente un año sin necesidad de reemplazarla. Eso si que es ahorro de
energía.
El circuito funciona alrededor de un integrado
de National Semiconductors, el LM3909 el cual
contiene en su interior casi todos los componentes
24 Club Saber Electrónica
necesarios, exceptuando el capacitor que hemos
colocado afuera. Con la configuración mostrada
en la figura 9 obtendremos una velocidad aproximada de parpadeo de un segundo y una duración de la pila estimada en un año.
LUCES AUDIORRÍTMICAS
DE
3 CANALES
Este tipo de iluminación es muy habitual en lugares de baile como clubes y discotecas ya que las
luces de diferentes colores y ubicaciones se
encienden al ritmo de la música o el audio local y
en función al tono del sonido. Con los sonidos graves se pueden accionar luces de un color determinado, azul por ejemplo. Con los sonidos de tono
medio se accionarán otras de otro color, podrían
ser amarillas. Y con las notas agudas (como la voz
humana) se accionaran otras luces que pueden
ser verdes. Aunque esto queda a gusto de cada
uno.
Figura 9
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10 Proyectos de Iluminación
Para simplificar su entendimiento dividimos el circuito en tres etapas bien diferenciadas. Por empezar la fuente de alimentación que se encarga de
reducir los 110V ó 220V de la red pública a 12V de
continua. El circuito de esta fuente se muestra en
la figura 10.
Figura 10
última etapa amplificadora (A3) la cual se dispone
como seguidor de tensión presentando una alta
impedancia de entrada y una baja impedancia
de salida, esto dispuesto así para que los tres filtros
de la siguiente no interactúen entre sí produciendo
mal funcionamiento.
Si se desea ingresar la señal de audio proveniente directamente de una bocina o parlante se
puede armar una etapa de aislación y adaptación de impedancia como la mostrada en la
Figura 12
Con un transformador de 500mA sobra para proveer corriente a todo el sistema, incluyendo los
ventiladores de refrigeración,
Por otro lado el circuito de entrada presta a dos
posibilidades. La primera es un pre amplificador
microfónico con una cápsula de electret la cual
capta el sonido ambiental, lo amplifica y lo
entrega a la siguiente etapa. Este circuito de
entrada lo puede ver en la figura 11.
La señal de audio es captada por el micrófono
el cual es alimentado por la resistencia de 1,8kΩ.
El capacitor de 100nF se encarga de desacoplar
la continua dejando pasar sólo la señal de AF. El
primer amplificador operacional (A1) se encarga
de la preamplificación inicial de la señal cuya
ganancia (sensibilidad) se ajusta por medio del
potenciómetro de 1MΩ colocado como regulador de realimentación. Una segunda etapa amplificadora (A2) se encarga de elevar un poco mas
el nivel de la señal de audio para entregarla a la
figura 12.
En este caso la señal de audio, proveniente
directamente de una bocina o parlante, ingresa a
un potenciómetro que permite regular la sensibilidad. El transformador empleado es uno común
empleado en las etapas de salidas de
radios a transistores. En
su bobinado de alta
impedancia entra la
señal y sale por el bobinado de baja, produciendo así la aislación
necesaria. Recuerde
Figura 11
que en el sistema la
masa (tierra o GND) se
encuentra conectada directamente a uno de los
terminales de la red eléctrica lo que implica peligro extremo en caso de realizar una conexión
errónea.
Seguidamente, la señal de audio adecuadamente amplificada y con la debida impedancia
ingresa al módulo de filtrado y accionamiento
eléctrico que se muestra en la figura 13.
El primer filtro (el de arriba) deja pasar sólo las
señales que sean inferiores a 500Hz (sonidos graves) que son amplificadas por el transistor y accioCAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 25
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
nan el Triac de potencia haciendo brillar las Figura 13
luces al ritmo de los sonidos de baja frecuencia. El segundo filtro (el del centro) deja pasar
las señales cuya frecuencia esté comprendida
entre los 500Hz y los 2,5kHz (sonidos medios)
que son amplificadas de la misma forma que
el módulo anterior y también accionan un Triac
para comandar las luces.
Por último, el filtro de abajo se encarga de
dejar pasar las señales de frecuencias superiores a 2,5kHz, haciendo que brillen las luces al
compás de los sonidos agudos.
En los tres casos se han dispuesto potenciómetros que se encargan de regular la cantidad de brillo para cada canal de luces.
Para realizar el armado, con un ventilador
para microprocesadores AMD Athlon (cooler
de dos ventiladores) se pueden montar los tres
Triacs, cuidando que el terminal de la aleta sea
común a los tres componentes, para lograr así
una eficiente disipación del calor. En estas condiciones se pueden colgar hasta 1.500W de
potencia incandescente sobre cada canal de
luces. Para mayor potencia se pueden colocar
mas transistores y Triacs en paralelo.
Hay que prestar mucha atención al
momento de armar el sistema ya que la masa
mienda usar diodos de alto brillo para una mejor
común, que va desde el micrófono hasta la última
visualización. También se puede colocar un LED
etapa de potencia en los Triacs, está conectada a
indicador de encendido en paralelo con la salida
uno de los polos de la red eléctrica por lo que es
de la fuente de alimentación, en este caso la resisposible que si no se realizan los aislamientos adetencia deberá ser de 1kΩ. Si se va a utilizar un LED
cuadamente se reciban descargas eléctricas. Un
intermitente habrá que colocar en paralelo con
punto crucial es la cápsula del micrófono que
éste un capacitor de 100nF para evitar que el destiene su terminal negativa conectada al recubritello produzca ruidos en los
miento metálico. Si no se aísla esa cápsula (coloamplificadores de audio o
cándola dentro de una funda termo retráctil o
Figura 14
en la mesa de mezcla.
dentro de un pequeño gabinete plástico) se
Visto de frente, con las inspodría recibir una descarga con sólo tocarla.
cripciones visibles y los termiPara señalizar en el frente del gabinete el encennales hacia abajo las conedido de cada canal se pueden colocar diodos
xiones del Triac son, de
LEDs de diferentes colores directamente en paraizquierda
a
derecha:
lelo con la salida de 110V/220V de cada vía. Para
Terminal 1, Terminal 2 y
ello se debe colocar a cada diodo LED una resisDisparo (figura 14).
tencia limitadora de corriente de 22kΩ. Se reco26 Club Saber Electrónica
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10 Proyectos de Iluminación
TEMPORIZADOR MICROCONTROLADO
El pequeño artefacto mostrado en la figura 15
enciende la luz del exterior de nuestra casa a
determinada hora (a las 20hs, por ejemplo) y la
apaga tres horas después de haberlas encendido
(siguiendo el ejemplo: a las 23hs). De esta forma
no tenemos las luces toda la noche encendidas
como sucedería con una célula fotoeléctrica sino
que las mantenemos conectadas durante el
tiempo que las precisamos en verdad.
El centro de esta aplicación lo conforma un
microcontrolador PIC12F508, muy pequeño pero
potente con un programa cargado especialmente para esta labor. El equipo obtiene su alimentación directamente de la red eléctrica sin
necesidad de transformador ni fuente conmutada. El conjunto formado por la resistencia de 50
ohm, el capacitor de 220nF, el zener, el electrolítico y los dos diodos conforman la fuente de este
sistema. La resistencia de 1MΩ se encarga de descargar el capacitor de poliéster cuando desconectamos el equipo de la red para prevenir choques eléctricos indeseados.
Un pequeño Triac se encarga de comandar la o
las luces que pueden o no ser de bajo consumo.
Se recomienda no consumir mas de 25W en conjunto con este Triac.
Al conectar el equipo a la red el mismo queda
a la espera de la pulsación sobre el pulsador. Al
presionar este pulsador iniciamos un conteo que
dura once horas. Trascurrido ese tiempo el equipo
enciende las luces durante tres horas y luego las
apaga durante 21 horas. De esta forma, si presionamos el pulsador a las 9am las luces se encenderán a las 20hs y se apagaran a las 23hs quedando así hasta las 20hs del día siguiente. Gracias
a este ingenioso mecanismo no se necesita de
pantallas de programación ni cosas raras.
Cada vez que presionemos el pulsador la lámpara o el artefacto controlado por este equipo se
encenderán durante un minuto indicando la
detección de la orden. Al presionar el pulsador se
pierde el seteo anterior, por lo que recién dentro
de once horas las luces se encenderán.
El LED es un indicador de dos significados. Si destella lentamente es indicación de funcionamiento
correcto. Si, en cambio, destella a alta velocidad
está indicando que se ha cortado la corriente
durante nuestra ausencia de casa y por ende será
necesario volver a programar la hora de encendido.
Se puede descargar el programa para el micro
controlador en sus dos versiones Fuente y
Compilado ya sea desde el CD que acompaña a
esta obra (vea la página 1). Si desea tipear y/o
modificar los horarios de activación y permanencia, en la tabla 1 mostramos el programa en “C”.
Figura 15
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Tabla 1 - Programa del Temporizador Microcontrolado
// Night Lamp Saver V3.2
// PIC12C508 LP Xtal 32768Hz runs saver.c
// The SAVER.C was compiled by PCW PIC C Compiler V2.266
// March 6,1999
// Copyright(C) 1999 W.SIRICHOTE
#include <SAVER.H>
#fuses LP,NOPROTECT,NOWDT // must include this line !!
// installation test 1 min turn on
#define onHour1 8
#define onMin1 0
#define offHour1 8
#define offMin1 1
// daily on/off, say 19:00 to 22:00
#define onHour2 19
#define onMin2 0
#define offHour2 22
#define offMin2 0
// set clock to 8:00 when press set time button once
#define setHour 8
#define setMin 0
// rename i/o devices
#define LAMP PIN_B0
#define LED PIN_B1
#define KEY PIN_B2
// variables declaration
char sec,min,hour,flag1,rate,temp;
// Bit assignment of flag1
// mask byte effect
// 0x20
installation test on/off(0)
// 0x40
compare time enable bit(1)
// 0x10
blink disable (1)
// 0x01
button pressed (1)
DE
5 CANALES
testOnOff()
{
if ((flag1 & 0x20) == 0)
{
if(hour == onHour1 && min == onMin1)
{
flag1 |= 0x10; // disable blink
output_high(LAMP); // on triac
}
if(hour == offHour1 && min == offMin1)
{
output_low(LAMP); // off triac
flag1 |= 0x20; // disable further test on off
flag1 &= ~0x10; // reenable blink
}
}
}
compareTimeOn_Off()
{
if((flag1 & 0x40) != 0) // allow entering only after 8:00 has been set
{
testOnOff();
if(hour == onHour2 && min == onMin2)
{
flag1 |= 0x10; // disable further blink
output_high(LAMP); // turn lamp on
}
if(hour == offHour2 && min == offMin2)
{
output_low(LAMP); // turn lamp off
flag1 &= ~0x10; // reenable blink
}
}
}
}
fireLED()
{
if ((flag1 & 0x10) == 0) // blink only triac is not turned on
{
temp++;
if ( temp == rate)
{
blink();
temp = 0;
}
}
}
chkKEY()
{
if(input(KEY)==0)
{flag1 |= 0x01; // set bit 0 telling key been pressed
flag1 |= 0x10; // disable firing LED
output_high(LAMP); // turn on lamp when press button
}
}
main()
{
setup_counters(RTCC_INTERNAL,RTCC_DIV_32); // [32768/4]/32 = 256Hz
output_low(LAMP);
output_high(LED);
flag1 = 0;
rate = 1;
temp = 0;
tmr0 = 0;
hour = 18;
min = 0;
sec = 0;
setTime()
{
if ((flag1 & 0x01) != 0) //input(KEY)==0)
{
hour = setHour;
min = setMin;
sec = 0;
flag1 |= 0x40; // enable compare time
flag1 &= ~0x20; // reenable test on off
flag1 &= ~0x01; // clear key press bit
rate = 5;
}
}
time() // update clock every 1 second
{
sec++;
if ( sec >= 60)
{
sec = 0;
min++;
if ( min >= 60)
{
min = 0;
hour++;
if ( hour >= 24)
hour = 0;
}
SECUENCIADOR
output_low(LED);
delay_ms(100);
output_high(LED);
}
}
blink() // turn LED on 100 ms
{
Y
2 EFECTOS
El circuito de la figura 16 controla cinco salidas
de 110V ó 220V las que pueden conectarse cada
una a circuitos de luces que se encenderán
secuencialmente.
Por medio de un potenciómetro se puede regu28 Club Saber Electrónica
while(1)
{
while( tmr0 != 0) // while waiting 1sec elapsed check button also
chkKEY();
// the following tasks executed every 1 second
time();
compareTimeOn_Off();
fireLED();
setTime();
}
}
lar la velocidad de desplazamiento y por medio
de un interruptor se puede seleccionar el efecto
(IDA ó IDA y VUELTA).
El circuito esta formado por un divisor por 10, un
oscilador transistorizado, la etapa de actuación de
potencia y la fuente de alimentación. A cada
pulso en la pata 14 el integrado avanza un paso
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10 Proyectos de Iluminación
Figura 16
en las terminales (el orden es: 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6,
9, 11, en ese orden, y luego repite). Si se aplica un
pulso en la pata 15 el integrado vuelve a comenzar desde el terminal 3, por lo que el interruptor en
posición I, cuando la cuenta llega al terminal 1 reinicia y, cuando el interruptor esta en I/V la cuenta
se efectúa completa.
