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4ª forros.qxd:Maquetación 1 15/10/13 10:37 Página 1 CLub SAbEr ELECtrónICA nº 179 1 Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 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 (inclui- dos 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 algu- nos 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 catego- rías; en este caso, encontrará en la obra cuatro capítulos: Circuitos con Luces Proyectos para Alarmas Proyectos de Instrumentación 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 tení- amos luego de 25 años de edición ininterrumpida, es decir, creamos una obra que le ser- virá 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 últi- mos 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 simu- lación 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.webelectro- nica.com.mx, tendrá que hacer clic en el ícono password e ingresar la clave “PCE- CLUB90”. Tenga este texto cerca suyo ya que se le hará una pregunta aleatoria sobre el contenido para que pueda iniciar la descarga. Editorial Del Editor al Lector N º 1 7 9 Di rec tor de la Colección Club Saber Electrónica Ing. Ho ra cio D. Va lle jo Jefe de Redacción Luis Horacio Rodriguez Club Saber Electrónica es una publicación de Saber Internacional SA de CV de Méx- ico 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 Publicidad Argentina: 4206-1742 México: 5839-5277 Internet: www.webelectronica.com.ar Web Manager: Pablo Ábalos Club Sa ber Elec tró ni ca. Fe cha de pu bli ca ción: octubre 2020. Pu bli ca ción men sual edi ta da y pu bli ca da por Edi - to rial Quark, He rre ra 761 (1295) Ca pi tal Fe de ral, Ar gen - ti na (005411-43018804), en con jun to con Sa ber In ter na cio nal SA de CV, Av. Moc te zu ma Nº 2, Col. Sta. Ague da, Eca te pec de Mo re los, Mé xi co (005255- 58395277), con Cer ti fi ca do de Li ci tud del tí tu lo (en trá mi - te). Dis tri bu ción en Mé xi co: REI SA de CV. Dis tri bu ción en Ar gen ti na: Ca pi tal: Car los Can ce lla ro e Hi jos SH, Gu ten berg 3258 - Cap. 4301-4942 - In te rior: DISA – Dis - tri bu ción en Uru guay: Ro de sol SA Ciu da de la 1416 – Mon te vi deo, 901-1184 – La Edi to rial no se res pon sa bi li - za por el con te ni do de las no tas fir ma das. To dos los pro - duc tos o mar cas que se men cio nan son a los efec tos de pres tar un ser vi cio al lec tor, y no en tra ñan res pon sa bi li - dad de nues tra par te. Es tá pro hi bi da la re pro duc ción to - tal o par cial del ma te rial con te ni do en es ta re vis ta, así co mo la in dus tria li za ción y/o co mer cia li za ción de los apa - ra tos o ideas que apa re cen en los men cio na dos tex tos, ba jo pe na de san cio nes le ga les, sal vo me dian te au to ri - za ción por es cri to de la Edi to rial. Revista Club Saber Electrónica, ISSN: 1668-6004 250 Proyectos de Electrónica 2 Club Saber Electrónica nº 179 CAPítULo 1: PRoyECtoS CoN LUCES 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79 250 ProyEctos DE ELEctrónica sumario CLUB SABER ELECTRÓNICA 1 250 Proyectos de Electrónica Director Ing. Horacio D. Vallejo Producción José María Nieves (Grupo Quark SRL) Selección y Recopilación de esta Obra: Ing. Horacio Daniel Vallejo hvquark@webelectronica.com.ar 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 men- sual SABER ELECTRÓNICA - San Ricardo 2072 (1273) - Capi- tal 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: Alfredo Armando Flores Atención al Cliente Alejandro Vallejo ateclien@webelectronica.com.ar Internet: www.webelectronica.com.mx Publicidad: Rafael Morales rafamorales@webelectronica.com.ar Club SE: Grupo Quark SRL luisleguizamon@webelectronica.com.ar Editorial Quark SRL San Ricardo 2072 (1273) - Capital Federal www.webelectronica.com.ar 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 res- ponsabilidad 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 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 monta- jes 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 cate- gorías; en este caso, encontrará en la obra cuatro capítulos: Circuitos con Luces Proyectos para Alarmas Proyectos de Instrumentación Proyectos para el Automóvil Sin embargo, el CD contiene otras categorías tales como: audio, digitales, ecolo- gía, electromedicina, automatismos, RF, radiocontrol, etc. Creemos que con estos 5 textos y sus CDs estamos llenando un vacío que aún tení- amos 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.webelectro- nica.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 alea- toria sobre el contenido para que pueda iniciar la descarga. Editorial Del Editor al Lector suma edi-1.qxd 8/14/12 1:47 PM Página 1 CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 3 Existen innumerables formas de imple- mentar un circuito lógico de compo- nentes discretos, pero, en versión inte- grada, la tecnología más popular es la TTL (Transistor-Transistor-Logic: lógica transistor-transistor). Esta tecnología uti- liza sólo transistores bipolares en la parte lógica propiamente dicha del cir- cuito 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. INTRODUCCIÓN Esta familia de circuitos integrados requiere un cuidado especial con la tensión de la fuente de alimentación: ésta debe proporcionar 5VCC, per- mitiéndose tolerancias sólo de hasta 0,25V, lo que exige circuitos reguladores de tensión especial- mente concebidos para que la tensión de ali- mentación 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 len- tos 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 con diez y seis terminales,o "pins", distribuidos en dos líneas paralelas imaginarias, en la clásica for- mación 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 anti- horario 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 fun- ción que realice y del fabricante. El integrado 7422 es nada más que un decodi- ficador binario a decimal, o más exactamente, BCD es un código también conocido como deci- mal codificado en binario que presenta, para cada uno de los diez logaritmos decimales, un conjunto (bloque") de cuatro dígitos binarios (abre- viadamente "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 ope- ración, pues como sabemos: CC APÍTULAPÍTUL OO 1: 1: PP ROYECTOSROYECTOS CONCON LL UCESUCES EFECTOS DE LUCES TTL Figura 1 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 3 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 sim- bología "L" (bajo) y "H" (alto) según vimos anterior- mente 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 combinacio- nes 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 deci- mal al que estamos acostumbrados. Esos valores relativos (pesos) son: 8 (23), 4 (22), 2 (21) y 1 (20); 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”, “uno- cero-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 sali- das 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- Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 4 Club Saber Electrónica Figura 2 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 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 cir- cuito, 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 escri- bir lo siguiente: Efectos de Luces TTL CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 5 Figura 3 Figura 4 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 5 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 cuar- teto 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 sali- das asumirán el nivel H, es decir, permanecerán en reposo. Las consideraciones sobre el f u n c i o n a m i e n t o 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 combina- 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 ali- mentaión (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 cual- quiera, quedará caracterizado el nivel bajo; de esta manera al mantener los interruptores en la situación establecida en el diagrama esquemá- Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 6 Club Saber Electrónica Tabla 2 - Tabla funcional del circuito integrado 7442. Tabla 1 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 6 tico, ninguno de los catorce diodos electroluminis- centes emitirá luz. Los de entrada no lo hacen porque ningún inte- rruptor 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 sufi- ciente para adquirir una cierta práctica en la con- versión BCD a decimal. Efectos de Luces TTL CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 7 Figura 5 Figura 6 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 7 INTRODUCCIÓN Las aplicaciones propuestas por los fabricantes del circuito integrado LM3914N en sus Manuales de Componentes son variadas, incluso, hemos propuesto algunos artículos en otras ediciones de Saber Electrónica. Este circuito integrado está diseñado para mos- Proyectosde Electrónica con Circuitos Impresos 8 Club Saber Electrónica 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 poten- cia considerable en la señal aplicada a la entrada. Aprovechando