PROYFCTQS y r...1ü~nAJI::S DI:: ACTUALIDAD PA¡~A IODOS
(OS NrVU. ES
TRANSISTORES
ARCHIVO SABER ElECTRONICA
2SC536/536K
Transistor planar de silicio para uso genet"al en amplificación. los tipos SP y NP difiEtren solamente en el encapsulado siendo diferentes las caracterlsticas eléctricas para los tipos 536 y 536k. Además de esto, el tipo NP tiene el doble de la disipación del tipo SP.
Caracterlstlcas:
YeBo VeEO
"P,
"Ie,o
2SC536
2SC536K
40
55
30
50
100
100 400 100 1
200/400
100 1
V V mA mW MHz(tip) ~(tip)
f------------------------ --------------------------------------------A HIV SABER ELECTRONICA
CM0S4023
INTEGRADOS
Tres puertas NANO de tres entradas (Triple 3-input NANO gate). Cada una de las puertas de este integrado puedo usarse independientemente.
co
'" :> UJ
Tiempo de propagación .. Corriente en 1 MHz ........ ........ .. ..
a:
.. ............ 25 ns (10V) 50 ns (5V) ......... 0.6 mA(5V) 1.2 mA (10V)
f------------------------------- --------------------------------------
co
'" :> UJ a:
ARCHIVO SABER ELECTRONICA
ROM 1M6312
INFORMATlCA
ROM CMOS de 1024 x 12 bits - lntersil. Compa ti ble con el microprocesador IM6100 baja potencia de operación (10 mW/MHz) poseyendo entradas y salidas compatibles con TIL. Banda de tensiones de operación ......... 4.5-10.5 V (versión A) ........ ....... 70% de Vcc VIH{min) .............. ....... VIL (máx) ... ....... ....... .................... .. .... 20%00 Vcc VHO (min) ......... .. ........ .. ............ ........... Vcc-O,1 V VOL (máx) ........... ........ ..................... GND +0.01 V Corriente de alimentación ............. ............ 500~ Tiempo de acceso (versión Al) .... .. .. ........ .. 250 ns (versión AM) .. ...... .......... 3OOns Capacidad de entrada ................. ............5 pF (tip) Capacidad de salida .................... ............ 6 pF (tip)
.....
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Jo.'
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ARCHIVO SABER El ECTRONICA
2SC536J536K
TRANSISTORES
l a,gatlancla de los transistores es dada por las siguientes bandas, conforme a la letra final del transistor: ejemplo 2SC536 kF (gal\aflcia Mira 160 y 320).
letra
g
Banda de ganancia (hFE) 60-120 100-200
O E F
160-320
Q§
280-560
G H
.,
480-960
"'
•
GZc • Q •c •
1"""'0
ROMIM6312
INFORMATlCA
Entradas
Rl -1
ARCHIVOSABER ElECTRONICA
Salidas
E
G
A
F
a
QbserVaQon64
H
X
X
V
Z
Memoria Inactiva , lineas ex indeterminadas RAM deshabilitada.
-
"
Direcciones colocadas en las lineas DX, latched por E.
O
X
V
V
Z
1
L
X
X
,V
Z
Selección RAM válida
2
L
H
Z
V
V
Salida de datos válida en las lineas ex 6 RAM seleccionada dependiendo de la cirecci6n.
3
H
X
X
V
Z
Salida deshabilitada, lineas DX conmutadas para alta Z.
':
i
_ _ _______ _ _ _ _______________ __ _________ _ ___ __ ____ _ ____ _ ______________ . J
INTEGRADOS
CMOS4024
ARCHIVO SABER ElECTRONICA
Contador binario de 7 etapas, divisor por 128 (7..sTAGE bina/)' ripple counlef). Este contador funciona en 5Qntido creciente con lógica positiva. la salida d ock 2 1.2 divide la frecuencia por 2. la salida 2 divide por 4 y as l en adelante hasta la división por 27. 128.
Frecuencia máxima de entrada .... .................... 7 MHZ (10V) 2,5 MHz (5V) Corriente total por cubierta ........................ 0,2 mA (5V) 0,4 mA (10V)
SRI1ER
SECCIONES FIJAS
Fkhas Del editor al lector
1 4
NoUclas Artón
10
78
Generador de funciones con el XR2206
5
AYUDA AL PRINCIPIANTE Termostato electrónico COMO FUNCIONA
16
\
Sistema de ignición 2da. parte "
electrónica
19 22
MONTAJES
Control de velocidad para motores de C,A. Vertficador de
23 28
veo lineal ysu aplicación en un vollirnetro digital
32
INSTRUMENTACION
Medldor de alslanúenlo parn 1000 voll TV· VIDEO Generador ¿ '; barras para 1V
4l
46
AUDIO
Proyecto y cansl:.. ._.:jn de cajas acúsUcas Ira. parte 52 RADIOARMADOP. Pérdidas en un slsler.·a de comunicaciones
58
RADIO CONTROL
Ferromodelismo: l.e<:clón 28 •
60
de diodos
66
MONTAJES DIDACTICOS
Telegrafo por rayos jnfraroJos
74
lnterruplor por toque
77
DELEDITOR ALLECTOR Bien. amigos de SABER ELECTRONlCA. una vez más tenemos el placer de tener en las manos nuestra revista predlleda. Gracias por las llamadas telefónicas y cartas de todo el país que conUenen manifestaclónes de cariño y aprecio por los caq¡blos introducidos en la revista. Creo que ustedes se dieron cuenta que modificamos la presentación de SABER ELECrRONICA. Esto fue consecuencia de dos necesidades antagónicas: por un lado queríamos dar a nuestros lectores mayor canUdad de mat.er1al con nivel excelente; por otro. no podíamos aumentar los costos de la revIsta. La solución encontrada fue usar otro modelo de tlpograna (tamaño y esUlo de lelra) con el fin ubicar más texto en el mismo número de páginas. Con eso la revista se torna más densa y. claro. el lector recibe más por el mismo precio.
Novedades excelentes existen siempre. Pero esta es realmente buenísima: por primera vez vamos a editar un libro con proyectos de alarmas, receptores, transmisores y una Infinidad de circuitos Importantes completamente proyectados Y YA CONSI'RUIDOS en nuestro país con componentes·que se encuentran en CUALQUIER comercio de electrónica. El autor de todos los proyectos es nuestro Ingeniero luis Horaclo Rodríguez, el cual no sólo hizo el desarrollo teórico de la obra, sino que armó. testeó y puso en marcha cada uno de ellos. Por ser un libro en forma de revista. su edición es l1mitada. por lo tanto es Ideal reservar ya su ejemplar. Hable con el klosquero, él se encargara de satisfacer su pedido. La edición se Uamara SABER ELEClRONICAFUERA DE SERIE . Realmente es algo fuera de serie, no se lo pierda. En este numero además del articulo de tapa. quisiera llamar la atención de nuestros lectores sobre el articulo de Reguladores de Velocidad para Molares de C.A.. Este es el resultado de un esfuerzo del representante de Telefunken de Alemania. de Ilxasoa S.A. y de EditoJ1al Quark S.RL. L.'I Idea prinCipal es permiUr que nuestros lectores, en particular los ingenieros y los que trabajan en proyectos de electrónica, puedan tener acceso a la moderna tecnología europea y produclr articulas capaces de competir en el mercado mundiaL cada mes tendremos un proyecto diferente y sus componentes seran de facll adquisición. Esperamos sinceramente que, ahora que empezarnos nuevamente a respirar aires de cierta estabUidad, ~ posible recuperarmos del retraso tecnológico en que Infelizmente se encuentra esta reglón del mundo. Nuestra pequefta colaboración para el desarrollo esLa siendo dada. Un abrazo'a todos y hasta el mes que viene Pro!. Ello Somaseblni
UBE. U¡CTRONICA NI U· nnlEMIlE nll
Edltor'al U A A K
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eorresponancl.: Rivadavll. 2431 Entrada • • Piso 1 - 01. 3 Capital (1034) TE. 47-7298 S A B E R ELECTRONICA Editor Reapon.. bl.: Bernardo J. S. RUISq~las Ch..ctor Técnico:
Prof. E~o Somaschln1 J.I. d. R.cI.cclón: Claudio Ve/oso
Admlnlstnlc lóo: A.C.May COLABORADORES :
TrltducckX'l:
Ma. Hilda OJlI1tero, Fotografl.: Clevelart
Publlcfd.d: NOROYILLARRAZO PRODUCCIONES 792 ·7063 OISTRIBUClON CAPITAL: Mateo CancelIIw • Hijo EcheYeIJ1a2469· S- OC- · Cap.
INTERIOR Oistribl.lldora Bertrán SA.C. Santa Magdalena S.1 • Cap. URUGUAY:
Verriel y Matúnez - P"M 7SO • Montevideo • R.O.U.• TE. 92.Q723 Y9().5t SS
CHILE Alfa· Carlos Valdovino 251 • San~IlgO de Chile 551.0511 SABER ElECTRONICA ea una publicación menaual de Editorial OUARK. editora prople ·
tarJa de 10$ dered1O\'11 en cast&bno. Editor Int.mtclon.l:
Helio Fittipaldi
OIlWCtor t.cnlco Inl.mtclon.l:
Newton C. Btaga Copyright by Editon! s.~r LId •., Brull o.recho d. Autor: R NI 1508 ImplltSlÓn: Mariano Mots ,Buooos Ailes, AlgOOtioa U ldlorIaI IICI U rltSpOllSabifaa pGr . 1cont.nido ele las .0\1.. Illlll. du Todos los proclIaol o ~ren que ~ mencionan I0Il ,101 IftdOl ele ptaIIr un saMtio al ~ Y roo utllJ\all luponubilidad ele !lU"" ptl1l. Esti probbklt 11 19PfVducci6n 101,1 o Pllel,l del material con1tnidD etI . . nrriIIIa, MI tomO la lnMIrIaizaci6n ~ CCI'IIIIdaIIzael6n di Ix ¡¡palitos o kI&u cp.MI apa_ tn 101 rnenc:Io/llldo. 11);101, bajo pena ele saneio"..legale,. salIO meclaMI JUtOri. zael6n poi' _ ~ de 11 Editorial.
ARTICULO DE TAPA
GENERADOR DE FUNCIONES CON EL XR2206 Un único Integrado permite la realización de un sofisticado generador de funciones. Con 4 bandas de frecuencias, cubriendo de 100 Hz a 100Khz, este generador tiene salidas con tres formas de ondas (rectangular, triangular y senoidal) con bajísIma dIstorsión. Ajustes de IntensIdad, dIstorsIón, frecuencIa y slmetria permiten la utilización del generador en una Infinidad de aplicaciones prácticas. SI usted no tiene un buen generador d~nciones y todavia no conoce /as posibilidades del XR2206 no deba dejar de leer este artículo. ?" "'n¡TKiS¡¡;;¡¡;"Y;dW"¡;;",,,,,,,,,,,,,¡Ti,;miCC;: Por Newton C, Braga
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OS generadores de funckmes son elementos de gran utilidad en el taller de trabajos electrónicos. Las ser1a-
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les rectangulares sirven para el anáUsls de circuitos lógicos. distorsiones en am-
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plificadores, inyección de señales en ra-
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dios y equlJXls de RF y muchas otras aplicaciones. Las sel1ales senoldales. con bajas distorsiones, sirven para pruebas precisas de ampUficadores de audio. fil-
tros. ecuaUzadores. etc .. Las selialcs triangulares (que pocos saben usar) sir-
ven para pruebas de distorsiones en equipos de audio y muchas otras apUcaciones Importantes. El generador de funciones que presentamos en este artículo posee las tres formas de seflales y cuatro bandas de frecuenclas, con limites en 100. lk. lOk Y lOOk. Esto da una cobertura de rr.enos de 1Hz hasta 100kHz. lo que lleva el tnstrum:nto a una tnP.nidad de aplica· ciones prácUcas. El corazón del circuito es el XR2206. un integrado especlallzado de EXAR. que podrá encontrar en los negociJs cs-
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SABER El ECTRONI
GENERADOR D E FUNCIONES CON EL XR2206
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peclalizados. Este integrado consiste en lógico que contiene conmutadores de coun generador completo de fundones que rriente. El veo consiste en un oscilador exige un minilm de componentes exter- comandado por tensión (Voltage Contronos para la realización de un Instru- led Qsclllator). que es exltado a partIr de mento de excelente calidad. . una kJglca de comando. El bloque e consiste en un conforCaracleristlcas mador de onda que tiene por finalidad sintetizar las formas de onda senolda- Tensión de alirrentacl6n: 1l0/220V les. Amplitud máxima de las senales de La función del bloque A es amplificar salida: 3V (triangular y rectangular) seflales con una ganancia variable. O.8Y (senoldaQ Finalmente. tenemos un transIStor Bandas de rrecuenclaS: 4 Q. que es comandado por el veo. perLímItes de rrecuenclas: 1 a lOQ.OOOHz mitiendo la producción de señales recImpedancia de salida: 600 n tangulares. Las características específicas del El funcionamiento de todos estos XR2206 pueden ser analizadas a partir bloques en conjunto se puede describir de las expl!caclones sobre su principio de la siguiente forma: el capadtor C. rode runclonamlento. nectado al veo. es cargado en régimen de corriente constante a partIr de InforXR2206 macIones del bloque L y del veo. hasta que la tensión entre sus armaduras lleExIsten dos clrcullos integrados baS- gue a un valor predeterminado. En este tante populares destinados a la. produc- roonrnlo. la lógica de control entra en ción de señ.ales complejas: el 8038. de acción. revlrt1endo el ciclo. entonces. el Intersil, y el XR2206, de EXAR. que a- capacltor comienza a descargarse. tamhora estamos aplicando en un proyecto bién bajo réglnrn de corriente constanpráctico. te. Cuando la tensión en los tennlnales En la figura 1 tenemos el diagrama del capacltor a1can7.a,n un segundo valor en bloques que corresponde a la estruc- predeterminado. el ciclo se Invierte. De tura interna del XR2206. esta forma. se producen las oscilaciones El bloque L representa el comando del clrculto en la rrccuencla deseada. 6 • SABER ELECmONICA NI! 28
'""'
Esta carga y descarga en corriente ya nos permite obtener en la sa~a del veo una señal trlanguL'lr. que es amplificada y ya puede ser aprovechada en la salida. En los terminales 7 y 8 del Integrado. podelOOS determinar los puntos en que tenemos el comienzo de la carga y la descarga del capacltor e y. con esto. la propia frecuencia del oscilador. Poderoos controlar este bloque L amectando en· tre los pins 7 u 8 y la lIcrra, un reslStor vartable. Esta es la forma utilizada en nuestro circuito práctico para controlar la frecuencia en cada banda. Las bandas. por otro lado. son determinadas por la conexIÓn de 4 capaCitores de valores diferentes entre los plns 5 y 6 del veo. seleccionados a través de una llave. El transistor Q. conectado en la salida del veo. satura o entra en corte. conforme el capacltor e esté en proceso de carga o descarga. lo Que nos Ueva a la obtención de una señal perfectamente rectangular en su colector. cuando es deblclaTQ.ente polarizado. En nuestro circuito prncllco. esta polar17.aclón se obtiene a partir de un reslstor de 4k7 en serie con un reslstor de lk y la señal es retlraqa de su juntura. de modo que tenemos una amplItud meco~tante
CENERADOR DE FUNCIONES CON "EL XR2208
o
SAlIDA
" llAye ROTATIYA
nor. Esta conexión al + Vcc del colector El Integrado posee también algunas del transistor nos permite conseguir u- entradas que pueden ser usadas de dina senaI perfectamente redangualr, con versas formas. como la entrada AM y relación marcal espa.clo de 50%. FSK. La entrada AM está conectada al ExIsten dos circuitos externos para conformador de onda y permite que se ajuste de las formas de onda de las se- realice una modulación en amplitud de I1ales generadas. Uno de ellos consiste la señal generada. La amplitud de la seen un potenciómetro conectado entre ñal sera máxima cuando la tensión apIJ· los plns 15 y 16 Y slIve para ajuste de cada a la entrada fuera nula, y dlsrnJ· slmetria de las set\.ales rectangulares, nuirá linealmente en función de la mientras que el otro, un potenciómetro tensión apllcada. Con la cone.xiÓn de un (o trlmpot) conectado entre los plns 13 y trlmpot en esta salida. podemos hacer 14, sirve para ajustar la distorsión de un ajuste de la amplitud máxima de la seilal de salida para las formas trianlas sedales senoldales. Cuando la llave S está abierta, el gualr y senoldal, En caso que sea nececonformador de onda hace que sean sario. este pln podrá ser dotado de una produddas señales triangulares. Cuan- llave reversible (1 polo x 2 posiciones) do S está cerrada, tenemos la produc- que tenga una de las posldones acopla· ción de las seflales senoldales. da al ajuste fijo de amplitud y otra a u· SABER ELECTRONICA /'J9 28 - 7
na entrada para roodulacJón externa. La entrada FSK está conectada a una lógica de comando que permite escoger entre la emtrada 7 y 8 para control del veo, siempre que se use una tensIón de O Ó 2V. Con esta posib!lidad, podemos construir un generador de rampas asimétricas. bastando para eso. coneclar esta entrada al pln 11. Y los plns 7 y 8 a masa a través de reslstores de valores diferentes. Uno de los reslstores determina el tiempo de subida y el otro. el tiempo de bajada. En nuestro proyecto no haremos uso de esta pOSibilidad, dejando desconectada la entrada F'SK, y lo mismo ocurre con el pln 8 del veo. Las características operacionales del XR2206 y los valores de los componen-
CENERAOOR DE FUNCIONES CON EL XR2206
tes usados son los siguientes: - Ten sión de alimentación entre 10 y 26V. - Coniente de alirrentaclón entre 12 y 17 lilA. - Frecuencias de operación entre 0, 1
..
Hz y 1 Mhz.
'
- Estabilidad de temperatura de 10 a 50 ppm/C!.
- Estabilidad en amplitud ±O,S dB: de 0.51 1z a 1r-.U Iz. - Impedancia de salida del amplificador: 6.000, - Linealidad de la sci¡al triangular: mejor que 1%. - Distorsión de las señales senoldales: inferior a 0.4%. - Amplit ud máxima de las seiiales triangu lares:3V. - Amplitud máxima de las señales senoirdales: o,av. - Yalor recomendado del potenciómetro de simetría: 47K. - Valor recorn::ndado del ajuste de distorsión: 470 n. - ValordeC: entre InFy lOO!1F. Ni\'eles de comando de la ent rada FSK: 0,8 a 2.4V,
Impedancia de entrada AM: 50 a IOQK. Con estos datos resulta bastante simple hacer modificaciones en el proyecto original.
Montaje En la figura 2 tenemos el diagrama completo de nuestro generador de funciones de 4 bandas y 3 formas de onda, incluyendo una fuente de alhrentaclón estabilizada de 12v. La pla.ca de circuito Impreso. que incluye los Jp rlnclpa les elementos de l monl aJe. ap.'l.rece en la figura 3. PI , n, P3 y P4 son trimpols de ajuste para las funciones Indicadas en el diagrama. P5 es un potenciómetro lineal. que podrit ser dotado de una escala de frecuencias con multlp\!cadores de acuerdo con las bandas seleccionadas por S I, que consiste en una llave de 1 polo x 4 posiciones donde son conectados los capacitores de frecuencias de las diversas bandas. P6 es un potenCiómetro lineal de lOOk que sirve de ajuste de ampUtud de la scfL.'l.1de sollda.
8 ' tENOIOo\L
e • flllo\ NOULo\"
.
1~II(C:Uf to c:",,)
La llave S2. de 2 polos x 3 poslciones. rotativa. slP,"c para scleccionar la forma de onda dc 1..1 selial generada, Los resisto res son todas de 1/8 ó
ble para el Integrado reguk1dor de tensión.
Ajustes y uso
1/41V.