Los diez diodos 4148 hacen que la corriente solo
vaya del integrado a las bases y no vuelva de
regreso cuando se pasa de vuelta o de ida. Si se
colocan capacitores en las bases de los transistores de valores que pueden rondar los 47µF (este
valor debe ser experimentado) se logra un efecto
de apagado suave (dimmer) muy agradable a la
vista. Mientras mas alto el valor de estos capacitores mas tiempo permanecerá encendido el canal
y mas suave será
Figura 17 el apagado. En la
figura
17
se
puede observar
el diagrama de
pines de los semiconductores
empleados en
este proyecto.
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C APÍTUL O 2: P ROYECTOS P ARA A L ARMAS
La preocupación por los bienes propios es
una constante de estos tiempos. Siendo
así, el lector que tiene la posibilidad de
incorporar a su residencia un sistema de
alarma, obtiene, sin duda , una ventaja
respecto de quienes no pueden hacerlo.
En esta nota describimos una sencilla pero
efectiva central de alarma.
ALARMA TEMPORIZADA
INTRODUCCIÓN
La preocupación por los bienes propios es una
constante de estos tiempos. Siendo así, el lector
que tiene la posibilidad de incorporar a su residencia un sistema de alarma, obtiene, sin duda,
una ventaja respecto de quienes no pueden
hacerlo.
El proyecto que se presenta en este artículo es el
de una alarma con sensores de hilo (cables), económico y eficiente.
Es alimentado por una batería de 9V y este circuito dispara una sirena cuando se interrumpe
Figura 1
uno de los sensores. La alarma permanece en
funciones durante un tiempo determinado, después del cual su consumo de corriente se reducirá
prácticamente a cero. Las características de este
dispositivo son:
Alimentación: 9V (batería)
Consumo de corriente en el estado de espera:
10µA
Consumo de corriente (máx.): 150mA.
Impedancia de cargas: 4 u 8 ohm.
DESCRIPCIÓN
DEL
CIRCUITO
Según se observa en el diagrama de bloques
de la figura 1, el circuito es simple y emplea
pocos componentes.
Se trata de una alarma “completa” que es
capaz de emitir un fuerte sonido cuando la misma
se dispara.
El primer bloque corresponde a los sensores que
son, en verdad, alambres finos que conectan los
CAPÍTULO 2: Proyectos para Alarmas 31
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Figura 2
puntos y objetos que se quieren proteger, de
manera que resultan interrumpidas las conexiones
con el más mínimo movimiento.
En el estado de espera, los sensores mantienen
la continuidad entre el resistor R1 y el polo negativo de la batería, no habiendo polarización para
el transistor Q1, lo que hace que el oscilador permanezca desconectado.
Cuando se interrumpe el hilo sensor, el capacitor
C1 comienza a cargarse mediante R1 y R2,
poniendo entonces al oscilador unilateral en operación.
A medida que el capacitor se va cargando, la
corriente de base de Q1 y la tensión sobre el oscilador irán disminuyendo progresivamente hasta
que el oscilador ya no queda en condiciones de
funcionar.
El tiempo de carga depende de la constante de
tiempo (Rl + R2)/C1, más la resistente de entrada
presentada por Q1, la resistencia entre bases de
Q2, etc.
Con los valores de los componentes indicados,
la alarma puede sonar durante 3 minutos aproximadamente. Mientras que si cambiamos el capa32 Club Saber Electrónica
citor C1 por uno de l000µF, el tiempo de operación será de 4:30 minutos.
El tercer bloque del diagrama representa el circuito de oscilación.
Según vimos ya, se trata de un oscilador de relajación con transistor unijuntura, operando en frecuencia de audio. Utilizando los valores provistos
en la lista de materiales, el oscilador trabajará en
la frecuencia de 4,5KHz aproximadamente. Los
lectores interesados podrán experimentar alternando el valor de C2 para modificar el sonido.
Observe que C2 debe estar entre 22nF (capacitor cerámico) y 4,7F (capacitor electrolítico), pues
así la frecuencia generada estará en la banda de
audio (20Hz a 20kHz). En la salida del oscilador
tenemos una etapa amplificadora formada por
tres transistores en acoplamiento Darlington. Este
circuito permite excitar con buena potencia una
bocina (parlante) de 4 u 8 ohm, resultando eficiente para las finalidades del proyecto.
En lugar de R4 puede colocar un pre-set de
10kΩ y ajustarlo a la frecuencia que mejor crea
conveniente para dar el sonido de aviso en caso
de disparo.
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Alarma Temporizada
Figura 3
LISTA
DE
MATERIALES
Q1 - BD135 - Transistor NPN de media potencia.
Q2 - 2N2646 - Transistor unijuntura.
Q3 -BC548 - Transistor NPN de uso general.
Q4 - TIP31 - Transistor NPN de media potencia.
Q5 - 2N3055 -NPN de silicio de alta potencia.
C1 - 470µF x l6V - Capacitor electrolítico
C2 -47nF - Capacitor cerámico
R1 - 82kΩ
R2 - 22kΩ
R3 - 100Ω
R4 - 4k7
R5 - 1k Ω
R6 - 2M2
Varios:
Batería de 9V, conector para batería, placa de
circuito impreso, altoparlante de 8 ohm, llave de
contacto momentáneo (S1), interruptor común (S2),
disipador para Q5, alambres, soldadura, etc.
El circuito completo de la alarma se ve en la
figura 2.
Puede hacerse el montaje en puente de terminales, pero el ideal es hacerlo en placa de circuito
impreso ya que la alarma debe ocupar el menor
espacio posible para que quede camuflada.
En la figura 3 se da el diseño de la placa del circuito impreso y la disposición de los componentes.
El transistor de potencia (Q5) debe montarse
fuera de la placa y debe tener un radiador de
calor.
Para obtener mayor volumen, utilice un altoparlante de buena calidad y de 10 cm por lo menos.
Verá el lector que damos la colocación de sólo
dos sensores en el diagrama (X, y X2), más nada
impide que muchas unidades se conecten en
serie.
Para el montaje de los sensores emplee hilos
finos o tiras de papel de aluminio y en ese caso
habrá mayor sensibilidad. Esos hilos están fijados a
dos puntos, uno en la parte fija y el otro en la parte
móvil de la ventana, por ejemplo, y conectados al
circuito, principal por medio de hilos comunes de
conexión.
Para probar la alarma, una los hilos de los dos
sensores, apriete S1 y accione S2.
Desconectando uno de los hilos sensores, con su
interrupción la alarma debe disparar de inmediato
emitiendo sonido. Después de un cierto tiempo el
sonido irá disminuyendo gradualmente de intensidad hasta parar.
Una vez activada, para rearmar la alarma se
deben rehacer las conexiones interrumpidas y presionar S1. Comprobando el funcionamiento,
puede hacerse la instalación definitiva.
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Uno de los efectos sonoros más llamativos en las películas de la serie
"Star Trek" (Viaje a las Estrellas) es el
Alerta Rojo, una estridente alarma
que suena cuando la nave
"Enterprise" se encuentra en peligro.
Para los fanáticos de esta serie, o
para los que desean un sistema de
alarma diferente, va nuestro proyecto: una sirena que produce el
mismo sonido del Alerta Rojo
STAR TREK: SIRENA ULULANTE
INTRODUCCIÓN
Evidentemente, los efectos de explosiones, aparatos electrónicos que se queman y sueltan chispas por todos lados (cosa que en realidad sabemos que no puede ocurrir, pues... ¿para qué existen los fusibles y los circuitos de protección?) llaman la atención en las películas de fantasía científica que muestran viajes espaciales. Pero sin
duda, en el caso de la serie "Viaje a las Estrellas",
el Alerta Rojo es uno de los favoritos, y es reconocido por cualquiera de sus seguidores.
Si el lector desea tener un "Alerta Rojo" en su
casa o en su auto, para llamar la atención, para
sonorizar un juguete o chasco, o hasta para un
espectáculo infantil, su montaje, que es bastante
simple, se describe en este artículo.
En nuestro proyecto incluimos una etapa de
audio de buena potencia capaz de proporcionar
algunos watt a una bocina (parlante) de buen rendimiento, pero nada impide que la salida sea retirada directamente del pin 3 del integrado CI-2 y
aplicada a un potente amplificador de audio
externo, con capacidad para "alertar" a quien el
lector desee.
En verdad, si retiramos la etapa de potencia, el
circuito puede ser alimentado con tensiones de 5
a 15 volt, lo que abre la posibilidad de utilizarlo de
muchas otras formas, como por ejemplo, para
efectos especiales en grabaciones.
Con la etapa de potencia tenemos un pico de
corriente consumida del orden de 1,5 ampere. Sin
esa etapa, el consumo cae a algunas decenas
de miliamperes.
CARACTERÍSTICAS
Figura 1
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* Tensión de alimentación con la etapa de
potencia: 12V.
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Star Trek: Sirena Ululante
Figura 2
* Tensiones de alimentación sin etapa de potencia: 5 a 15V
* Corriente máxima (potencia): 1,5A
* Circuitos integrados usados: 2
* Impedancia del parlante: 2 ó 4Ω
CÓMO FUNCIONA
El sonido característico del alerta rojo, si lo analizamos, nos revela una doble modulación.
La primera modulación es por interrupción de un
oscilador que pulsa en intervalos regulares. La
segunda modulación es en frecuencia cuando el
tono de la señal emitida a intervalos crece y se
vuelve más agudo antes de desaparecer.
Para conseguir eso de modo simple hacemos
uso de dos circuitos integrados bastante comunes.
Partimos entonces de un oscilador de audio
(astable) donde P2, R8, R9, y C2 determinan el
tono central del sonido que se producirá. El ajuste
fino se hace en el trimpot P2, ya que la tolerancia
de los componentes usados impide que el sonido
ideal sea obtenido con valores fijos.
El integrado 555 tiene una entrada de modulación (pin 5) y una entrada de control (pin 4). Sin
embargo, para obtener dos controles usamos la
entrada de modulación y el propio capacitor de
temporización.
Así, las interrupciones se obtienen generándose
una señal de baja frecuencia a partir de CI-1
(astable 555) y aplicándola vía el transistor Q2 al
capacitor C2. Cuando el transistor va a saturación
(nivel alto de salida ) el capacitor C2 es cortocircuitado, interrumpiéndose las oscilaciones.
Eventualmente R7 debe ser reducido en caso
que el efecto no se obtenga en función de la
ganancia del transistor; se admiten valores hasta
22Ω.
La modulación en frecuencia se obtiene de
modo suave aplicándose la señal diente de sierra
de la carga de C1 vía transistor Q1 al pin 5 del circuito integrado CI-2. La profundidad de esta
modulación puede ser alterada modificando R4 y
R6.
La intermitencia que determinará el realismo del
efecto deberá ser ajustada en el trimpot P1. La
señal final de audio que tiene una forma de onda
más o menos como la mostrada en la figura 1, es
aplicada a una etapa de potencia que, para
mayor simplicidad consiste en un transistor
Darlington TIP120. Este transistor consigue excitar
directamente con buen rendimiento un parlante
de 2 ó 4Ω.
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Obtenemos entonces el efecto
final que es un sonido alto y claro
que imita el Alerta Rojo.
MONTAJE
En la figura 2, tenemos el diagrama completo de nuestro aparato.
La disposición de los componentes en una placa de circuito
impreso se muestra en la figura 3
en la que también puede apreciar
el impreso visto desde el lado del
cobre.
LISTA DE MATERIALES
CI-1 y CI-2 - 555 - Circuito integrado.
Q1 - BC558 - Transistor PNP de uso general.
Q2 - BC548 - Transistor NPN de uso general.
Q3 - TIP120 - Transistor NPN Darlington.
D1 - 1N4148 - Diodo de silicio de uso general.
P1 y P2 - 47k - Pre-set.
PTE - bocina (parlante) de 2 ó 4Ω x 10 cm.
R1 y R8 - 4k7
R2 - 33kΩ
R3 - 10kΩ
R4 - 1k Ω
R5 - 4,7kΩ
R6 y R10 - 2,2kΩ
R7 - 470Ω
R9 - 82kΩ
C1 - 47µF x 12V - Capacitor electrolítico.
C2 - 10nF - Capacitor cerámico o de
poliéster.
C3 - 100µF x 12V - Capacitor electrolítico.
VARIOS:
Placa de circuito impreso, caja para montaje, zócalos para los integrados, cables,
estaño, disipador de calor para el transistor,
etc.
36 Club Saber Electrónica
Figura 3
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Star Trek: Sirena Ululante
Es necesario usar un buen disipador de calor
para el transistor de potencia.
Los trimpots o presets son del tipo vertical para
montaje en placa, pero nada impide que el lector convierta su aparato en una central de efectos
cambiando los trimpots por potenciómetros instalados en el panel de la caja que aloja al conjunto.
Para los integrados sugerimos la utilización de
zócalos DIL de 8 pines. Los capacitores electrolíticos deben tener una tensión de trabajo de por lo
menos 12V.
Los resistores pueden ser de 1/8W ó 1/4W con 5
a 20% de tolerancia y C2 puede ser tanto cerámico como de poliéster. Los transistores Q1 y Q2
admiten equivalentes así como Q3, que también
puede ser TIP121 ó TIP122. Para menor potencia
ALARMA
también se pueden usar los TIP31 ó TIP41 en cuyo
caso R10 debe ser reducido a 1k. El parlante debe
ser de por lo menos 10 cm con una potencia
superior a los 5 watt y para mayor rendimiento
deberá ser instalado en una pequeña caja acústica.