esta característica dise- ñamos un vúmetro a leds o escala luminosa que hasta puede ser empleada como base para la implementación de un juego de luces audiorrítmi- cas. Con una etapa de potencia apropiada se puede utilizar en carteles luminosos. BARRA LUMINOSA CON LEDS Figura 1 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 8 trar una "escala de tensiones" mediante un con- junto de diodos emisores de luz. Posee un divisor de tensión y diez comparadores que se encien- den en secuencia cuando se eleva la tensión de entrada. Este hecho se utiliza para “amplificar y compa- rar” 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 "no- carga" de la señal de media onda, R2 descarga al capacitor C1. Dado que R2 es ajustable, el pro- medio de descarga de C1 puede ajustarse hasta compatibilizar nuestro detector con las caracterís- ticas de audio de la radio particular que está siendo usada. El promedio de descarga puede Barra Luminosa con LEDs CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 9 LISTA DE 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 que- rer montar el juego de luces audiorrítmicas (ver texto) o para aumentar la sensibilidad de entrada (ver texto), etc. Figura 2 Figura 2 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 9 variar entre casi unas décimas de segundos a varios segundos. La señal de audio mantendrá esta- ble esta tensión sobre C1 con alguna fluctuación (mientras el audio tam- bién fluctúe). Cuando el pulso de un rayo haga ondular la radio, el pro- ceso 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 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 selec- cionar 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 mos- trada 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 repro- duce el impreso “invertido” por si Ud. desea cons- truir 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 rea- lizar 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 disipa- dor 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, debe colocar la llave en la posición correspon- diente 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. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 10 Club Saber Electrónica Figura 3 Figura 4 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 10 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 para conectarlas o desconectarlas. Podemos usar tales sistemas, con eficiencia, en los siguientes casos: Accionamiento de lámparas de vidrieras, jardi- nes, zaguanes o estacionamientos. Accionamiento de sistemas de señalización nocturna (luces de mástiles). El proyecto que describimos utiliza una configu- ración 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 cir- cuito 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 poten- cia, se puede usar sin problemas un relé interme- Luz Nocturna Automática CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 11 Este dispositivo encenderá automáti- camente las luces de un zaguán, jar- dín, garaje o de las vidrieras cuando exista poca luz natural (al anoche- cer) 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 encen- der o apagar las luces al anochecer o amanecer. LUZ NOCTURNA AUTOMÁTICA Figura 1 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 11 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 referen- cia por un divisor formado por R2 y R3 yajustamos 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 apa- rato, el LDR debe recibir solamente la luz ambiente (del cielo) y nunca la luz de las lámparas que con- trola, pues en este caso habría una realimenta- ción. 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 desagra- dables oscilaciones de los circuitos convenciona- les cuando la iluminación llega al umbral de dis- paro. La transición del punto de espera al disparo es inmediata y única. El relé cierra y abre de inme- diato 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 cir- cuito impreso. Los principales cuidados que se deben tomar con los componentes y su obtención son los siguientes: Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 12 Club Saber Electrónica Figura 2 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 12 a) Debe observar la posición del circuito inte- grado 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 impre- sos con contactos de 2ª o más. Para mayores car- gas 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 elec- trodoméstico 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 sensibili- dad, o sea, en el que el circuito es conec- tado al faltar la luz y desconectado con la presencia de luz. Haga lentamente este ajuste, ya que el apa- rato 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. Luz Nocturna Automática CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 13 Figura 3 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 mon- taje, estaño, cables, etc. Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 13 INTRODUCCIÓN Este circuito, mostrado en la figura 1, funciona con tensiones de 110V y hasta 220 volt, sin necesi- dad de hacerle ningún cambio. Por eso el con- densador (C1) de la entrada de corriente es a 400V como mínimo y el condensador de rectifica- ción (C2) (22µF) es a 350V, ya que si alimentamos Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 14 Club Saber Electrónica 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 olvi- dado apagarla? La dejamos prendida por horas y horas en el día y a veces por semanas, haciendo un con- sumo de energía innecesario. Pensando en una solución a este problema, hemos dise- ñado 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 aso- mar 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 componen- tes como los optoacopladores y los triacs, enseñando su funcionamiento básico. AUTOMATISMO PARA JARDÍN Y RIEGO SIN TRANSFORMADOR Figura 1 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 14 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). Este condensador sólo permite el paso de unos 60mA aproximadamente, facilitando la reducción de voltaje que se hará mas adelante. La resisten- cia 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 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 conden- sador 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). 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 alimen- tación 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 aproxi- madamente. Por esta razón el condensador de la fuente rectificadora debe ser de 350 volt, de lo contrario estallará al momento de conectar el cir- cuito. 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. Automatismo para Jardín y Riego sin Transformador CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 15 Figura 2 Figura 3 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 15 Es importante resaltar que un diodo zenerNO 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. 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 ampe- rios del zener”. Para la red eléctrica de 220V, según lo visto, tenemos que: 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 colo- car cualquier valor entre 27kΩ y 47kΩ). En la foto- grafía de la figura 5, podemos apreciar los otros componentes que acompañan el diodo zener. 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 coloca- mos los condensadores, logrando una iluminación estable y sin fluctuaciones. Hemos terminado de explicar la fuente de ali- mentación. Ahora viene el circuito que se encarga de la automatización de encendido al detectar oscuri- dad 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. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 16 Club Saber Electrónica Figura 4 Figura 5 Figura 6 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 16 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 fotorre- sistencia 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 positiva- mente la base del transistor 2N3904. La fotorresistencia o RDL (resistencia depen- diente 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 correc- tamente. Como no queríamos que que- dara la resistencia pegada a la tarjeta del circuito impreso, usamos un trozo de un bolígrafo viejo y lo cubrimos con cinta aislante negra. De la buena ubicación de la fotorresistencia, depende la precisión en el funcio- namiento de nuestro circuito. Volvamos al funcionamiento de nuestro circuito de luz automática, al momento que la fotorresis- tencia 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 posi- tivo de colector a emisor y llega hasta el optoa- coplador. Nota: El transistor 2N2907 fue colocado en las dos direcciones, invirtiendo colector y emisor. Y en las dos posiciones, el circuito funcionó correcta- mente. 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 proyec- tos es adquirir conocimiento y práctica. En la ima- gen de la figura 8 puede observar la disposición de estos componentes sobre la placa de circuito impreso. 