El led indicador de func iollamiento es opcional. .. El Integrado CI-2 forma el sector de alirr-.cntaeión estabilizada, Poden'(lS usar en su lugar el 7815. o incluso el 7818 para mayor tensión de alimentación, con las debidas alteraciones en la lenslón de secundario del transformador, El transformador IICne bobinado primario de acuerdo con la red local y $Ccundarlo de por lo menos 250 mA, los electroliUcos son de 16V ó más. excepto C1 que debe ser para 25 ó 26V. Los diodos son los IN4002 ó equivalentes y el fusible es de ISO OlA o cercano a eslo. Para la Sc'l.l!da de seilal sugerln'(ls el empleo de un conector. con la preparación de un cable blindado con pinzas cocodrilo, de modo de facililar el trabajO de Inyea:ión de las scilales en equipos a prueb:l.. En la figura 4 lenemos una sugerencia de panel para nI.mlaje del conjunto en caja plástica. Los capacitores de frecuencia. de C3 a C6, deben ser de buena calidad, para obtener mejor precisión en las scliales generadas. Para el Integrado xn2206 sugcrinlOs el uso del zócalo DlL de 16 plns. Un pequeilo disipador de calor es recomenda8 - SABER ELECTRONICA N Y 28
Para \'ertfleaclóll de 11s escalas scrá usar la salida rectangular conectada a la entrada de un buen frecu"&címetro. Las va riaciones que-puedan ocurrir en los valores previstos se deben. básicamente, a las tolerancias de los capacltores. SI posee un buen capacinV!tro pod"i seleccionar en un lote los que tengan valores mas cercanos a los pedidos por la Usla de materiales y. así conseguir 1n."'Iyor preciSión para las frecuencias. El ajust e de la amplitud puede hacerse con la salida rectangular o triangular conectada a la entrada de un osciloscopiO calibrado. En este caso, los valores má:dmos pueden scr ajustados confornV! ~ b necesidad del trabajo de cada uno. Elllusnn osciloscopio va a ser útil en los ajustes de slmetria y distorsión. El ajuste de distorsión opera con al salida senoidal. mientras que el ajuste de simetría opera con al saUda rectangular. El ajuste de offset determina el nivel de se l1a l de reposo en la salida del XR2206. Después de todos los ajustes solo queda pensar en usar el generador. obseIVando que su salida es de alta Impedancia. En la figura 5 damos un clrcullo adlJn~eresallle
G E N E RADOR DE FUNCIONES CON EL XR 2 2 06
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LISTA DE MATERIALES
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OAIIANe 'A
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' $'II~'It' . U.
tl O" J
" cional de un amplificador lineal que actua satlsfactoriarrente en la banda de operación del generador de fu nciones y que sirve de ' bu ffcr~ para aplicaciones en que se necesite mayor potencia. Con este recurso tenemos un au mento de la amplitud de las señaleS obtenida en la salida, con ganancil-dada por el potenciómetro de realimentación, y una potencia mayor, garantizada por una baja impedancia (IOOn) para la señal de salida. Se ppuede usar un 741 en esta fun ción, alimentado a part ir de la misnl.:'l fuente. De entre kls posibles usos m:ncionados pam el apamto. citalTKls el ajuste y vertllcaclón de equipos de audio. filtros, ecuallzadores, circuitos TIL y muchos otros. En forma general. podelll)s decir que un generador de funciones consist e en un generador de audio con capacidad amplia para generar señales de diversas romli'l~ de onda.
~ 1"~~ I OSCI LADOR ES I ALARMAS I INSTRUMENTACION I FOTOELECTRONICA I AMPLI FICADORES I RECEPTORES I ALTROS
CI· 1 • XR2206· círcuito integrado gener~dor de funcIones CI · 2 - 7ª1?P .7815- circuíto IntegradQlegúlador de tensiÓn D1, D2 '1114002 ó equivalente· diooósdesilicio LED ·Iedcomún · opcional n· 15 +- 15 ó 18 +- 18V· 250mA . transformador con primario de acuerdo con la red local FI • 250mA . fusible el· lOOOpF x 25V· capacilor electro/it;co C2 - 10pF x 16V· capacitar elctrofítico e3 · lJ1F (ó2 de 470nF en paralelo)· capacitar de poliéster e4· 100nF · capaCitar de poliéster o cerámica C5· 10nF capacitar de poliéster o cerámica C6 - lnF· capacitar de poliéster o cerámica C7 · 22/lF x 16V · capacito, electrolítico PI· 10k · trimpa! P2 · 100k· triropot P3. 47k· Irimpot P4 - 470Q· trimpor P5- 220k· potenciómetro lineal P6. 100k · poenciómetro lineal Rl, R5, R6· lk· resistores R2 · 33k· resistor R3 . 27k . resistor R4 · 4k7- resistor R7 -5600 - resistor R8 - 120 n -res istor R9 - 10k - resistor 51 -/Iave rotativa de 1polo x 4 posiciones 52 • llave rotativa de 2 polos x 3 posiciones 53 - Interruptor simple Varios: soporte para led, cable de alimentación, soporte para fusible, placa de circuito Ingreso, caja para montaje, conector de salida, perillas para los potencIómetros y llaves, zócalo para el integrada, 'disipador de calor para CI·2, tornillos, tuercas, cables, etc.
SABER El,ECfIlONlfA
FUERA
DE SERIE
I ECUALlZADORES
I SENSORES I COMUNICACIONES I TEMPORIZADORES I CONTROLES DE VELOCIDAD I FUENTES DE VELOCIDAD I FUENTES DE ALlMENTACION I ELECTRONICA DEL AUTOMOVIL
PROYECTOS YMONTAJES DE ACTUALIDAD PARA TODOS LOS NWELES SABER ELECTRONICA NI! 28 - 9
INCLUYETECNICAS PARA NUEVOS OESARROllOS
AYUDA AL PRINCIPIANTE
TERMOSTATO ELECTRONICO Siguiendo con la serie de montajes sencillos y útiles, especiales para esta sección, les presentamos el circuito de un termostato que no lleva parles mecánicas ni materiales "difíciles". Por Roberto Maura Torres
C
omo ya dljimos este circuito ha
sIdo pensado para evitar partes
mecánicas y elementos electrónicos di· ficHes de obtener. Se lo puede usar en una amplia variedad de apl!caclones. dependiendo solamente de las m~cesl dades de cada uno. Con
el podremos
controlar el funcionamiento de diversos dispos tUvos en función de la temperatura de un amblenle. Para regular la temperatura de una carga usamos como sensor un NTC (NegaUvc Temperature Coeficlent) que no es más que un reslstoc cuya resistencia depende de la temperatura. A medida que la temperatura se eleva. su
resistencia disminuye.
cargas resistivas. espccificamente elementos de calentamiento como por eJemplo una resistencia de nlcromo (de planchas eléctricas, o duchas eléctricas), hornos. estufas, motores , ventiladores o hasta sistemas de alarma. Colocando el NTC cercano a la fuente ~e calor obtendremos el siguiente tipo,de comportamiento para el circuito: cultdo la temperatura aumenta, hasta el punto prefijado. se alimenta la carga. Cuando la temperatura disminuye. la carga es desconectada. Aplicaciones Funcio nando como termostato. el circuito impide que la temperatura soEl circuito que proponemos puede brepase cierto valor. o acciona una ausarse para controlar diversos tipos de !arma.
En las aplicaciones prácticas es muy Importante observar los limites soportados por el NTC, los cuales normalmente estan bien po r encima de temperaturas ambientes. Normalmente los fabricantes indican la resistencia del NTC para 2()'l C. que en el caso del tipo empleado en el protOtipo es de 2k2. A partir de sus características. podemos conocer las temperaturas correspondientes a diversas resistencias.
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16 - SABER ELECTRONICA
N~
28
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TERMOSTATO ELECTRONICO
También se lo puede usar "al contrario", evitando que la temperatura caiga por debajo de ciertos valores.
El cIrcuito En la figura I tenemos el dia.gama complet o del aparato, observándose que el 555 funciona como un monoestable. En este circuito. cuando la tensión en el pln 2 del CI cae W debajo de 1/3 de la tensión de alimentación. la saUda llene una transición. pasando a una tensión poslllva, cercana a Vcc, Como esta salida está conectada a la compuerta de un triac. en estas condiciones se dispara con su plena conducción y alimenta al circuito de carga. Una lámp.."\fa neón conectada en paralelo con la carga (opta Uva) S!I"\'e para
o
Indicar este punto de conmutación. La conexión del NTC en un dMsor de tensión en la entrada de disparo del CI (pln 2) hace que el punto de conducción del trlac pase a depender de la temperatura. Podemos entonces ajustar el polenclómelro en serie con el NTC. para que la tensión de disparo sea correspondiente a una determinada tempemtura deseada. En la situación Indicada. con el NTC enlre el polo pos itivo y la entrada del CI. la tensión sube con la elevación de la temperatura, lo que en verdad quiere decir, que el disparo del trlac ocurre cuando la temperatura cae debajo de un determinado punto. Este comportamiento puede ser Invertido por el Simple cambio de posición de Rl en relación al NTC Y al potenci óme tro, enlonces ocurrirá el disparo con la temperatura que sobrepasa cierto valor. El pun to e n que ocurre el dlspa>:o puede ser calcu lado facl!mente si consideramos que RI Uene un valor fijo de
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Valores conseguidos: O'C
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860R
5O'C
790R
55'C
760R
6O'C
680R
Asi, si deseamos que el aparato dispare en 4
Montaje
En la figura 2 damos el dibujo de la placa de circuito impreso. El NTC es de cubierta de vidrio. de baja capacidad térmica (termométrico). pero existen otros IIpos de meno r costo y formas dife rentes . como muestra la figura 3. El trtac TIC 226D soporta hasta 8A debiendo 01551 P" 00I't ser dotado de diSipador de calor. Los alambres del NTC deben ser blindados.
Ajustes Para ajustar el termostato en la temperatura deseada, se ajusta el lrimpot R2. Te nemos dos alternativa: una cuando la temperatura sobrepasa cierto valor. otra cuando la misma cae por debajo SABER ELECTRONICA N 9 28 - 17
TERMOSTATO ELECTRONICO
de cierto valor. En la práctica. una alternativa tiene dlCerencla de precisión en relación a la segunda de aproximadamente 2~C. Así. si regulamos el aparato para 3~ para desconectar la carga. el mismo desconectará en 299C y conectará en 31VC. Para probar la unidad. giramos R2
hasta su máxima resistencia hasta que
posición de menor resistencia, cuando la lámpara neón permanece apagada. do R2. vamos dism1nuyendo su resis- Girando enlonces el trimpot hasta el tencia hasta que se apague la lámpara punto en que se enciende la lámpara, de neón. Esta es la posición para que obtenemos el instante en que la carga la carga sea alimentada. desconecta. Para que tengamos la posición en Una tabla de temperaturas y posique la carga es desconectada. procede- . ciones es faci! de elaborar con un poco mos del mocio Inverso: giramos R2 a la de habilidad y paciencia. la lámpara de neón se encienda. Giran·
RI rojo) R2· R3· 180 ohm gris, marran) <, CI . ,82nF. " .. .-' 14 C2·150pF· 16Vomú ' . Varios: lámpara de nedn, res/stor de 220 ~ placa d. ClréU(tIOO,;~~:,~~~, fa montaje, dis/~dor para el tria e, cable de allmentaelan, al ra, etc. ..
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18 - SABER ELECTRONICA N I! 28
COMO fUNCIONA
SISTEMA DE IGNICION SEGUNDA PARTE EL avance de la electrónica en et automóvil y los recientes aumentos de los combusll~/es hacen que este articulo adquiera sumo tnterés en los usuarios de vehículos que ya, en la primera parte de este artículo, tuvieron la oportunidad de averíguar que una chíspa continua y uniforme permite un sustancial ahorrcde nafta. Además, aumentará la vida útil del platino y fas bujías.
E
l uso de dlsposlUvos electrónicos permite una mejora considerable en el desempel'lo de W1 sislema de encen· dldo. Existen diversos tipos de slslemas de ignición o encendidos "eledrónlcos' que son ampliamente usados, con ~ul·
transistores de por lo menos 5 A de corriente de colector y tanslones máximas del orden de 5(X)V o más. que deben además ser montados en buenos disipadores de calor. Pero la Ignlclón asistida no mejora solo la durabilidad del plallno. Con la posibilidad de una conmutación rápida de los transistores. las chispas son uniformes. y en una franja más amplia de velocidades del motor podemos mantener la energía de la chispa y con esto evitar fallas. El resultado final de un sistema de este tipo es el mejor desempeño en las alias rolado· nes del molar y una reducción sensible en el consumo de combustible. Conforme podemos ver por el propio diagrama de un sistema de este tipo, la adaptación a los vehiculos que JXlseen encendido tradicional es bastante sencilla. Sólo en alguoos casos. en que existe una resistencia Umltadora en serie con la bobina. tenemos un poco más de trabajo con su eliminación.
tados siempre mejores que los slsté'nlas tradIcionales.
al Ignlcl6n ..1.Uda Es el slslema más sencillo qut: hace u-
so de componentes electrónicos. mejoran· do mucho el desempeflo de cualquier ve· hiculo. En la figura 8 tenemos el cirrullo básico de esle sistema que emplea tres transistores. Los transistores funcionan como "lla· ves electrónicas'. controlando la comente Intensa de la bobina a partir de una co-
mente de comando mucho menor, que circula por el platino. Podernos reducir hasta 100 veces la corriente del platino, lo que significa. en prtncIplO, lUla durabilidad mucho mayor
bl Ignlci6n por descarga capacitiva
para este elemento. ya que no existen más las chlspas que causan su delerioro. El translslor que controla práctica· mente lQda la comente de la bobina debe tener caracleristicas especiales: debe ser capaz de coneclar y desconectar rapldamenle, lo Que significa que debe ser un dlsposlUvo de 'conmuladon' rápida. y a· demás de esto debe ser capaz de soportar la. alta tensión de "retomo" que la bobina produce. Para este siste ma se recomiend an
Este, sin duda, es el sistema más moderrlO y más usado en los vehiculos, incluso de línea, tanto por su excelente desempeño como por su connabllidad. El sIstema de encendido JXlr descarga capadUva tiene un Cirudlo básico como muestra la figura 9. En una primera etapa tenemos un drucuito Inversor, en que dos transistores SABER ElECmON1CA N i 28 • 19
SISTEMAS DE IGNICION
oscilan en contrafase de modo de elevar en un transformador la tensión de la bateria de 12V hasta aproximadamente 600 vol1. Como vimos, la tensión continua de la baterla "no pasa" por su transformador. siendo por esto necesario hacer una transformación en pulsos, 10 Que se consigue con Jos transistores Que conectan y desconectan altemadamenle a gran velo~idml {entre 500 y 5.000 veces por segundo). Los 600 voll obtenidos son rectificados )' después usados para cargar uno o más cJpaCilOres de gran valor. Una carga de este ca pacitar corresponde aproxlmadamente a los que precisamos para una buena chIspa en la buJia del motor, Indepcmlienlcmente de su ve:ocidad. A continuación viene una segunda fase en que tenemos un elemento de disparo que perm ita la descarga muy raplda del c.1pacitor {o capaCilores) a través del bobinado primario de la bobina de encendido. El dispositivo empleado para este fm es un SCR ¡Silicoo Canlrolled Rectlfier o sea diodo controlado de SmCio). Este SCR fundona con una Uave que 'concda" la corriente enlre su anodo y cátodo cuanto un Impulso electrlco se aplica a su compuerta O "gateo. La compuerta Igatel es entonces coneclada al
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pblinO.
la conmutación del platino, una corriente dcbll es suficien te p..1f3. provocar la ronducción del SCR y con esto la descarga del capacitar a lraves de la bobina de igniCión, produciendo entonces la alta tensión que nca:sllamos para las chispas. Vea que, en este sistema, el tiempo de dC5C..vga es independiente del Ucmpo de conmutación del plallno, pues una vez disparado el SeR el mismo se manllene conectado hasta la descarga del capadtor. Esto
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llempo sufidente para que el capadtor se comente de la bobina que se reflejen en cargue completamente. forma de las chispas con ener.@as IrreguOtra ventaja es la baJislma corriente lares. El resultado de la Irregularidad es de platino. que además de prolongar la vi- un menor rendimiento para el molor, adeda úul de este componente, permite una más de un consumo mayor de combusUoperación con mucha mayor conflablll- ble. dad. De hecho, en los sistemas comunes, Para completar, estc sistema también la acumuladón de capas de 6xido en los puede ser facilmente adaptado a verucucontactos reducen la efidencia de la con- los que tengan sIstema convencional de mutación, provocando variadones de la ignición. 2 0 - SABER ELECTRON ICA NfI 28
SISTEMAS DE IONICION
En la figura 10 mostrarnos un grMlco comparativo entre las Ignldones convencional asistida y por descarga capaclUva.
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e) Ignlcl6n sin platino La eliminación del platino posibilita un desempei'lo todavia mejor del motor, a· demás de mayor conflabllldad para el sls· tema de encendido. Hay dispositivos especiales que pueden hacer las veces de este elemento. como veremos a continua·
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IOIINA O.
IONICION
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dÓll_ • La primera posibilidad de susutudón
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del plallno se ve en la figura 11.
Eo el distribuidor se montan Imanes que glran de acuerdo con la rolaclón del motor. Estos Imanes actuan sobre una bobina capladora. En el pasaje de cada l· mán por las cercanías de la bobina, de modo que sus lineas de (uerza del campo magnético corten las espiras, se genera un pulso eléctrico que, ampUficado, Sirve para disparar el sistema. Un circuito sen· sible de amplificación de pulsos en muy Importante para el buen desempeño. ft. . No es preciso observar que la prtnclpai ventaja de este sistema está en la auseñ· da total de ronlactos mecánicos, que pueden acumular suciedad y provocar fa· Das_ Las igniciones más modernas, sin em· bargo, usan dlsposiUvos semiconductores especiales en lugar de las bobinas capta· doras. Estos dlsposlti\'OS son los magne· to-reslstores o dispositivos de efecto Hall {Il¡1Jra 121_ La resistencia de un material semlcon· ductor depende del campo magnético que actua sobre él. La presencia de un Imán, por 10 tanto, es responsable de la varia· clón de la resistencia del componente, que opera del mismo modo que una bob{o na captadora, generando un pulso al pa. saje de cada uno de los pequmos Imanes. Fijamos en el distribuidor Imanes en cantidad que depende del número de cI· llndros o tiempos del motor. El sensor de efecto Hall se flja de modo de producir un pulso para el circuito a cada pasaje de lUl Iman. Este pulso sirve para disparar el SCR en un sistema de descarga capaclU· va, produciendo la chispa en la bujía co· rrespondlente. Esli claro que en este sls· tema tampoco tenemos cualquier Upo de contacto móvil que puede sufrtr desgaste , quemarse_ En la figura 13lenemos lUl circuito de '
encendido sin platinos y con sensor de E(celo Hall. Se trata de un circuito de Slemens que usa transistores de conmulaclón. como el DUY71, para controlar la elevada corriente de la bobina de Ignldón. El diodo zener en paralelo con el transistor Uene por flnalldad evitar que la ele· vada tensión generada en la contracción del campo magnético de la bobina pueda ocaclonar que este componente se que~e. Este circuito puede ser alimentado con tensiones de 8 a 16V y opera con bobinas cuya resistencia del bobinado primario sea mayor que 2,8 n. La tensión aplicada al bobinado primario es de 220V y en el 5eCllfldario el pulso alcanza 22.000V. I---~- ----
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SISTEMAS DE ICNICION
INYECCION ELECTRONICA C
ada dia la electrónica va ocupando un lugar mas destacado en los automóviles, con la introducción de diversos dispositivos de alta tecnología. Comenzando con la radio. que de elerto modo no Uene nada que "cr con el desempeflo de la parle mecánica, la electrónlca pasó al silema de encendido, actuando directamente sobre el rendimiento del motor. y ahora se preveen nucvos y avanzados dispositi"os. Uno de ellos. que merece en especial atención en esta nota, es la inyección electrónlca. Con el fm de mejorar el desempeño del motor, disminuir la contaminación, y economizar combusllble, la empresa Bosch prepara ya en vehiculos de linea su sistema de inyección electrónica. En verdad la Introducción de la electrónica en el sistema de inyección no es tan modcrna. Ya en 1967 la propia Bosch ya usaba dispositivos electrónicos en el control de la mezcla aire + combustible en los motores ciclo üUo; doce años despues (en 1979) incluyó, en Alemania, la producción en serie del Bosch·Motronlc, un sistema digital para control de inyección de solina e egniclón. ¿Pero. cómo funciona la inyección electrórnca? Para que el motor tenga el máximo rendimiento es precIso que la mezcla como
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I OSCILADORES I ALARMAS I INSTRUMENTACION I FOTOELECTRONlCA
I AMPLIFICADORES I RECEPTORES I FILTROS
busUble + aire sea dOSificada de forma bien determinada. Con una proporción de aproximadamente 14 partes de gasolina por una parte de aire, la combustión es total. y con esto. además de mayor rendimiento del motor (máxima potencia), tene· mas menor · sobra " de agentes contaminantes que son después expelidos. Sin embargo, esta proporción puede vanar en función de la rotadón y de la carga, o sea, del régimen de operación del motor, lo que exige un control externo. Asi, el sistema de inyección electrónica sust!!uye el carburador normal, controlando la Inyección de combustible de mo· do Individual, o sea, para cada cilindro en función de sus necesidades. Esto permite la optimización del funcionamiento del motor para todas las velocidades y cargas. El sistema LE-Jetronlc. de Bosch, que será usado en veruculos de linea. es baso tante origina! en cuanto a! funcionamiento. Existe un circuito de alimentación de combustible con una bomba electrtca sustituyendo la tradicional bomba de acción mecinlca. Un regulador de preSión asegura la constancia de la presión , y un filtro impide el pasaje de cualquier Opo de Impureza que pueda resultar un riesgo para el fun· cionameinto de las válvulas Inyectoras. Las válvulas son comandadas a partir
SABER ELEcrRONlO
FUERA
DE SERIE
de un circuito electrónico que recibe y pro· cesa Informaciones de sensores sobre el regtmen de funcionamiento del motor, determinando así cuál es el dosaJe adecuado de combustible para la operación del mo· toro Los sensores usados miden el flujo de alce, temperatura del aire, temperatura del motor, y posición de la manposa (marcha lenta O aceleración total), así como la co· rriente del sistema de ignición y la rota· ción del motor. Los resultados prácticos de tal sistema pueden ser resumidos por el símbolo de las '35· : S de Slcher (seguro). S de Sau· ber (no contaminante), y S de Sparsam (e· conómlco). Ya que se obtiene un consumo menór de combustible, se pueden efectivizar
mo. Es importante observar lambien que la compeUU"idad en el mercado externo exi· ge la introducción de la Inyecdón electró· nica en los mcxlelos destinados a la exportación, ya que este es el sistema a traves del cual se pueden controlar los limites de contaminación establecidos por las legisla· turas de muchos paises Importadores.