PRUEBA
Y
USO
Para probar basta conectar la unidad a una
fuente que pueda suministrar por lo menos 1
ampere (con parlante de 4Ω) y se ajusta el sonido
para el que más se acerque al Alerta Rojo, accionando P1 y P2. Eventualmente podemos reemplazar R7 para acercarnos más al sonido deseado.
DE
NIVEL
Este aparato hace sonar un buzzer de modo intermitente
en caso de que el nivel de agua de una pecera disminuya a un valor peligroso, sea esto por vaciamiento u
otros problemas, incluso evaporación. Para el monitoreo de distintas peceras o reservorios de agua
pueden conectarse varios sensores en serie. La inclusión de un relé permite la activación de un aparato
mientras la alarma esté activada.
INTRODUCCIÓN
El equipo descrito atiende los pedidos de lectores aficionados al tema que desean un monitoreo
electrónico de su pecera, con la finalidad de alertarlos sobre una eventual caída en el nivel de
agua, lo que puede producirse por un vaciamiento, que pondría en riesgo la vida de los
peces, o por una evaporación natural, caso en
que sólo bastaría completar el nivel de agua para
solucionar el problema.
El circuito puede alimentarse con pilas comunes, y en la condición de reposo su consumo es
extremadamente bajo (0,5mA), lo que garantiza la
durabilidad de la fuente por meses, aun con funcionamiento continuo.
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Figura 1
CARACTERÍSTICAS
Las características de este dispositivo son las
siguientes:
* Tensión de alimentación: 6V o 9V (pilas o batería)
* Corriente en espera: 0,5mA
* Corriente en contacto: 15mA
FUNCIONAMIENTO
El montaje es bastante sencillo ya que se utiliza
sólo un circuito integrado. La corriente en el sensor
es absolutamente inofensiva para la vida en la
pecera debido a que, por el agua, circulan billonésimas de amperes.
El circuito integrado 4093B está formado por
cuatro puertas NAND disparadoras que pueden
conectarse en diversas configuraciones a fin de
operar como inversores, osciladores y amplificadores digitales.
En este proyecto se aprovechan estas tres funciones. Así, la primera puerta (CI1a) se utiliza como
inversor, de modo tal que cuando el sensor se
mantiene en corto y la entrada en el nivel alto, la
salida se mantiene en el nivel bajo.
El sensor consiste en dos cables desnudos en
38 Club Saber Electrónica
contacto con el agua hasta el nivel en que Ud.
crea necesario que se produzca el disparo.
Precisamente, en el nivel de disparo, el sensor se
comporta como un circuito abierto, y la entrada
de CI1a va hacia el nivel bajo (por medio de R1)
llevando la salida de esta compuerta lógica al
nivel alto.
LISTA
DE
MATERIALES
Q1 - BC458 - Transistor NPNCI1 - 4093B - circuito
integrado CMOS
R1 - 4,7MΩ
R2 - 1,5MΩ
R3 - 47kΩ
C1 - 470nF - capacitor cerámico.
C2 - 47nF - capacitor cerámico.
C3 - 10µF - capacitor electrolítico x 25V.
X1 - Sensor - ver texto.
RL1 - Relé de 6V para circuitos impresos.
BZ - Buzzer piezoeléctrico.
S1 - Interruptor simple
B1 - 6V - 4 pilas pequeñas, o 9V - batería.
VARIOS:
Placa de circuito impreso, soporte para pilas o
conector de batería, caja para montaje, material
para el sensor, zócalo para el circuito integrado,
cables, soldadura, etc.
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Alarma de Nivel
Figura 2
La compuerta CI1a, a su vez, controla dos osciladores formados por las puertas CI1b y CI1c y sus
componentes asociados.
El primero, CI1a, opera en una frecuencia muy
baja, dada por C1 y R2, y que corresponde a la
modulación de la señal. El segundo, formado por
CI1c, genera un tono de audio.
Combinando las señales en CI1d se obtiene un
tono modulado que es amplificado digitalmente
para excitar el transductor piezoeléctrico BZ.
Así, cuando el sensor abre, tenemos la emisión
de bips con buena potencia, avisando que el
nivel de agua cayó por debajo
del valor permitido. La inclusión
de un filtro (R4 y C3) permite la
activación de un transistor que
conmuta los contactos del relé
RL1, los que podrán comandar
cualquier aparato.
En la condición de espera la
corriente es muy baja y, cuando
los osciladores están en funcionamiento, el consumo está en el
orden de los 5mA. El tono generado es lo suficientemente alto
como para ser oído desde una
buena distancia.
La figura 1 muestra el diagrama
completo de la alarma y en la
figura 2 aparece la disposición de
los componentes en una
pequeña placa de circuito
impreso.
Todo el conjunto cabe fácilmente
en una cajita plástica, conjuntamente con el transductor BZ y las
pilas pequeñas. El transductor es
del tipo Metaloplástica y el sensor
consiste en dos cables con las
puntas desnudas fijadas al nivel
en el que se desea el disparo.
COMPROBACIÓN
Y
PRUEBA
La prueba de funcionamiento es sencilla: colocando las pilas en el soporte, con el sensor abierto,
deberá producirse el sonido; con las puntas de los
cables del sensor en contacto con el agua,
deberá detenerse.
Verificado el funcionamiento sólo resta efectuar
la instalación definitiva del aparato. Para más de
una pecera, los sensores pueden ser conectados
en serie.
No existe límite para la cantidad de sensores a
utilizarse.
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Este proyecto se trata de un automatismo para quien posee piscinas
o tanques en casa y teme que los
niños puedan caer en ellos cuando
nadie los observa. Consiste en una
alarma que dispara una sirena o
chicharra en caso que el agua se
agite repentinamente debido a la
caída de un cuerpo de buen
tamaño. El sistema es sencillo, eficiente, y representa un consumo de
energía pequeño
ALARMA
DE
PARA
INTRODUCCIÓN
PISCINAS
La existencia de tanques, piletas de natación o
piscinas en propiedades donde hay niños trae
siempre una preocupación: una eventual caída
cuando nadie está observando. Una alarma que
funcione con la agitación momentánea del agua
es una buena solución para este tipo de problema.
El circuito que proponemos activa un relé que, a
su vez, alimenta por un tiempo preajustado una
chicharra o sirena de buena potencia. El consumo
de la alarma en la condición de espera es extremadamente bajo y, como el sensor funciona con
sólo 6V (hasta 12V es la alimentación que sugerimos), no existe el mínimo peligro de choques en
caso de un eventual contacto con el agua o los
sensores.
El montaje y la instalación son simples, pudiendo
hacerse con poco trabajo. El sensor será instalado
en la pileta de natación cuando nadie la esté
usando, lo que facilita bastante su operación.
40 Club Saber Electrónica
SEGURIDAD
El escaso dinero invertido en su montaje ciertamente será compensado por la seguridad y tranquilidad que se obtienen.
Alimentando el aparato con 4 pilas medianas o
grandes podrá quedar conectado por días seguidos durante semanas.
No hay secretos para el montaje de este aparato y su funcionamiento es muy fácil de entender.
FUNCIONAMIENTO
DEL
CIRCUITO
Se trata de un monoestable con un integrado
555.
En esta configuración el capacitor C1 y el ajuste
de VR1 y R4 determinan por cuánto tiempo tendremos una tensión positiva en la salida del integrado, que corresponde al pin 3. Así, para dispararlo bastará hacer que la tensión del pin 2 caiga
a menos de 1/3 de la tensión de alimentación.
En las condiciones de espera la tensión en la
salida del integrado es 0V y la entrada del pin 2,
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Alarma de Seguridad para Piscinas
Figura 1
que corresponde al disparo, es positiva gracias al
resistor de 2M2(R1).
El sensor presenta una resistencia de muchos
MΩ cuando está fuera del contacto con el agua.
Este sensor consiste en dos cables con las puntas
peladas en contacto con el agua.
Cuando se produce el movimiento u ola provocada por la caída de un cuerpo, los contacto que
representan los alambres del sensor hace que la
resistencia presentada caiga algunas decenas o
incluso centenares de kΩ, lo que es suficiente para
hacer que la tensión en el pin 2 caiga, al punto de
provocar el disparo del monoestable.
La tensión en la salida del integrado sube, entonces, por un tiempo de algunos minutos (el tiempo
es ajustado en VR1).
Esta tensión polariza, en dirección a la saturación, al transistor Q1, un BC548, que energiza la
bobina de un relé.
Los contactos del relé son utilizados para controlar la alimentación de alta tensión de una chicharra o sirena de hasta 2A de corriente, lo que significa mucho ruido.
Como los contactos están completamente aislados del circuito, la alta tensión que alimenta a la
chicharra o sirena no aparece en ningún punto
del circuito de control, lo
que garantiza la total
seguridad del sistema.
MONTAJE
Figura 2
En la figura 1 tenemos el
diagrama completo de
esta sencilla alarma y en
la 2, su montaje utilizando una placa de circuito impreso.
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Esta disposición permite que se experimente el
circuito primero en una matriz y, si le agrada el
comportamiento del mismo, pase los componentes en montaje definitivo a la placa.
Los resistores son todos de 1/8 ó 1/4W y el capacitor electrolítico debe tener una tensión de trabajo de 6V a 12V. Su valor puede ser reducido a
100µF en caso que desee un menor tiempo de
accionamiento de la chicharra o sirena.
VR1 es un trimpot y su valor no es crítico,
pudiendo tener entre 220kΩ y 1MΩ. Valores más
elevados permiten la obtención de mayores tiempos de accionamiento para la alarma.
El transitor puede ser cualquier NPN de uso general, como los BC547, BC548, BC549, BC237,
BC238, BC239, etc.
El diodo en paralelo con el relé es de uso general de silicio y tiene por función proteger el transistor contra las altas tensiones generadas en la
bobina del relé en el momento de la conmutación.
El sensor, conectado en los puntos A y B (que, en
verdad, es un puente de terminales con tornillos)
consiste en dos cables rígidos pelados colocados
en el borde de la pileta pero sin tocar el agua,
según muestra la figura 3.
Este sensor deberá ser fijado en una tabla de
modo que los cables pelados queden a unos 2 ó
3 centímetros por encima de la superficie calma
del agua para que, con pequeñas ondas, pueda
ser alcanzado y así accionar el circuito. El cable
de conexión del sensor
al circuito puede ser
común paralelo, con
hasta 10 m de largo.
PRUEBA
Y
LISTA
DE
MATERIALES
CI-1 - 555 - circuito integrado - timer
Q1 - BC548 ó equivalentes - transistor NPN de uso
general
D1 - 1N4148 - diodo de silicio de uso general
K1 - microrrelé para 6V - MC2RC1 - Metaltex
P1 - 470k - trimpot
S1 - interruptor simple
B1 - 6V - pilas
R1 - 2M2
R2 - 10kΩ
R3 - 1kΩ
C1 - 470µF - capacitor electrolítico
VARIOS:
Caja para montaje, soporte de pilas, placa de circuito impreso, puente de 4 terminales con tornillos ó
2 puentes de 2 terminales con tornillos, sensor,
cables, estaño, etc.
de ajustar VR1 para el menor tiempo (VR1 con la
mínima resistencia).
Tocando por un instante con los sensores en el
agua, o incluso tocando con los dedos en estos
elementos, debemos oír el chasquido de cierre
del relé y, después de algún tiempo, el chasquido
de su abertura.
Comprobado el funcionamiento sólo resta
hacer su instalación, utilizando los contactos del
relé como interruptor para el sistema de aviso, que
puede ser el que usted prefiera (sonoro, lumínico o
USO
Para la prueba, basta
conectar el sensor en los
terminales y colocar las
pilas en el soporte.
Accione SW1 después
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Figura 3. El sensor debe instalarse en el borde de la pileta, pero de modo que los cables
no toquen el agua.
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Alarma de Seguridad para Piscinas
ambos). Los cables del sector de alta tensión
deben ser todos bien recubiertos y quedar lejos
del alcance de las personas.
El sensor deberá será recogido cuando la piscina esté en uso y sólo será colocado cuando la
misma esté con el agua tranquila, sin agitación
ninguna.
Colóquelo de modo que quede a uno o dos
centímetros por arriba de la superficie del agua.
OTROS USOS
Este mismo circuito también tiene otras utilidades. Podemos usarlo como alarma de inundaciones, avisando cuando el agua sube por encima
de cierto nivel en un sótano. En este caso, en lugar
de la sirena también puede ser accionada automáticamente una bomba de agua que desagüe
el lugar.
EFECTOS SONOROS PARA
SISTEMAS DE SEGURIDAD
En materia de audio y efectos
sonoros, una de las cosas más
interesantes que podemos hacer
con circuitos osciladores es combinarlos para producir una modulación de sonidos. Son innumerables los sonidos que podemos
obtener y que permiten poner en
acción toda
la creatividad.
Podemos imitar sirenas, pitos de
fábricas, bocinas, sonidos especiales, cantos de pájaros, etc. El circuito que proponemos
es ideal para instalar en sistemas de seguridad cuando desea generar diferentes sonidos
en función del aviso que desea dar.