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 inter- namente a un diodo LED que al iluminar, excita un Automatismo para Jardín y Riego sin Transformador CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 17 Figura 7 Figura 8 Figura 9 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 17 fototriac que permite conducir corriente entre las patas 4 y 6 del optoacoplador. Se utiliza para ais- lar eléctricamente el circuito anterior que es ali- mentado 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 opto- acoplador 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 semiconduc- tor de la familia de los transistores, pero con la par- ticularidad que puede conducir en dos direccio- nes. Es decir que puede conducir corriente alterna, algo que no 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 con- duce 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 cual- quier tipo de bombillo que sea alimentado con la red publica. Nosotros probamos el circuito con lámparas ahorradoras (de cátodo frío), obte- niendo 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 tam- poco 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. 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 fun- cionamiento 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 nues- tro dispositivo. Tenga presente que se trata de un automatismo que puede emplearse para diferen- tes usos, incluso, con la ayuda de un temporiza- dor (oscilador astable) como el que presentamos Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 18 Club Saber Electrónica Figura 10 Figura 11 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 18 en esta misma edición, podemos usarlo para sis- tema automático de riego. Como es sabido, siemprees 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 deter- minado (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. Automatismo para Jardín y Riego sin Transformador CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 19 Figura 12 LISTA DE MATERIALES 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 resisten- cias son de 1/8W. Varios Placa de circuito impreso, gabinete para montaje, soporte plástico para LDR (ver texto), disipador para Q4, cables, estaño, etc. Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 19 ATENUADOR CON POTENCIÓMETRO PARA LÁMPARAS INCANDESCENTES Con muy poco dinero y esfuerzo se puede armar este atenuador que permitirá regular el bri- llo de una o varias lámparas ya sea para la ilumi- nación 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 potencióme- tro 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 Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 20 Club Saber Electrónica Para terminar este capítulo, presen- tamos 10 proyectos de iluminación que pueden ser útiles para diferen- tes ocasiones. Por razones de espa- cio 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.webelec- tronica.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 Figura 2 Figura 1 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 20 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 pri- mero es nuestro viejo y querido temporizador 555, el cual esta configurado en nuestro caso como 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 ana- liza en detalle se notará que es muy sen- cillo. 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 pun- tos 1 y 2 se conectan las lámparas y, entre los puntos 2 y 3 se conectan los pul- sadores 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 pun- tos 1 y 3 se conecta la tensión de red. Para enten- derlo mejor mire en la figura 4 el esquema de ins- talación. Si donde se va a instalar el circuito hay fase y neutro en todas las bocas o cajas se puede insta- lar el sistema con sólo un cable (el 2). 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 tene- mos que encender una lámpara de este tipo pero solo disponemos de una fuente de corriente 10 Proyectos de Iluminación CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 21 Figura 3 Figura 4 Figura 5 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 21 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 transistori- zada. 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 original- mente 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 cir- cuito 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 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 potenció- metro de 1MΩ. Los tres transistores se encargan de entrar en corte/saturación en función a los cam- bios bruscos de la luz. El tiristor es disparado enton- ces haciendo brillar el flash. Dado que el circuito responde a cambios violentos de luminosidad se lo puede utilizar tanto en lugares oscuros como ilu- minados. 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 encuen- tra 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 bre- ves 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 Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 22 Club SaberElectrónica Figura 6 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 22 oscuridad total, dan un efecto visual de movi- miento 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 capaci- tores electrolíticos de 100µF los cuales la hacen circular por la resistencia del potenciómetro y del pre-set. La corriente pasa entonces a la com- puerta de disparo del tiristor (por medio de la lám- para de neón) provocando la circulación de ten- sión 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 resisten- cia 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 obte- nida. 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 tiris- tor con un gran disipador de calor, sirviendo uno del tipo clip como los empleados para los regula- dores 78xx. Para ajustar el pre-set bastará con dejarlo al máximo de su recorrido y colocar también el cur- sor 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 deter- mina la velocidad máxima de destello de la lám- para. INTERMITENTE PARA CARTELES DE ILUMINACIÓN El circuito que proponemos es ideal para carte- lería 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 rectifica- dor, 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 10 Proyectos de Iluminación CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 23 Figura 7 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 23 componentes anexos generan el tren de pulsos que, aplicados sobre el optoacoplador, accio- nan 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 tiempo de los destellos. El puente rectificador puede ser construido con cua- tro diodos 1N4007 o un puente de 400V por 1A de corriente. El Triac debe montarse sobre un disipa- dor 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 perti- nentes ya que en la placa del circuito tendrá pre- sente 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 des- telle 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 necesi- dad 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 necesarios, exceptuando el capacitor que hemos colocado afuera. Con la configuración mostrada en la figura 9 obtendremos una velocidad aproxi- mada de parpadeo de un segundo y una dura- ción de la pila estimada en un año. LUCES AUDIORRÍTMICAS DE 3 CANALES Este tipo de iluminación es muy habitual en luga- res 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 gra- ves se pueden accionar luces de un color deter- minado, 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. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 24 Club Saber Electrónica Figura 8 Figura 9 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 24 Para simplificar su entendimiento dividimos el cir- cuito en tres etapas bien diferenciadas. Por empe- zar 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. Con un transformador de 500mA sobra para pro- veer 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 regula- dor de realimentación. Una segunda etapa ampli- ficadora (A2) se encarga de elevar un poco mas el nivel de la señal de audio para entregarla a la 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 prove- niente directamente de una bocina o parlante se puede armar una etapa de aislación y adapta- ción de impedancia como la mostrada en 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 sensibili- dad. El transformador empleado es uno común empleado en las eta- pas de salidas de radios a transistores. En su bobinado de alta impedancia entra la señal y sale por el bobi- nado de baja, produ- ciendo así la aislación necesaria. Recuerde 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 peli- gro extremo en caso de realizar una conexión errónea. Seguidamente, la señal de audio adecuada- mente 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 gra- ves) que son amplificadas por el transistor y accio- 10 Proyectos de Iluminación CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 25 Figura 10 Figura 11 Figura 12 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 25 nan el Triac de potencia haciendo brillar las luces al ritmo de los sonidos de baja frecuen- cia. 