I ECUALlZADORES I SENSORES I COMUNICACIONES I TEMPORIZADORES I CONTROLES DE VELOCIDAD I FUENTES DE VELOCIDAD I FUENTES DE ALlMENTACION I ELECTRONICA DEL AUTOMOVIL
PROYECTOS Y MONTAJES DE ACTUALIDAD PARA TODOS LOS NIVELES
22 - SABER ELECTRONICA N " 28
INCLUYE TECN/CAS PARANUEVOS DESARROLLOS
MONTAJES
CONTROL DE VELOCIDAD PARA MOTORES DE C.A. En este articulo damos solución a un gran problema: el control de velocidad para motores de corriente alterna, como ser el de taladros, equipos de cocina, aspiradoras, ventiladores y pequeñas máquinas Industriales. La propuesta se basa en la más avanzada tecnologia alemana de Telefunken y se encuentra a disposición de nuestros lectores.
M
uchas ve ces en los
proyectos se emple-
an tensiones de corriente continua en vez de alternas en motores ei{:clrlcos, debido a la facilidad en controlar la velocidad de los mismos. Por supuesto este lIpo de problema tendrla. más
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RJ
R1 18k./1,5W
220k
R4 470K
tarde o más temprano, que tener una solución sofisticada
en cuanto a la tec nolog!a. pero sencilla encuanto a su apUcación. Telefunken Ale-
mania puso en el mercado mundial una famUIa de circuitos Integrados que tienen por finalidad
resolver este problema. Ustedes se darán cuenta que con
un único Integrado y pocos componen-
tt:s más. será posible controlar la velocidad de aparatos el~ctrlcos de co-
11J/15 V
u, R7 47k
SABER ELECTRONICA NI! 28 - 23
R6 150k
CONTROL DE VELOCIDAD PARA MOTORES DE C.A .
rrlente alterna y, lo bueno de todo eso, sin prácticamente desperdiciar energia. Nuestro artículo muestra la estructura lógica de los circuitos integrados empleados y que pertenecen a una familia de nueve miembros, de los cuales destacaremos cuatro: el U 208 D, el U 209 B, el U 210 B Y el U 211 B.
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Diagrama eléctrico del circuito con el U 208 B Por ser la base de todos los demás miembros de la famJlla de Integrados. cmpcí'.amos con este circuilo que es ideal para controlar taladros o molares de polencia semejante. El diagrama en bloques de la fig. 1, muestra que existe un limitador de tensión rSupply voltage limiting) qu e, con el auxilio de un regulador paralelo, permite la alimentación directa desde la tensión de la red atraves de un diodo y un reslslor série. Esto elimina la necesidad de una fuente separada para el circuito control¡;¡dor. El circuito que monilorea la provisión de tensión previene el mal funcionamiento en caso que exista una cnida de tensión muy grande a causa de una sobrecarga o cortocircuIto. La unidad de control de fase contiene un generador de rampa lo cual está sincronizado con la tensión de la red atraves del monitor de tensión,
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24 - SABER ELECTRONICA N" 28
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CONTROL DE VELOCIDAD PARA MOTORES DE C . A.
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Los desplazamientos de fase entre la tcnsión de linea y la corrien te de
Triac no conduce o si la corriente se In terrumpe inadverUdamente. Esto
carga, son detectados por el detector de corrien le. El circuilo relacionado de "relrlggerlng" (re-gatilladol automático garanU7.a que los siguientes pulsos de "trlggcr·scrán generados si el
Cilla provisión de corrienle. F.l gene rador de pulsos só lo rcquiere, como circuHc ria pcrlferlca. al capacitor C2, cuyo valor determina el
pcrmflc que no haya "gaps" (hu ecos]
SABER ELECfROM(i\ ~: ' .
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I OSCILADORES I ALARMAS INSTRUMENTACION FOTOELECTRONICA AMPLIFICADORES RECEPTORES FILTROS
I I I I I
ancho de los pulsos de "trigger" y del resistor R2, lo cual determlna el ángulo mínimo para la conducción de corrienle. la relación de fase del pulso de Htriggcr" es definida por la comparacIón de la rampa de tens ión de red sincroni-
FUERA
DE SERIE SAI3ER El ECTRON ICA N !l 28 • 25
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ECUAUZADORES SENSORES COMUNICACIONES TEMPORIZADORES CONTROLES DE VELOCIDAD FUENTES DE VELOCIDAD FUENTES DE ALlMENTACION ELECTRONICA DEL AUTOMOVIL INCI. UVE TECNICAS PARA NUEVOS
CONTROL DE VELOCIDAD PARA MOTORES DE C . A .
zada en el pln 5 con la tensión en el pln 6. Su rango acUvo va desde O
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hasta -7V.
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Caracteristlcas básicas del Integrado U 208 B
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220V
• consumo de corriente < 2.5mA • alimentación directa . • monltoreo Interno de establecimiento de tensión • potencia disipada por los reslslores en serie <1,5 W en 22CN • sincronización de corriente y tensión • un único capacltor para gencrar la rampa de tensión, el ancho de pulso de Mtrig_ ger y la relación de ftrctrlgger'" pulso tiplco de -trlgft
gtr-; 125 mA
Esquema eléctric~ La. empresa argentina ROMEX S.A -representante oflclal de Telefunken Alema nla- nos facilitó los elementos necesarios para que presentáramos, a partir del U 208 B, el esquema eléctrico y el dibujo de la placa que mostramos a continuación (fig. 2 Y 3). Es conveniente notar cuan compacta es la configuración lograda y que, sin duda alguna, cualquiera que tenga un núnimo de habiUdad con el soldador podré. construir su propiO regulador de veloc1dad. El cirCuito impreso, asi como el integrado. pueden ser adqulrldos por correo. bastando para eso seguir las instrucciones en la orden de compra de
[3
220n
este integrado fueron adicionadas algunas caracleristicas que lo tornan Ideal para herramientas y máquinas en general. Sus caraclerisUcas adicionales son: aumento progresivo de velocidad regulable • conversor frecuencia-tensión Integrado
La. figura 5 muestra el diagrama eléctrlco con el integrado U 209 B que en muchas partes es Igual al de la figura l . pero cuando se conecta el clrcuitO,la aceleración del motor es controlada por la actuación progresiva del módulo de ·soft slar!" (módulo de aQuarkS.RL. La.s dlmenslor¡.es del Integrado estan rranque). El conversor -frecuencia-tensión" odadas en la figura 4. pera como una bomba de carga. Durante cada medio ciclo negativo de la Diagrama eléctrico sena! de enlrada, una carga delerminacon el U 209 B da por es es integrada al pln 9 para el valor actual de la ve10cJelad con el auxlCon relación al circuito anterior. en .'
2 6 - SABER ELECTRQNICA NI! 28
ITXASOA s.A. .
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C.P. 1226· CAptTl,l fEDERAl TEl. 9).8945/248-9139
CONTROL DE VELOCIDAD PARA MOTORES DE C . A .
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110 de C6. El amplificador regulador compara este valor con el presente en el pin 10 y modifica el control de tensión del control de fase en función de este resultado. tal que el parametro a ser regulado (en nuestro caso la velocl-
dad) se mantenga constante.
Circuitos con el U 210 B Y el U 211 B Las figuras 6 y 7 muestran los dla-
gramas eléclricos con el correspondiente diagrama en bloques de los otros dos componentes de esta familia. Con eso esperamos haber resuelto un problema de muchos aficionados a la electrónica.
LA PLAQUETA PARA ARMAR ESTE MONTAJE SE ENCUENTRA A SU DISPOSICION EN NUESTRAS OFICINAS DE RIVADAVIA 2431 - Ent. 4 _1 2 - ot. :) De lun,es a viernes de 9 a 12 y de 14 a 1a hs.
SABER ELECfRONlCA
FUERA DE SERIE SABER ElECTRONrCA N Q28 - 27
MONTAJES
VERIFICADOR DE IMPEDANCIA PARA PARLANTES ¿Tiene parlantes disponibl.es sin la marcación de impedancia? SI el aprovechamiento de estos parlantes se ve d'ficultado por este hecho, pues un parlante de impedancia menor que la exigida puede ocasionar sobrecargas en un circuito, aquí está la solución. Se trata de un verificador de impedancias, de buena precisión, que puede perfectamente Identificar los parlantes de 3,2 de 4, de 8 ohm u otros. Por Newton C. Braga
A
l contrario de lo que piensan algunos, la resistencia de la bobina de un parlante. medida con un multímetro. no tiene nada que ver con su ImpedancIa. La Impedancia está relacionada con la "opoSIción al pasaje de una corriente" cuando la
misma es alterna. y no continua como en el caso de la que se usa en la prueba con un multímetro. En el caso de un reslstor, la Impedancia
está numérlcante bastante cerca de su resistencia, al punto que pueden confundIrse, pero esto no ocurre con los dispositivos que
presenten Inductanclas o capaddades asociadas, como en el caso de los parlantes. En estos casos, la Impedancia tiene realmente un valor bien diferente de la resistencia "óhmica", que se CQTIstata cuando hace-
mos la medIción con lUl multimetro. Para medir una impedancia necesitamos
usar una comente con caracterisUcas apro-
permite la lectura directa de la bnpe9ancla del par1an~ (figura 1). Con este medidor tenemos dos bandas de actuación: una que permite la lectura en el centro en aproximadamente 4 ohm, y la aira en aproximadamente 8 ohm. Al fmaJ de escala de esta últlma, tenemos una lectura de aproximadamente 16 ohm. lo que sIgnifica la cobertura de la banda más común de Impedancias para parlantes comerdales. El aparato es relativamente simple de montar y presenta una preclslón ra7,Onable, que dependerá baslcamente del modo como se hace su calibración. El uso del aparato es tamblen bastante sencfllo, sirviendo para la prueba de parlantes de bobina móvil y audífonos del tipo bobina movil.
C6mo funciona Como vimos. la impedancia de un parlan-
piadas, o sea, una corriente alterna de menda determinada. En el caso de los parlantes comunes de bobina móvil. normalmente la medlcUón de la Impedancia se hace con una corriente cuya frecuencia sea de 1 kHz. El aparato que proponemos al lector es justamente un generador de 1kHz. aproximadamente. ya acoplado a un Insirumento··adecuado que
te no tiene nada que ver con la resistencia óhmica de su bobina, medida con el mullímetro. La Impedancia de un parlante especlHca la pposlclón que el mISmo ofrece al pasaje de u~ corriente alterna (generalmente enlre 400Hz y 1 kHz) en la banda de sus características en que la mIsma es menor. Vea por las curvas de la figura 2 que es justamente en la banda de 400 Hz a 1 kHz que los parlantes comunes presentan menor Impedanda, de ahí que se elijan estas frecuencias para este tlpo de prueba. En nuestro caso, adoptaremos la frecuencia de aproxImadamente 1 kHz. Para medir la Impedancia de un parlante precisamos entonces de una estructura como la que muestra la figura 3. En el primer bloque tenemos un generador que pr~uclrá una señal de 1kHz, el que será usado como fuente de corriente alterna.
PARLANTf A PRUf8.A
28 - SABER ELEGTRONICA N I> 28
VERIFICADOR DE IMPEDANCIA PARA PARLANT ES
eVIIYA DI VII I\I\A LANTf: eDIoIUN
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En la prácUca, usamos para esta finaltdad un mullMbrador aslable como se ve en la 0gura 4. en que la frecuencla de operación es-
pUcada. lo que ocurrIría si el parlante a prueba tuviera la bo· bina interrumpida, tenemos un ~ dada por los capacltores el y C2 y,fXlr kls led . Este led se enciende en el caso mencionado, Indicando JtSistores R2 y R3. '~ Este oscilador produce una señal cuya que el parlante está abierto. forma de onda es rectangular. y cuya intenLa alimentación del clrculto sidad no es suficiente para excitar com'e- debe ser ngurosamente estabilizada, para que no OCWTall RuenIenlemente los parlantes comunes. Precisamos entonces una etapa ampllfl- tuaciones en las lecturas. Por cadora que se ve en el segurxlo bloque y que este motivo, la fuente usada es usa dos transistores en una configuración de estabilizada con diodo zener, acopiamiento directo (Darlington), figura 5. proporcionando una tensión de En la salida de este ampllficador tenemos alrededor de 6V. una señal de buena Intensidad que aplicada a los parlantes comunes puede olrse cJara- Los componentes mente. dando para empezar la Indicación Todos los componentes usaque el componente a prueba está por 10 medos en el montaje son comWles, nos en buenas condiciones. Tenemos luego la tercera etapa del apa- y no tendrán dificultades para rato que t!ene por [unción medir la tensión su obtención. Los transistores QI y gs que aparece en el parlante cuando se aplica la seflaJ. la cual manUene una relaCión deO- son NPN de potencia mediana. y ruda ron su Impedancia. Esta etapa aparece originalmente usamos los BD J35. Sus equh'3lentes. como en su configuradón básica en la figura 6. Después de pasar por un trimpot en que el D0I37, 80139 e Incluso el se ajusta la Inlensidad, la señal se apUca al TIP29 tambIén sirven. Para este parlante. Segun sea su impedancia. tendre- último, hacemos notar que la mos entre los terminales del parlante una dISpoSICión de sus terminales es dlsUnta. No será prectso dodma tensIón. Esta tensión es "detectada" y llevada a tarlos de disipadores de calor. Para Jos demAs transistores. uncapacllor que hace elllllrado. después de 10 cual la misma es llevada al Instrumento cualquier NPN de silicio de uso general sIrve. Recomendamos tll1lcadoc. Para evitar la sobrecarga del lnslrumento los BC548 que son los m<\s co· en d caso en que la tensión "directa" sea a- munes. pero también se pueden
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DEL IoI VLllYllAADOfI
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SABER ElECTRONI<::A NI! 28 - 2 9
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VERIFICADOR DE IMPEDANCIA PARA PAR LANTES
us.1r equivalentes como los BC231, BC238. BC547.
Los diodos son rectificadores de slllclo con tensiones a partir de SOV. Tipos como los IN4002, IN4004, IN4007, BYl26 Ó BY127 tamblen sln>en. El Instrumento M1 es un Vumelro comun de 200¡1A que se puede conseguir con facilidad. pues se usa en aparatos de sonido. Tl es un transformador de alimentactón cuyo bobinado primario debe ser de 11 0V 6 220V según sea la tensión de la red. El secundario es doble de 6V, con coniente a parUrde 200mA. Tenemos capacltores electrolíticos en este montaje. Deben tener una tensión de trabajo de ¡xlr 10 menos 12V.l.os demás capacl· tares pueden ser tanto cerámicos como de ¡xlHéstcr metalizado con cualquier tensión de trabajo superior a 25V. Los resistores son todos de l/S ó 1/4W ron cualquier tolerancIa. La pequena dife· rcncla de tamaño existente entre los dos ti· pos no inlluirá en el planeamlenlo del montaJe. El diodo zener detennlna la tensión de alimentación. Puede ser de 611 Ó 6IIS con 400 mW de disipación, o lOcluso más. Los dos Ir1mpots de lOOR ó valores cercanos sirven para ajustar el punto de funcionamiento de las dos escalas_ La llave SI sln'e para conectar y desconectar el aparato. Es un Interruptor simple. Para 52 tenemos una llave de 1 polo x 2 posiciones_ Como material adIcional tenemos la placa de circuito Impreso que debe hacer el propio montador, cables, soldadura, caja para el montaje, etc.
limentación. observando su posición de su barxla que corresponde al terminal que va ligado a la base del transistor. Vea que este componente opera polarizado en sentido Inm-
so. el Suelde los demás diodos (DI a D4) rosen'ando tambien la posIción que está dada por
la banda en su cubIerta o por el simbolo grabado. en el caso de los DYJ26 ó BY127. Suéldelos rápIdamente para que el calor no los dañe. d) En seguida. suelde lodos los resistores. prestando aten· clón a sus valores. que están dados ¡xlr sus franjas de colores. Estos componentes no están polarizados. 10 que quiere decir que no tienen un lado correcto para coneelarlos. pero son delicados. debiendo soldarlos rapldamente. En caso de duda en cuanto a los valores. consulte la lisIa de malerial. el Los capacitares no electroliUcos deben ser los siguientes componentes que Instale. Para ellos no será necesario obselVar la polaridad. Sin embargo, debe ser rápido al soldarlos. pues son sensibles al calor. Vea los valores con cuidado . Los cerámicos pueden venir con marcaciones en códigos diferentes. por ejemplo 10 nF = 0.01 JlF' Ó 103. mientras Montaje que Jos de pol!ésler UeuCll sus valores indicados por las franPara el montaje de los componentes se jas de colores. para IOnF = debe usar un soldador de baja ¡xltencia (má- marrón. negro. naranja y para ximo 30\\', soldadura de buena calidad y las InF =marrón. negro. rojo_ herramientas remunes. nEn la Instalación de Jos En la figura 7 tenemos el circullo com- capacitares electrolíticos se depleto del verificador de impedancias. y en la be obselVar la polaridad que figura 8 la placa de drcullo impreso en ta- está marcada en la propia cubierta_ Según el tipo. la Instamaño natural. Los principales cuidados que se deben lación en la placa de circuito tomar durante el montaje son los Siguientes: Impreso puede ser \'ertical u al Suelde pr1mero los transIstores. obser· horIzontal_ vando su ¡xlslclón, tanto para los tipos magJ los Ir1mpots no ofrecen yores (g l y g5) como los demás. Sea rápido dificultades de Instalación: al soldar estos componentes, pues el calor basta encajar sus termInales los daña. . en los orificios correspondienbJ &lelde ~1 dIodo zener de la fuenle de a- tes y proceder al soldado. J O - SAI3ER ElECTRON ICA N" 28
8
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VERIFIC A DOR DE IMPEDANCIA PARA P A RLANTES
h) Elled es tm componente que quedara en el panel. Su conexión debe hacerse mediante un trozo de cable Jlex1ble. Debe observar su polaridad que está dada por la parte chata de la cubierta. Si hubIera Irn'erslón no m::enderá. QTermInado el montaje de los como pmentes de la placa. Jlje en la caja el Instrumento MI. ellntemJptor SI, la lla· \'t 52 Y el transformador. Para la cone·
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cable flexible cubierto. Para SI Yel pr1. marta del lransfannador usi el cable de alimentacIón. Vea xIón de estos componentes use que el secundarlo de 6V que \'3. al dio~ TI do es el bobinado de 6 SI"
alambre esmaltado más grueso. Para conexl6n externa del parIlnte a prueha el lector puede usar un par de cables de unos 30 cm. de largo con dos pinzas cocodr11o en las puntas. No hay
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polaridad para estas
conexiones. como muestra la figura 9. d) Replta esta operaCión cont:ctan· do ahora un parlante de 8 ohm ó tm Antes de ctrrar la caja, haga una prueba reslstor de 8R2 x IW, pero con la Da· de fuoclOll31ll!ento y ajuste de los potenció- "e 52 en la posldón 2. ajustando en· ",1m; PI Y1'2. PaJa esla finalidad. proctda lonces el Lrtmpot n. SI ellnslrurnento diera una dene· del siguiente modo: al Coloque la llave 52 en la posición l. y xl6n total, o sea, Si la aguja golpea conecte entre las pinzas cocodrilo un parlan- ctlntra el fmal de la escala. es semi te de 4 ohm. o sI o lo (miera. un reslstor de que el parlante se encuentra abierto. 4R7 x IW, o disIpación mayor. Elled debe encenderes IndICando es· bl Coneete el aparato. accionando ellnte· lo. S( el Instrumento tiende a denenuplorSl. el ~usLe d Lrtmpot PI para que ellnstru- xkmar "al ctlntrarlo", Invierta la ctlne· mento marque más o menos la mitad de la DOn de sus terminales. comente de fondo de escala. Para este Ins· Para usar e!lnstrumenlo basta trumento. suger1mos la colocación de una conectar el parlante a prueba entre nueva escala ctln la mareadón apropIada, las pinzas. Elija la escala que dé la denexlón para la mitad de la escala. Vea que para )os parlantes comu· nes no se obtienen exactamente las mismas lecturas. aunque sean en prlndplo de la misma Impedaocla, ya que existe una buena tolerancia en este caso. Esto va a ocurrir principal· mente en fundón de los diámetros de los parlantes. pero la diferenciación entre los tipos será perfectamente poslble.
