Proyectos electrónicos para realizar: voz, roedores y más!

Proyectos electrónicos para realizar Ahuyenta Roedores Cambiador de voz Detector de Humedad en plantas Luz nocturna automatica Probador de controles remotos infrarrojos Detector de fugas en condensadores Detector tensión alterna con un PIC |Ahuyenta Roedores| Las vibraciones de un medio material se pueden propagar llegando a nuestro oídos. Si estas ondas tienen una frecuencia dentro de determinada franja de valores, típicamente entre 20 y 20.000Hz, habrá una reacción que nuestro sistema auditivo interpretará como "sonido". Nuestro oído también puede hacer una buena distinción entre los sonidos de diversas frecuencias. Los de frecuencias más bajas serán percibidos como "graves" y los de frecuencias más altas serán percibidos como "agudos". Nuestra gama de audición, sin embargo, no abarca todas las vibraciones que pueden existir, y ni siquiera es la más amplia del mundo animal. Sin embargo, es sabido que los roedores, murciélagos y otros animales, se ven altamente perjudicados por los ultrasonidos que no son escuchados por los humanos. Un oscilador construido con el clásico integrado 555 es la base del circuito, y la frecuencia se calculo mediante la fórmula: F= 1,44 / ((Rl + 2R2)*C) Para C = 1.5 nF tenemos una frecuencia de 14.54 KHz, y para 1nF el valor será 21,81kHz. Se puede experimentar con otros valores, inclusive con la utilización en serie con R2, cuyo valor será reducido 4k7, de un potenciómetro de 47k. La salida de este integrado será conectado a una etapa de potencia formada por un transistor de potencia TIP41. Con una alimentación de 12V obtenemos un corriente de 400mA en el transistor, que corresponde a una potencia consumida de 4,8W. Evidentemente, el rendimiento del tweeter será bastante menor, pero aun así la potencia obtenida será buena. Para una potencia más alta se puede usar un amplificador más potente, pero se debe verificar si el mismo es capaz de responder a la frecuencia aplicada. |Cambiador de voz| El timbre característico de nuestra voz nos identifica y nos delata en cualquier circunstancia. Cuantas veces recibimos una llamada telefónica y con solo escuchar a nuestro interlocutor sabemos inmediatamente de quien se trata. Otras veces reconocemos la presencia de alguien en un grupo o en una reunión social con solo oír su voz y sin haberlo visto. ¿Le gustaría poder cambiar el timbre de su voz a voluntad y aparentar ser ante los demás una persona completamente diferente, incluso un robot o un ser de otro planeta?. El cambiador digital de voz propuesto, puede hacer por usted esto y mucho más. Basado en un chip modulador de voz de alta tecnología de Holtek, el cambiador de voz procesa digitalmente la señal de voz en tiempo real, desplazando el espectro de frecuencia asociado a la misma hacia arriba o hacia abajo en 7 pasos graduales y haciendo que se escuche más fina o más gruesa. El resultado es similar al obtenido cuando se aumenta o disminuye la velocidad de reproducción de una información vocal grabada en una cinta, excepto que también se le pueden agregar dos efectos especiales: vibrato y robot. El primero hace que su voz se escuche más trémula y el segundo como un robot. En cualquier caso, la voz se captura en su forma normal mediante un micrófono electret y se reproduce alterada o no en un parlante dinámico. Todo el conjunto opera a partir de una batería de 9V. En la figura 1 se muestra el diagrama interno de bloques y la asignación externa de pines del HT8950, disponible en versión DIP estándar de 18 pines y simplificada de 16 pines (HT8950A). Esta ultima, que es la utilizada en este proyecto, no incluye las líneas SWO-SW2, utilizadas para seleccionar digitalmente el paso de desplazamiento. La selección del efecto vocal se realiza mediante las líneas TGU (modo UP), TGD (modo DOWN), VIB (modo vibrato) y ROB (modo ROBOT). El chip se alimenta con tensiones desde 2,4 hasta 4 VDC (típicamente 3V) aplicados entre las líneas VDD (+) y VSS (-). El HT8950 incluye, entre otros bloques funcionales