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 superio- res a 2,5kHz, haciendo que brillen las luces al compás de los sonidos agudos. En los tres casos se han dispuesto potenció- metros que se encargan de regular la canti- dad 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 con- diciones 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 común, que va desde el micrófono hasta la última etapa de potencia en los Triacs, está conectada a uno de los polos de la red eléctrica por lo que es posible que si no se realizan los aislamientos ade- cuadamente se reciban descargas eléctricas. Un punto crucial es la cápsula del micrófono que tiene su terminal negativa conectada al recubri- miento metálico. Si no se aísla esa cápsula (colo- cándola dentro de una funda termo retráctil o dentro de un pequeño gabinete plástico) se podría recibir una descarga con sólo tocarla. Para señalizar en el frente del gabinete el encen- dido de cada canal se pueden colocar diodos LEDs de diferentes colores directamente en para- lelo con la salida de 110V/220V de cada vía. Para ello se debe colocar a cada diodo LED una resis- tencia limitadora de corriente de 22kΩ. Se reco- mienda usar diodos de alto brillo para una mejor visualización. También se puede colocar un LED indicador de encendido en paralelo con la salida de la fuente de alimentación, en este caso la resis- tencia deberá ser de 1kΩ. Si se va a utilizar un LED intermitente habrá que colocar en paralelo con éste un capacitor de 100nF para evitar que el des- tello produzca ruidos en los amplificadores de audio o en la mesa de mezcla. Visto de frente, con las ins- cripciones visibles y los termi- nales hacia abajo las cone- xiones del Triac son, de izquierda a derecha: Terminal 1, Terminal 2 y Disparo (figura 14). Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 26 Club Saber Electrónica Figura 13 Figura 14 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 26 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 especial- mente para esta labor. El equipo obtiene su ali- mentación directamente de la red eléctrica sin necesidad de transformador ni fuente conmu- tada. El conjunto formado por la resistencia de 50 ohm, el capacitor de 220nF, el zener, el electrolí- tico y los dos diodos conforman la fuente de este sistema. La resistencia de 1MΩ se encarga de des- cargar el capacitor de poliéster cuando desco- nectamos el equipo de la red para prevenir cho- ques 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 con- junto 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 presio- namos el pulsador a las 9am las luces se encen- derán a las 20hs y se apagaran a las 23hs que- dando 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 lám- para 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 des- tella 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 encen- dido. 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 permanen- cia, en la tabla 1 mostramos el programa en “C”. 10 Proyectos de Iluminación CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 27 Figura 15 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 27 SECUENCIADOR DE 5 CANALES 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 regu- 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 Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 28 Club Saber Electrónica // 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) time() // update clock every 1 second { sec++; if ( sec >= 60) { sec = 0; min++; if ( min >= 60) { min = 0; hour++; if ( hour >= 24) hour = 0; } } } 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 } } } 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; } } blink() // turn LED on 100 ms { output_low(LED); delay_ms(100); output_high(LED); } 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; 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(); } } Tabla 1 - Programa del Temporizador Microcontrolado Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 28 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 comen- zar desde el terminal 3, por lo que el interruptor en posición I, cuando la cuenta llega al terminal 1 rei- nicia 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 transisto- res 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 capacito- res mas tiempo permanecerá encendido el canal y mas suave será el apagado. En la figura 17 se puede observar el diagrama de pines de los semi- c o n d u c t o r e s empleados en este proyecto. 10 Proyectos de Iluminación CAPÍTULO 1: Proyectos con Luces 29 Figura 16 Figura 17 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 29 Cap 1 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:38 AM Página 30 CAPÍTULO 2: Proyectos para Alarmas 31 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. 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 resi- dencia 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), eco- nómico y eficiente. Es alimentado por una batería de 9V y este cir- cuito dispara una sirena cuando se interrumpe uno de los sensores. La alarma permanece en funciones durante un tiempo determinado, des- pués 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 CC APÍTULAPÍTUL OO 2: 2: PP ROYECTOSROYECTOS PP ARAARA AA LL ARMASARMAS ALARMA TEMPORIZADA Figura 1 Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 31 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 nega- tivo de la batería, no habiendo polarización para el transistor Q1, lo que hace que el oscilador per- manezca desconectado. Cuando se interrumpe el hilo sensor, el capacitor C1 comienza a cargarse mediante R1 y R2, poniendo entonces al oscilador unilateral en ope- ración. A medida que el capacitor se va cargando, la corriente de base de Q1 y la tensión sobre el osci- lador 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 aproxi- madamente. Mientras que si cambiamos el capa- citor C1 por uno de l000µF, el tiempo de opera- ción será de 4:30 minutos. El tercer bloque del diagrama representa el cir- cuito de oscilación. Según vimos ya, se trata de un oscilador de rela- jación con transistor unijuntura, operando en fre- cuencia 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 alter- nando el valor de C2 para modificar el sonido. Observe que C2 debe estar entre 22nF (capaci- tor 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 efi- ciente 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. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 32 Club Saber Electrónica Figura 2 Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 32 El circuito completo de la alarma se ve en la figura 2. Puede hacerse el montaje en puente de termi- nales, 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 cir- cuito 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 altopar- lante 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 intensi- dad hasta parar. Una vez activada, para rearmar la alarma se deben rehacer las conexiones interrumpidas y pre- sionar S1. Comprobando el funcionamiento, puede hacerse la instalación definitiva. Alarma Temporizada CAPÍTULO 2: Proyectos para Alarmas 33 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 xl6V - 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. Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 33 INTRODUCCIÓN Evidentemente, los efectos de explosiones, apa- ratos electrónicos que se queman y sueltan chis- pas por todos lados (cosa que en realidad sabe- mos que no puede ocurrir, pues... ¿para qué exis- ten los fusibles y los circuitos de protección?) lla- man la atención en las películas de fantasía cien- tífica 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 recono- cido 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 ren- dimiento, pero nada impide que la salida sea reti- rada 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 * Tensión de alimentación con la etapa de potencia: 12V. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 34 Club Saber Electrónica Uno de los efectos sonoros más lla- mativos 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 pro- yecto: una sirena que produce el mismo sonido del Alerta Rojo STAR TREK: SIRENA ULULANTE Figura 1 Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 34 * Tensiones de alimentación sin etapa de poten- cia: 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 anali- zamos, 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 modula- ción (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 cortocir- cuitado, 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 cir- cuito 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. Star Trek: Sirena Ululante CAPÍTULO 2: Proyectos para Alarmas 35 Figura 2 Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 35 Obtenemos entonces el efecto final que es un sonido alto y claro que imita el Alerta Rojo. MONTAJE En la figura 2, tenemos el dia- grama completo de nuestro apa- rato. La disposición de los componen- tes 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. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 36 Club Saber Electrónica Figura 3 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 gene- ral. 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 mon- taje, zócalos para los integrados, cables, estaño, disipador de calor para el transistor, etc. Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 36 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 lec- tor convierta su aparato en una central de efectos cambiando los trimpots por potenciómetros insta- lados en el panel de la caja que aloja al conjunto. Para los integrados sugerimos la utilización de zócalos DIL de 8 pines. Los capacitores electrolíti- cos 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 cerá- mico como de poliéster. Los transistores Q1 y Q2 admiten equivalentes así como Q3, que también puede ser TIP121 ó TIP122. Para menor potencia 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 acús- tica. 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, accio- nando P1 y P2. Eventualmente podemos reempla- zar R7 para acercarnos más al sonido deseado. Star Trek: Sirena Ululante CAPÍTULO 2: Proyectos para Alarmas 37 ALARMA DE NIVEL Este aparato hace sonar un buzzer de modo intermitente en caso de que el nivel de agua de una pecera dismi- nuya a un valor peligroso, sea esto por vaciamiento u otros problemas, incluso evaporación. Para el moni- toreo de distintas peceras o reservorios de agua pueden conectarse varios sensores en serie. La inclu- sión de un relé permite la activación de un aparato mientras la alarma esté activada. INTRODUCCIÓN El equipo descrito atiende los pedidos de lecto- res aficionados al tema que desean un monitoreo electrónico de su pecera, con la finalidad de aler- tarlos sobre una eventual caída en el nivel de agua, lo que puede producirse por un vacia- miento, que pondría en riesgo la vida de lospeces, 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 comu- nes, 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 fun- cionamiento continuo. Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 37 CARACTERÍSTICAS Las características de este dispositivo son las siguientes: * Tensión de alimentación: 6V o 9V (pilas o bate- ría) * 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 billo- nésimas 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 amplifica- dores digitales. En este proyecto se aprovechan estas tres fun- ciones. 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 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. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 38 Club Saber Electrónica Figura 1 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. Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 38 La compuerta CI1a, a su vez, controla dos osci- ladores 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 funciona- miento, el consumo está en el orden de los 5mA. El tono gene- rado 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, conjunta- mente 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: colo- cando 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. Alarma de Nivel CAPÍTULO 2: Proyectos para Alarmas 39 Figura 2 Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 39 INTRODUCCIÓN 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 pro- blema. 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 extre- madamente bajo y, como el sensor funciona con sólo 6V (hasta 12V es la alimentación que sugeri- mos), 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. El escaso dinero invertido en su montaje cierta- mente será compensado por la seguridad y tran- quilidad que se obtienen. Alimentando el aparato con 4 pilas medianas o grandes podrá quedar conectado por días segui- dos durante semanas. No hay secretos para el montaje de este apa- rato 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 ten- dremos una tensión positiva en la salida del inte- grado, que corresponde al pin 3. Así, para dispa- rarlo 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, Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 40 Club Saber Electrónica Este proyecto se trata de un auto- matismo 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, efi- ciente, y representa un consumo de energía pequeño ALARMA DE SEGURIDAD PARA PISCINAS Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 40 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 provo- cada 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, enton- ces, por un tiempo de algunos minutos (el tiempo es ajustado en VR1). Esta tensión polariza, en dirección a la satura- ción, al transistor Q1, un BC548, que energiza la bobina de un relé. Los contactos del relé son utilizados para contro- lar la alimentación de alta tensión de una chicha- rra o sirena de hasta 2A de corriente, lo que signi- fica mucho ruido. Como los contactos están completamente ais- lados 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 En la figura 1 tenemos el diagrama completo de esta sencilla alarma y en la 2, su montaje utili- zando una placa de cir- cuito impreso. Alarma de Seguridad para Piscinas CAPÍTULO 2: Proyectos para Alarmas 41 Figura 1 Figura 2 Cap 2 - Club90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 41 Esta disposición permite que se experimente el circuito primero en una matriz y, si le agrada el comportamiento del mismo, pase los componen- tes en montaje definitivo a la placa. Los resistores son todos de 1/8 ó 1/4W y el capa- citor electrolítico debe tener una tensión de tra- bajo 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 tiem- pos de accionamiento para la alarma. El transitor puede ser cualquier NPN de uso gene- ral, como los BC547, BC548, BC549, BC237, BC238, BC239, etc. El diodo en paralelo con el relé es de uso gene- ral de silicio y tiene por función proteger el transis- tor contra las altas tensiones generadas en la bobina del relé en el momento de la conmuta- ción. 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 USO Para la prueba, basta conectar el sensor en los terminales y colocar las pilas en el soporte. Accione SW1 después 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 Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 42 Club Saber Electrónica 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 cir- cuito impreso, puente de 4 terminales con tornillos ó 2 puentes de 2 terminales con tornillos, sensor, cables, estaño, etc. Figura 3. El sensor debe instalarse en el borde de la pileta, pero de modo que los cables no toquen el agua. Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 42 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 pis- cina 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 utilida- des. Podemos usarlo como alarma de inundacio- nes, 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 auto- máticamente una bomba de agua que desagüe el lugar. Alarma de Seguridad para Piscinas CAPÍTULO 2: Proyectos para Alarmas 43 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 com- binarlos para producir una modu- lación de sonidos. Son innumera- bles 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 oscila- dores 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 Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 43 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, "bimodu- lado" en frecuencia, que podrá proporcionar efectos sonoros bastante interesantes para fiestas o grabaciones. Los lectores interesados podrán experimentar alternando los valores de C1, C2 y C3 para modi- ficar 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 valo- res, son: C3, C2 y C1. La señal modulada parte directamente del emi- sor de Q3 y llega a la entrada de un circuito ampli- ficador que utiliza como base el transistor BC337 y su complementario, el BC327. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 44 Club Saber Electrónica 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 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. Figura 1 Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 44 De esa manera, nuestra central de efectos sono- ros permitirá excitar, con buena potencia, un alto- parlante de 8. MONTAJE El circuito completo del aparato se muestra en la figura 2. 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 cir- cuito, 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 impe- dancia 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. PRUEBA DE FUNCIONAMIENTO Hecho el montaje, la prueba del funcionamiento es muy sencilla: conecte la alimentación, accione S1 y ponga los potenciómetros a voluntad, verifi- cando que todos trabajen y oiga cómo varían los sonidos. Haga experiencias para llegar a conocer la actuación de los controles. Efectos Sonoros para Sistemas de Seguridad CAPÍTULO 2: Proyectos para Alarmas 45 Figura 2 Figura 3 Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 45 Cap 2 - Club 90 proyectos.qxd 8/14/12 9:40 AM Página 46 CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 47 Presentamosen 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. 