Prueba Yuso
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LEDI
SABER ELECTRONICA NI! 28 - 3 1
DIGITAlES
VCO LINEAL Y SU APLICACION EN UN VOLTIMETRO DIGITAL Con este oscilador es posible obtener ondas triangulares, o rectangulares, cuya frecuencia es establecida por la amplitud de la tensión aplicada en su entrada, constituyéndose así en un oscilador de frecuencia contratada por tensión. Por Aquilino R. Leal Introducción
tensión de comando de entrada. El leclor tampoco debe sorprenderse si El presente trabajo no relata un mono alguna posible mejora del circuito no se taje propiamente dicho; tiene como fin, en mostró, ya sea por falta de espacio, tiemcambio, presentar algunos conceptos y po para dar mayor continuidad a la invesmostrar un circuito práctico que podrá u· tigación, o algun conocimiento más refitlIlzar el lector en algunas de SllS expe- nado en el area de la electrónica Ilneal, riendas como una especie de conversor a- por parte del aulor. La Idea es presentar un circuito simple y funcional. náIogo-dlgJtaJ. Vale la pena destacar que la Idea en sí
no es original, y en cambio sí lo es el clr·
El clrcuIto del veo
cuito, en cuanto emplea un par de ampU-
Clcadores operacionales para formar el veo. cuya linealidad es buena y hasta excelente: la frecuenCia de la señal de sao lida es, practlcamenle. proporcional a la
Como el nombre Indica, el oscilador controlado por tensión (VCO), proouce una señal cuya frecuencia puede ser controlada por una tensión apUcada a su en·
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lrada. En nuestro Circuito, cuanto menor es la tensión, lanlo menor sera la frecuencia del tono de salida, ya sea en onda triangular, como en onda rectangular, y10 qltt es más Interesante: la frecuencia de salida es proporcional a la tensión de enlrada del veo. El circuito del VCO propuesto uUlfza un par de A.O. (amplificador operaCional) como se puede apreCiar en la figura l. En los experimentos se usó el A.O. 741 en versión integrada, pero nada impide emplear el Integrado 747 que ofrece, en una cubierta únlca, dos 741 . El plimero de estos dos A.O. funciona como un Integrador y el segundo, C.1.2,
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32 - SABER ELECTRON ICA NIl 28
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CO""IENTEDECAIIG~ gE~ CAP~ CIIO"
veo como un 0.5. (disparador Schmltt ó 'Schmilt Trigger"), cabiendo al transistor Q1 establecer la debida realimentación de la salida "2' para el primer A.O. (ver figura 1). Para ver!flcar el funcionamiento del circuito. se partlrá dc la siguiente hlpótesls: supongamos una tensión de entrada Ve constante, positiva y de amplitud lrÚerior a -+V y que el transistor se encuentre saturado, lo que lleva a tener Vs2 en un potencial practicamente Igual a -+V. Ahora, el hecho de que QI esté saturado equl\'ale a tener una "tierra" en el punto A [figura 1), dando comienzo al proceso de carga del capacltor e 1, corno muestra el
v(V)
,
1 3 90,86 175,4 259,4 f (Hz) fi+l-li 84,54 84,0
4
343,1
5 426,3
83,7
83,2
LINEAL Y SU APLlCACION EN UN VOL TI METRO DIGITAL
ponde al Inverso de una constante de tiempo RC, La tabla siguIente muestra las medidas de frecuencia realizadas en el prototipo en función de la tensión Ve de entrada y al hacer +V = 15 volt y -v = -5 volt (ambas tensiones de alimentación estabilizadas). La tercera linea de esta labia proporciona las variaciones de frecuencia entre el valor Inmediatamente superior y el anterior. Estos resultados muestran la linealidad del veo, pero no deben ser considerados con cierto rigor debido a la calidad del instrumento uUllzado en las mediciones, el cual no es el más indicado. 6 509,3 83,0
7 591,8 82,5
8 673,7 81,9
9 754,7 81,0
10
845,4 00,7
circuito equivalente Simplificado de la fiEs obvio que reduciendo la capacidad gura 2. de el, figura 1, y las resistencias de Rl a Ya que e. 1. 1 y componentes a~dos R4, se puede obtener valores de frecuenconstituyen un Integrador, la tensión de cia mas elevados que los encontrados. salida de ese A.O. irá creciendo linealeabe aquí una observación Importanmente hasta alcanzar al nivel de disparo te: la \lnealidad del veo presentado es superior del D.S. que, en el caso, es prae- buena dado que la tensión de control Ve Ucamente +V cuando, entonces, la salida es inferior a 2/3 de +V, como bien se desde C.I.2 asume un potencial pracUcamen- prende de la tercera linea de la tabla que te Igual a -V, ocasionando el corte del antecede, cuando +v = 15 voll. Otro puntransistor Psv,rilch PQ I (figura ll, siendo lo a considerar es en cuanto a -Y: para eretirada la puesta a tierra del nudo A del fectos del VCO no hay necesidad de una circuito de entrada y, asi, la tensión de tensión negativa, pero ocurre que el nivel salida del Integrador Irá decreciendo, de saluración del A.O, 741 no es nulo y. lambien linealmente, hasta alcarv.ar el ni- consiguientemente , no llevará al corte al vel de disparo infcrior del D.S.• en el caso transistor Q1 (figura O. uno de los elepracticamente -v, cuando su salida con- mentos responsables por las oscilaciones; muta de -v para +V, repitiendo el ciclo ya es verdad que a lraves de algunos artJflcios es posible -esquivar" la situación sin analizado. En caso que la tensión de entrada va- necesidad de emplear -V; una solución tie positivamente, tanto más rapldamente seria proveer dos o tres diodos de conmula salida de e.1.1 alcanzará los puntos de tación (IN9 14. por ejemplo) en serie con disparo del 0.5, [e,I.2) y, por lo tanto, la la resistencia de base R6, elevando asi el frecuencia de la señal rectangular, asi co- potencial de corte para el transistor: otra mo la triangular, se volvcrá mayor. SI la opción es la ul!llr.aclón del operacional, tensión Ve varia para menos, la frecuen- un FET, 3140 que prácticamente garanucia de ese par de señales irá decreciendo, za cero volt en su salida cuando se lo silambien proporcionalmente, al decrecer la tlia en la saturación negativa y, practicatensión de entrada. La proporcionaUdad mente, +V cua ndo saturado (o Iineal!dad) puede vcrlficarse teniendo positivamente. Estas dos opciones fueron en mcnte que la tensión VA de salida del verificadas experimentalmcnte. Como la frecuencia de las oscilaciones Integrador e,I.1 y componentes asOCiados obedece a la siguiente ecuación lineal: Vo del veo es influenciada por la doble fuen= K. Ve. que es una característica de los te de alimentación, se impone la nccesicircuitos integradores. donde K corres- dad de fuenles de alimentación relativaSABER ElECTRONICA
N~
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mente estabilizadas, a fin de no comprometer el funcionamiento del circuilo.
Posible aplicación para el veo propuesto Hay varias aplicaCiones posibles para el circuito, enlre ellas como un generador de efectos sonoros, donde la frecuencia de las oscUadones es alterada al actuar sobre un potenciómetro (figura 3); estas oscilaciones de salida del veo son aplicadas a trave s de un capacitor de desacoplamiento a la entrada de un amplificador de potencia, que reproducirá con suficiente intensidad los tonos gcne· rado,> por el veo. Otra aplicación. que verificamos experimentalmente, consiste en uWizar el circuito propuesto como un indicador digilal de tensiones, como muestra el diagrama en bloques de la figura 4,
La !enslón continua, posilh'a y baslante menor que +V, a ser mcdida, es aplicada al veo, el cual generará llll lono dc frecuencia proporcional al valor de CS:1 tensión. Las scñales rcctangulares así obtenidas son aplicadas a una rcd difercncladora, que también suprimirá los pulsos negativos, volviendolos compatibles con una doble decada contadora que tanlo puede contar por 10 o por 100, depen· diendo de la programación realizada por el usuario, permitiendo de esta forma la vlsuali1.aciión de las unidades ó de los décimos de unidad en el display digital, el cual es excitado convenientemente por un decodificador del tipo BCD para sictc segmentos (figura 4). El cadenciador tiene doble finalidad. La primera es reciclar el conlador a intervalos de tiempo regulares y la segunda es de sólo habilitar las Informaciones de entrada, provenientes de la dccada contadora, por un lapso, de manera que el usuario verá un cierto valor 'fijo' en el display incluso aunque la década contadora presente en sus salidas una infonnación di-
veo
LINEAL Y SU APLlCACION EN UN VOL TIMli:TRO DIGITAL
ferente de la vista en el display. la cual se hará presente en el mismo cuando el cadcnclador asi lo permita. Todo el circuito. figura 4, es alimentado a través de la red e}ectrtca con dos tensIones: una positiva (+12V) y otra negativa (-SV) en relación a tierra. la doble fuente de alimentadón es estabilizada. ya que eventuales fluctuaciones de la red electrtca o vartaciones de conswno del drculto propiamente dIcho. podrian comprometer el desempeño del aparato. La figura 5 muestra un posible circuito de una doble fuente. la cual utiliza dos transformadores. En ambos casos la rectificadón se hace en puente y se usa un Integrado regulador de tensión de tres terminales para mantener practicamcnte constante la tensión de salida en cada caso. Otra opción ronsls!e en usar un unlco transfo rmador de 18 + 18 V. 300 mA,
como muestra la figura 6. El material de esta otra versión es baslcamente el mismo que el de la versIón antertor. Las soluciones presen tadas. eviden temente . no son las untcas, pero ofrecen cierta nexlbilldad de eleCCión, principalmente si el lector cuenta con una buena pro'vislón de material usado de donde sacar componentes. El circuito del aparato propuesto, excepto la fuente de alimentación . se encuentra en la figura 7. El transistor g l . Integrados C.1. 1 y C.1.2 y compo-
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nentes aSOClados forman el veo cuya frecuencia de salida (pin 6 de C.I.21 es directamente proporcional a la tensión de entrada, como ya se vio. Ese tren de pulsos rectangulares es diferenciado por la red RS-C2, siendo aplicado directamente a la entrada cadenctadora CK de la primera década contadora 1/2 C.I.3) a traves de la llave CH!. La función de los diodos DI Y D2 es la de eliminar eventuales sobretenslones. runckmando. por lo tanto, como elemenLos de protección para las correspondientes entradas CK del Integrado C.1. 3: de la misma forma R9 garanUza el n1\1t1 bajo del pln 9 cuando CHl se encuentra en la posición "8". Cada diez pulsos aplicados en el pln 9 de C.I.3, surge un pulso en su salida más significativa g3, que, también a través de CH1, es aplicado a la entrada cadendado-
ra de la segwxla decada contadora formadora del Inte@:'doC.1.3 0(1)Ha 7). Las salidas go a Q3 pasan. entonces, a exponer nümeros binarios correspondientes a la cantidad de pulsos aplicados. Esas informaciones binarias son aplicadas al decodificador, y excitador, para siete segmentos que, así, pueden ser visualizadas por el display digital M.O." Note que solamente las dectnas se hacen presentes en el display mkntras que CHl se encuentre en la -posición "A" Indicada en la figura 7; si esa llave fuera conmutada para la otra posición (posIción "B1. será posible vISualizar las unidades en el display, una vez que la primera decada se encuentra inoperante. y. (amblen porque los pulsos provenientes del VCO son redbldos directamente por la segunda decada contadora.
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34 - SABER ELECTRONICA N9 26
VCO LINEAL Y S U APLlC ACION EN UN VOL TIM&TRO DIGITAL
Ellntegrado C.1.4. tul 555. Y compo-
poniendo en sus siete salldas la decodifi-
display dI~taIlBgura 7).
Momentos después la salida de C.1.4 nentes asociados. constituyen un mulUvl- cación del numeral binano presente en brador astable. lo cual g:::nera una onda las entradas D. C. B YA antes de ese co- conmuta y la transldÓfl ascendente de la "'\angular Ifi~ BJ en su salida {¡¡In 3J. mando en nivel alto y. asi, la kdura del señal es diferenciada por la red R9-C4, La frecuencia de estas oscilaciones es
controlable a través del potenciómetro de ajuste PI. Como el ciclo acUvo de la sei\al es muchas veees mayor que el ciclo inactivo (Ilgura 51. se llega a la conclusión que el decodificador quedará "atado" por largo periodo. a través de la entrada LE, ignorando las Informaciones 4e entrada y ex·
display permanecerá fija. En cuanto la sefial generada por el astable' pase de nivel alto a nivel baJo. y esto ocurre por breve lapso gracias al reducido valor resistivo de RlO, el decodificador es liberado, pudiendo Interpretar las informaciones provenientes de la década ecntadora, las cuaJes serAn expuestas por el
surgiendo en ambas entradas de reciclaje de C.I.3 un pulso poslUvo y, por lo tanto. las saMas de ambas décadas son situadas en estado de reposo. dando comienzo a la nueva cuenta a partir de cero. El hecho de que las salidas presenten el número blnarto 0000. también ecrrespondiente al diglto dedma1 cero. en nada lnlluye en
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VCO LINEAL Y SU APLlCACION EN UN VOL TIMETRO DIGITAL
el decodificador ICJ.5), pues. como antes. ahora se encuentra Inhibido por el estado alto ofrecido por el astable. sólo quedando habilitado para interpretar las Informaciones de entrada cuando su entrada u: (1atch enable" o sea. habllitaclón) se encucntra en nivel bajo. De inmediato se perCibe que la cantidad de pulsos contados por CJ.3 también es función del tiempo durante el cual la salida, pin 3. del astable se mantiene en nivel alto (figura 81 y. está claro. de la lenslón aplicada a la entrada del circuito. Como ese tiempo es ajustable a través de Pl, se lleWl a la concluSión que ese potenciómetro (de! Upo mulUvueltasl es el responsable por la confrontación del "voltime tro elec trónico' como se ve rá a continuación. NOTA: El capacitar C5. principal responsable por la estabilidad de la frecuencia de las oscilaciones del astable. debe ser de buena calidad, debiendo recaer la elección prefertblemente en los de tantalio.
Ajuste del aparato Para ajustar el "voltímetro' es necesario disponer de otro voltimetro. de buena calidad. previamente calibrado y de un potenciómetro multivueltas de resistencia no lruertor a lk. Estos dos elementos son interconectados a la entrada del circuito. la! como muestra la figura 9. Actuando sobre el cursor de este potenciómetro, se hace que el valor presentado por el voltime!ro (figura 91. sea exactamente 5 volt. Situando la \lave CH 1 en la poslcíon B. figura 7. Ygirando el cursor de PI en e! sentido de tV. el display indicará un valor ciertamente dlferenle del esperado: 5. En-
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lonces, lentamente, se gira. el cursor de PI, constalando que la lectura del display Irá presentando valores cada vez mayores hasta que se alcanza la marca 'S" de forma estable. o sea. el mostrador no deberá presentar ni el valor '4" ni el "6': en caso que -, esto ocurra hacer un nuevo ajuste, actuando sobre PI. En caso que el valor "S" permanezca estable en el display. es señal que el aparato se encuentra calibrado, 10 que puede ser confirmado al conmutar eH! a la posletón "A" Iflgura 7) cuando. entonces, se apreciará el dí• TI>.... S.1 TOI> gito cero. Indicando que la IICI01 .IIClo e lectura es de 5,0 vol!. Es I CIO' . f1 C muy probable que haya ne~A '"OllOYI cesidad de ajustes (modera~A1'\~ ( I~ Y ' ~A7"$ ll $Y' dos) adiCIonales para conseguir esto. T Una vez calibrado, se puede verlflcar la linealidad del aparato, variando la tensIón de entrada. monltoiW.da por el voltímetro ¡figura 9). que ,t • será acusada en el display. HIA .. SIS TOII DlI'UY DIOIlAl Note bien: el CIrcuito es exec'3e.IlCS •• r NO$60 cepcionalmente lineal para valores de tensión de entrada y para ccncluir. se vuelve a llamar la no superiores a 10 \'olt, caso . V = 15 volt o atenCIón del lector sobre el hecho de que no superiores a 8 vd!, sI .v = 12 volt. el proyecto puede ser mejorado para satisfacer las exigencias de la aplicación Conclusión práctica a la que se lo desUna. como la de Los que deseen alterar el proyecto, o medidor de combustible de vehículos auIncluso realizar el montaje definitivo del tomotores. usando el potenciómetro del aparato, deben estudiar la figura 10. don- tanque, asociado a la boya. para establede eslán IdenUficados los terminales de cer la tensión de entrada en una configuración semejante a la de la figura 9. algunos semiconductores usados.
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36 - SABER ELECmONICA
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INSTRUMENTACION
MEDIDOR DE AISLAMIENTO PARA 1000VOLT ¿Cómo verilicar el aIslamIento de cables, aparatos electrodomésticos, Instalaciones o maleriales en que la alslación sea muy importante para el desempeño y/o seguridad? ¿Cómo hacer la prueba de componenles que deban presentar resistencias muyaUas cuando son sometidos a aUas tensiones? Esle aparato, además de medir resistencias muy altas, es un excelente probador de aislamiento_ Por Newton C. Braga
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ué es un meg6hrnetro o medidor de aJslamlenlo? Esta 510 duda es la primera rife· gunta que debemos respondér, prtnclpalmente si el lector no conoce todavía todos los Opos de instrumentos de que se puede dis-
poner. Un meghómetro o medidor de aIslamiento es un aparato que vertOca la resistencia presentada por Wl aislador. que debe ser muy alla. SI una corrtente ¡xlf encima de cierto valor circula por el aislador
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I~ AItVoMI(NTO 011 UNA lid ' AlACION
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Cómo funciona
es stOal que el mismo no es un buen aislante o bien presenta problemas como por ejemplo 'fugas'
En la figura 2 tenemos un (¡agr
debido a humedad, suciedad. elc. Un problema que ocurre con los mullímelros comunes en la prueba de aislamlento es que éslos trabajan con tensiones bajas. y
estas tenslones bajas no siempre sirven Como la mayoría de los cables, diSpopara verificar el estado de un aislador o siUvos electrodomésUcos y componentes un material aislante. Un material consi- trabajan con tensiones en la banda de los derado buen aislante en una pieza o un 100 a }os SOOV. ellnstrumenlo que moscable. puede ser bueno con lUla tensión baja. pero cuando la tensión alcanza derto valor 1as cosas cambian" y los proble-
mas empiezan a aparecer_ Asi, las pruebas de aislamiento Ideales deben hacerse con tensiones elevadas, tensiones mayores de aquellas con que los componentes o matertales deben trabajar IlIgura 11.
pueda causar daño, pero que sln'C para acusar cua1quier anormalidad de aislamiento o bien determinar resistencias muy elevadas. El aparato es totalmente portátil, funcionando con 2 Ó 4 pilas pequeñas y su lectura se hace: en un instrumento de gan senSibilidad. El costo del aparato es reducido y su montaje es simple. no habiendo problemas incluso para los principianles. Su uso es igualmente sencillo, como ya explicaremos.