INTRODUCCIÓN
El circuito que proponemos es una “verdadera
central de efectos sonoros” que utiliza tres osciladores unilaterales asociados e interdependientes
entre sí. Eso significa que además de los controles
normales de frecuencia, modulación y volumen,
tenemos también el ajuste de profundidad de
modulación.
FUNCIONAMIENTO
El principio básico de funcionamiento de nuestro
aparato es simple: dos osciladores operando en
baja frecuencia para modulación y otro en una
frecuencia más alta para el sonido propiamente
dicho, según se ve en la figura 1.
El oscilador principal (Q3) genera una señal en la
frecuencia de audio. Por la influencia de Q2 este
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Figura 1
sonido será modulado en la frecuencia relativa a
la combinación de los potenciómetros P5, P4, P2
junto con el condensador C2, entonces la señal
obtenida se modulará nuevamente mediante Q1,
que opera en una frecuencia más baja que Q2. El
resultado será un sonido compuesto, "bimodulado" en frecuencia, que podrá proporcionar
efectos sonoros bastante interesantes para fiestas
o grabaciones.
Los lectores interesados podrán experimentar
LISTA DE MATERIALES
Q1. Q2, Q3 - 2N2646 - Transistores unijuntura.
Q4 - BC548 o equivalente - Transistor NPN.
Q5 -BC337 - Transistor NPN.
Q6 -BC327 - Transistor PNP.
D1, D2 - 1N4148 - Diodos de uso general.
C1, C4 - 10µF x 16V - Capacitores electrolíticos.
C2 - 47nF - Capacitor cerámico.
C3, C5 - 100pF - Capacitores cerámicos.
C6 - 100µF x 16V - Capacitor electrolítico.
C7 - 470µF - Capacitor electrolítico.
R1, R2, R3 - 470Ω
44 Club Saber Electrónica
alternando los valores de C1, C2 y C3 para modificar el sonido y los efectos deseados. Observe
que debe elegirse C3 de modo de seleccionar
frecuencias en la banda de audio (20Hz a 20kHz)
y que los capacitores, en orden creciente de valores, son: C3, C2 y C1.
La señal modulada parte directamente del emisor de Q3 y llega a la entrada de un circuito amplificador que utiliza como base el transistor BC337 y
su complementario, el BC327.
R4 - 120kΩ
R5 - 1kΩ
P1 - Potenciómetro de 22kΩ
P2, P6 - Potenciómetros de 100kΩ
P3 - Potenciómetro 47kΩ
P4 - Potenciómetro 33kΩ
P5 - Potenciómetro de 4k7
Varios
Placa de circuito impreso, parlante de 8Ω, interruptor
común (S1), alambres, perillas para los potenciómetros,
estaño, etc.
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Efectos Sonoros para Sistemas de Seguridad
Figura 2
Figura 3
En la figura 3 se ve el diseño de
la placa del circuito impreso y la
disposición de los componentes.
Debido a la simplicidad del circuito, el montaje no ofrece
grandes dificultades ni siquiera a
los menos experimentados.
Debe tenerse cuidado con la
soldadura de los transistores,
capacitores y diodos, que no
podrán invertirse ni cambiarse.
Para la bocina o parlante la
única exigencia es que la impedancia sea de 8 ohm. Para
mejor volumen y calidad de
sonido recomendamos los que
tienen por lo menos 10 cm.
Puede emplear un amplificador
si desea que el sonido generado
sea de mayor potencia.
De esa manera, nuestra central de efectos sonoros permitirá excitar, con buena potencia, un altoparlante de 8.
MONTAJE
El circuito completo del aparato se muestra en
la figura 2.
PRUEBA
DE
FUNCIONAMIENTO
Hecho el montaje, la prueba del funcionamiento
es muy sencilla: conecte la alimentación, accione
S1 y ponga los potenciómetros a voluntad, verificando que todos trabajen y oiga cómo varían los
sonidos. Haga experiencias para llegar a conocer
la actuación de los controles.
CAPÍTULO 2: Proyectos para Alarmas 45
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C APÍTUL O 3: I NSTRUMENTOS E LECTRÓNICOS
Presentamos en este artículo un proyecto de gran
utilidad para el técnico y el estudiante. Posee dos
salidas, y proporciona una señal modulada en
amplitud en la banda de ondas medias, que sirve
para la calibración de radios. En la otra salida
tenemos una señal rectangular de audio que sirve
tanto para pruebas y detección de fallas como
para excitación de circuitos CMOS.
GENERADOR DE SEÑALES
PARA CALIBRACIÓN Y
PRUEBAS EN RF
INTRODUCCIÓN
Con este aparato podemos generar una señal
de RF modulada y una señal rectangular en la
banda de audio, permitiendo su aplicación en los
siguientes casos:
* Como inyector de señales en la prueba de
radios amplificadores;
* Como generador para la calibración de etapas de FI y de radios de AM;
* Como probador de componentes CMOS;
* En la prueba de amplificadores de audio con
verificación de su linealidad y sensibilidad.
* En la prueba de pequeños transductores de
alta y mediana impedancia.
FUNCIONAMIENTO
Tiene tres bloques que pueden analizarse separadamente, como podemos observar en el dia-
grama esquemático de la figura 1. El primero
consiste en la fuente de alimentación estabilizada
que tiene por base un transformador reductor de
tensión, un rectificador en onda completa y un
integrado regulador (7812). Este integrado puede
proporcionar 12V bajo corriente de hasta 1A, pero
el consumo de corriente del aparato es bastante
menor.
El LED1, conectado después del rectificador,
sirve para indicar el funcionamiento del aparato.
Las señales de alta frecuencia, en la banda de
ondas medias y FI, son generadas por la bobina
L1 y por CV, que, en conjunto con Q1, forman un
oscilador Hartley. Este oscilador proporciona una
señal de buena potencia que puede hasta ser
irradiada hacia receptores cercanos, sin necesidad de un acoplamiento directo. Para el caso
más simple, el acoplamiento puede hacerse por
algunas espiras de alambre común alrededor de
una radio. En CV podemos ajustar la frecuencia
de operación. Una escala calibrada puede ayudar bastante en la determinación del punto de
CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 47
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Figura 1
operación. Para elaborar esta escala basta tomar
como referencia una radio común. La modulación de la señal para esta etapa viene de un oscilador CMOS que tiene por base el integrado 4011.
Las cuatro puertas NAND de este integrado se
usan como inversores, de las cuales 3 forman la
configuración osciladora. La frecuencia del oscilador está dada por C4 y los resistores asociados a
la malla de realimentación. Como uno de ellos es
variable (P1), tenemos un control de la frecuencia
producida en una amplia banda de valores. La
LISTA DE MATERIALES
CI - 1 - µA7812 - Circuito integrado regulador de tensión.
CI - 2 - CD4011 - Circuito integrado CMOS.
Q1 - BF494 ó equivalente - Transistor NPN de uso en RF
D1, D2 - 1N4002 ó equivalentes - Diodos rectificadores.
LED 1 - LED rojo común.
F1 - 1A - Fusible.
S1 - Interruptor simple.
S2 - Llave de tensión 110/220V.
T1 - Transformador de 110/220V a 12 +12V x 500mA.
L1, L2 - Bobinas osciladoras - ver texto.
CV - Capacitor variable para radios AM de dos secciones ver texto.
48 Club Saber Electrónica
señal de este oscilador pasa por la cuarta puerta,
que funciona como inversor y buffer, que la
entrega a la salida 2, donde hacemos uso como
inyector de señales, llevándola también a la base
de Q1 vía R5 para producir la modulación.
El valor de R5 determina la profundidad de la
modulación, pudiendo ser alterado en una amplia
gama de valores. La señal obtenida en la salida 2,
por ser rectangular, es rica en armónicas, lo que
permite su uso en la prueba tanto de circuitos de
radio como hasta incluso en RF.
P1 - 100kΩ - Potenciómetro simple.
R1 - 1k5 R2, R4, R5 - 22kΩ
R3 - 10kΩ
R6 - 47 Ω
C1 - 1000µF - capacitor electrolítico
C2 - 10µF - capacitor electrolítico
C3 - 10nF - capacitor cerámico
C4 - 47nF - capacitor cerámico
Varios:
Placa de circuito impreso, caja para montaje, alambres
blindados, bastón de ferrite, radiador de calor para el integrado, soldadura, etc.
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Generador de Señales para Calibración y Pruebas en RF
Figura 2
El variable CV puede ser de cualquier tipo para radios de ondas
medias con capacidad máxima
alrededor
de
200pF.
Eventualmente puede ser necesario asociar las dos secciones de
ondas medias de modo de llegar
en las frecuencias más bajas,
455kHz por ejemplo, para el
ajuste de FI en las radio de FM o
en equipos de comunicaciones.
PRUEBA
MONTAJE
La placa de circuito impreso para el montaje de
este instrumento aparece en la figura 2.
El transformador usado en la fuente tiene bobinado primario de dos tensiones (o bien de
acuerdo con la red local) y el secundario de 12 +
12V x 500mA, o de 15 + 15V x 500mA. En verdad,
las corrientes por encima de 250mA serán suficientes para alimentar todo el circuito.
El integrado CI-1 deberá ser montado en un
pequeño disipador de calor. Los capacitores C3 y
C4 deben ser cerámicos de buena calidad. La
bobina L1 se hace de la siguiente manera: enrolle
en un bastón de ferrite 120 espiras de alambre
esmaltado de 28AWG (0,3211mm. de diámetro).
El bastón debe tener de 10 a 30 cm. de largo, con
diámetro aproximadamente de 1cm. La toma de
este bobinado se hace en la espira número
sesenta (60). L2 está constituida por 15 espiras del
mismo alambre enrolladas sobre L1, como sugiere
el dibujo en la placa de circuito impreso. Esta
bobina debe fijarse en la placa por medio de
abrazaderas plásticas.
DE
FUNCIONAMIENTO
Para verificar el funcionamiento
del aparato será conveniente disponer de una radio de transistores
que sintonice la banda de ondas
medias. Conéctele en una frecuencia libre en el extremo inferior de la banda.
Conectando en la salida 1 un cable y una
bobina de acoplamiento, sintonice el generador
de modo que su señal sea captada en la forma
de un silbido. Después inyecte la señal de la salida
2. Esto se puede hacer en la propia antena, caso
en que la misma no será sintonizada y tendrá
menor intensidad, o bien en el potenciómetro de
volumen, caso en que la misma será pura y debe
ser reproducida con buena intensidad en el parlante. Para ajuste de radios AM, use la salida 1 y
ajuste el trimer de antena y el núcleo de la bobina
osciladora en los dos extremos de la banda de
ondas medias. Después vuelva a hacer el ajuste
de las bobinas de FI. Para verificación de equipos
de audio, use la salida 1, inyectando la señal
directamente en la entrada del aparato a prueba.
Puede agregarse un potenciómetro de 10kΩ a
esta salida en caso de desear un control de la
intensidad de la señal. En esta misma salida 2
tenemos señales compatibles con circuitos CMOS
para pruebas diversas.
El ajuste de la tonalidad del sonido generado se
hace en P1.
CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 49
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Las fuentes de alimentación suelen ser
reguladas y regulables en tensión, pero
generalmente no es posible ajustar la
máxima corriente que pueden entregar
antes que actúe la protección. Para tareas
de investigación y desarrollo, contar con
esta propiedad es fundamental, así se
puede evitar la destrucción de componentes por errores de diseño. La fuente que
presentamos entrega tensiones comprendidas entre 0V y 18V con corrientes máximas ajustables desde algunos cientos de
miliampere hasta 2 ampere aproximadamente.
FUENTE REGULADA DE 0V A 18V
CON CONTROL DE CORTOCIRCUITO
INTRODUCCIÓN
Como todos sabemos, esencialmente, una fuente consta de 3 bloques (figura 1), que son:
a) Rectificador: convierte tensión
alterna en una forma de onda pulsante de componentes alternas y
continuas.
b) Filtro: convierte la corriente continua pulsante en continua constante
c) Regulador: establece niveles de
tensión adecuados por medio de un
control específico manteniendo la
tensión o la intensidad regulada.
La función del regulador es contrarrestar la inestabilidad de la fuente
frente a variaciones de tensión de
50 Club Saber Electrónica
Figura 1
Figura 2
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Fuente Regulada de 0V a 18V con Control de Cortocircuito
Figura 3
entrada, o de las características de la carga.
Funciona como un sistema de control que compara el parámetro electrónico deseado en la
carga con uno de referencia y efectúa los cambios necesarios para compensar las variaciones
de la fuente y las debidas a la carga. Su tiempo
de respuesta es finito y posee un error en la estabilidad que es función de la ganancia del lazo de
realimentación. Un diagrama de bloques de un
sistema regulador se muestra en la figura 2.
LISTA
DE
MATERIALES
Q1 - BC548B - Transistor NPN
Q2 - BD139
Q3 - TIP 41A ó 2N3055 con disipador (ver texto).
D1, D2 - 1N5404 - Diodos rectificadores
D3 - Zener de 18V x 1W
VR1 - Potenciómetro de 500Ω
VR2 - Potenciómetro de 50kΩ
R1, R4 - 0,22Ω x 5W
R2 - 330Ω
R3 - 1kΩ
C1- 2200µF - Electrolítico x 25V
C2 - 220µF - Electrolítico x 25V
VARIOS:
Transformador (T1) con primario de acuerdo a la
red local y secundario de 18V + 18V x 3A, cables,
placa de circuito impreso, soldadura, conectores,
gabinete, etc.