un amplificador de micrófono con polarización interna, un convertidor A/D de 8 bits, una RAM estática (SRAM) y un convertidor D/A de 8 bits. Los convertidores A/D y D/A trabajan a una rata de muestreo de 8Khz, mas que suficiente para cubrir el espectro de la voz humana (3Khz) y proporciona una salida de buena calidad y con muy alta relación señal a ruido (SNR). La siguiente tabla, resume la función de cada uno de los pines para la versión HT8950A. En la figura 2, se muestra el diagrama esquemático del cambiador digital de voz. El sistema consta básicamente de un modulador digital de voz y un amplificador de audio, desarrollados alrededor de los chip IC1 (HT8950A) e IC2 (LM386I), respectivamente, la voz del usuario se captura mediante un micrófono electret (MIC1) y se reproduce normal o desplazado en frecuencia en un parlante dinámico (SPK1). Todo el conjunto opera a partir de una batería de 9V (B1). Después de ser capturada por el micrófono, la señal de voz se aplica al amplificador interno del HT8950 a través de la red R4 C2. La ganancia de voltaje de este amplificador, que es un lazo abierto es típicamente igual a 2000, la determinan R3 (resistencia de realimentación) y R4 (resistencia de entrada), siendo del orden de 8,3 veces. Las resistencias R5 y R7, junto con el condensador C4, proveen las condiciones de polarización del elemento electret. Una vez amplificada y limitada en su ancho de banda, el HT8950 inyecta la señal de voz al convertidor A/D de 8 bits interno donde es digitalizada a una rata de muestreo nominal de 8Khz. La señal de muestreo la produce un generador de base de tiempo interno, controlado a su vez por un oscilador. La frecuencia de este ultimo, que es del orden de 512Khz, la determina R2. Después de digitalizada, la señal de voz se almacena en una RAM estática (SRAM), controlada también por el generador de base de tiempo, un circuito de control extrae la información de la RAM y la transfiere a un registro tipo latch. Desde este ultimo, la señal de voz pasa a un convertidor D/A de 8 bits que la restablece a su forma análoga original o con su espectro de frecuencia desplazado. Esta señal está disponible en la salida de AUDIO (pin 12). Dependiendo de la velocidad con la cual se entreguen los datos de la SRAM al convertidor D/A, la señal original se reproduce con o sin su espectro de frecuencia desplazado. Esta condición depende del paso seleccionado mediante los interruptores tipo push-button S2 (UP) y S3 (DOWN). Especialmente, con cada toque, S2 desplaza el espectro vocal un paso hacia arriba y S3 lo desplaza un paso hacia abajo. En ambos casos, la secuencia se repite cíclicamente, como se indica en la figura 3. Una vez reconvertida a su forma análoga, la señal de voz se aplica a través de la red R8-C3 a un amplificador LM386 (IC2), encargado de impulsar el parlante (SPK1) y hacerla audible. La resistencia R6 actúa como pull-down del convertidor D/A modo corriente interno del HT8950 y el trimmer R9 como control de volumen general del sistema. Los demás componentes cumplen funciones auxiliares. En particular D1 limita la tensión de alimentación del HT8950 a un valor seguro (por debajo de 2,8V) y R1 fija la frecuencia de vibrato en 8hz, aproximadamente. |Lista de Materiales| Resistencia (1/4W, 5%)R1-100K R2-47K R3-39K R4, R5, R6-4,7K R7-470 R8-8,2K R9-5K , Trimmer, 1 vueltaCondensadores C1-4,7uF/16V, electrolíticoC2-0,47uF (474), cerámicoC3, C5-0,1uF (104), cerámico.C4, C6, C7-220uF/16V, electrolítico.Semiconductores D1-Diodo Zener de 6,2V/0,5WCircuitos integrados IC1- Modulador de voz HT8950AIC2- Amplificador de audio LM386Transductores MIC1- Micrófono electret, miniaturaSPK1- Parlante de 8 /0,25WElectromecánicos S1,...,S4-Interruptores push-button NA miniaturaJ1- conector tipo snap para batería de 9V. |Detector de Humedad en Plantas y Flores| Descripción: El detector de humedad, es un dispositivo práctico que puede usarse para examinar la humedad en la tierra alrededor de la planta, y asegurarse de que tiene el agua necesaria. Para operarlo