trarnos para este fin hace: la prueba con tensiones más altas. en la gama de los 500 a los lOOOV, permJUendo asi que se constate con mucha mayor facilidad cualquler anormalidad. En suma, 10 que tenemos es Wl aparato que aplica una tensión alta en el aislante a prueba del orden de 500 a lOOOV pero con corriente tan débil que no le SABER ElECTRONICA NI 28 - 41
analizar el funcionamiento de este Instrumento. El primer bloque representa un clrcuJto Inversor, operado por 2 Ó 4 pilas pequeflas. que no es más que un oscilador que permite por medio de un transformador elevar la tensión de 2 ó 4 pi:as para ISO ó 250 V aproxima.damente en su salida. El oscilador opera en una frecuencia que varia entre 100 Hz Y 1000 Hz dependiendo de los valores de los componenles usados, basicamenle de' capacitar coneclado en paralelo con el primario del transformador, como muestra la figura 3. Segím el Upo de transformador usado se puede alterar el valor de este componente
MEDIDOR DE AISLAMIENTO
prueba siempre que el Ins- usamos los BC5'H . Se pueden usar pertrumento usado sea capaz fectamente equivalentes como los BC237. de acusar la corriente que BC238. BC548. , OS('L _OOII !lO ... 2$OV pase por él. Nuestro instruLos diodos deben soportar una tensl6n mento tiene una senslbtUdad Inversoca de por 10 menos 200V en la ver· 1" " del orden de 0,2 mA. lo que si6n de dos pilas y por Jo menos 300V en es mas que sundente para el la versión de 4 pilas. Se sugieren Jos Upos ""b caso. IN4004. IN4007 y BY127. Tenemos fina1mente en el El transrormador es de alimentación ,,.0""'0011 tercer bloque el drcuito me- con prtmarto de 110V ó 220V, y secunda· didor formado por las pun- rio de 9+9 6 12+12V x 350 mA ó SOOmA. tas de prueba bajo alta ten- En verdad, la tensión de secundario no es sión y por el Instrumento muy Importante en este caso, ni su co· que Indicará el pasaje de mente, pues para cada Upo se puede ob· cualquier comente en el aIs- tener buen funcionamiento bastando altelanle que estuviera a prue- rar el valor de C3 y de los reslstores Rl y ba. Observe que e11ransfonnador opera La sensibilidad del lns· . invertido en este caso; el bobinado primatrumento es excelente para rio de 'J:JJJV fundona como seclIDdarto en el caso, pues Incluso una re· el megómetro. • sistencla en serie del orden Los resistores son too.os de 1/(fN con de 2M 12.000.000 de ohml cuaIquler tolerancta y los capacitares de· provoca deOexlón total de la ben ser de poUtster metalizado. Los capaaguja. Asi. una resistencia dteres C4, C5, C6 y C7 en especial deben de aislamiento de tener tensiones de trabajo de 250V 6 más. 10.000.000 de ohm (que ya Pl es un lrtmpot común cuyo valor es bastante razonablel cau- puede situarse entre IM5 y 2M2, Y el inssará una deflexlón de ape- trumento es un Wmelro común del Upo nas 2cm de la escala, como en aparatos de audio con escala de muestra la figura 5. para obtener la mejor frecuencia y por lo El Interruptor general SI puede ser de Los componentes tanto mejor desemper¡o del cirCuito. cualquier Upo, según el montaje que haga El consumo de corriente de esta etapa, el lector, y para las pilas se deben usar que es por 10 tanto el consumo de comen· Comenzamos por la caja que prefer1- soportes apropiados. Aqui tenemos dos te del aparato. varia entre lOmA para las blemente debe ser de plásUco en vista de posibilidades: con 2 pilas pequeflas la 2 pilas a 40mA para 4 pilas. su aislamiento, ya que el cirEsto significa que, Incluso obteniendo culto es bastante sensible a una tensión muy alta en el secWtdaño del las fugas de corrienles. Las transrormador (que aqui opera invertldol dimensiones de la caja son la corriente es extremadamente baja, del las sugeridas en la figura 6, orden de O,4mA lo que significa que en observándose que en la parcaso de choque el pe1igo es mínimo, PQ'o te frontal tenemos solamente no se pueden usar cargas de gran poten- un control que es el inlerruptor que conecta y descoda. En la etapa siguiente, representada necta. El trimpol de ajuste por el segundo bloque, tenemos un cua· de deflextón dellnstrumento drupUcador de tensión formado por 4 dio· podrá quedar instalado indos y 4 capadtores. Este clrrulto, mostra· ternamente con acceso por do en detalle en la ngura 4, tiene por un ort1lclo en la caja. El aflnalldad aumentar la tensión de comente juste se hará entonces con la alterna del secundario del transformador ayuda de Wl destomUlador. que aparece bajo tensl6n del orden de Con relacl6n al material I~' 120 a 250V para un valor continuo de electróniCO todos los compo· ? 500 a 10OOV, pero con comente menor nentes pueden ser consegui· todavía Que los O,4mA. dos con relaUva facilidad. 0 Los transistores usados, Como lo que nos interesa no es la corriente sino la tensl6n, llegando a los por ejemplo, son NPN para 1000 V co;¡. los que podemos hacer la uso general: en el prolotlpo
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42 - SABER ElECTRONICA NI' 28
MEDIDOR DE A ISLAM IENT O
En cualquiera de los dos montajes. sugerimos que el lector Siempre procure acompaftar el circuito de la figura 7 para acostumbrarse OI'II'OCIO MM a, con la slmbologia empleada en electrónica. Comience el montaje con la preparadón de la caja. 8jadón del transformador del e Instrumento MI y del sopor~ te de las pilas. Prepare las puntas de prueba que son del tipo que se adquIeren lislas. No se recomienda en este caso la Improvisación de puntas en vista de las tensiones altas que aparecen en tensión de prueba gira alrededor de 5QOV las mismas. que no son facllmente aislay d reslstor R3 debe ser reducido a 470 das por cualquIer material, y que por lo k: para 4 pUas la tensión podrci estar en- tanto pueden influIr en el fu ncionamiento tre 800 Y 1.200 V Y el resistor R3 debe te- del probador (ngura 10). A continuación. caliente el soldador y ner IM5. estalle su punta para hacer la soldadwa Montaje de }os componentes en el puente de lerminales o placa de circuito Impreso. '\ Para soldar los comlXlIlentes el ledor al Suelde en primer lugar los transisdebe usar un soldador de pcquefla potcn- tores gl y Q2 osbervando su posldón que da (máximo 3OWl. punta fina blen esta- esta dada por el lado achatado. En la solfiada y como herramientas adidonales un dadura sea rápido, pues el calor en excealicate de punta fina. un alicate de corte so puede dañar estos componentes. lateral y destornilladores. bl Suelde los diodos. observando que En la figura 7 tenemos el drculto como estos componenles son también polarizapleto del Megohmelro con los va10ccs de 1(11 dos, o sea, que también Uenen un lado o:mponmtcs. Para la versión en puente de correcto para su conexl6n. En el caso de _ el lector debe seguir la figura B. }os "IN'" sU posición está dada en función y para vtfSiÓll en placa de drculto Impreso del anillo. y en el caso de los "BY" por el tenemos su diseño en la figura 9. símbolo gabado en su cubierta.
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SABER ELECTRON1CA NI! 28 - 4 3
el Suelde 105 resistores. Los valores de estos componentes son dados por los anI· lIos coloridos. Vea en la lista de materia1 y sea rápldol al soldarlos pues el calor pue· de dañarlos. di Suelde los capacltores. Sus valores son dados por franjas de colores o bien por marcad6n direcla. Doble los lennlnales de acuerdo ron su posldón en el montaje y en d soldado tenga cuidado que d calor no lleuge al cuerpo de1 componente. lo que podria arrulnarIo. el la soldadura del lrlmpot no ofrece problemas. Doble sus tennlnales de modo de facilitar esta operación. f) Complete el trabajo en el puente de terminales con las Interconexiones entre los componentes y con la soldadura de los cables que van a los componentes externos, o sea. el soporte de las pUas, ellnstrumento. el Interruptor general y las punlas de prueba Xl y X2. La conexión del transformador tambten debe hacerse en esta etapa. Raspe bien los alambres esmaltados del transformador antes de hacer sus soldado. Para esto use una hoja de afeitar. Con relación al bobinado de alta tensión del transformador vea que solamente se usan el cable de OV y 22OV. El cable de llOV puede permanecer desconectado. En la conexión de1lnstrumento se debe observar su polaridad. SI hubiera In· versión, el lector enseguida lo notará. pues al apoyar una punla de prueba so· bre la otra durante el ajuste, la aguja tenderá a desplw.arse hada la izquierda. 10
MEDIDOR DE AISLAMIENTO
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44 - SABER ElECTRONICA N9 28
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MEDIDOR DE AISLAMIENTO
pilas. que debe ser respetada_ El polo posiUvo norma]mente se IdenUnca con el color rojo. mientras que el negativo lleva el color negro.
Prueba y uso
que no es corredo. Basta entonces invertir las concxl.ones si esto ocurre. ~ Completamos con la polartedad,de las
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I OSCILADORES
I ALARMAS I INSTRUMENTAClON I FOTOELECTRONICA I AMPLI FICADORES I RECEPTORES I ALTROS
Revise primero todo el montaje. SI todo estuviera en orden. roloque las pilas en el soporte. Accionando e1intemJ.plor SI debe olr un zumbido bastante débil en e1lransformadar indicando que el oscUadar está fundonaOOo. SI no oye nada. apoye una punta de prueba rontra la otra. SI la aguja del lnslrumento se mueve es señal que el aparalo está fundonando. SI. no se mueve verifique la conexión de los transistores y del transformador. pues el osci1ador debe estar Inoperante. Para comprobar eso loque con las puntas de los dedos rapldamente
SABER ELECfRONlC\.
FUERA
DE SERIE SABER ELECTRONICA NI! 28 - 45
en los terminales 220V YOV del transformador. SI sinUera un cosquilleo es porque el oscilador esta bueno. entonces el problema esta en los diodos o los capaciLares del cuadrupllcador. Habiendo movimiento de la aguja. mantenga las puntas de prueba apoyadas una en la otra y ajuste el trimpot PI con cuidado hasta que la aguja del Instrumento vaya hasta el máximo. SI la misma no llega al máximo. reduzca el valor de R3 a 1M si la versión fuera de 4 pilas o a 330k si la versión fuera de 2 pilas. Con la aguja marcando el má.xlmo en la escala el aparalo está lisio para usar. En la figura 11 damos una sugerencia de escala que puede servir de base para el lector. El 5 de la escala. es un Instrumenlo de 4 pilas significa resistencIa nula. La marcación 4 Indica una resistencia de 500k aprOXImadamente. y el 3 Indica una resistencia del orden de 2M. El 1 Indica una resIStencia del orden de 10M. Para usar el aparato en la prueba de aislamiento basta apoyar las puntas de prueba entre los puntos en que se quiere hacer la verificación.
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ECUALlZADORES SENSORES COMUNICACIONES TEMPORIZADORES CONTROLES DE VELOCIDAD AUENTESDE VELOCIDAD FUENTES DE AUMENTACION ELECTRONICA DEL AUTOMOVlL
TV VIDEO
GENERADOR DE BARRAS PARATV
Un instrumento Indispensable para la oficina de reparación de televisores es el generador de barras. Al producir los patrones verticales y horizontales permite el ajuste preciso de los circuitos de linealidad y altura, que son siempre Importantes cuando se hace algún tipo de reparación en esas etapas. Presentamos en este articulo el proyecto de un buen generador de barras que produce tanto el patrón horizontal como el vertical y también, en una tercera opción, el patrón cruzado. El aparato está alimentado por pilas y emite la señal para el ajuste del televisor, sin necesidad de ninguna conexión. Por Newton C. Braga
C
uando cambiamos componentes
de las etapas de deflexión vertical y horizontal de un televisor, normalmente
necesitamos hacer un ajuste de su linealidad y altura. para compensar las
t\'eO-
tuales distorsiones Introducidas por las tolerancias de los nuevos componentes. SI no hlcleramos estos ajustes tendriamas deformactones desagradables en las Imágenes, como por ejemplo esferas que parecen ovales, rostros alargados y otros problemas semejantes [figura 1). El ajuste de la linealidad y de la altura exige una Imagen patrón fija. pues tenemos que orientarnos por alguna referenda en la propia pantalla. La Imagen generada por las estaciones antes de Iniciar su programadón es un ejemplo. pero esta imagen sólo está disponible en algunos horarios. y el técnico precisa trabajar todo el dia.
Para solucionar este problema. generando una Imagen patrón para el ajuste de la linealidad y la altura. existen equipos comerdales denominados Generadores de Barras. Muchos de estos aparatos usan Integrados espectales, bastante sofisticados. que generan muchos tipos de patrones. inclusive los necesartos para el ajuste de televisores en ~olores. Sin embargo. el
costo de tales aparatos no siempre los hace accesibles a los tecnlcos. Asi. la solución que proponemos a los técnicos reparadores o a aquellos que gustan de hacer sus propias reparadones en televisores. es el montaje de un generador de barras verticales y horizontales económico, alimentado a pilas y con componentes romunes. de bajo costo. Nuestro generador está alimentado por 4 pilas. con baJO;tCQnsumo de corriente. y emite una señal para un televisor próximo slnton}zado en un canal libre. entre el 2 y e16. A través de dos llaves podemos selec46 - SABER ELECTRONICA Ni! 28
clonar un patrón de barras horizontales (4 a )2). un patrón de barras verticales {3 a 71~iY un patrón cuadriculado. con la comblnadón de los patrones anteriores. El número de barras se ajusta en dos potenciómetros. de modo que el técnico tiene total libertad para elegir el patrón para el ajuste. El montaje no ofrece dificultades a los reparadores experimentados. ya que usamos integrados CMOS comunes. pero como se trata de un aparato que opera en frecuencias elevadas, y pulsos de corta duradón. todo ruldado es poco para que no se establezcan lnestabUidades de funcionamiento. debido a cableados largos o filetes en la }Daca de clrruito lmpreso mal colocadas.
Características del circuito - Tensión de alimentación: fN - Corriente de consumo: 5 mA (tip.) - Banda de operación: 54 a 88MHz (canales2a61 - Barras horizontales: 4 a l2 - Barras verticales: 3 a 7
El circuito Para entender cómo funciona. nuestro generador es Interesante analizar el modo
GENERADOR DE BARRAS
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Tomando enlonces un cuadro, que
dura 1/25 de segundo. vemos que el plUlto producido por el haz de electrones debe barrerlo en el sentido mostrado por la figura 2. produciendo 312.5 lineas. En el cuadro siguiente se producen otras 312,5 lineas. que son entrelaza-
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das a las del cuadro antertor. produdtndose así la Imagen Jlnal de 625 li·
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pantalla del lelevtsor.
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de producción de una Imagen en la
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neas. El movimiento del haz de electro-
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nes , que produce las lineas y cada
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cuadro. es controlado por dos seflales
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de ban1do, como mostramos en la fi·
gura 2.
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Vea que, en el retomo de cada linea
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y en el retomo det borde Inferior de la
pantalla hasta el borde superior, el punto debe ser -apagado", para que no aparezca superpuesto a las lineas luminosas. Ese es el retrasado. Si no se altera la Inlensldad del punto. la pantalla del televisor aparecerá totalmente blanca. Por eso, la se·
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de lnfeJ1or. Esta es la seflal de barrido vertical. Al mismo Uempo. una seilal de frecuenda más alta Ueva el punto de la Izquierda para la derecha, siendo éste el de barrido homonlal. La como blnadón de las dos señales hace que ti punto lumi noso producido por ti haz dt electrones -genere- una gran cantidad de lineas que Ueoará la panlalla.
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La señal de frecuencia más baja. diente de sierra. lleva al punto lumlno· so del aJto de la panlaJla hasta su bor·
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sora sirve para modular el haz de eleclrones, creando asi reglones de claros y oscuros que reproducen la Imagen orlglnal captada por la cámara. Para que la Imagen sea perfecta. e· xlste todavía una senal Importante que debemos considerar. Se trata del pulso de slnaonlsmo. que debe 'mostrar" al circuito ellnstante en que deben comenzar los ciclos de barrido. a fin de que correspondan a la Imagen ortgtnal. Sin este pulso. la imagen no se queda quieta. torciéndose o subiendo de modo descontrolado. Para generar lineas horizontales todo lo que precisamos es acUvar el haz de electrones durante determinados
1/1"005
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SABER ELECTRONICA
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CENERADOR DE BARRAS PARA TV
~ 100 · '. rl EMPO De BAFlRIOO vt~rlCAL
Instantes, que por lo menos eorresp:mden a una línea de barrido. Para la produc· dón de una barra mas larga. debemos ac· cionar el haz de eleclrones por el tiempo suficiente que permita la producción de diversas lineas. Si quisiéramos producir diversas lineas debemos tener pulsos repelidos en una cierta velocidad, que debe ser constante y determinada por la propia frecuencia de barrido, de modo que pueda ser 'encaja· da' en la duración de un ciclo del sincro· nismo. Así, para producir de 4 a 12 lineas, la señal generada debe estar entre 300 a 1200 Hz. SI el deJo activo de esta señal fuera de 50%. o sea, su duración fuera l· gual al Intervalo, tendremos bandas oscu· ras y claras con el mismo ancho ¡ngura
horizontal con 10% del ancho dellntervalo. o sea. una banda de 90% clara y una de 10% oscura. La sefíal de este sector del circuito es aplicada al modulador. cuyo principio de funcionamiento será analJzado más adelante. Para generar las barras verUcales el principio es el mismo; sin embargo. como los Uempos involucrados son mucho me· nares. tenemos problemas adicionales a considerar. De hecho, las barras verticales son formadas por pequefíos trazos. cuyo largo determinará su ancho. como muestra la figura 5. Los Uempos Involucrados son del orden de los microsegundos. Así, si tenemos en cuenta que el punto lurnlnoso lleva apenas 1/15625 segundos para generar una linea, una banda verllcal que tenga 1/100 del ancho de la pantalla debe du· rar solamente 1/1562500. ó 0.64 microsegundos. Pero. lo más dificil de considerar es que cada trazo generado. que debe formar la línea vertical, debe ocurrtr en el mismo instante, a partir de la iniciación de cada linea. o en olras palabras. debemos 'alJnear' verticalmente estos trazos, slncroni· zándolos con el propio barrido del televi-
sor. Tenemos entonces que producir pul· sos de corta duración en una frecuencia que determine la canUdad de lineas a ser presentadas y en un valor que sea un multlplo del tiempo de sincronismo.
En nuestro circuito hacemos esto con ayuda de dos Integrados. El primero consiste en un oscilador que genera una sefíal redangular. cuya frecuencia va a determinar el nUmero de barras verticales. Para producir de 3 a 7 barras verticales [ó más) este circuito genera de 80 a 200 kHz. Sin embargo. el ciclo activo de esta se~ fíal también es de 50%. 10 que significa que si fuera llevada al modulador praduclóa bandas claras y oscuras del mismo ancho. Como la banda debe ser estrecha. y esto se consigue con la disminución de la duración del pulso. pasamos la seflal del oscilador hacia un monoestable rápido consLruido sobre la base de un eMOS como el 4069. El capacitor y el resislor determinan la duración del pulso de salida y con eso el ancho de la banda vertical. Vea que en los dos circuitos es importante que las frecuencias de los pulsos generados sean mulUplos de las frecuencias de barrido. para que poda,mos obtener una Imagen estática. 1. Para eso dotamos los dos osciladores de\un control que permite hacer el ajuste. n8fando las frecuencias tanto del oscilador que produce las barras verticales co· mo las horizontales, lo más próximo posible de la frecuencia exlgtda por el televisor, para que se puedan activar sus circuitos Inlernos para "fijar' la seflal y a· sí conseguir una imagen perfectamente parada.
--LA DU~ON De" UTce TP.AlOS DET!I'IMINA
EllINCIfO w: LA UIIU VEIITIC ......
31. Sin embargo. no es este palrón el que deseamos. Para producir bandas estrechas con intervalos mayores, hacemos uso de un arUIlcio. Ceneramos una señal de frecuencia 10 veces mayor, o sea. entre 3 a 12 kHz Ylo aplicamos a un 4017. que opera como un divisor por 10. Obtenemos de esta forma una señal con ciclo acUvo de 10% apenas. como muestra la figura 4. El resulta90 es que tenemos una barra
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GENERADOR DE BARRAS PARA TV
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En el caso de las barras verticales y horizontales producidas aisladamente, obtenemos el sincronismo con bastante facilidad. Para las dos barras superpuestas. cuando generamos e1 patrón cuadri-
culado, el circuIto se vuelve más crítico, exigiendo un poco más de cuidado en d ajuste para obtener la imagen esladonatia. pero eso no será dllidl, pues una vez ajustada. la imagen se manUene. SABER ELECTRONICA N2 28 .' 49
La transmisión de la scñal hacia el te· levisor se hace por un Simple oscIlador de alta freeuencia con un transistor BF494. La bobina. Ll. juntamente con ev, deter· minan la frecuencia de operación y, por lo
GENERADOR DE BARRAS PARA TV
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tanto, en qué canal. se captará la Imagen cada canal, Ysu alcance es del orden de general_ 20 metros, más que suficiente para un La senaJ. de modulación de las barras trabajo de taller. horizontales entra por la base del transisVea que la emisIón de la seMI dentro tor, mientras que la seOa! de las barras de un taller permite usarla a varios técnicos, al mismo tiempo, en sus trabajos. verticales es aplicada al emisor. Los reslstores determinan la intensidad relativa de las barras, o sea, su lona- Montaje lidad, pudiendo eventualmente ser alteraEl circuito completo del generador de dos. la estabWdad dcl modulador es bue· barras aparece en la ftgura 6. na, teniendo en cuenta que en 1V teneLa placa de clrculto Impreso se muesmos una banda relativamente alta para tra en la figura 7. Los circuitos integrados se montan en zócalos D1L de 14 a 16 plns, según cada caso. Observe que Junto a los plns de allI'II08L(IiIIU DE .t.LT UItA mentaclón de cada Integrado (tVccl se pueden colocar capacitores de 100 nF para desacoplamiento (no constanteS del } u _ ...... ....,...,.... diagrama). Estos capacltores son opcionales, para el caso que ocurran inestabilidades de funcionamiento con la aparición de retrasos o lineas que no formen parte del patrón onglnal. La bobina Ll, consla de 5 espiras de alambre de 22 ó 24 AWG (0,6438 6 0.5106 mm. de diámetro) con toma en la segunda espira para conexión de la antena. El diámetro de la lxlblna es de 1 cm. y' su largo es de 1,5 cm .. no usándose miO~" cleo. ta antena consiste en un trozo de alambre rígido de 15 a 25 cm. de largo, o antena telescópica de las mismas dimensiones. Los capacltores usados son todos cerámicos, excepto los de flltrado de la all-
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menlacl6n, que son electroliticos para 6V 6 más. Los reslstores son de 1/8W con 10% de tolerancia, y los potenciómetros, comunes lineales. Observe que las conexiones de los potenciómetros deben ser muy cortas. Las conexiones largas deben hacerSe, con cables bllndados. pues el ruido de 1lJred puede modular en frecuencia la señaÍ generada, ocasionando oscilaciones en las lineas generadas que se -torcerán" de forma desagradable. El transistor gl puede ser un BF494, BF495 ó cualquJer equivalente que osdte en la frecuencia de operación. Las llaves 51, 52 Y 53 son comunes, y para las pilas se debe usar un soporte adecuado.