FUNCIONAMIENTO
DE LA
FUENTE
Nuestra fuente (figura 3) incluye un circuito limitador de corriente, el cual evitará que se dañen los
componentes de la misma en caso de un cortocircuito o una carga excesiva en la salida. Puede
proporcionar tensiones de 0 a 18 Volt con corrientes hasta 2 Ampere.
Se debe tener en cuenta que el transistor Q3
puede ser reemplazado por un 2N3055 si se
quiere obtener una corriente máxima de salida de
3A y que sea cual fuere el transistor colocado,
debe ir provisto de un disipador de calor adecuado.
Cabe aclarar que es posible ajustar la corriente
máxima capaz de ser entregada por la fuente y
así poder alimentar equipos (cuando se conoce
su consumo) que no funcionan sin riesgos de
“quemar” otras partes por exceso de corriente.
Contar con un limitador de corriente ajustable
muchas veces es muy útil, especialmente en circuitos digitales.
El limitador está formado por VR1, R2, R4 y la juntura base emisor del transistor Q1. Cuando la
caída de tensión en las resistencias limitadoras
supera un determinado valor, dado por la
corriente que circula por la carga, la porción de
VR1 en paralelo con la juntura base-emisor del
transistor hace que el transistor se sature, por lo
tanto, no habrá tensión en el zener y así la
corriente de salida será nula.
CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 51
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
CALIBRACIÓN DEL LIMITADOR
DE CORRIENTE DE LA FUENTE
Para calibrar el limitador de corriente a un
determinado valor, o bien se cuenta con un
amperímetro adecuado o se procede de la
siguiente manera, supongamos querer ajustar
el límite de corriente en 2A:
1) Colocar el potenciómetro VR1 totalmente
hacia el extremo que está conectado al Zener.
2) Ajustar mediante VR2 la tensión de salida a
2V.
3) Colocar entre los terminales de salida una
resistencia de 1Ω x 5W . La tensión de salida de
inmediato caerá a 0V.
4) Mover lentamente VR1 hasta que la salida
alcance nuevamente los 2V.
MONTAJE
DE LA
FUENTE
En la figura 4 tiene una sugerencia para el circuito impreso que servirá para montar la
fuente.
La disposición de los componentes sobre la
placa de circuito impreso no reviste consideraciones especiales, pero tenga en cuenta que
para poder ajustar tanto la tensión como la
corriente máxima para que se produzca el cortocircuito, los potenciómetros VR1 y VR2 deben
ubicarse en el gabinete, de modo que se puedan regular por medio de perillas.
El transistor de potencia requiere un disipador
apropiado. Tenga en cuenta que la corriente
máxima que puede entregar la fuente estará
limitada en 2A.
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Figura 4
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Indicador de Tensión de Red
Contar con un aparato que indique si la tensión
de red está dentro de los valores "normales",
puede resultar muy útil para no exponer determinados equipos electrónicos a que sufran daños
irreparables. Es el caso de las PC, cuya fuente
puede quemarse si se la alimenta con tensiones
inferiores a los 200V o si la tensión es excesiva. En
este artículo, proponemos el armado de un sencillo y económico indicador de tensión.
INDICADOR
TENSIÓN
INTRODUCCIÓN
Hace más de 10 años presenté este circuito,
cuyo funcionamiento retomo para que pueda
comprobar las bondades de los laboratorios virtuales, especialmente el simulador Livewire. En
esta nota volvemos a describir el funcionamiento
de un voltímetro que indica si la tensión de línea
está entre 200V y 250V, o si la misma es demasiado baja o muy alta. Con pequeños cambios se
puede utilizar para tensiones de línea de 110V.
FUNCIONAMIENTO
DE LA
FUENTE
El circuito de nuestro indicador de tensión de
línea se muestra en la figura 1.
La tensión de alimentación de la parte electrónica se toma a través del regulador formado por
R1 y el diodo zener que en este caso está formado
por 3 componentes (D5, D6 y D7) dado que es
preciso contar con un zener de más de 20V y el
simulador que usaremos sólo cuenta con componentes de menor tensión zener. Esta tensión de
DE
DE
RED
referencia se aplica a un regulador integrado tipo
TL78L15, en cuya salida se tiene una tensión constante de 15V que permanece prácticamente inalterable por más que baje demasiado la tensión
de la red.
La tensión presente a la salida de RG1 de 15V no
sólo sirve para alimentar al conjunto, sino también
como tensión de referencia para los comparadores IC1 e IC2.
La tensión de red, que es la que se quiere monitorear y que se aplica en las terminales CN1 y
CN2, se toma del punto central del potenciómetro VR1, integrante del divisor de tensión formado
por R2, VR1 y R3. La porción resultante se rectifica
con D1 y se filtra con C4. Cuando la tensión de red
baja más allá de 200V se deberá encender el LED
D9, mientras que si sobrepasa los 250V será D8
quien se ilumine.
Obviamente, cuando la tensión está entre 200V
y 250V, será indicación de que la tensión de la
línea está dentro de los parámetros normales; en
esas condiciones conducirá Q1 y, por consiguiente, se encenderá el LED D10, para dar un
aviso de la condición normal.
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Figura 1
programa Livewire, para ello abrimos el programa
La indicación "normal" de tensión de red dentro
y nos aparece una pantalla como la de la figura
de los parámetros antes mencionados se ajusta
2. De la galería “Fuentes de poder (Power gallery)”
mediante el potenciómetro VR1.
tomamos el regulador de tres terminales y lo arrasPara ajustar el equipo dentro de la banda de
tramos hasta nuestra hoja de trabajo (figura 3).
operación apropiada se debe contar con un
Luego, de la galería “Circuitos Integrados
reductor de tensión de red (variac, si es posible) y
si no se dispone de un método apropiado, se
puede dejar el potenciómetro en la mitad de
su recorrido. Por último, debe tener presente
Figura 2
que el circuito no está aislado de la corriente
eléctrica, por lo cual se debe tener cuidado
en el ajuste y luego tiene que colocarlo en un
gabinete aislante.
UN POCO DE TEORÍA:
SIMULACIÓN DEL CIRCUITO
EN
LIVEWIRE
Para la “simulación” del circuito, con el
objeto de ver si funciona, lo armamos en el
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Indicador de Tensión de Red
Discretos (Discrete Semiconductors)” y arrastrar
hacia nuestra hoja de trabajo los diodos D1 a
D4, los zener D5, D6 y D7 (se colocan 3 zener
de 6,8V porque el programa no posee, por el
momento, componentes de 20V o más, tema
que será resuelto en una próxima actualización
del programa Livewire) y el transistor Q1. Cabe
aclarar que en algunos casos deberá “rotar” el
componente y para hacerlo tiene que seleccionarlo y luego hacer un “clic” en el ícono
que está en la barra del menú. Acto seguido,
de la galería “Componentes de Salida (Ouput
Components)” agregamos los leds D8, D9 y
D10 y, si es necesario, los rotamos como explicamos anteriormente.
Hecho ésto, tendremos en nuestro programa
una imagen como la mostrada en la figura 4.
Antes de continuar con el armado del circuito
para poder simularlo, conviene “identificar” a
cada componente con su valor correcto, conforme con la siguiente lista:
Figura 3
Figura 4
(Integrated Circuits)” tomamos y arrastramos los
dos amplificadores operacionales, ubicándolos
en la posición semejante a las que ocupan en el
circuito de la figura 1. El siguiente paso consiste en
seleccionar la galería de “Semiconductores
Figura 5
RG1 = 78L15
IC1, IC2 = LM741
Q1 = BC548B
D1, D2 = 1N4001
D3, D4 = 1N4148
D5, D6, D7 = Zener de 6,8V
D8 = Led rojo
D9 = Led Amarillo
D10 = Led verde
Para darle el valor a cada componente, nos
posicionamos con el mouse sobre él y hacemos
clic con el botón derecho del mouse, nos dirijimos
a la opción “Modelos (Models)” y elegimos el componente 7815 (15V, 100mA), tal como se muestra
en la figura 5. Luego de hacer este procedimiento
con todos los componentes, tendremos en nuestra hoja de trabajo, una imagen como la de la
figura 6, note que ahora todos los componentes
tienen su valor (matrícula) identificado.
Ahora, sólo nos queda agregar los componentes
pasivos, la fuente de alimentación y comenzar a
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
“unir” los componentes. De la galería
“Componentes
Pasivos
(Passive
Components)” arrastramos las resistencias
y las colocamos en el lugar indicado,
dentro de la hoja de trabajo, luego el
potenciómetro y por último los capacitores.
Ahora debemos agregar el valor adecuado a cada componente pasivo, para
ello nos posicionamos con el mouse
sobre cada uno y hacemos un doble clic
con el botón izquierdo, luego colocamos
el valor en el casillero correspondiente y
apretamos OK. Nos queda una imagen
como la mostrada en la figura 7.
Los valores de los componentes que
debe colocar son:
Figura 6
Figura 7
VR1 = 250kΩ
R1 = 1kΩ - 5W
R2 = 180kΩ
R3 = 4k7
R4 = 2k2
R5 = 2k2
R6 = 12kΩ
R7 = 100kΩ
R8 = 1kΩ
R9 = 1kΩ
R10 = 56kΩ
R11 = 1kΩ
C1 = .47µF
C2 = 100µF
C3 = 220nF
C4 = 22µF
Ahora, debo unir los diferentes componentes
colocándome sobre el terminal de uno de los
componentes, apretando el botón del mouse y
arrastrando dicho mouse hasta el extremo del otro
componente, donde debo hacer la unión. Haga
esto hasta completar el esquema mostrado en la
figura 1. El circuito quedará “casi” como queremos, sólo debo agregar los contactos CN1 y CN2,
que serán las “puntas de prueba” de mi circuito.
56 Club Saber Electrónica
Ahora bien, compare lo que quedó en pantalla
con lo que está en la figura 1, verá que es muy
probable que las “matrículas” de los componentes
están encimadas (vea la figura 8), lo que impide
que se pueda comprender bien “de qué se trata”.
Figura 8
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Indicador de Tensión de Red
Figura 9
Se puede mover la indicación o texto que está al
lado de cada componente. Para hacerlo, debe
dar primero la indicación de que se pueda mover
el texto. Para realizarlo, seleccione un componente cualquiera y diríjase a la columna “Edición
(Edit)” de la barra del menú, seleccione la opción
“Etiqueta (Label)” y asegúrese que esté destildada
la opción “Fijo (Fixed)”, tal como vemos en la figura
9. Ahora podrá mover cualquier texto hasta la
posición que quiera, sólo debe seleccionar el
texto y arrastrarlo hasta la nueva ubicación y… ¡ya
está!
Ahora podemos hacer
la simulación, para ello
puede colocar un
generador o una batería entre los bornes CN1
y CN2. Con una tensión
de 220V alterna (o
310V de continua),
debe ajustar VR1 para
que encienda el Led
D10 y estén apagados
D8 y D9. Si ahora
coloca una tensión
Figura 10
entre bornes menor de
180V y vuelve a simular (apretando el triangulito play- de la barra de menú) se deberá encender el
Led D9 y permanecerán apagados D8 y D10, indicando baja tensión. Vuelva a parar la simulación
(con el botón que tiene el cuadradito - stop- de la
barra del menú), cambie la tensión de la fuente a
360V y vuelva a simular, verá que se enciende el
Led D8, lo que muestra que hay una tensión excesiva. Recuerde que para cambiar la tensión de la
batería deberá ubicarse sobre ella, seleccionarla y
hacer un doble clic.
Comprobado el funcionamiento observará el
Figura 11
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
comportamiento de este indicador y “el potencial”
de Livewire. Si aún no posee este programa,
puede bajar el demo de nuestra web con la clave
newave.
MONTAJE
DEL INSTRUMENTO
Desde el mismo programa simulador Ud. podrá
realizar el circuito impreso, para ello deberá ejecutar el programa PCB Wizard 3 y seguir los pasos
que explicamos en el libro “Simulación de Circuitos
& Diseño de Circuitos Impresos” (figura 10) o bajar
un tutorial de la web con la clave que mencionamos. En la figura 11 tiene uno de los tantos diseños
que puede realizar de la placa de circuito
impreso.
Si quiere “practicar” la simulación de circuitos y
no quiere armar este proyecto, puede bajar de
nuestra web los archivos “indi.lvw” e “indi.pcb” con
la clave indi. Para armar el circuito sólo debe montar los componentes en la placa de circuito
impreso y seguir los pasos acostumbrados para
cualquier proyecto.
TERMÓMETRO ELECTRÓNICO
PARA BAJAS TEMPERATURAS
A lo largo del tiempo, hemos publicado varios circuitos
de termómetros para aplicaciones diversas, sin
embargo la mayoría no son capaces de detectar
cuándo la temperatura sube por encima de un nivel muy
bajo, lo que sería muy útil para no cortar la cadena de
frío en alimentos, por ejemplo. El montaje que proponemos permite “ajustar” el rango de temperaturas de
nuestro termómetro para que dé indicaciones visuales
por debajo del grado centígrado.
INTRODUCCIÓN
Presentamos a continuación el de un termómetro electrónico que opera con temperaturas inferiores a los -10 C, así resulta un indicador ideal “de
que puede estar cortándose la cadena de frío”
de los alimentos o para señalizar la temperatura
58 Club Saber Electrónica
de un refrigerador industrial. Indica una subida de
la temperatura que ponga en riesgo la permanencia de dicha "cadena de frío" de alimentos o
la refrigeración de sistemas específicos (en centrales nucleares, por ejemplo). Como puede comprender, no es un circuito más y también es muy
recomendado para su uso en química.