energice el circuito e introduzca los puntos de prueba (probadores cables) en la tierra alrededor de la planta. Al mismo tiempo que hace esto el LED comenzará a destellar a una frecuencia proporcional a la humedad del suelo. A más humedad más rápido el destello y viceversa. Si no hay humedad el LED no destellará. En este circuito la frecuencia de los pulso es controlada por la resistencia entre los probadores. La resistencia entre estos, depende de la humedad que estos detectan. A más humedad, menos resistencia y viceversa. |Luz Nocturna Automática| Al anochecer este dispositivo encenderá automáticamente las luces de su zaguán, jardín, garaje o de las vidrieras de una tienda y, al amanecer, las apagará. Un montaje ideal para el que llega a su casa de noche y desea encontrar las luces encendidas o, también, para quien no puede estar en el lugar para encender o apagar las luces al anochecer o amanecer. Un sistema de luz nocturna automático puede tener muchas utilidades. Además de evitar el gasto excesivo de energía eléctrica manteniendo las luces encendidas solo cuando falta luz natural, también ayuda a reducir el monto de la factura de la luz, dado que no debemos preocuparnos por apagarla cuando dicha luz no es necesaria. Lista de Materiales CI 1- 555LDR - LDRD1 - 1N41481D2, D3 - 1N4022K1 - Rele MC2RC2, de 12v y 100mA max en su bobina. Si se usan otros reles con mayor corriente se excitación se debe modificar el circuito. T1 - Transformador con primario de 220V y secundario de 12V + 12V con por lo menos 200mA.P1 - 47K o 100K potenciometro simple.F1 - 4 A - fusibleS1 - Interruptor simpleR1,R2,R3,R4 - 10K C1 - 220nF (224)C2 - 1.000uF x 25V |Probador de controles remotos infrarrojos| Este sencillo dispositivo permite comprobar rápidamente si un control remoto (mando a distancia) emite la señal infrarroja (IR). Puede usarse cualquier fototransistor y se le puede agregar un transistor en la salida para amplificar más la señal, personalmente lo uso tal como está descrito aquí. Como veras es muy sencillo. Se puede armar en una caja de un remoto viejo (conviene que sea de pocas teclas o botones, por cuidar un poco la estética) y poner el receptor donde originalmente lleva el LED transmisor, en lugar de alguna de sus teclas se puede poner el LED indicador de encendido (D1) y en otra tecla poner el LED indicador de pulsos (D2). Debido a que el probador puede ser afectado si tiene incidencia directa de luz, el fototransistor (Q1) debe usar un filtro para atenuar la luz ambiente. El platico utilizado en la parte frontal de algunos controles puede ser apropiado. Se coloca el remoto cerca del probador (4 o 5 Cm) y se presionan una a una las teclas del mismo, D2 destellara mostrando la presencia de los pulsos IR. Con el uso te familiarizas con cada tipo de remoto y su emisión normal. Tiene una salida (AUX) para osciloscopio que te permite ver la forma de onda, porque hay veces que emiten infrarrojo, pero están corridos de frecuencia o la señal esta deformada. Componentes: Q1 - Fototransistor MRD3056 o similarD1 - LED VerdeD2 - LED Rojo de alto brilloC1 - Condensador 0.1uF 50VR1 - Resistencia 330 ohms 0.25WR2 - Resistencia 150 ohms 0.25WSW1 - Interruptor. 9V - Batería de 9VOtro proyecto Si dispones de un modulo receptor/amplificador IR de algún viejo TV u otro equipo electrónico puedes construir este otro circuito. Hay que identificar bien sus terminales y la tensión de funcionamiento (la mayoría utiliza 5V). Estos módulos generalmente tienen un alcance importante, de acuerdo, por supuesto, al modelo de receptor/amplificador usado. Notas adicionales: Probador audible Los probadores sugeridos, se pueden conectar a un amplificador de audio, o a un Seguidor de señales (Signal Tracer) para obtener una confirmación audible. También se le puede incorporar pequeño resonador piezoeléctrico. Una idea aportada por Mario Figueredo (mafigue @ arnet.com.ar) de Argentina, es incorporar el receptor infrarrojo dentro de un receptor de radio de bolsillo, conectándolo a la etapa de audio para obtener un