Prueba y uso Para probar su generador de barras, conecte un televisor en un canalllbre entre el 2 Y el 6, a una distancia de 1 a 2 metros del generador. Acclone la llave 53. Inicialmente SI y 52 deben estar abiertas. Ajuste entonces CV para captar la senaJ. del transmisor en el televisor. Esta senaJ. se caractertzará por la completa desapartcl6n de la "lluvia', con la aparición simultánea de una pantalla blanca o cenIdenta. Accione 51. Deben aparecer lineas bJI1zoqtales en la pantalla. .Ájuste Pl para obtener ti número de líneas deseado,)' retoque la sintonía del televisor a fin de que estas líneas sean blancas con fondo ne-
CENERADOR DE BARRAS PARA TV
go. Ajuste los controles de brtllo y con- tonla del televisor. Ajuste P2 para que a- mas que pueden ocun1r con controles de traste para que la Imagen sea pura. sin ningún oleo componente indeseable en la
parezcan lineas blancas verticales estables. Obten1do este patrón. cierre nuevamente SI. Debe aparecer lUla imagen con pantalla. Puede ser necesar10 un nuevo retoque el patrón cuadr1culado. Puede ser necesaen PI para obtener una Imagen estable. rio un retoque en P2 para obtener lineas 'fiJando' el sincronlsmo del televisor. A verticales estables. ya que en el patrón conUnuadón, abra SI y derre 52. Deben cuadrtculado esta operación es mAs deliaparecer puntos en la pantalla o. con cada ¡figura 8). suerte, lineas verUca1es. No toque la slnEn la figura 9 tenemos algunos proble-
eJ.f, C¡'2 CD401I · clrcultO$lntegrariOs CMOS CI-3· CD4Q17· circuito Integrado CIf!)S ',: . CI"'· CD4D69· clrculto'lntegrado CMQS. al· 8F49Hrans/slOr NPN de RF • cv· ~Imer de 2·20pF Ó3-311pF LI lJÓIjfna de antena· ver lexto 81 #
#
lineal1dad y allura deficientes. El ajuste se debe hacer de tal modo que las lineas sean Igualmente espaciadas. tanto en el patrón verUcal como hortzontal, y que sean !amblen perfectamente paralelas. En la figura 10 tenemos un diagrama de tele\1sor que muestra el sector donde debemos actuar para ajustar linealidad y altura.
C7. IOnF : capacitor cerámfco C8. 22pF ¡ capacitO( cerám~o Rf, R2, R6, RIO · 22k - res/slores (rojo, rojo,'naranja) RJ, R5· rSl<· reslslores"(marrón, verde, naranja) R4· lOIe - reslstor(marrón, negro, naranja) R7· 4k7 resJstor(amarilfo, violeta, rojo} R8·22 ohm· "s/SlI)( (rojo, rojo, negro) R9 - 47k· reslstor(amarlllo, vfofeta, naranja} Rl1 • 100 ohm· reslstor (marrón, negrp, marrón) PI • 100k· potenciómetro lineal P2. 101re· polencldmetr¡' lineal Varios: placs.de cIrcuito Impreso, zócalos para los Integrados, alambres, caja para montaje, soporte de pilas, etc. #
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AUDIO
PROYECTO YCONSTRUCCION
DE CAJAS ACUSTICAS Primera parte Ira. parte
Para hacer una buena caja acústica, no basta con cortar madera y hacer simplemente los agujeros para los parlantes en cualquier poslción_En este articulo verá que es necesarIo tener mucha técnIca y un poco de habilidad para llegar a resultados satisfactorlos_ Por Newton c. Braga
H
ay numerosos lectores a los que les gustaría. construir sus
propias cajaS acúsUcas, y muchos son
los que 10 hacen. Desgraciadamente. lambicn son muchos los que no consiguen resultados saUsfactOrlOs. Sonidos
pobres en ciertas fretuencias. vibraciones Indeseables y muchos otros fenómcnos altamente preJudlclales para la caUdad del sonido pueden ser la consecuencla. ¿Por que no siempre el montaje de
una caja acúsUca casera puede tener resultados satisfactorios? La respuesta a esta pregunta puede ser resumida del modo sigu Iente: no basta simplemente reunI r labIas cortadas fo rma ndo un gabinete y en él Instala r cualquier parlante. Incluso de buena calldad. pa-
ra caja acustica con la reproducción En este artículo trataremos de insfiel de los sonidos de nuestro equipo es truir a los lectores un poco sobre el necesario un planeamlento cuidadoso principio de funcionamiento de las caque se hace a partir de los conoc1mlen- Jas acústicas y a partir de estos conOCItCiJ de algunos fenómenos acusUcos. mientos dar elementos para que ellec¿Cualquiera puede hacer una caja tor ;ueda proyectar y co nstruir sus propias cajas acüsUcas. acústica? La respuesta a esta pregunta tamComo verán los lectores. no seran bién es sencilla: basta que el lector co- precisos recursos tecnlcos avanzados nozca los procesos para calcular las di- para conseguir llegar a una caja tan mensiones de su caja en función del buena como las que se encuentran en parlante usado. y el necesario cuidado el comerdo, sino solamente un poco de en el manejo de las hel1'alllkntas. para paciencia y habilidad para manejar las que pueda conseguIr resultados satis- herramientas. facto rios, y ahorrar bastante dinero.
1. Porque la caja acústica
Los parlantes no son IransdUli;lores desUnados a la reproducción de sonidos a1 aire libre. Si se los usa sin nigÜfl otro elemento adicional, los parlantes presentan un rendimiento muy bajo en la reproducción del sonido, perdiendo inclusive su capacidad para reprod ucir ciertas fre cuencias. POOemos comparar un parlante en funcionamiento con un pistón que empuja y Ura del aire tanto por adelante como por su parte trasera. Esto
ra lener una caja acúsUca. Es algo más que un mueble que aloja uno o más parlantes. Una caja acustica es un dispositivo acustIco que debe ser proyectado cuidadosamente. teniendo dimensiones calculadas en función del tipo de parlante usado y del sonido que debe producirse. Para tener algo más que un mueble donde colocamos parlantes. y obtener una verdadcS2 - SABER El ECTRONICA N I! 28
COMO PROYECTAR Y CONSTRUIR CA.JAS ACUSTICAS
significa que la energía proporcionada por el ampliador. necesaria para el movimiento del cono del parlante. es usada tanto para producir sonido hacia atrás como hacia adelante. Esta distribución de energía hace que el aire libre el rendimiento del parlante sea bajo. porque los sonidos que se propagan hacia atrás. evidcntemenlo no pueden aprovecharse (figura 1). Pero, además de esta pérdida existe también un problema más grave, que hay que tener en cuenta: El movimIento del cono hacia adelante y hacia atrás, en la produCCión del sonido no está en concordancia de fase. Asi, cuando el cono se mueve hacia adelante produciendo los picos de compresión del aire en la parte delantera, la parte trasera se está moviendo en senUdo contrario, produciendo pi· cos de descompresión, como muestra la figura 2. Esto quiere decir que las aMas sonoras (compresión y desCOmteSlón)
~eu~~~~ ~~ ~~=~r~~~1 ~J:~ laclón a las ondas producidas en la parte trasera del mismo parlante. En las altas frecuencias (agudos) en que la longitud de onda es pequefla en relac16n a las dimensiones del parlante, este fenómeno no es importante porque las vibraciones de la membrana del parlante pueden cancelar los efectos de Interferencia con la mezcla de las vibraciones. Sin embargo, en las frecuencias más bajas (graves), en que la longitud de onda es mucho mayor. las ondas de la parte trasera consiguen propagarse hasta encontrar las de la parte delantera y ocurre un fenómeno de interferencia destructiva. Las ondas de la parte trasera cancelan las ondas de la parte delantera (figura 3). El efccto será tanto más pronu!}ciado cuanto menor sea la frecuencia. o sea. más grave sea el sonido. Este es el motivo por el cual los parlantes de dimensiones pequeñas no consiguen reproducir los sonidos de bajas frecuencias, o sea, los graves, Para mejorar el rendimIento de los parlantes en la producción de los sonidos de menores frecuencias, evitando así que los fenómenos Indicados ocurran, es preciso usar recursos acusUcos especiales.
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I \ "- 'Un primer recurso consiste en aumentar la distancia que las ondas de la parte trasera tienen que recorrer para alcanzar la parte delantera y con esto disminuir la frecuencia en que la Interferencia destructiva consigue tener sus efectos acentuados. Esto se hace con la ayuda de un panel, como muestra la figura 4. Con este panel conseguimos mejor reproducción de graves pues las ondas de la parte trasera no consiguen llegar más a la parte delantera del parlante, pero en compensación, no tendremos toda la potencia acusUca disponible, porque todo el sonido producido en la parte trasera se pierde. El rendimiento de este sistema queda entonces reducido a la mitad. Se pueden conseguIr recursos mejores con la instalación de los parlantes en cajas especiales. Estas cajas son entonces dimensIonadas de tal modo que el sonido de la parte trasera pueda aprovecharse, Pero para esto es preciso que su fase sea alterada de modo que no haya oposlSABER ElECTRONICA N9 28 - 53
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COMO PROYECTAR Y CONSTRUIR CAJAS ACUSTICAS
2. Como proyectar una caja
clón al sonido emitido por el parlante en su parte frontal (figura 5). Con esto, no tenemos los fenómenos desagradables que pueden ocurrir con el parlante al aire Ubre o en cajas sin criterio, y obtener una excelente calidad de sonido por el rendlrrtlento conseguido. Queda entonces claro para el lector que no basta una simple caja para que se consiga los efectos deseados. Para que un parlante pueda presentar su mejor rendimiento en un mueble es preciso que este mueble presente determinadas caracterisUcas que son función de la frecuencia de resonancia del parlante, del volumen de la caja, además de las cualldades fislcas de la madera empleada. No basta entonces hacer una caja y colocar el par!.ante en su interior. Muy por el contrario, debemos primero elegir el par!.ante, determinar sus caracterisUcas acústicas, para des púes dimensionar correctamente la caja que debe alojarlo. Esto debe hacerse con criterio para que los fenómenos perjudiciales a la reproducción no se manifiesten y con esto se consiga buena calldad de sonido. ¿Cómo proyectar una buena caja? Esto es lo que veremos a continuación.
En función de sus dimensiones, todo parlante tiende a vibrar con mayor IntensIdad en determinadas frecuencias y con esto reproducir estas frecuencias con mayor facilidad. En vista de esta caracteristica de no llnealidad de reproducción los parlantes no se comportan de modo semejante en cualquier sonido que deban reproducir. Decimos que los par!.antes poseen una determinada frecuenc ia de resonancia para indicar el punto en que la reproducción se hace con mayor facilidad. Cuando colocamos un parlante en caja, conforme a sus dimensiones y formato, la frecuencia de resonancia puede ser desplazada como muestra !.a figura 6. Esto slgnifJca que existe una ínUma relación entre !.as dimensiones de un parlante, su frecuencia de resonancia. el formato y las dimensiones L de la caja en que debe H ser Instalado. Para proP yectar una caja acústica O debemos conocer la freX cuencia de resonancia Y del parlante usado, por eA
sos hemos Indicado a los lectores que la caja es determinada por el parlante y no al contrario, Existen entonces diversas posibtUdades.
Primer tipo de proyecto En la práctIca es muy difícil estar en condiciones de colocar un parlante en un panel con dimensiones infinitas, para evitar que las ondas de la parte trasera llegue a la parte frontal. Podel1XlS entonces partir de una primera solución que consiste en cerrar el parlante herrnetlcamente en una caja evitando asi que las ondas de la parte de atrás salgan. Esta solución, sin embargo, pre· senta seriOs inconvenientes que llmltan bastante su admisión, principalmente en sistemas de grandes potencias.
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54 - SABER ElECTRONICA NV 28
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COMO PROYECTAR Y CONSTRUIR CA.JIAS ACUSTICAS
mxlo acentuado al troVlmIento del cono graves. Paza los agudos debe usarse un del parlante que se ve entonces som11- tweeter externo que puede ser colocado do a un esfuerzo meclnlco consJderab1e. sobre la caja. El sl(ema queda entonces "endurecido· de tal modo que en las altas Segundo tipo de proyecto potenCiaS el parlante puede Incluso romper su cono en (Reflector de graves o bass renexl funci ón del esfu erzo que La mayoría de las cajas usadas actualmente en los equipos de alta rKlcIidebe hacer. Para corregir este defec- dad son del tipo reflector de graves o to. una solución consiste bass re1lex. en hacer una abertura en La utilización de este tipo de caja sr.: la parte frontal de la caja. debe a diversos factores poslUvos que pero de manera bien pla- ofrece su proyecto. como por ejemplo la neada economía de espacIO. la ellc:lencla y la En funC ión de las di- calldad de reproducdón. En la figura 9 JlXlslramos este IIp.. mensiones del parlante te_ _ POATICO nerros su frecuencia de re- de caja. observándose el agujero para sonancia y también las el parlante (o parlantes) y en seguida l.:t dimensiones de la caja. Es· abertura para permitir el movimiento tas mismas dimensiones del alre en el Interior de la caja. dcnOH determinan el modo cómJ minado "p6rtlco En algunos. en este debe hacerse esta abertura orificio se debe colocar un tubo de larpara Que no ocuna Justa- go y dlAmelro determinados por las camente el fenómeno que es· racleristlcas acúsUcas del sistema. tarnos queriendo evitar: la El primer paso para el proyecto dt Interferencia de las ondas una caja acústica del tipo bass rencx: de la parte trasera en las consiste en detennlnar la frecuenla dc que son prod ucidas en la resonancia del parlante que se usar.i parte delantera del parlan- en dos condlcones de operacJón: la pri· mera al aire libre Que se consigue con le. Para parlantes de 21. facllldad del propio catálogo del fab ri24 Y 28 cm. (aproximada- cante o determinada por medios qUI: mente) damos las dimen- describiremos más adelante.La segunsiones de la caja y de la a- da es según la frecuencia de resonan · be r tura para que se cla en una caja patrón cuyas dimenslO · obtengan los mejores re- nes aparecen en la figura 10. • 1.... 1 sultados prácticos. El disePara obtener la frecuencia de resono de la caja aparece en la nancia etlector precisará de algun o~ Instrumentos que son: figura 8. " " Vea el lector que este Ual Un pequeflo ampliJlcador o cual· " po de caja está desUnado quier ampUncador que responda a la solamente a la reproduc- frecuencia en la banda de los 20 a los " ción de los medios y de los 200 Hz.
Uno de ellos restde en que la masa de aire en el Interior de la caja queda presa de tal manera que su JOOVimIento se vuelve muy dlficU. reaccionando de
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SABER ElECTRQNICA NR 26 - 55
COMO PROYECTAR Y CONSTRUIR CA.JAS ACUSTICAS
caja patrón, podemos calcular las dimensiones de la caja con la ayuda de algunas tablas y nomogramas, Para los que gustan de los calculos, existe una fórmula Que puede usarse dlredamcnte:
bl Un generador de audio que produzca (re(:uencias en la banda de 20 a los 200 Hz. c) Un rnultimetro común con escala de bajas tensiones alternas. Los aparatos más el parlante se concctan como muestra la figura 11 . Con este circuito, además de la frecuencia de resonancia del parlante en la caja, pode mos tambl~n determlnar la frecuencia a1 aire libre. Para hacer la determlnaclón basta coklcar el ampl1Ilcador en un volumen en que provea uoos 2 ó 3W de potencia al parlante. SI su ampUncador fuera mucho mas potente. conecLe en serie con el parlante un reslstor limItador de 10 a 100 ohmx 10W. Se parte entonces del generador de seftales en una frecuencia alrededor de 20Hz a1 mlSIOO tiempo que se observa la loolcacl6n de tensión del multúretro. A rredida que la frecuencia sube en el generador, observamos variaciones de la tensión IndiCada por el muIUmetro hasta el punto en que la aguja acusa su valor mas alto. En este valor tendremos la correspondencia con la frecuencia de resonancia dada por el generador. Con estos dos valores obtenidos, frecuencia al aire: Ubre y frecuencia en la
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Donde: V es el volumen de la caja en centi-
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manera: a) Elija el nomo grama de acuerdo con las de dlmenskmes de su parlante. b) Marque en la linea (d) la frecuencia de resonancia del parlante al aire libre (que se encuentra en el manual o por el proceso indicado anles). el Marque en la linea (b) la frecuencia del parlante obtenida en la caja pa1IÓn.
metros c':'Jlcos d) Una los dos puntos obtenidos ane es la velocidad del sonido en cnti- teriormente con una regla, trazando entonces la lineas (O. metros por segundo (3,4 x 10 4) A es la superficie de abertura del e) En la linea I rnruque el punto en pórtico en centimetros cuadrados que ella cruza la línea de referencia (c). fu es la frecuencia al aire llbre de re- Llame a este punto (Al. ~ Una el punto R con el punto A trasonancia del parlante L es la longitud del tubo colocado en zando así la recta n. g) El punto en que la recta 11 cruza el pórtico. Para los que prefieren los nolJX)gra- la recta (al dará a1 lector el volumen en mas damos las figuras 12 y 13 que nos litros que debe tener su caja acú!stica. Una vez obtenido este volúmen el dan los volúmenes que deben tener las cajas acúsUcas para dos upos de par- lector debe consultar uno de los gráfilantes. El primero se refiere al parlante cos de las figuras 14, 15 Y 16. En estos de 20 cm. y el seguooo para parlantes gráficos tenemos el dimensionamiento entre 25 y 30 cm del !\1bo que se debe usar en el pórtico El uso de los no[OOgramas debe ha· partque la frecuencia de resonancia de cerse con cuidado, y se recomienda el la $ sea la más baja posible. Este tuuso de regla y lápiz. bo se hará con cartón grueso u otro
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4'211: fo2 (2L+ 0,5 ~ 11:. A)
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PaJa usar los nomogramas el lector debe proceder enlonces de la siguiente
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56 - SABER ELEC TRONICA N I! 28
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COMO PROYECTAR Y CONSTRUIR CA.JAS ACUSTICAS
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Está claro que el volumen puede también ser calculado fijando dos dimensiones de acuerdo con la voluntad del montador y caJculando la tercera. Basta recordar que la fórmula para calcular el volúmen de un prisma, que es el formato de la caja es:
material de caracteriaUcas equtvalenles. Tenemos finalmente
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figura 17 la poslbllJdad de encontrar las tres dimensiones de la caja en cenUmetros en función Y=axbxc del volumen lomado del primer nomograma. En esta fónnula a. b y c son largo, Para usar este nomo- ancho y altura de la caja. gJaIm basta trazar una Pero. si proyectar la caja ya l1eva alrecta horizontal a partIr gún tiempo y exige habllldad y lIabajo, del volumen deseado y su construcción también requiere k> sucon eso obtener las tres yo. En la segunda parte de este articulo dimensiones de la caja en las escalas (a), (b) y hablaremos de la construcclón en sí de
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SABER ELECfRONlfA
I ECUAUZADORES I SENSORES
FUERA
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DE SERIE SABER ElECTRONICA
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28 - 57
/ COMUNICACIONES TEMPORIZADORES CONTROLES DE VELOCIDAD FUENTES DE VELOCIDAD FUENTES DE AUMENTACION ELECTRONICA DEL AUTOMOVl L INCLUYE TECNICAS
RADIOARMADOR
PERDIDAS EN UN SISTEMA DE COMUNICACIONES Al realizar el análisIs de los distintos bloques que compenen un sistema de comunicaciones deben tenerse en cuenta los elemenlos resistivos o reactivos que se encuentran en el camino de la comunicación y que introducen pérdidas. Es necesario evaluar estas pérdidas para establecer los valores limite de los componentes del circuito para poder realizar un buen diseño. Por Luis Horacio Rodríguez tttM1Lt2::::tt:-
S
e dice Que un sistema esta adapta-
do cuando la Impedancia del equJpo es Igual a la ImpedanCIa de la carga: en esas condiciones hay máxima transfe-
renCia de energía desde la fuente hacia la carga. Cuando se Inserta en serie o paralelo
con la carga un componentes t.xIsUrA una ' PCrdida de Inserdón· que será la reladón entre la potencia entregada a la carga ano tes y después de insertar el componente en cuesUón; dicha relactón se expresa ge. ncralmente en dectbeles [dBl. En la figura 1 se muestra un genera-
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Es
RI R
El
_____ _ - ___ _ ___ __ __ __ 1
CARGA
FUE NTE
dor de scflal (fuente) conectado a una caro ~a,
cuando la resistenCia de la fuente y de la carga son Iguales· condición de adaptación.
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En dicho caso se cumple lo siguiente:
Rs
Z
"'v Es
El
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R
Es'
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En esla condición hay máxima trans· fcrcnda de energ1a desde la fuenle hada
la carga y se caractertza por caer en dIcha carga la mitad de la sefla1 generada por la fuente. Esla potencia máxima se utiliza como referencia para ca1cular ~rdldas 58 - SABER ELECTRONIC A
N~
28
por mserdón ya sea para el caso de ronectar un elemento en serie (figura 21o W1 demento en paraJelo (figura 31.