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Termómetro Electrónico para Bajas Temperaturas
Figura 1
FUNCIONAMIENTO
DEL TERMÓMETRO
El principio de funcionamiento es muy simple,
mediante el encendido de un LED verde común,
se indica que la temperatura está dentro de un
LISTA
DE
MATERIALES
L1 - Led rojo de 5 mm.
L2 - Led verde de 5 mm.
CI1 - CA741 - Amplificador operacional (puede
emplearse un LF356 para mejor desempeño).
Q1 - 2SB56 - Transistor de germanio o equivalente
(ver texto).
Q2 - BC548 - Transistor NPN de uso general.
R1 56kΩ
R2 - 47kΩ
R3 - 4k7
R4 - 470Ω
R5 - 10kΩ
P1 - pre-set de 10kΩ.
VARIOS:
Placas de circuito impreso, estaño, cables, fuente
partida de ±9V o dos baterías comunes de 9V, etc.
rango determinado, mientras que si la misma sube
por encima de un valor prefijado, se enciende un
LED rojo.
Para que esta función pueda ser cumplida, el
amplificador operacional IC1 se encargará de
brindar los dos estados posibles: la tensión de
salida es positiva cuando la tensión en la entrada
no inversora es superior a la de la entrada inversora, mientras que la salida será negativa en el
caso contrario.
Estas tensiones de referencia son entregadas por
dos divisores resistivos; uno ajustable por el usuario
(R2, R3 y P1) que define el rango de operación y el
otro variable en función de la temperatura (R1, T1).
La sonda es, en realidad, la unión base-emisor de
un transistor NPN cualquiera.
P1 debe regularse en función del tipo de transistor utilizado (germanio o silicio). Nosotros empleamos un 2SB56 (transistor de germanio de las viejas
radios transistorizadas y que aún se consiguen en
tiendas de electrónica) y utilizamos dos baterías
de 9V para la alimentación. Con un BC548 conseguimos buenos resultados para temperaturas inferiores a los -15˚C.
Este circuito cuenta con un recurso adicional
CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 59
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
que puede ser empleado cuando se quiere
una "alarma sonora", además de la indicación
del LED rojo L1. Cuando éste se enciende, el
transistor Q2 se satura y se conecta el relé.
Este relé puede accionar una pequeña
sirena, o cualquier otro circuito. Si la indicación
es suficiente, por los dos LED se puede suprimir
T2 y reemplazar R5 por un puente a masa.
Cabe aclarar que el relé debe tener una tensión de bobina de 9V o 10V y es conveniente
que sea del tipo de los empleados para circuitos impresos.
Por otro lado, si va a emplear el detector en
aplicaciones de instrumentación u otras de
precisión, debe colocar un operacional con
entrada Fet en lugar de CI1 (tipo LF356), y para
realizar el ajuste de la temperatura de operación debe usarse un trimpot multivueltas.
MONTAJE
DEL TERMÓMETRO
En la figura 3 se reproduce el impreso “invertido” por si Ud. desea construir su placa empleando pertinax presensibilizado. El trabajo con
placas de circuito impreso vírgenes presensibilizadas le permitirá construir el circuito impreso
con poco esfuerzo, sin necesidad de tener que
“dibujar” con marcador permanente las pistas
donde deberá quedar el cobre. El método de
fabricación de impresos se muestra en el montaje del controlador de motores paso a paso
dado en esta misma edición.
En cuanto a la conexión del transistor detector Q1, éste debe estar lo más cerca posible
de la placa de circuito impreso y el contacto
se debe realizar con un cable mallado.
60 Club Saber Electrónica
Figura 2
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5 Instrumentos para el Taller
Los instrumentos clásicos, que se
encuentran en todo banco de trabajo de un técnico en servicio electrónico son, sin dudas, el multímetro y el osciloscopio; sin embargo,
a menudo son necesarios otros
equipos muy útiles para el rastreo
de defectos en etapas de audio, o
de RF o, incluso, digitales.
Proponemos el armado de 5 dispositivos de bajo costo y excelente desempeño que no pueden faltar en un taller. Por razones de espacio no podemos brindar mayores detalles sobre el funcionamiento y armado
ni los diseños de las placas de circuito impreso, sin embargo, puede obtener cada uno
de ellos desde nuestra web: www.webelectronica.com.mx, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave: proyeculb90. También se encuentran en el CD que acompaña a esta obra (vea la página 1).
5 INSTRUMENTOS
PARA EL TALLER
FRECUENCÍMETRO HASTA 100MHZ
CON MEDIDOR DE PERÍODO
El siguiente circuito representa dos útiles e indispensables instrumentos en un mismo equipo y con
muy pocos componentes. Si le agregamos que es
muy fácil de calibrar y bastante sencillo de usar llegamos a la conclusión que nadie puede dejar
pasar la oportunidad de armarse este instrumento.
Tal como se muestra en la figura 1, el corazón
de este proyecto es un integrado dedicado a la
instrumentación, el ICM 7216B. Adicionalmente
colocamos un preescaler que permite dividir la
señal de entrada por 10, a fin de adecuarla a las
especificaciones del proyecto.
El interruptor de entrada conmuta entre entrada
de señales de continua o alterna. El otro selector
colocado en la posición F hace el circuito mida
frecuencias, mientras que situándolo en la posición P lo hace medir períodos. La alimentación es
única de 5v y la corriente consumida no llega a los
200mA.
Para obtener la frecuencia real bastará con multiplicar la lectura por 10kHz. El sistema toma una
medida cada segundo. La resolución es de 1Hz
para frecuencias y 10µS para períodos. La sensibilidad de entrada es de 350mVpp en onda seno y
de 500mVpp en onda cuadrada. Se considera
ALTO a cualquier tensión por sobre los 3Vdc. Se
considera BAJO cualquier tensión bajo los 1.8Vdc
Impedancia de entrada 51 ohm.
Para ajustar este equipo basta con colocar
OTRO frecuencímetro en los terminales del cristal y
girar el cursor del trimmer hasta que se lea 10MHz.
Mas simple, no se puede.
El capacitor de 33pF debe ser del tipo NPO (con
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Figura 1
coeficiente térmico cero) para evitar que los cambios térmicos alteren la medición en curso.
Los displays son estándar del color y formato que
mas le plazca. Configuración Cátodo común. Esto
quiere decir que los ánodos van hacia los resistores.
Para alimentar el circuito le recomendamos no
usar el clásico 7805, el cual requiere de 2 voltios
de diferencia por sobre la tensión de salida. En su
lugar puede colocar un 2940 de National el cual
con medio voltio por arriba ya trabaja. Pero este
chip requiere filtrado en entrada y salida. Dada la
poca cantidad de "ingredientes" es posible armar
este sistema en un gabinete de mano como el
que se usa para fabricar multímetros.
PUNTA LÓGICA TTL
DE TRES
ESTADOS
Esta herramienta es sumamente útil para aquellos que trabajan en el desarrollo o reparación de
circuitos de lógica TTL.
La punta lógica mostrada en la figura 2 se alimenta de la misma fuente de tensión del circuito
bajo examen, conectándose el terminal cocodrilo
62 Club Saber Electrónica
(-) a la masa y el terminal cocodrilo (+) al positivo
de 5 volt. El funcionamiento es muy rudimentario y
gira entorno a un transistor NPN que actúa como
conmutador y tres compuertas inversoras. Hay solo
tres posibles estados que puedan hacerse presentes en la punta (marcada como Pta.), a saber:
Estado Bajo: En ese caso sobre la base del transistor no habrá tensión por lo que no conducirá y
hará que en la entrada de la compuerta inferior
(terminal 5) haya un estado lógico bajo, presentando esta compuerta el valor opuesto en su
salida (estado alto). Esto impedirá que el LED brille
de color rojo. Volviendo a la punta (cuyo estado
estaba en bajo), la entrada de la compuerta
superior izquierda (terminal 1) presentara también
un estado lógico bajo, haciendo presente en su
salida (terminal 2) un estado alto. Este estado hace
que, a la salida de la segunda compuerta superior
(terminal 4) haya un estado bajo, lo cual provocará que el LED bicolor brille de color verde, indicando un estado BAJO.
Estado Alto: Si en la punta se presenta un estado
TTL alto la base del transistor se polarizará y este
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5 Instrumentos para el Taller
cocodrilo y, para la entrada de señal una punta
de multímetro o similar.
PROBADOR ACTIVO
Figura 2
componente entrará en conducción por lo que
en la entrada de la compuerta inferior habrá un
estado lógico alto, lo que provocará un estado
bajo a su salida y hará que el LED ahora brille de
Colorado. Como en la punta hay un estado alto,
a la salida de la primera compuerta superior
habrá un estado bajo, haciendo que la salida de
la segunda compuerta sea alta. Esto impedirá
que el LED verde ilumine.
Estado de Alta Impedancia (sin conexión): Si,
en cambio, dejamos la punta sin conectar a ningún lado la base del transistor no se polarizará, por
lo que (siguiendo el caso de estado bajo) el LED
rojo no brillará. Pero, como para las compuertas
de lógica TTL un estado de alta impedancia o desconexión es visto como un estado ALTO, la salida
de la compuerta superior izquierda será BAJA, por
lo que la salida de la segunda compuerta será
alta y tampoco brillará el LED verde. Esto hace
que, cuando la punta esta sin conexión el LED no
brille de ningún color. Dada la sencillez del circuito
se lo puede montar al aire, dentro de un tubo plástico pequeño y luego se lo puede rellenar con
plástico fundido. También se lo puede armar sobre
un circuito impreso universal. Para los bornes positivo y negativo es recomendable utilizar pinzas de
DE
SEMICONDUCTORES
¿Quién no tiene la duda alguna vez si un transistor determinado funciona o no?
Este instrumento está pensado para que, de
forma simple y rápida, el técnico pueda determinar el correcto funcionamiento de cualquier transistor, ya sea de baja o alta potencia, de audio o
de RF.
Cabe aclarar que este instrumento solo indica si
el transistor funciona correctamente o no y el tipo
de polaridad del mismo (NPN o PNP). No mide ni la
ganancia ni traza la curva de trabajo.
En la figura 3 se observa el circuito electrónico
del instrumento el cual es bastante simple de
entender. El 555 superior es un oscilador de media
frecuencia que genera una onda cuadrada de
aproximadamente 1kHz. Esta señal es primero
separada en semiciclos positivos y negativos y
luego inyectada a la base del transistor bajo
prueba para lograr excitarlo.
La selección de la polaridad del semiciclo a
inyectar se efectúa con uno de los tres interruptores electrónicos de estado sólido que forman el
integrado 4053. Un segundo interruptor electrónico
se encarga de seleccionar la polaridad del emisor
del transistor bajo examen.
Por último el tercer interruptor selecciona cual de
los circuitos buffer accionará en función a la polaridad del transistor.
El manejo de estos tres interruptores se realiza
cíclicamente por medio de los terminales 9, 10 y
11 los cuales en este caso están unidos para que
los tres interruptores accionen al mismo tiempo,
gobernados por el segundo 555 (el de abajo) el
cual genera un tren de pulsos de aproximadamente 1Hz, lo que significa que los interruptores
cambian de posición cada 1 segundo. Con esto
logramos que el transistor se conecte como PNP y
NPN alternando cada 1 segundo. Si el transistor
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Figura 3
funciona correctamente sólo destellará el LED
correspondiente a su polaridad dado que en
polarización incorrecta ningún transistor que goce
de buena salud amplificaría. En tanto si ambos
LEDs parpadean (uno por vez) es señal que el transistor se encuentra en cortocircuito. Como alternativa final, si ninguno de los indicadores brilla es
claro que el transistor se encuentra quemado o
abierto.
Alterando los valores del oscilador de 1Hz (555
de abajo) se puede acelerar el destello de los
LEDs haciendo que sea mas dinámico.
Pero el circuito necesita dos tensiones de alimentación que, si bien ambas son positivas,
éstas son de diferente voltaje. La solución para
alimentar este proyecto con una simple batería
de 9V se presenta en la figura 4.
Este circuito no es mas que un simple divisor
resistivo adecuadamente dimensionado el cual,
limitando la corriente a circular, permite hacer
caer la tensión hasta 4V. Dispusimos un diodo
64 Club Saber Electrónica
LED que nos sirva como indicador de encendido
para evitar que se nos quede varios días sin apagar y nos consuma la batería. Los capacitores filtran la tensión resultante por si llegase a producirse
algo de rizado, aunque es algo improbable.
GENERADOR
DE
FUNCIONES
DE
0HZ
A
100KHZ
Este circuito, mostrado en la figura 5, permite
generar todo tipo de formas de onda de forma
simple y totalmente configurable.
Figura 4
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5 Instrumentos para el Taller
Figura 5
Las características técnicas son las siguientes:
Alimentación: +/- 15V
Consumo: 30mA
Voltaje máximo de salida: 14Vpp
Rango de frecuencias: 1Hz a 100KHz
Formas de Onda: Cuadrada, Triangular, Senoidal
Distorsión: < 1%
Rangos: 5
Todo el instrumento radica en el integrado
ICL8038 el cual es un oscilador controlado por tensión. Ya que el nivel de salida del integrado es fijo
para cada forma de onda se ha incorporado otro
circuito integrado formado por dos amplificadores
operacionales de buena calidad cuya función es
primeramente fijar la tensión de salida a 14Vpp
para luego pasarla por una red resistiva que se
encarga de entregar tres pasos de 5V, 0.5V y 0.05V
respectivamente (seleccionable con S3).