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 eta- pas 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 sepa- radamente, 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 necesi- dad 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 ayu- dar bastante en la determinación del punto de CC APÍTULAPÍTUL OO 3: 3: II NSTRUMENTOSNSTRUMENTOS EE LECTRÓNICOSLECTRÓNICOS GENERADOR DE SEÑALES PARA CALIBRACIÓN Y PRUEBAS EN RF Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 47 operación. Para elaborar esta escala basta tomar como referencia una radio común. La modula- ción de la señal para esta etapa viene de un osci- lador 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 oscila- dor 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 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. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 48 Club Saber Electrónica Figura 1 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. 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 inte- grado, soldadura, etc. Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 48 MONTAJE La placa de circuito impreso para el montaje de este instrumento aparece en la figura 2. El transformador usado en la fuente tiene bobi- nado 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 sufi- cientes 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. El variable CV puede ser de cual- quier tipo para radios de ondas medias con capacidad máxima alrededor de 200pF. Eventualmente puede ser nece- sario 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 DE FUNCIONAMIENTO Para verificar el funcionamiento del aparato será conveniente dis- poner de una radio de transistores que sintonice la banda de ondas medias. Conéctele en una fre- cuencia 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 par- lante. 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. Generador de Señales para Calibración y Pruebas en RF CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 49 Figura 2 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 49 INTRODUCCIÓN Como todos sabemos, esencial- mente, una fuente consta de 3 blo- ques (figura 1), que son: a) Rectificador: convierte tensión alterna en una forma de onda pul- sante de componentes alternas y continuas. b) Filtro: convierte la corriente con- tinua 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 contra- rrestar la inestabilidad de la fuente frente a variaciones de tensión de Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 50 Club Saber Electrónica 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 componen- tes por errores de diseño. La fuente que presentamos entregatensiones compren- didas 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 Figura 2 Figura 1 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 50 entrada, o de las características de la carga. Funciona como un sistema de control que com- para el parámetro electrónico deseado en la carga con uno de referencia y efectúa los cam- bios 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 esta- bilidad que es función de la ganancia del lazo de realimentación. Un diagrama de bloques de un sistema regulador se muestra en la figura 2. FUNCIONAMIENTO DE LA FUENTE Nuestra fuente (figura 3) incluye un circuito limi- tador de corriente, el cual evitará que se dañen los componentes de la misma en caso de un corto- circuito o una carga excesiva en la salida. Puede proporcionar tensiones de 0 a 18 Volt con corrien- tes 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 ade- cuado. 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 cir- cuitos digitales. El limitador está formado por VR1, R2, R4 y la jun- tura 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. Fuente Regulada de 0V a 18V con Control de Cortocircuito CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 51 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. Figura 3 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 51 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 cir- cuito impreso que servirá para montar la fuente. La disposición de los componentes sobre la placa de circuito impreso no reviste considera- ciones especiales, pero tenga en cuenta que para poder ajustar tanto la tensión como la corriente máxima para que se produzca el cor- tocircuito, los potenciómetros VR1 y VR2 deben ubicarse en el gabinete, de modo que se pue- dan 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. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 52 Club Saber Electrónica Figura 4 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 52 INTRODUCCIÓN Hace más de 10 años presenté este circuito, cuyo funcionamiento retomo para que pueda comprobar las bondades de los laboratorios vir- tuales, 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 dema- siado 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 electró- nica 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 compo- nentes de menor tensión zener. Esta tensión de referencia se aplica a un regulador integrado tipo TL78L15, en cuya salida se tiene una tensión cons- tante de 15V que permanece prácticamente inal- terable 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 comparado- res IC1 e IC2. La tensión de red, que es la que se quiere moni- torear y que se aplica en las terminales CN1 y CN2, se toma del punto central del potencióme- tro 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 consi- guiente, se encenderá el LED D10, para dar un aviso de la condición normal. Indicador de Tensión de Red CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 53 Contar con un aparato que indique si la tensión de red está dentro de los valores "normales", puede resultar muy útil para no exponer determi- nados 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 senci- llo y económico indicador de tensión. INDICADOR DE TENSIÓN DE RED Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 53 La indicación "normal" de tensión de red dentro de los parámetros antes mencionados se ajusta mediante el potenciómetro VR1. Para ajustar el equipo dentro de la banda de operación apropiada se debe contar con un 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 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 programa Livewire, para ello abrimos el programa y nos aparece una pantalla como la de la figura 2. De la galería “Fuentes de poder (Power gallery)” tomamos el regulador de tres terminales y lo arras- tramos hasta nuestra hoja de trabajo (figura 3). Luego, de la galería “Circuitos Integrados Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 54 Club Saber Electrónica Figura 1 Figura 2 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 54 (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 “SemiconductoresDiscretos (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 selec- cionarlo 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 expli- camos 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, con- forme con la siguiente lista: 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 com- ponente 7815 (15V, 100mA), tal como se muestra en la figura 5. Luego de hacer este procedimiento con todos los componentes, tendremos en nues- tra 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 Indicador de Tensión de Red CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 55 Figura 3 Figura 4 Figura 5 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 55 “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 capacito- res. Ahora debemos agregar el valor ade- cuado 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: 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 quere- mos, sólo debo agregar los contactos CN1 y CN2, que serán las “puntas de prueba” de mi circuito. 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”. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 56 Club Saber Electrónica Figura 6 Figura 7 Figura 8 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 56 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 compo- nente 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 bate- ría 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 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, indi- cando 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 exce- siva. Recuerde que para cambiar la tensión de la batería deberá ubicarse sobre ella, seleccionarla y hacer un doble clic. Comprobado el funcionamiento observará el Indicador de Tensión de Red CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 57 Figura 9 Figura 11 Figura 10 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 57 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 eje- cutar 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 menciona- mos. 