Analicemos primero el caso de.Inser·
PERDIDAS EN UN SISTEMA DE COMUNICACION
clón de un componente en serie con la carga. Supongamos que la Impedancia colocada es un componente resistivo de resistencia R. La corriente por la carga vale:
----------------~
Rs
z
"v Es como lL=
Rs =RL
RI
El
-----------------,• FUENTE
ES
- -~--
2~+R
La tensión sobre la carga vale:
Esx Rt CIRCUITO DE PROTECCION
2~+R
Rs
La potencia se calcula como: E L2
Es "v,)<:::¡..._ _ _ _---'
ES2 X R¡,
PL = ~- = _ ._ - Re 12Re + R)'
CARGA (RI)
" •
••
La pérdida de inserción (a) se define como: 11 = 10 log PMAXlMA_
PI En la figura 3 se muestra un ejemplo de inserción de una impedancia en paralelo con la carga . en el caso particular de una resistencia (Z=RPlla fónnuJa de cálculo surge de la siguiente deducción:
RL
Rd 2IR). + l/R.j ,)2
La pérdida por Inserción (a) se calcula:
IL= Is - Ip
"o 20 log 11 + RJ2RpI dB Trabajando matemáticamente: EL
Esta fórmu la puede ser utilizada cada vez que se desee conectar algún elemento en ser!e con la carga como por ejemplo circultos de protección con semiconductores. SI estos elcmcntoo presentan una reslstencia serie de 100 sobre un sistema de 750. la pérdida de Inserción calculada con la fórmula anterior vale: 0.56 dH (figura 1]
(~
+
~
+
~~o Ji:
Un ejemplo de uso de esta fórmula seria la colocación de un Indicador cuya Im-
pedanCia vale 25.000 O sobre un canal de comllnicadones de 6000, luego:
Como RL= Rs
"020Iog( )+ 600 ) oO .103dB 21<25.000
Luego, la potencia sobre la carga será:
Las dadas son fórmulas útiles que conviene tenerlas presente cuando se desea colocar alglin elemento sobre un canal de comunicaciones
SABER ELECTRON ICA N I! 28 - 59
•
RADIO CONTROL
FERROMODELISMO:
DIODOS Y ELECTROLITICOS Como hemos hecho en olras oporlunidades, nos salimos aqui del lema básico de esla seccIón, para brindarles algunas Ideas que sabemos serán apreciadas por los modellslas (muy numerosos) que se dedican al ferromodelismo, o sea, a los lan difundidos Irencllos eléclricos. De esle exlenso campo, nos dedicamos al uso de diodos y capacllores eleclrolíticos en una variedad de proyeclos.
L
OS ferromodelistas conocen bien el
de polartdad. Está nonnaUzado el empleo de la polaridad poslUva en las ruedas derechas, para que la locomotora se mueva hacia adelante.
uso de diodos en puentes rectificadores, pero existen otras aplicaciones
sencUlas. algunas conjugadas con capacitares eledroliUcos. que son muy Intere-
santes. Como estos materiales se consi-
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l. Rtflueel6n de tensl6n
guen con facllidad . los proyectos son
accesibles a todos. Los diodos conectados directamente a la carga deberán tener capacidad de co-
mente compatible. Los diodos que son conectados a la fuente de allmentadán y a las vías deberán ser de capacidad mayee, para poder soportarlos cortocircuitos (se emplean diodos de 6Al. La tensión rccomendada minima está alrededor de 25V. Los eleclroliUcos deberán tener capaddad proporctonal a la carga, dada por expertmentad6n. quedando el orden de magnitud alrededor de 1()()(lltF por cada Ampere de comente de carga. La tensión
mínima de aislaclón es de 25V.Se debe cuidar que la polaridad de los electroliu-
cos sea observada para que estos no se dañen. Los «mtrotes, generalmente, tienen una alimentadón de 16V de CA para acce· sorioS, donde son conectadas las lámparas, bobinas de desvlos, solenoides, molares estaclonartos, etc. Para las locomotoras y vagones Jlumlnadas, hay una alimentación con tensión variable, con lnterruptor. AnUguamente se usaban 18 VCA mAx1mos, en motores universales, serie, fabricados por UoneJ,
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American Flyer, elc., hoy lodavia en uso. La Inversión del movimiento era manual, hecha a trav~s de una llave Inversora en la locomotora, o por otros sistemas se· mlautomáUcos, operando por dlscontinul· dad de coniente en la linea. Todavia hoy, HO-Maerklin usa un sistema de este tipo, siendo operado sin embargo por sobretenslón momentánea. Actualmente, se usa 12 V:C máximos, por todos los fabricantes (salvo M Z.MaerklIn/8VCC), con molores de imán permanente, semejantes a los usados en los °autorama'. La lnversIón del movimiento se hace en el control, por simple inversión 60 - SABER ELECTRQNJCA N !I 28
Las lámparas, cuando se las alimenta baja CA, podrán tener una vida mucho más larga, si se conecta un diodo en sene. en cualquier polartdad. El brillo disminuirá ligeramente. En media onda. la tensión eficaz será. 0,7 veces el valor de la tensión de alimentación, lo que significa que Jámparas de 12V serán alimentadas por 16 VCA ¡figural l. El dlooo, ahora con reducción fija de la tensión. tiene la ventaja sobre la resistencia equivalente de no absorber pracUeamenle ene~ia y mantener la tensión bajo todas las eru:gas admisibles. Por eso, se puede conectar un diodo general para todas las lámparas, incluyendo interruptores. En los vagones iluminados con CA, evidentemente deberá haber un diodo por unidad.
2. Aumento de tensl6n Agregando un electrolitlco al circuito anterior, se aumenta la tensIón encaz a 1,4 veces el valor de la aUmentaclón En este caso máximo, la CC es plena. debido al hecho de que los electrolíUcos se cargan por los picos.
FERROMODELISMO: DIODOS Y ELECTROLITICOS
Cuanto mayor sea la capacidad del electroliUco. en reladón a la carga. la ten· slOn más se aproxima a aquel valor máximo. Se puede usar en accesorios que necesiten mayor tenslón que la fuente (fi-
Agregando electrolíUcos, después de los diodos, se obtiene mayor establlldad de tensión que será de l,4xV.
" CO,.T IIOI.
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gura 21.
Recordamos que la potencia de carga. 6. Luce. en principio. será duplicada. pudiendo dlrecclonale. de panel haber sobrecarga del transformador. Este slstema puede emplearse en loco· El sistemas de ee, motoras que disminuyen la velocidad debtdo a mal contacto con los peles. En las para visualizar el movllocomotoras de CA. el sistema puede es- mlenlo de la locomotora, ~--,~o¿--::.::..-:- - - - - - - tar en el control o en la propia locomoto- se usan lámparas o leds -. ra. Debe ser desconectado, silo hubiera, Ifi~ra BI el relé del sllbato que es de ce. .... .... .... En las locomotoras de ce, el eleclroli.... Uco solamente podrá estar en el control y 7. Reversl6n de .... después de la llave Inversora. En caso locomotoras CA que la il1ve fuera embuUda en el control. deberá montarse otra, quedando la prtSe pueden adaptar los mera sin funcionar, a riesgo de d
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SABER ELECTRON1CA N V 28 - 61
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FERROMODELlSMO: DIODOS Y ELECTROLlTICOS
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9. Dos locomotoras bajo do. control••
mcnte, hay que Invertir las conexiones del rnotor, sin alterar la posición del diodo. SI se ¡mierte la posición fislca de una locomotora de CC, ambas se moverán bajo el mismo control, lo que impide a la línea tener trtAngulos, salvo que se usara llave Inversora en la locomotora. Cuando no se usa este sistema, basta Jumpear los diodos.
Basado en el slsterna anterior, en que dos locomotoras se mueven independientemente, se emplea una fuente de CC con dos dlooos, en que los semlclclos positivos de la tensión ajustable alimentan una locomotora, mientras los semldelos negativos allmenlan la otra locomoto-
ra ¡figura 111. Para las locornotoras de CA se usa el control doble o dos controles separados, pero deben estar conectados en fase por 62
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SABER ELECTRONICA NQ 28
el prlmario.. pues una locomotora no funcionará (figura 12). Para locomoloras de ce se usan dos potenciómetros de 30 ohn x 4W (figura 13).
En ambos casos, la tensión eficaz es 0,7 x V, pero pueden agragarse electroliUcos en las locomotoras, Las demas carncterisUcas son iguales al sistema anterior. En vez de la segunda locomotora de CA ó ce, se puede usar un control para los vagones iluminados, con diodos, Empleando red aérea y aplicando también este sistema, se obtienen 4 locomotoras Inqependientes (Sistema Detrait).
FERROMODILLlSMOz DIODOS Y ILLILCTR'OLlTICOa
10. Velocidad reducida
Cuando la luz se apaga el e1ectroliUco está apto palos motores de CA y ce, en velocidad ra fundonar de nuevo. Se pueden alimentar reducida, son Inestables, debido al bajo terque, Hay vanos Sistemas translstori2a- varios desvios por un udos que se basan en la generación de pul- nlco alOjunto de estos, sos bien espaciados. pero con gran ten- pero accionados uno por sión. Silil embargo. hay zumbidos y vez, salvo si se usaran eca1entam1entos en Jos motores debido a la JectroliUcos mayores. En gran comente. considerada prácticamen- ciertas circunstancias, te como de partida. o sea. solamente ro- como operar el desvío mente dltecta. SIn fuerza contra-eleclro- COnJugado a una sección motriz. Se ~va el problema con carga alsJada, será necesaria upesada. como exceso de vagones y subi- na llave de reversión de das. Por lo tanto. se debe aplicar por poco dos secciones. Mlenslras tanto. sera imposible un tiempo. Un proceso simple. pero no tan en- nuevo accionamiento del dente como los de pulso. es el empleo de desvio, ya que el electrolímedia onda. En las locomotoras de CA el tico estara lodavia desconlrol llene un diodo unlco. con Inte- cargado. En este caso se rruptor para el jumper. En locomotoras agrega una botonera, a de ce basta conectar cualquler diodo del ser colocada desputs de la posldón de la llave (fipuente ftcUficador (figura 14). El varlador de tensión (punto 3) es gura 171. Otra alternativa sin tamblen W1a posible solución. Otro s!.stema, es con electroliUco y poten:lóm~lro botonera, es usar dos ede 300 ohm x 4W alimentados por ~e 1ectroliUcos con llave 1J1medla onda u mda complela. Vartarxlo el pIe. Un eledroliUco esta potenciómetro se c:ortocircuJta el el«troll- siempre cargado. Las lámparas podrán servir Uro. como seflales verdes o indicadores en el panel lflgura 181. 11. Re.ersi6n de accesorios Se puede emplear solamente dos conductores como slmpllficad6n en conexiones giratorias y deslizantes, por uso de ce (lIgura 151. SI la alimentad6n fuera en CA, funcionarán ambos accesorios.
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13. Desvíos conjugados
En patios de maniobras, el comando de cada desvio será lento y facilitará los errores. Se puede emplear una llave selec12. Accionamiento de des.ios tora de una sección con SI mantuvieramos una corriente por diodos, para operar un largo tiempo sobre la bobina de desvio grupo de desvios (figura 191. habrá recalentamiento y se quemará. los (Hados, aqui, Im1.0 mismo ocumrn SI el transformador fuera de pequet\a potencia, durante el ac- piden el retorno de la cocionamiento habrá una caída exagerada rriente lndeseable, como de tensión. Estos porblemas se evitan con se ve para la bobina cod dlsparo del eledroliUco. pues E = 1/2 mun A curva_ Este s1stema puede ser conjugado CV2 (lIgura 161. La carga, que dura pocos segundos, como el del punto antedeja el electroliUco COIl tensión de l,4 xV. OOr. De esta manera se Accionando W1a bobIna. habrá una descarga rápida, Yal fin, la tensión será baja, pueden hacer Wl3. infinilimitada. por la resIstencia. Tiene la venta- dad de desvios. Las bobija de que se puede visualizar la carga. nas que reciben mas de SABER ELECTRONICA
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FERROMODELlSMO: DIODOS Y ELECTROLlTICOS
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14. Señales conjugadas
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2a. sección - desvios 3a. sección · seflales De este modo, sincronizado, se obUe· nen segurtdad y rapidez en las operaclo· nes. 64 - SABER ElECTRONICA N O28
Acontinuación presentamos aplicadones de diodos junto a los rieles, usados solamente para locomotoras de CC. Los rieles deberán ser aislados y los dIodos soldados directamente.
15. Fin de linea Se evita el choque contra el batiente (circuito trampal. Para la salida de la lo· comotora, basta invertir la polaridad en el Cúntrol (figura 21) .
16. Reduccl6n en declive Evita el exceso de ve1odd, por reducdón en la tensión de la linea, por merliO de potenciómetro en serie de 30 ohm x 4W. ajustado. En la subida el potenclóme· tro queda puenteado (figura 22).
Fl!!:RROMODI!1.18MO : DIODOS V ELECTROL1TICOS
17. Detención controlada El
Cualquiera sea el senudo del tren. la locomotora para después de la estación. centrando los vagones. L,.,\ locomotora paSe'\ por la primera sección aIslada y para en la segunda. hasta CClTarsc el interruptor (ngl.lnl. 23)
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18. Triángulo E\ite el uso de una segunda llave Inyersora. con el agregado de 4 diodos (figura 241. ¡.as secciones entre los 4 diodos Siempre tendrán la misma polaridad. Mientras tanto. la locomotora deberá siempre moyerse en los sentidos Indicados. Los aislamientos Indicados en l~ vías intermediarias garanUzan una para!a obligatoria. evitando un cortocirCUitO' por las ruedas, al alcanzar la saUda de la sección aislada. Este sistema se aplica a cualqllier otro lipo de linca con reversa.
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SABER ELECTRON,ICA N a 28 - 65
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CURSOS
CURSO DE ELECTRONICA En la lección anterior vimos dos tipos de diodos en la práctica: los diodos de u· so generala señal, que podian ser de germanio o silicio, y también los diodos rectificadores normalmente de silicio. Estudiamos algunas aplicaciones impar· tantes para tales componentes y sus especiticaciones. Sin embargo, los diodos que vimos en esa lección no son los únicos que existen. En verdad, aprove· chando las propiedades adicionales de las junturas semiconductoras, además de conducir corriente en un sentido único, se pueden construir diodos con ca· racterísticas especiales. Existen entonces diversos tipos de "diodos especia· les", algunos de los cuales, por las propiedades presentadas, ni siquiera son recordados por los proyeclistas, pero que en verdad pertenecen a la misma fa· milia de los semiconductores. Algunos de estos diodos serán estudiados en esta lección y también en las próximas.
LECCION 28: • TIPOS ESPECIALES DE DIODos
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uando un diodo es polarizado en el sentido directo y circu la una corriente. pueden ocurtir muchas cosas.
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den ocurrir muchas cosas, dcpcn1lcndo lambl ~n de su construcción. Estas "00&"15" ~ IOS llevan a componentes cspcdfiros que encuentran aplicaciones en muchas áreas de la electrónica. Algunos diodos que encuentran apllcaciones especiales, y que veremos en esta y otras lecciones. son: diOdos zcner. diodos emisores de IU7... folodiodos. diodos tunc!. diodos varica p, ele.
28.1 . Los Diodos Zener
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CURSO DE ELECTRONICA
nor. si polarizamos un diodo en el scntle. ,<;,oo r.... do Im'erso el mismo no conduce la co' .<00 0 ejemplo el circuito de 1.1 ngll ra 2. Partiendo de una tensión nula, vamos aumenta ndo gradualmente la tensión irwersa en este diodo hasta que se a!eat1í'.a el punto de ruptura i~:ersa. DIOOO O( En el instante en que esla tensión es S I~ ICIO alcallí'.., da, el diodo cornlen1.a a conducir 1.1 corriente, pero de forma que man----.J 01000 01 J G[~I"' ~ 'O tiene constante la tensión en sus ternunales. A partir de ahí. por más que au0,2 0,4 0,00,1 lfJ' ,1 1,4 1,' 1,1 ment emos L"\ tensión en el circuito. 10 que conseguiremos es simplemente aumentar 1.1 corriente circulante. El dkxlo ,,-aria su resistencia en el sentido inver- do, tenenX1S Ll cantidad de energía por so redueicndose de modo de mantener segundo o potencia que debe ser disip..l+ constante Ll tensión en sus terminales. da en forma de calor. El valor constante de tensión obteniLos diodos de este tipo son en lances do. que corresponde a la ruptura inver- especificados por dos m..1gniludes: sa. es denominado -tenSión zcner", y taa)La tensión zener, dada en vall, que les diodos, los que son usados de esta indica el punto de Olptura inversa o la [orm.1, son denominadlS ~d iodos zene r~. tensión que el componente ma ntendrá Vea en lances que. colocado en un entre sus terminales cuando se \o poLl' circuito. el diodo í'oCner puede fllJ.n tener riJ.a en el sentido lu\'crso. la tcnsión constante. Incluso euando la bl L., potencia m1.xima dc disipación. lIl iS U~l \'aria alejándose del valor rrJnique es dada en wall o miUwalt y que de1110 cn que ocurre su conducción. Tales termina lambien la eorricnle maxima diodos son usados como eslabilií'.adores que el diodo puede conducir en opcm· de tensión o como referencia en fuenles. eiÓn. En b fIgu ra 3 aparece el símbolo del Para calcular k1 corricnte m:i.xirm en diodo í'.cncr. asi como su aspecto fisiCO. el diodo zcner. basta usar la fórmula} El diodo zcner trabaja polarií'.ado en P=Vx [ el scnlido im'erso y la corriente I que lo recorre es lanto mayor cuanto Donde: P es la potencLl m;ixima disii m.1yor fuera la variación de (ensión que !debe ser controlada . De esta forma, pada por el diodo en \\'all Ves la tensión í'oCner en \'011 mulllplieando la corriente circulante por les 1.1 corriente en amper máxima tcnsión entre los terminales del dio~JOI
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Las aplicaciones para los diodos zcner son muchas. debiendo ser cS[tulia· das oport unamente. Inclusi\'c con los cálculos para los circuitos qlle los usen. Por ahora debe solo rccordarque: al Los diodos zencr trabajan polari,...1dos en el sentido inverso: b) La corricnte en el diodo í'.cner no debe superar valores que provOQuen di· sip.1ción mayor que la prevista por el fa bricante; cl Los diodos zcner son empicados como estabiw.adores de tensión o conXl rcfereneh dc tensión.
28.2 - Los Diodos Emisores de Luz Cuando un diodo es recorrido por u· na corriente en el sentido directo. [a recombinación de los portadores de carga en la juntura es acompaflada de \JI! re· nómeno importan te: parte de l~ energía im'olucrada en el proceso es emitida en forma de ondas elcctrom.1gnClicas (figll ra 4). Estas ondas electromagncticas tic· nen frecuencia y longilud que dependen del material empicado en la constru cción del disposillvo. Para diodos comu ncs de sUicio, por ejemplo. la emisión ocurre en pequeña escala en la región de los rayos infrarrojos. Sin embargo. basándose en este fenÓfocno. en 1952. N. Holonyak, crcó en Jos Estados Unidos. un dispositivo scmiconductor dolado de una juntura capaz de emitir luz en el espectro visible. Tal componente estaba hecho lie Ar· seniuro de Galio con Fósforo y cmilia 1111. roja. r(:cibiendo el nombre de "Ligilt EmiUing Diocle", diodo emisor de 1111.. que abre\'iado en Inglés resu\! a en la eonocidísima Sigla LED. SI LED es un diodo de earctctisticas especiales. Como en los diodos comunes el led dete trabajar polari1..1do cn seUdo directo. La corriente que circu la en la junlu·
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duce la emlslón de radiación luminosa. Sin embargo. para que un lcd comience a conducir en el sentido directo. tenemos Que apl!car una tensión bastante mayor que los diodos comunes de silicio o germanio. como muestra la figura 5. Dependiendo del material de CJuc está hecho el diodo, y por lo tanto, del color de la luz emitida, la tensión mínima para conducción puede variar entre J,6 Y 2, 1 volt tipicamente. En la figura 6 tenemos un interesante gráfico que muestra la cantidad de combinaciones de materiales que hoy son conocidos y que pueden usarse para la fabricación de disposillvos folocmlsores, con las longit udes de onda y energías necesarias para la excitación . ~ la figura 7 tneIms aIro gráfiCO en que rOOstrnlT()s las franjas estrecha.S de emis ión de algunos leds cuando los compnralT()s con la scnsibilidnd del ojo humano. Vea entonces ¡ue los leds de carburo de silicio emiten ladiadón en la banda del ultravioleta mientras que los leds de arseniuro de galio (GaAs) emUen radiación en la banda del infrarrOjO. En la b..1.nda de la luz visible tenellKlS lcds de di\'ersos colores: los más comunes son Jos rojos, viniendo a continuación los verdes y los amarilos. y un poco menos comunes, los azules. Como podemos observar por la figura 8, una característica Importante de los lcds es la banda bastante estrccha de frecuencias de emisión de los lcds. Se trata pues de component es monocromaticos. lo que los diferencia bien de olras fuentes de luz. encont rando así aplicadones Importantes en la optoelectrónica . La optoelectrónica, para los lectores que todavía no conocen el térmi.no. es la parte de la electrónica que estudia dispositivos capaces de enti\ir y luz convirtieLClo scJiales en electricidad y viceversa, así como sus cirC\lilos.