El ajuste fino de esta tensión se efectúa con el
potenciómetro P3 el cual se recomienda sea mulCAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 65
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
tivueltas para darle mayor precisión al sistema. El
ajuste de la distorsión se efectúa por medio de las
resistencias ajustables RA2 y RA3, siendo estas
para montaje en circuito impreso y del tipo multivueltas.
El potenciómetro P2 permite ajustar la simetría
de la señal, permitiendo corregir pequeños cambios causados por la tolerancia de los componentes. También se lo puede emplear para generar
formas de onda deformadas como dientes de sierra y pulsos ultra estrechos.
El control de la frecuencia de salida se realiza
por medio del selector S1, que permite escoger
entre rangos desde 1Hz hasta 100KHz, en múltiplos
de 10. El potenciómetro P1 es el ajuste fino de
dicha frecuencia. También es muy recomendable
usar uno multivueltas.
Se pueden instalar mas capacitores y un selector de mas posiciones para llegar hasta un capacitor de 1000µF que da la posibilidad de oscilar a
0.01Hz, aunque esto es poco usual queda a gusto
del armador implementarlo o no.
El potenciómetro P3 es el control de amplitud, el
cual trabaja junto con S3 como selectora de
escala o rango. El selector S2 permite escoger la
forma de onda a obtener siendo T triangular, S
senoidal y C cuadrada.
Calibración del equipo:
La calibración es
una tarea simple y
fácil de realizar
incluso sin disponer
de un osciloscopio.
Una vez conectada la tensión de
alimentación
comprobar que
ésta este en +/15V. A continuación se ajustará la
simetría de la
Figura 6
onda. Si tiene osci66 Club Saber Electrónica
loscopio hay que conectar las puntas a la ficha de
salida del generador.
Una vez que la forma de onda sea visible, de la
amplitud suficiente como para medirla, girar el
cursor de P2 suavemente hasta que la onda visualizada sea simétrica.
En caso de no disponer de un osciloscopio dejar
todas las resistencias ajustables en la posición central. El ajuste de la distorsión se efectúa mediante
las resistencias ajustables RA2 y RA3; la distorsión
de mide sobre la onda senoidal.
La obtención de dicha forma de onda se lleva a
cabo por aproximación lineal por tramos, así que
podría ocurrir que aparezcan líneas rectas; si RA2
y RA3 están próximas a su posición central es factible que no se aprecien dichas rectas. Para realizar una mejor aproximación puede tomarse como
modelo la señal seno de la tensión alterna de distribución doméstica. Esto siempre y cuando el
osciloscopio sea de doble traza.
La tensión de off-set se ajusta mediante RA1.
Puede comprobarse la tensión eficaz de la onda
seno con un voltímetro. Hay que colocar el selector S3 en la posición 5V y se mide la tensión de la
señal en una frecuencia no mayor a 10kHz para
voltímetros digitales o 100Hz para voltímetros análogos. Variar RA1 hasta que la tensión medida sea
5V. Luego de esto el equipo estará correctamente
calibrado y listo para operar.
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5 Instrumentos para el Taller
Nota de montaje:
Colocar el equipo en un gabinete metálico para
evitar que interferencias externas influyan sobre el
desempeño del generador de funciones ICL8038.
ANALIZADOR DINÁMICO
PARA
PRUEBAS
EN
AUDIO
La mejor forma de saber si una señal de audio
está, es escuchándola, y para ello este instrumento es ideal que permite verificar el buen funcionamiento de las diferentes etapas de cualquier
equipo que involucran señales de audio.
El circuito mostrado en la figura 6 tiene una
doble función, puede seguir señales de audio (AF)
y señales moduladas de radio (RF).
Lo mas interesante es que el consumo de
corriente es extremadamente bajo, por lo que
puede ser alimentado con una batería de 9V
como las que emplean los multímetros. El interruptor AF/RF permite elegir el tipo de señal a escuchar.
Este interruptor debe ser doble inversor y debe ser
conectado cuidadosamente para que no se
inviertan los cables, los que recomendamos sean
lo mas cortos posibles y blindados.
El corazón de este nuevo circuito ronda el amplificador operacional LM386 el cual es ideal para
este tipo de aplicaciones.
Por medio del potenciómetro de ganancia
podemos ajustar la sensibilidad del sistema y con
el de volumen, como su nombre lo indica el nivel
de sonido obtenido en el parlante o auricular. En
ambos casos se emplean potenciómetros lineales.
En la etapa demoduladora los diodos marcados
como DG son de germanio de uso general.
Cualquiera de esas características, como los utilizados en las radios de AM, sirven perfectamente.
Figura 15
CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 67
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C APÍTUL O 4: P ROYECTOS P ARA EL A UTO
Para la carga de baterías de plomo y ácido,
de las usadas en automóviles e, incluso, las
modernas “sin mantenimiento”, es preciso
usar una fuente dotada de características
especiales. El circuito propuesto es automático, avisando, mediante el accionamiento de
un LED y un sistema de aviso sonoro, que la
batería se encuentra cargada. El circuito es
para baterías de 12V, pero puede ser modificado fácilmente para operar con otras tensiones.
CARGADOR AUTOMÁTICO
DE BATERÍAS
INTRODUCCIÓN
La carga de acumuladores (o baterías) de
plomo-ácido se hace a través del pasaje de una
corriente en sentido contrario a la provisión normal
durante cierto tiempo. La intensidad de esta
corriente determina la velocidad de carga y normalmente está limitada a valores que el fabriFigura 1
cante establece como seguros para la integridad
de la batería.
En principio, una simple fuente de corriente continua, que pueda proporcionar una tensión un
poco mayor que la de la batería, es un cargador,
como vemos en la figura 1.
El primer circuito utiliza un diodo para rectificar la
corriente alterna de la red y una lámpara incandescente común como limitador de corriente. Con una lámpara de 100W en la red de 110V
obtenemos una corriente de
carga poco inferior a 1A , lo que
representa una carga lenta
para un acumulador de 12V de
automóvil.
Ya el segundo circuito, que es
más eficiente, pues no tenemos
casi el 90% de la energía perdida en forma de luz y calor de
la lámpara, utiliza un transformaCAPÍTULO 4: Proyectos para el Auto 69
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
dor. Este transformador tiene un bobinado de 3A a
5A típicamente y los diodos rectifican la corriente
del secundario. La tensión obtenida en el valor de
pico puede estar entre 17V y 20V, y es aplicada a
la batería por medio de un resistor limitador.
CARACTERÍSTICAS
DEL
CIRCUITO
El circuito que proponemos tiene perfeccionamientos electrónicos muy importantes, usándose
básicamente un transformador con rectificadores
en la provisión de la corriente de la carga.
Este agregado consiste en un sensor de batería,
que sube a medida que la misma se carga, hasta
el instante en que, llegando al máximo previsto, el
mismo interrumpe la carga y activa un sistema de
aviso, tanto luminoso como sonoro.
La intensidad de la corriente de carga prevista
en el proyecto original es de 5A, lo que representa
una "carga media" pero existen componentes que
Figura 3
70 Club Saber Electrónica
Figura 2
pueden alterarse para obtener corrientes de
acuerdo con las especificaciones de la batería.
Las características del cargador son:
- Tensión de entrada: de acuerdo con la red local.
- Corriente de carga : 5A
- Tensión de batería : 6 ó 12V
- Indicación de carga: visual y sonora.
FUNCIONAMIENTO
DEL
CARGADOR
La tensión alterna de la red de alimentación es
aplicada al bobinado primario de un transformador, pasando por un fusible de protección y por
una llave selectora de tensiones.
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Cargador Automático de Baterías
Figura 4
En el secundario del transformador tenemos una
tensión alterna de 15V, rectificada en onda completa por dos diodos.
Como cada diodo sólo conduce la mitad del
ciclo para una corriente de 5A tenemos una
corriente media de sólo 2,5A, lo que significa que
diodos de 4A soportan perfectamente este servicio.
No filtramos esta tensión, pues con una tensión
continua pulsante, el SCR puede ser desconectado al cortarse la tensión de su compuerta, lo
que no ocurriría con una tensión continua pura,
como el caso mostrado en la figura 2.
La batería es conectada en serie con esta
fuente y , además de eso, tenemos un SCR para
control y un amperímetro (opcional) para medición de la intensidad de la corriente de carga.
La compuerta del SCR es polarizada por medio
de R3 y D3, en el sentido de conducir la corriente
siempre que la tensión en cada hemiciclo
alcanza aproximadamente 1V.
En la compuerta de este SCR1 tenemos el cir-
cuito sensor de carga, formado
básicamente por un divisor de tensión, un diodo zener y un segundo
SCR (SCR2). Su funcionamiento es
fácil de entender.
Ajustamos el pre-set P1 para obtener la tensión de disparo del SCR2
que, en este caso, corresponde a
la tensión zener de D4 cuando la
batería esté completamente cargada. Para una batería de 6V, el
diodo zener debe ser de 2V1 ó
2V4. Cuando la batería presente,
entre sus terminales, la tensión que
corresponde a la carga completa,
el diodo D4 conduce y el SCR2 es
disparado. En estas condiciones,
el mismo prácticamente pone a
tierra la compuerta de SCR1, impidiendo el disparo de este componente, y por lo tanto, interrumpiendo la carga. Al mismo tiempo,
la conducción plena de SCR2 hace que el LED2
sea alimentado, así como el circuito oscilador de
aviso.
Como la fuente no es filtrada, para el oscilador
de aviso precisamos una alimentación separada,
pero este circuito es opcional.
El resistor Rx puede ser agregado si la corriente
inicial de carga de los acumuladores supera el
valor deseado o limitado por el fabricante. Debe
ser usado un resistor de alambre de 1Ω a 10Ω con
disipación de 10W.
MONTAJE
En la figura 3 tenemos el diagrama completo
del cargador.
La mayoría de los componentes es de grandes
dimensiones y las corrientes en muchos puntos del
circuito son intensas, lo que exige el empleo de la
placa de circuito impreso adecuada. El dibujo de
esta placa aparece en la figura 4.
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Figura 5
En la figura 5 mostramos otra versión de placa
de circuito impreso, hecha con el programa PCB
Wizard 3.
El SCR1 es un diodo controlado de silicio para
por lo menos 6 A de corriente y tensión mínima de
50V. Los tipos TIC116 y TIC126 sirven para esta aplicación. El disipador de calor usado debe ser de
buenas dimensiones.
LISTA
DE
MATERIALES
SCR1 - TIC116 ó TIC126 - SCR (tiristor) de 8A x 50V.
SCR2 - TIC106 - SCR (tiristor) de 3 ó 4A.
D1, D2 - 1N5402 - Diodos de 50V x 3A ó más.
D3 - 1N4002 - Diodo de silicio de 1A.
D4 - 5V6 x 500mW - Diodo zener.
LED 1 , LED 2 - LEDs comunes
F1 - 2A - Fusible
F2 - 5A ó más - Fusible
S1 - interruptor simple
M1 - 0-5A - Amperímetro - ver texto
T1 - Transformador con primario de 110V/220V y
secundario de 15V + 15V x 5A
72 Club Saber Electrónica
El transformador tiene bobinado primario de
110V y 220V y secundario de 15V + 15V con
corriente de 5A ó más.
Los diodos rectificadores deben ser de por lo
menos 50V con 3A de corriente ó más. Diodos
como el BYM56A y equivalentes de mayor tensión
para 3,5A sirven. El diodo zener D4 es del tipo
BZX79C5V1 ó BZX79C5V6 y el SCR2 puede ser el
P1 - 4k7 - pre-set común.
R1, R2 - 1kΩ
R3 - 560Ω
R4 - 470Ω
R5 - 10kΩ
Rx - 1Ω x 10W - resistor de alambre
C1 - 10µF x 12V - capacitor electrolítico
VARIOS:
Caja para montaje, soporte para fusibles, placa de
circuito impreso, pinzas para conexión a la batería,
disipador de calor para el SCR1, soporte para LEDs,
llave de tensión 110V/220V (S2), componentes para
el aviso sonoro, alambres, soldadura, etc.
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Cargador Automático de Baterías
TIC106 con tensión a partir de 50V ó equivalentes.
Los LEDs son comunes, pudiendo ser de cualquier
color.
El instrumento es un amperímetro de hierro móvil
(de menor costo) o de bobina móvil (más preciso),
con fondo de escala en 5A o más.
Los resistores son de 1/4W y los fusibles deben ser
montados en soportes apropiados.
El pre-set es común y para la conexión a la batería deben usarse cables gruesos dotados de pinzas cocodrilo. El capacitor electrolítico C1 es de
10µF con tensión de trabajo de 12V o más.
Como sistema de aviso puede usar cualquier
buzzer u oscilador que funcione con 12V.
PRUEBA
Y
USO
Conecte una batería cargada en el circuito y
ajuste el pre-set P1 para que el sistema de alarma
toque y el LED2 se encienda. La corriente en el
amperímetro, al tocar la alarma, debe caer a
cero. Después, conecte una batería descargada
o con carga parcial. El LED2 no debe encenderse
y la alarma debe ser ajustada, para no tocar, en
su pre-set (no en el pre-set del cargador).