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 mon- tar los componentes en la placa de circuito impreso y seguir los pasos acostumbrados para cualquier proyecto. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 58 Club Saber Electrónica INTRODUCCIÓN Presentamos a continuación el de un termóme- tro electrónico que opera con temperaturas infe- riores 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 de un refrigerador industrial. Indica una subida de la temperatura que ponga en riesgo la perma- nencia de dicha "cadena de frío" de alimentos o la refrigeración de sistemas específicos (en centra- les nucleares, por ejemplo). Como puede com- prender, no es un circuito más y también es muy recomendado para su uso en química. 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 propone- mos permite “ajustar” el rango de temperaturas de nuestro termómetro para que dé indicaciones visuales por debajo del grado centígrado. TERMÓMETRO ELECTRÓNICO PARA BAJAS TEMPERATURAS Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 58 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 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 inver- sora, 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 transis- tor utilizado (germanio o silicio).Nosotros emplea- mos 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 conse- guimos buenos resultados para temperaturas infe- riores a los -15˚C. Este circuito cuenta con un recurso adicional Termómetro Electrónico para Bajas Temperaturas CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 59 Figura 1 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. Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 59 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 ten- sión de bobina de 9V o 10V y es conveniente que sea del tipo de los empleados para circui- tos 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 opera- ción debe usarse un trimpot multivueltas. MONTAJE DEL TERMÓMETRO En la figura 3 se reproduce el impreso “inver- tido” por si Ud. desea construir su placa emple- ando pertinax presensibilizado. El trabajo con placas de circuito impreso vírgenes presensibi- lizadas 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 mon- taje del controlador de motores paso a paso dado en esta misma edición. En cuanto a la conexión del transistor detec- tor Q1, éste debe estar lo más cerca posible de la placa de circuito impreso y el contacto se debe realizar con un cable mallado. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 60 Club Saber Electrónica Figura 2 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 60 FRECUENCÍMETRO HASTA 100MHZ CON MEDIDOR DE PERÍODO El siguiente circuito representa dos útiles e indis- pensables instrumentos en un mismo equipo y con muy pocos componentes. Si le agregamos que es muy fácil de calibrar y bastante sencillo de usar lle- gamos 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 posi- ción 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 mul- tiplicar la lectura por 10kHz. El sistema toma una medida cada segundo. La resolución es de 1Hz para frecuencias y 10µS para períodos. La sensibi- lidad 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 5 Instrumentos para el Taller CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 61 Los instrumentos clásicos, que se encuentran en todo banco de tra- bajo de un técnico en servicio elec- trónico son, sin dudas, el multíme- tro 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 dispo- sitivos de bajo costo y excelente desempeño que no pueden faltar en un taller. Por razo- nes 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 pass- word e ingresando la clave: proyeculb90. También se encuentran en el CD que acom- paña a esta obra (vea la página 1). 5 INSTRUMENTOS PARA EL TALLER Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 61 coeficiente térmico cero) para evitar que los cam- bios 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 resisto- res. 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 aque- llos que trabajan en el desarrollo o reparación de circuitos de lógica TTL. La punta lógica mostrada en la figura 2 se ali- menta de la misma fuente de tensión del circuito bajo examen, conectándose el terminal cocodrilo (-) 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 presen- tes en la punta (marcada como Pta.), a saber: Estado Bajo: En ese caso sobre la base del tran- sistor 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, presen- tando 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 provo- cará que el LED bicolor brille de color verde, indi- cando un estado BAJO. Estado Alto: Si en la punta se presenta un estado TTL alto la base del transistor se polarizará y este Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 62 Club Saber Electrónica Figura 1 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 62 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 nin- gún 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 impedanciao des- conexión 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 plás- tico pequeño y luego se lo puede rellenar con plástico fundido. También se lo puede armar sobre un circuito impreso universal. Para los bornes posi- tivo y negativo es recomendable utilizar pinzas de cocodrilo y, para la entrada de señal una punta de multímetro o similar. PROBADOR ACTIVO DE SEMICONDUCTORES ¿Quién no tiene la duda alguna vez si un transis- tor determinado funciona o no? Este instrumento está pensado para que, de forma simple y rápida, el técnico pueda determi- nar el correcto funcionamiento de cualquier tran- sistor, 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 interrupto- res 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 pola- ridad 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 aproximada- mente 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 5 Instrumentos para el Taller CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 63 Figura 2 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 63 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 tran- sistor se encuentra en cortocircuito. Como alterna- tiva 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 ali- mentación 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 LED que nos sirva como indicador de encendido para evitar que se nos quede varios días sin apa- gar y nos consuma la batería. Los capacitores fil- tran 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. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 64 Club Saber Electrónica Figura 4 Figura 3 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 64 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 ten- sión. 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 mul- 5 Instrumentos para el Taller CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 65 Figura 5 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 65 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 multi- vueltas. El potenciómetro P2 permite ajustar la simetría de la señal, permitiendo corregir pequeños cam- bios causados por la tolerancia de los componen- tes. También se lo puede emplear para generar formas de onda deformadas como dientes de sie- rra 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 selec- tor de mas posiciones para llegar hasta un capa- citor 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 oscilosco- pio. Una vez conec- tada la tensión de a l i m e n t a c i ó n comprobar que ésta este en +/- 15V. A continua- ción se ajustará la simetría de la onda. Si tiene osci- 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 visua- lizada sea simétrica. En caso de no disponer de un osciloscopio dejar todas las resistencias ajustables en la posición cen- tral. 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 fac- tible que no se aprecien dichas rectas. Para reali- zar una mejor aproximación puede tomarse como modelo la señal seno de la tensión alterna de dis- tribución 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 selec- tor 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 aná- logos. Variar RA1 hasta que la tensión medida sea 5V. Luego de esto el equipo estará correctamente calibrado y listo para operar. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 66 Club Saber Electrónica Figura 6 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 66 Nota de montaje: Colocar el equipo en un gabinete metálico paraevitar 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 instru- mento es ideal que permite verificar el buen fun- cionamiento 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 interrup- tor 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 ampli- ficador 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 linea- les. En la etapa demoduladora los diodos marcados como DG son de germanio de uso general. Cualquiera de esas características, como los utili- zados en las radios de AM, sirven perfectamente. 