CURSO DE ELEC'TRONICA
I
En la figura 9 tCllcnXlS la construcción de un led , asi como su simbolo, observándose la identificación de los terminales de ánodo y cátodo_ Otra característica eléctrica importante del led es su tensión inversa reIativamcnte baja que no debe ser superada. Los leds comunes no dcben scr sometidos a tcnslones invcrsas de mis de SV tipicamcnte. a riesgo dc q\le ocurra la nlplura de su juntura con su consiguiente quema. Los leds se encuentran comercialmente con dos especUkaciones principales. • La prim;ra se refiere al color dado por la longit ud de onda. Este color viene expresado en nanómclros (nm) o bien en angstrons (Á) . En la figura 10 tenemos el espectro visible ademas de una parte del ul1ravioleta e infrarrojo expresado en sus unidades. • La segunda se refiere a la corrienie máxima que puede pasar por el diodo cuando está polaril.ado en sentido dirccto. Esla corriente varia lipicamentCi entre 10 mA y 100 mA para los leds CnInUnes, y a través de ella podcmos calcular la potencia absorbida por el led o Vea que, multiplicando la tensión en los extrenXlS dcl led JXlf la corriente, tenemos la potencia que la misma absorbe, pero que realmente no es la potencia convertida en luz, ya que el rendimiento del dispositivo no es 100%. Asi, para un lcd rojo en que la tensión de operaCión es de 1.6 V Y la corriente de 10 mA. tenemos la potencia de::
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Una característica importante delled es su velocidad de respuesta muy alta que permite la m:xlulación de su luz y la operación en régimen pulsante. Así, al contrario de una lámpara incandescentc que posee una incrcia de nlamento que no pucde calentarse ni enfriarse rapidamente, un led emite luz por la recombinación de portadores de carga, lo que es un proceso muy rápido.¡ Así. un led puede apagar}' encender en velocidades del orden de hasta 100 MHZl Podemos entonces m:xIular la luz de un led con facilidad o hacerlo emitir pulsos en gran cantidad. Una manera de producir pulsos de gran intensidad es con la rcducción de Ja duración de cada pulso y el aunrnto del intervalo. De esle modo la energía media se mantiene constante, pero el valor instantáneo se pucde elevar considerablemen te, como sugiere la figura
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n1Cn&1jes por fibras ópticas, etc. Al utUiY.ar e1lcd, recordando quc se comporta como un dioclo, es muy importante usar el resistor limitador de corrienle corrn muestra la figura 12. Sin este resistor no hay limitación de corriente con lo que elled se puede quemar facilmente. En el futuro veremos cómo calcular esle comJXlnenle tan importante.
28.3 - Cálculos con Leds
11.
Si en lugar de hacer que elled conduzca 10 mA de corriente en la media, reducimos la duración del pulso a 1/100 del intervalo, podemos hacerlo conducir corrientes instantáneas a lA, manteniendo constante la potencia disipada. Este recurso es empicado en innu merables aplicaciones. Los leds infrarrojos pucden usarse en controles remotos, en el envío de SABER ELECTRONICA NQ28 - 69
El cálculo del resistor limitador. como muestra la figura 13, es relativa· mente Simple y consiste en el uso de u· na única fórmula:: Esta fórmula es: R = IV· VI) /1
(28.1)
Donde: R es la resistencia limitadora en ohm Ves la tensión de alimcntadón
VI es la tensión de encendido del loo en \'011 t es 11. comente en elled Ejemplo: ¿Cuál debe ser el resistor co ncclado en serie con un led en una fuente de 12V JX'l.ra qlle el mismo se;) rrcorrido por una corriente de 50 mA? El lcd cs raja ron tcnsión de encendido de 1.6v. Solución: en este caso tenemos v; 12V
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1; 50 mA ó O.OSA
VI ; 1.6V Aplicando la fórmula: R ; (12 ·1 ,61/0, 05 R; 10,1/0,05 R;2080hm El valor comercial más próximo de 220 ohm ser~l el recomendJdo. Par.! el CJSO en que a)nttlcmos leos en serie. como muest ra la ngura 11, podemos usar la siguiente fórmula: R; (V - n.V ll/l
128.21
Donde: R es el valor de resistencia en ohm
V es la tensión de alimentación en v011
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VI es la leuslón de alimenl:1ción de
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Vea que en esla fómlUla el producto 11. VI no puede ser mayor que V. pues si eso ocu rre el circuito no funciona.
ACLARANDO DUDAS ¿Cómo puede un diodo zcner funcionar como establlil.ador de teaslón de u· na forma simple? Ya íloonlarenXls el tema de un nXldo m:is completo, pero podenXls adelantar nuestras explicaCIones con un ejemplo. conID muestra la figura 15, Conectando un diodo zcner en p.1ra· Ido con una carga. como por ejemplo u· na kimpara como muestra la figura 15. calcubmos el valor del resistor de tal modo que. para una tensión máxima de
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enlr.ula, rl diodo conduzca una corriente proxllll.l a la suya m:t,im,l. Así, cuan· do la tcnsión de entrada cae. el diodo lener va deri\'ando cada \'ez I\lCnos corriente. de nndo de mantener constante la tensión entre sus terminales. De esta forma. la L:i.mpara recibe siempre la. misma tcnslón y por ella circula la misma corriente. Mantenemos entonces una "regulación" de tensión en la lámpara. gradas al zener. ¿Tiene alguna relación un Led con un L.i.ser1 Los leds tienen más sen~jarll.a.s oon los láse rs que diferencias, Del mismo lIlodo que los l.1scrs. los Ictls emiten luz monocromática. Sin embargo. esta luz emitida por los 1cds no es coherente. Pero partiendo de este hecho, se conSigue la fabricación de lásers semiconductores que no son ln.'is que diodos emisores de luz lleds) en que se agrega una camara de resonancia. con espejados espeCiales, de modo de producir el efeclo "avalanch.( que Ue\·a a la producción de granues intensidades de luz rmnocromáUca y coherente.
En la figura 16 tenemos un ejemplo de láser semiconductor que no es m.:is que un diodo, habL.lndo elCctricamellle. Podriamos en nuest ra clasificación de tipos espceL'l.les de diodos incluir perfcclarn:nte los lásers scmic J!lducLores.
EXPERIMENTO 28 Como vimos dos lipos de diodos. vamos en realidad a incluir dos cx(
al Curva de Diodo Zener Con una fuen te de alimentación O·
12V, un diodo zener y un n~c'I:;i;:~:~~;
podemos experimentalmente ' las propiedades eléctricas de los zener. El material nece sa rio es el guicnle::
-1 diodo zener de 3V3 a 6V6 - 100 mW: -1 resistor de 560 ohm: - 1 polencióroclro de I k 1. 1If"a l:
1 VUn~tro ó multirretro: trimpot de l00k Si usarms el VUrre-
UCALA ~OSlCIOM
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En la figura 17 tenemos el montaje hace falla. El potenciómetro lineal debe ser dode una escala, como muestra la figura. Para el caso de un voltimetro o mulli,,,I,,., lo colocamos en la escala OC permita medir la tensión sobre el 7.cner, y procedemos de la si~uien te forma: Va!1YlS colocando el potenciórrelro en posiciones sucesivas a partir del OY anotando las tensiones medidas. Despúes, hacemos un gráfico en que anotamos los valores. El gráfico debe tcner la apariencia que muestra la figura 18. Pnra el VU procedemos del mismo modo, }X:ro anles de iniciar la ex}X:riencia , ajllslam::Js la fuente para 12V con el patcncióm::lro de lk en el máximo y el trimpal para que el VU indique corriente Il1.ixima. '.. Dcspúes sólo queda realizar la expc·
b) Encendido de un Led Esta experiencia permite verificar al mismo tiempo de Que nmo la resistencia en serie con el lcd influye en su corriente, y el mxlo en que la tensión se mantiene cuando variamos la corriente. Para este fin precisarrus del siguiente material:
. 1 pik1S o fuentes 6V -] polcnciómclro de Ik - 1 rcsistor de <170 Ollffi - I \cd común rojo · 1 multímelro con escala OC de tensión o \111 de 200 ~ ltrimpot de 47k para el caso Que se use el VU El circuito aparece en la figura 19, El procedimiento es el siguiente: varia¡ms la corriente en el 100 observando de que mxlo la misma influye en el brillo. Al mismo UemJXl verificamos la tensión sobre el led a traves del VU o mullímetro. Para el caso del VU, ajustara para la lectura de fondo de escala el tTimpot de 47 k. Sugerimos que responda a las sl-
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HACI A EL vu CIRCUITO IGUAL AL DE LA r1C,l '7
guientes preguntas a partir de las experiencias:
al ¿Cuál es
la tensión en que el diodo zener comienza a conducir? b) ¿Que tlJXl de curva tendrerms si un diodo zener fuera polarizado en el sentido direclo? el ¿Que ocurre con el \cd si aplicamos una tensión directa infcrior a 1,6V? dI ¿Ellcd cnciende cuando se 10 polariza Inversamente? Con esto podemos pasar al cuestionario de la \ccción,
Cuestionario 1. ¿De qué modo trabajan polarizados
los diodos 7.cner? 2, ¿Dónde se pueden usar los diodos
í'-C-
ner? 3. ¿Cuál es la máxima corriente Que puede pasar por un diodo zener de lQVx 400 mW? 4. ¿Cuando son recorridos por corrientes direclas los diodos comunes de silicio, que lipo de radiación emiten? 5, ¿Que son los LEOS? 6. ¿De qué material están hechos los 1cds que emiten en el espectro infrarroJo? 7, ¿Los lcds trabajan polarií'.ados directamente o Inversamente? 8. ¿Que ocuniría con un Jed que fuera coneelado directamente a una fuente
de por lo menos 6V? 9, ¿Los lásers semiconductores tienen comportamiento eleclrico serrejante a los diodos?
Respuestas a la lección anterior l, Germanio o silicio. 2. Procede'lcla norteamericana, pues ell mien7.3 con "IN", 3. Corriente dirccta (Forward Curren!)] 4. 100V.
5. Se quema, 6. Porque poseen una zona de juntura y gran espesor, dificultando la movil idad de los part'dores de carga . Apa rece una "capacidad" 7. Rcelificadorde silicio. 8. Son pulsos de tensiones ehadas, superpuestos a una alimentación de tensión constante,
Tablas e informaciones Damos a continuación una !nbla con las características de leds de au, qll c vienen en los colores raja, amarillo y verde. En la segunda tabla tenerros diodos zener de Phillps para 400 mW, 1, :~\' 2,5W, lO\V, 20\V y 75\V, La s;:rie más comtin es b. BZX75/BZX79 que aparece en fuentes de alimentación, circuitos de referencia de tensión, ctc,
CURSO D E E LECTRONICA
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ZENER IMPROVISADO Si analizamos la curva característica de un diodo caqllC en la polarización directa la misma pre-
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sente una "rodilla" alrededor de O,2V para los de gcnmnio y O.6V para los de silicio. Esto significa que podCIT()S usar estos diodos como zencrs de baja tensión para estos valores, desde el momento que los polarizamos en scntido directo. Para tener una tensión poco mayor basta concelar dos o mas diodos en serie, como muestra la figura. Tres diodos de silicIo en serie equ ivale enlonces a un improvisado de ¡.ay (3x O.6V) con ciclta aproxima-
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MONTAJES DIDACTICOS
TELEGRAFO POR RAYOS INFRAROJOS Uno de los diodos que estudiamos en nuestro curso de etectrónica en esta edición fue el Diodo Emisor de Luz o LED que, como vimos, emile luz monocromálica en bandas que van desde el infrarojo hasla el exlremo superior del especlro visible. Nueslro monlaje usa uno de eslos diodos para la emisión de señales lelegráficas formando así un inleresanle lelégrafo experimenlal. Por Newlon C. Bra~a
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claremos que además de la emIsión en el espectro ¡ruraroJo, nada impide que el drculto opere en el espectro visible. usando para esta rmalidad unlcd rojo o de otro color común. Del mismo modo, 51 la emisIón no puede hacerse por la propagaclOn directa por
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CICLO
el espacio, se puede mejorar el proyecto ex¡xIimental con la utilización de una fi· bra óptica.
El clrcullo es bastante sencillo de montar, y tanto el emisor como el receptor son aUmentados por pitas romuncs. Basicamente el proyecto consta de:
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al Un transmisor de señales luminosas que opera en la banda del lnfrarojo, las cuales son moduladas en un tono que puede variar entre aproximadamenle 500 y 5.000 Hcrtz. bl Un receptor que tiene un fotoscnsor y que amplifica las sei'lales al punto de permitir su apUcación en un auMono de cristal o lamblen en un pequeño amplincador de audio.
C6mo funciona Ellransmisor consiste en un oscilador de audio que tiene por base un integrado 555. Este Integrado alimenta directamente elled que entonces tiene una señal emitida perrectamente !'ectangular. como muestra la ngura l. Como podemos ver. esta señal tiene
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un ciclo activo de 50%. o sea. tenemos 50% del tiempo conducción de comente y 50% sin conducción. Si elled soporta una comente máxima de 20mA, con un ciclo activo de 50%, esto significa que podemos hacer en los instantes en que hay corriente en la salida una corriente de hasta 40mA. pues en la media el valor sera de 2OmA. Una manera de obtener mayor polen74 - SABER ElECTRONICA N'" 28
da luminosa es reducir el ciclo acUvo, de modo que la corriente de pico pueda scr mayor. con una colTlente media manlcnlda en el mIsmo valor. Asi, :;ila coniente máxima delled fue ra de ~ y reducimos el cielo activo a 10%, en el pico podemos lener una ca· nienle de 200mA sin que esto ocasione la quema delled, pues en la media el valor será manlcnldo en 20mA [figura 2). En nuest ro circuito. para que tengamos un ciclo acU\"Q pequeño basta mantener R2 bastante menor que la suma de Rl con Pl. En nuestro circuito. hacemos enlonces que Rl sea 5 veces mayor que R2, lo que significa un ciclo activo de 20%. 1",1 conienle rnfudma en el led será enlonces de lOOmA, aunque la corriente media será bastante menor, y con esto obtenemos pulsos de luz de mayor alcance (figura 3). El manipulador simplemente inlerrumpe la emisión de luz. con lo que podemos producir señales codificadas. Como receptor usamos un fololransis· lor que puede ser de cualquier llpo. inclusive un 2N3055 sin la parle metillica que lo recubre (cubierta) . e>-;ponicndo la paStilla semlconduclora a la lUlo La señal captada es entonces amplificada por dos transistores en la configuradón DarUngton y puede enlonccs ser aplicada a un audifono de cristal o un amplificador mayor.
TELEGRAFO POR RAYOS INFRA · ROJOS
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El reslstor Rl determina la senslbll1dad del clrculto y puede ser obtenido experimentalmente. Una manera de obtener mayor senslbl· lldad es conectar este reslstor en serie con un potenciómetro de 2M2. En la figura 4 tenemos la manera de hacer una transmisión de señal. Para mejorar el alcance. usamos lentes convergentes en el led emisor y en el fotosensor de modo de concentrar el haz infraroJo en una única dirección.
Montaje
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En la figura 5 tenemos el diagrama del transmisor que usa solamente un clrculto Integrado 555. Elled infrarojo puede ser de cualquier tipo, y si 00 lo tenemos podemos usar un 1ed rojo comÍln (en -cuyo caso el titulo del montaje debe ser modificado). En la figura 6 tenemos la placa de dr· cullo Impreso para el transmisor. El diagrama completo del receptor es el que a· parece en la figura 7, y el montaje en placa de drculto Impreso aparece en la fi· gura 8. Observamos que la conexión al amplificador debe hacerse con alambre bUndado a no ser que el mismo sea montado en la misma caja que el circuito receptor. Deben tenerse en cuenta las siguientes observaciones para la obtención y montaje de m componenles: SABER ELECmONICA NI! 28 - 75
• PI controla la tonalidad del sonido emitido. Puede usarse un trtmpot o inclu· so un potenciómetro comun. Los resisto· res son de 10% Ó 20% con 1/ 4 Ó 1/8W de dlslpadón. • Los capacltores pueden ser lodos ce· rámlcos o de ¡xlliéster. • Las fuentes de alimentación son 4 pilas pequeñas y para el receptor se puede usar un fotolransistor común o bien un 2N3055 sin la capa metálica protecto·
ra. En la figura 9 tenemos el modo de r~ar el receptor y el transmisor en el foco de una lente convergente para aumentar su
alcance. La lente puede ser del lipo ·de aumen· to· (convergente). usada en pequeños mo· nóculos de folografia o adquirida en casas de material cientifico. El manipulador puede ser un sencillo Interruptor de presión o bien delllpo usado en equlpos de radio aficionados o profesionales (figura 10). Es Importante conocer el código Morse para su operadón.
Prueba y uso Para probar el sistema basta conectar el receptor y el transmisor alineados a una distancia de aproximadamente 20 cm.
Apretando el manipulador debe haber emisión de sonido en el audifono o en el parlante del ampllflcador usado. SI no hubiera sonido, el primer punto a vertllcar es si existe sefiaI en el pln 3 del Integrado. Un audifono de oido de cristal o un parlante en serie con un reslstor de 100 ohm sirve de monitor para el funcio· namiento del transmisor. Tocando sus ca·
TELEGRAFO POR RAYOS INFRA - RO..JOS
bies en el pIn 3 Yen el negativo de las pilas debe haber sonldo. Para probar el receptor. en caso que no funcione, sugerimos primero verificar s! el fotosensor QX no está invertido. Después inyecte seflal en la base de Ql. Debe h"lber la reproducción en el audífono o parlante del ampllflcador. Para transmitir tenga en cuenta que un toque corto representa un punto y un toque más largo representa un trazo. Las letras y señales graneas. así como numeras, aparecen también en la siguiente taA .· S · ... C .. D· ..
E. F ..•. G ... H .. .. l.
J .K·.· L.·..
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2 ....• 3 ... 4 ..... S .... . 6 .... . 7 - .. .
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Coma - .... Interrogación ..- .. Efror ........ Espe¡e .•...
y ...•
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MN·.
1 .o-.
bla de código Marse. Transmita primero lentamente simbolos aislados. hasta aprender bien el código. Solamente despucs transmita pala-
bras y mensajes, con un ritmo parcjo para que puedan ser blcn recibidas. Para alcances largos puede usarse un anteojo en el receptor.
LISTA DE MATERIALES a) Transmlsar:
CI-' • 5~5 · clrcu/ro Integrado LED - led Infrarrojo común PI - 'OOJe· potenciómetro o tr/mpo! R1 • 47k ~úslSlor (amarillo, vlo/erl, naranja) R2. 10k - res/stor (marrón, negro, naranja) R3 - 82 ohm - reslstor (gris, rojo, neo gro) el - 100 ni · capacitar cerámico o de pq/léster C2 - 100 nF - capacitar cerámico o de poliéster M' . manlputador B1 - 6V· 4 pilas pequel1as Varios: placa de circuito Impreso,
caja para montaje, soporle de pi/as, etc. b) Receptor 01, 02· Be5486 equivalentes· transistores NPN de uso general OX· l%/rans/stor de cualquier tipo 51 • tntenvptor simple 81· 4 pitas pequef'las· 6V R1 • l00k a 470 k - reslstor R2 · 10k - resistO( (marr6n, negro, .naranja)
Varios: soporte de 4 pitas, placa de circuito Impreso, caja para montaje, alambres, soldadura, audífono de crlsta~ etc.
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N" 28
MONTAJES DIDACTICOS
INTERRUPTOR POR TOQUE Un toque en SI y el relé es activado, permaneciendo asi indefinidamente. Para desactivarJo se debe tocar 52. El circuito puede usarse para diversas apticaciones prácticas y usa solamente 4 componentes.
Por Newton C. Braga
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uando damos un toque en SI el contaclo del relé se usa para Irab<.irlo. Como el relé posee un contacto supkmenlarlo, puede ser usado para el con· tiol de cargas externas. Para desco!lfCtar lo que hacemos es destrabar el relé phr la lnttmlpci6n momenlánea de la alimentación, lo Que se consigue con un interruplor delllpo NC (normalmente cerrado) . Es~ interruptor es del Upo que se encuentra en las puertas de las heladeras y es muy diferente de los Interruptores de pre SIón comunes (botones de ti mbre) pues el mismo dcsconetla cuando es presionado. En este montaje para S I debe usar obligatoriamente un interruptor de esle tipo, pues de lo conlrarlo el aparato no funcionará. El aparato se alimenta con una tcnsl6n de eN que obtenemos de 4 pilas pequeñas comunes.
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c::: L."
cuando presIonamos "'; 1. Coneclando la carga entre 1 y 2, lenemos el accionamiento de la carga cuando apretamos SI y la desactivamos al accio· narS2. LISTA DE MATERIALES·
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Kf • MC2RCf -rolé M
',' ladera) mos los contactos NA (normalmente abiertos) de modo que la carga es activada cuando presionamos S2 y desactivada
Montaje En la figura 1 aparece el circuito completo del aparato que es extremadamente simple en la figura 2 tenemos el aspecto real del montaje que debe encerrarse en una caja pltlstica. El rele es el MC2RC2 de Metallex que posee dos contactos para 2A y que pueden ser usados Independientemente. Los puntos de concx!ón a las cargas externas son marcados por 1, 2 Y 3 en el diagrama. Conectando la carga enlre 2 y 3 usaSABER ElECTRO N ICA N'.I 28 - 77
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