Si la corriente sube a más de 5A, se debe usar el
resistor Rx con su valor aumentado. Si se desea
una corriente de carga menor, el valor de Rx debe
ser alterado de modo de obtener esta corriente. El
tiempo de carga depende del tipo de batería,
debiendo por lo tanto ser consultado al fabricante.
Para usar el cargador basta conectar la batería
al circuito y conectar la unidad. Cuando la batería se encuentre cargada, el LED se enciende, la
carga es interrumpida y, si se usara el circuito de
alarma, el mismo emitirá un sonido agudo.
Para baterías de 6V se puede usar el mismo circuito, pero se rehará el ajuste del pre-set y se cambiará el zener D4. Este circuito no admite la carga
en serie o paralelo de baterías, sino solamente
una batería por vez
CARGADOR DE BATERÍAS
INTEGRADO
Le proponemos otro cargador de baterías automático que emplea circuitos integrados de uso específico, muy fácil de montar en placa universal y de
excelente desempeño.
INTRODUCCIÓN
En la figura 6 presentamos otra versión de un
cargador automático de baterías. Como se
puede apreciar el circuito es una fuente de alimentación convencional, seguida de un regulador LM338 el cual es controlado por medio de un
amplificador operacional que se encarga de conCAPÍTULO 4: Proyectos para el Auto 73
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Figura 6
trolar el estado de la carga para detectar el
momento preciso en que debe detenerse y
accionar el LED indicador.
El divisor resistivo de tres etapas permite, por un
lado tomar la tensión de referencia para el amplificador operacional y, por el otro, controlar el regulador LM338 por medio de la salida del operacional. De esta forma, el corte de carga se produce
cuando la corriente cae por debajo del medio
amperio, cuando el circuito comienza a oscilar
haciendo conducir el transistor que hace pasar
corriente al LED haciéndolo brillar para indicar el fin
de la carga.
Nótese que el puente rectificador es de 10
ampere (tensión igual o superior a 50V) por lo que
no es para soldar en circuito impreso sino atornillar
al gabinete metálico del equipo y conectar por
medio de terminales “crimpeadas”. El capacitor
de filtrado inicial puede ser soldado sobre la placa
o puede ser abrazado en el gabinete por medio
de dos precintos plásticos y soldado en paralelo
con los terminales positivo y negativo del puente
de diodos.
EL interruptor general es del tipo empleado en
cafeteras eléctricas los cuales tienen en su interior
la lámpara de gas de neón que se ilumina al
encender el equipo. Prestar mucha atención a
74 Club Saber Electrónica
como se conecta este interruptor dado que es
muy común confundir las terminales y poner en
corto la línea de 110V ó 220V. El regulador LM338
debe ser montado fuera del circuito impreso sobre
un adecuado disipador de calor de no menos 10
x 10 cm de superficie. Si se quiere, se puede colocar un amperímetro de CC en serie con el borne
positivo de la salida hacia la batería para monitorizar visualmente el estado de corriente de la
carga. Este instrumento puede ser análogo o digital indistintamente, aunque hoy día es mucho mas
vistoso uno digital. El borne positivo del instrumento
se conecta con el circuito y el negativo va hacia
la batería (hacia su borne positivo). La resistencia
de 0.1 ohm debe ser montada sobre la plaqueta,
pero levantada 2 o 3 cm de esta para impedir
que el calor altere la baquelita del impreso. Es
posible colocar un buzzer que suene al tiempo
que brilla el LED. Este se debe conectar entre el
ánodo del LED y el emisor del transistor y debe ser
del tipo electrónico, con oscilador incluido en su
interior.
Para utilizarlo basta con colocar la batería a cargar, encender el sistema y presionar el pulsador
que da comienzo a la carga. Al terminar el LED se
iluminará y se deberá apagar el sistema y quitar la
batería de los bornes.
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Luz de Freno Intermitente
Proponemos en este artículo
el montaje de un circuito que
encenderá una serie de luces
intermitentemente cada vez
que se acciona el pedal del
freno de un automóvil. Por
ser de armado sencillo y fácil
instalación, resulta una solución ideal para aumentar la
seguridad en un automóvil.
LUZ
DE
FRENO INTERMITENTE
INTRODUCCIÓN
Para muchos es simplemente decorativo, pero
existen países en los que, por considerarse equipo
de seguridad, la luz de freno intermitente es obligatoria.
En este artículo veremos cómo montar una luz
de freno intermitente para aumentar la seguridad
de su auto y, a su vez, obtener un bonito efecto de
luces. El prototipo se acciona durante algunos instantes cuando el conductor pisa el freno.
Figura 1
Se instala en la luneta trasera, en la posición de
mejor visualización, y su función es la de alertar al
conductor del auto que viene detrás del
momento exacto en que habrá una reducción
brusca de la velocidad.
Este procedimiento ayuda a evitar un choque
trasero, lo que hoy en día es muy común.
CARACTERÍSTICAS
DEL
CIRCUITO
El circuito que proponemos hace que las luces
junto al vidrio trasero parpadeen de modo intermitente, cada vez que el freno es accionado, tal
como lo sugiere la figura 1.
Las luces son de baja potencia, de 12V, y se instalan en una pequeña manguera transparente,
que se fija al auto.
Si las luces no fueran rojas, basta con envolverlas
en un papel celofán de este color para resolver el
problema de visualización.
El circuito es simple de montar e instalar, usando
componentes de fácil obtención en el mercado.
Las características son las siguientes:
CAPÍTULO 4: Proyectos para el Auto 75
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
o Tensión de alimentación = 12V
o Corriente: 100mA (según las
lámparas utilizadas)
o Número de canales de accionamiento: 4
Figura 2
CÓMO FUNCIONA
La base del proyecto es el conocido circuito
integrado
4017,
que
consiste
en
un
contador/decodificador hasta 10 en tecnología
CMOS.
A cada pulso aplicado en la entrada de este
integrado (pin 14) una de las salidas se dirige al
nivel alto, mientras que la anterior pasa al nivel
bajo. Tenemos, entonces, que una secuencia de
pulsos hace que se produzca una corrida de nivel
alto de la primera en dirección de la última salida,
manteniéndose las demás
en un nivel bajo.
Para producir el efecto
buscado, tenemos un oscilador que genera los pulsos.
Este oscilador es un astable
con un circuito integrado
555, cuya velocidad es
ajustada por pre-set P1
para dar el efecto deseado. En el 4017, mientras
tanto, usamos 4 salidas, de
modo que durante el
tiempo en que los pulsos
son aplicados a las otras
salidas, tengamos un intervalo, como sugieren las formas de onda en la figura 2.
Cada salida utilizada en el
4017 está conectada a un
transistor driver que excita
las pequeñas lámparas de
carga.
En el proyecto usamos
76 Club Saber Electrónica
transistores BD135 para permitir la utilización de
lámparas de hasta 300mA; sin embargo, si las
lámparas fueran de consumo mucho más bajo 50mA, por ejemplo pueden usarse transistores
BC547.
MONTAJE
En la figura 3 mostramos el diagrama completo
del aparato.
Figura 3
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LISTA
DE
MATERIALES
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Luz de Freno Intermitente
CI1 - 555 - Circuito integrado temporizador.
CI2 - 4017 - Circuito integrado CMOS.
Q1 a Q4 - BD135 - Transistores NPN.
R1 - 22kΩ
R2 - 10kΩ
R3, R4, R5, R6 - 1kΩ
P1 - Pre-set de 100kΩ
En la figura 4 observamos la disposición de los
componentes en una placa de circuito impreso.
Para mayor seguridad, los circuitos integrados
Figura 4
C1 - 10µF - Electrolítico de 16V.
C2 - 1.000µF - Electrolítico de 16V.
X1 a X8 - lámparas de 50mA x 12V.
F1 - Fusible de 1a.
Varios
Placa de circuito impreso, base (zócalo) para los
integrados, caja para montaje, manguera transparente, cables, soldadura, etc
deben ser instalados en zócalos DIL, según el
conexionado.
Como el accionamiento de cada lámpara se
hace por un lapso muy pequeño, los
transistores no necesitan de disipadores de calor.
Los transistores admiten equivalentes,
como el BD137 y el BD139, y las lámparas indicadas son de 50mA x 12V,
aunque pueden usarse hasta las de
300mA.
Los cables de conexión a las lámparas
pueden ser largos y soldarse directamente a sus bases; de esta manera, se
facilita su introducción en una manguera o tubo transparente.
PRUEBA
Y
USO
Para probar el aparato basta conectarlo a una fuente de 12V. Las lámparas deben parpadear en secuencia.
Ajuste P1 de modo que los trenes de
pulsos se produzcan en intervalos de 1
a 1,5s, aproximadamente. Una vez
verificado el funcionamiento y hecho
el ajuste, el aparato puede instalarse
en el auto.
La caja con la placa y los componentes
pueden ubicarse dentro del baúl,
donde se fijarán las lámparas. El cable A
se conecta al punto que alimenta las
luces de freno ya existentes, y el cable B
al chasis del auto, en cualquier punto.
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
Figura 5
Una vez hecha la instalación, el accionamiento
del aparato será automático: al pisar el freno se
produce el encendido de las lámparas.
Para el accionamiento momentáneo, o sea
cuando existe apenas uno o dos guiños y después
las lámparas dejan de parpadear, aunque el freno
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se mantenga accionado, existe un circuito diferente, que se muestra en la figura 5.
En este circuito tenemos dos circuitos integrados
555. Uno de ellos se utiliza para habilitar el oscilador de clock sólo por el tiempo ajustado en el preset P1.
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Detector de Rotura de Vidrios
Este circuito es ideal para quienes han
diseñado su propia alarma con µC o con
lógica convencional y desean agregarle
una prestación adicional. Consta de un
micrófono, un filtro pasa altos y dos etapas amplificadores, de las cuales la
última trabaja en corte / saturación
DETECTOR DE ROTURA DE VIDRIO
Introducción
Detector de rotura de vidrios es el nombre genérico de un dispositivo sensor de fractura, quiebre y
caída de un paño vidriado, con componente
sónico de impacto, que puede estar formado por
varias unidades o bloques con diferentes principios
de funcionamiento. Hay varios tipos de detectores
de rotura de vidrios:
a) "Detector de rotura de vidrios con contacto
de mercurio": en este caso, dentro del detector
existe un bulbo sellado al vacío que contiene dos
delgadas varillas metálicas conductivas, cortocircuitadas por una pequeña gota de mercurio. Esta
gota de mercurio salta de su asiento natural, en
presencia de un impacto fuerte sobre la superficie
vidriada, interrumpiendo el circuito y señalizando
una alarma; lo mismo ocurrirá si el vidrio se rompe
y cae el pedazo de cristal arrastrando al detector
consigo.
b) "'Detector de rotura de vidrios piezoeléctrico";
este detector contiene un elemento resonante,
sintonizado a una frecuencia de aproximadamente 2kHz que es la frecuencia generada por la
Figura 1
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Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos
LISTA DE MATERIALES
Q1, Q2, - BC548 - Transistores de uso general.
Q3 - MPSA13 - Transistor NPN darlington.
D1 - Diodo zener de 10V x 1W.
CN1 - Conector para micrófono piezoeléctrico.
CN2 - Salida del detector (se puede reemplazar R11 por
un relé para impresos de 9V o 12V de bobina con su diodo
de protección).
R1 - 6,8kΩ
R2, R3, R4, R6, R9 - 10kΩ
R5 - 1MΩ
rotura o el rayado del cristal en general. Este
detector puede ser montado en cualquier posición sobre el vidrio y es por ello que lo elegimos
para nuestro proyecto.
El circuito es ideal para quienes han diseñado su
propia alarma con µC o con lógica
convencional y desean agregarle una
prestación adicional. Consta de un
micrófono, un filtro pasa altos y dos
etapas amplificadoras, de las cuales
la última trabaja en corte y saturación.
FUNCIONAMIENTO
DEL
R7, R10 - 1kΩ
R8 - 2,2MΩ
R12 - 100Ω
R11 - 390kΩ
C1, C2, C3 - 1nF - Cerámicos.
C4, C10 - 47nF - Cerámicos.
C5, C7 - 100nF - Cerámicos.
C6, C8, C9 - 100µF - Electrolíticos de baja tensión.
VARIOS:
Placa de circuito impreso, gabinete para montaje, micrófono Piezoeléctrico, conectores, cables, estaño, etc.
100 ohm y el zener se encargan de bajar y regular la tensión a 10V. Los capacitores periféricos a
esos componentes filtran la alimentación obtenida. Para el micrófono deberá emplear cable
mallado de audio, y su largo no debe superar los
dos metros.
CIRCUITO
El circuito se muestra en la figura 1.
La señal captada por el micrófono de
electret es fitrada por los cuatro capacitores en serie y sus resistores de
bajada a masa, luego es amplificada
por el primer transistor el cual entrega
la señal a un potenciómetro que hace
las veces de regulador de sensibilidad. Seguidamente un transistor eleva
aún más el nivel de la señal que, por
último ataca la base de un darlington
(MPSA13) el cual corta o satura según
la señal presente en su base. El diodo
en la entrada impide que el circuito se
destruya al invertir la polaridad de alimentación, mientras que el resistor de
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Figura 2
4ª de forros.qxd:sumario 223 21/11/13 18:13 Página 4ªFo1
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