5 Instrumentos para el Taller CAPÍTULO 3: Instrumentos Electrónicos 67 Figura 15 Cap 3 - Club 90 Instrumentos.qxd 8/14/12 9:47 AM Página 67 CAPÍTULO 4: Proyectos para el Auto 69 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 automá- tico, 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 modifi- cado fácilmente para operar con otras ten- siones. 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 nor- malmente está limitada a valores que el fabri- cante establece como seguros para la integridad de la batería. En principio, una simple fuente de corriente con- tinua, 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 incan- descente común como limita- dor de corriente. Con una lám- para 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 per- dida en forma de luz y calor de la lámpara, utiliza un transforma- CC APÍTULAPÍTUL OO 4: 4: PP ROYECTOSROYECTOS PP ARAARA ELEL AA UTOUTO CARGADOR AUTOMÁTICO DE BATERÍAS Figura 1 Cap 4 - Club 90 auto.qxd 8/14/12 2:02 PM Página 69 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 perfecciona- mientos 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 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 transforma- dor, pasando por un fusible de protección y por una llave selectora de tensiones. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 70 Club Saber Electrónica Figura 2 Figura 3 Cap 4 - Club 90 auto.qxd 8/14/12 2:02 PM Página 70 En el secundario del transformador tenemos una tensión alterna de 15V, rectificada en onda com- pleta 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 servi- cio. No filtramos esta tensión, pues con una tensión continua pulsante, el SCR puede ser desconec- tado 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 medi- ción 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 ten- sión, un diodo zener y un segundo SCR (SCR2). Su funcionamiento es fácil de entender. Ajustamos el pre-set P1 para obte- ner la tensión de disparo del SCR2 que, en este caso, corresponde a la tensión zener de D4 cuando la batería esté completamente car- gada. 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, impi- diendo el disparo de este compo- nente, y por lo tanto, interrum- piendo 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. Cargador Automático de Baterías CAPÍTULO 4: Proyectos para el Auto 71 Figura 4 Cap 4 - Club 90 auto.qxd 8/14/12 2:02 PM Página 71 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 apli- cación. El disipador de calor usado debe ser de buenas dimensiones. 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 Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos72 Club Saber Electrónica Figura 5 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 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. Cap 4 - Club 90 auto.qxd 8/14/12 2:02 PM Página 72 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 bate- ría deben usarse cables gruesos dotados de pin- zas 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 bate- ría 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 cir- cuito, pero se rehará el ajuste del pre-set y se cam- biará el zener D4. Este circuito no admite la carga en serie o paralelo de baterías, sino solamente una batería por vez Cargador Automático de Baterías CAPÍTULO 4: Proyectos para el Auto 73 INTRODUCCIÓN En la figura 6 presentamos otra versión de un cargador automático de baterías. Como se puede apreciar el circuito es una fuente de ali- mentación convencional, seguida de un regula- dor LM338 el cual es controlado por medio de un amplificador operacional que se encarga de con- Le proponemos otro cargador de baterías automá- tico que emplea circuitos integrados de uso espe- cífico, muy fácil de montar en placa universal y de excelente desempeño. CARGADOR DE BATERÍAS INTEGRADO Cap 4 - Club 90 auto.qxd 8/14/12 2:02 PM Página 73 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 ampli- ficador operacional y, por el otro, controlar el regu- lador LM338 por medio de la salida del operacio- nal. 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 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 colo- car un amperímetro de CC en serie con el borne positivo de la salida hacia la batería para monito- rizar visualmente el estado de corriente de la carga. Este instrumento puede ser análogo o digi- tal 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 car- gar, 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. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 74 Club Saber Electrónica Figura 6 Cap 4 - Club 90 auto.qxd 8/14/12 2:02 PM Página 74 INTRODUCCIÓN Para muchos es simplemente decorativo, pero existen países en los que, por considerarse equipo de seguridad, la luz de freno intermitente es obli- gatoria. 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 ins- tantes cuando el conductor pisa el freno. 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 intermi- tente, cada vez que el freno es accionado, tal como lo sugiere la figura 1. Las luces son de baja potencia, de 12V, y se ins- talan 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: Luz de Freno Intermitente CAPÍTULO 4: Proyectos para el Auto 75 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 solu- ción ideal para aumentar la seguridad en un automóvil. LUZ DE FRENO INTERMITENTE Figura 1 Cap 4 - Club 90 auto.qxd 8/14/12 2:02 PM Página 75 o Tensión de alimentación = 12V o Corriente: 100mA (según las lámparas utilizadas) o Número de canales de accio- namiento: 4 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 direc- ción de la última salida, manteniéndose las demás en un nivel bajo. Para producir el efecto buscado, tenemos un osci- lador 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 dese- ado. 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 inter- valo, como sugieren las for- mas 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 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. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 76 Club Saber Electrónica Figura 2 Figura 3 Cap 4 - Club 90 auto.qxd 8/14/12 2:02 PM Página 76 En la figura 4 observamos la disposición de los componentes en una placa de circuito impreso. Para mayor seguridad, los circuitos integrados 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 disipado- res de calor. Los transistores admiten equivalentes, como el BD137 y el BD139, y las lám- paras 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 directa- mente a sus bases; de esta manera, se facilita su introducción en una man- guera o tubo transparente. PRUEBA Y USO Para probar el aparato basta conec- tarlo a una fuente de 12V. Las lámpa- ras 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. Luz de Freno Intermitente CAPÍTULO 4: Proyectos para el Auto 77 Figura 4 LISTA DE MATERIALES 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 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 transpa- rente, cables, soldadura, etc Cap 4 - Club 90 auto.qxd 8/14/12 2:02 PM Página 77 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 se mantenga accionado, existe un circuito dife- rente, que se muestra en la figura 5. En este circuito tenemos dos circuitos integrados 555. Uno de ellos se utiliza para habilitar el oscila- dor de clock sólo por el tiempo ajustado en el pre- set P1. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 78 Club Saber Electrónica Figura 5 Cap 4 - Club 90 auto.qxd 8/14/12 2:02 PM Página 78 Introducción Detector de rotura de vidrios es el nombre gené- rico 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, cortocir- cuitadas 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 aproximada- mente 2kHz que es la frecuencia generada por la Detector de Rotura de Vidrios CAPÍTULO 4: Proyectos para el Auto 79 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 eta- pas amplificadores, de las cuales la última trabaja en corte / saturación DETECTOR DE ROTURA DE VIDRIO Figura 1 Cap 4 - Club 90 auto.qxd 8/14/12 2:02 PM Página 79 rotura o el rayado del cristal en general. Este detector puede ser montado en cualquier posi- ción 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 CIRCUITO El circuito se muestra en la figura 1. La señal captada por el micrófono de electret es fitrada por los cuatro capa- citores 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 sensibili- dad. 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 ali- mentación, mientras que el resistor de 100 ohm y el zener se encargan de bajar y regu- lar la tensión a 10V. Los capacitores periféricos a esos componentes filtran la alimentación obte- nida. Para el micrófono deberá emplear cable mallado de audio, y su largo no debe superar los dos metros. Proyectos de Electrónica con Circuitos Impresos 80 Club Saber Electrónica Figura 2 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 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, micró- fono Piezoeléctrico, conectores, cables, estaño, etc. Cap 4 - Club 90 auto.qxd 8/14/12 2:02 PM Página 80 4ª de forros.qxd:sumario 223 21/11/13 18:13 Página 4ªFo1