probador pequeño y práctico que da una indicación audible cuando recibe la señal infrarroja. |Detector de fugas en condensadores| Quienes nos dedicamos a la reparación de equipos electrónicos, muchas veces nos vemos en la necesidad de verificar el estado de la aislación de condensadores, en especial, los usados en circuitos críticos, como fuente y salida horizontal de TV y Monitores; ya que en esos circuitos, la más mínima "fuga" de corriente a través del dieléctrico del condensador, puede ocasionar todo tipo de problemas. Por lo general la mayoría de los ohmetros y multímetros de uso corriente, no son capaces de medir o detectar ese tipo de "fugas" que pueden llegar a ser de unas decenas de Megohms (millones de ohms). En esos casos el técnico se ve obligado a reemplazar todos los condensadores por no poder determinar cual es el causante. Este sencillo instrumento puede ser construido usando el transformador de algún viejo equipo de tubos de vacío (válvulas), como algún viejo receptor de radio o tocadiscos por ejemplo. De esos que a veces están olvidados en un rincón del taller. El circuito es sencillo y no necesita mayor explicación. Los cables para conectar el condensador deben ser cortos. Los condensadores deben desmontarse totalmente del circuito para ser probados, y no deben tocarlos con la mano durante la prueba, ya que esto puede producir una indicación errónea. Al momento de conectarlos, se produce en la lámpara (o bombillo) de Neón un destello de luz, durante la carga del condensador (a mayor capacidad, mayor es el destello), para luego si el condensador esta en buen estado, quedar totalmente apagada. Si permanece encendida, el condensador tiene "fugas". Este probador puede detectar fugas de más de 100 Megohms (100 millones de ohm). Atención: Cortocircuitar siempre los condensadores, después de realizar la prueba. Pues quedan cargados con una tensión elevada, y pueden producir una desagradable descarga al manipularlos, en especial si se trata de componentes de cierta capacidad. Lista de componentes: T1 - Transformador con primario de acuerdo a la red (120 o 220V) y secundario de 230 a 250V x 2 (también puede usarse uno con un solo secundario de 230 a 250V, en ese caso, lógicamente, se debe usar un puente de cuatro diodos para la rectificación)D1 y D2 - Diodos de 1000V 1A (1N4007 o similar)R1 - Resistencia de 470 ohm 1/2WR2 - Resistencia de 220 k ohm 1/2WC1 y C2 - Condensadores electrolíticos de 4.7mF 350VNeón - Lámpara o bombilla de NeónEste sencillo pero eficaz probador también sirve para detectar fugas entre primarios y secundarios de transformadores y entre los bobinados de los Flyback. Espero que si lo fabricas te de tanta utilidad como a mi. |Detector tensión alterna con un PIC| Este proyecto consiste en la detección de tensión alterna con un PIC de la familia 12F. Se realizara una explicación de la técnica usada para medir la tensión. Sus características principales son: Tensión entrada 0-650VppControlada por microprocesadorSeñalización con 2 LEDsAuto alimentada con la tensión a medir1. Introducción El mayor problema que presenta este proyecto es como conseguir que al PIC le llegué una tensión proporcional a la tensión a medir pero que su rango este entre 0 y 5 V. Para ello haremos una breve explicación de la técnica usada. 1.1. Circuito reductor tensión Para el cálculo del reductor utilizaremos las leyes de Kirchhoff y el circuito básico es el que se muestra en la figura 1. EL circuito consta de 3 resistencias conectadas de la siguiente manera: – R1 entre Vin y Vout – R2 entre Vr y Vout – R3 entre Vout y masa Siendo Vin la tensión que deseamos medir, Vout la tensión que se aplicara al PIC y Vr la tensión de referencia para la conversión del PIC. 1.2 Ecuaciones aplicadas Partimos del principio de que la tensión Vout no podrá sobrepasar a Vr, por lo que cuando Vin sea máxima implicara que Vout sea Vr. Con este razonamiento y aplicando Kirchhoff nos dan las siguientes formulas: Pero tenemos 2 incógnitas a despejar con una sola ecuación, pero podemos fijar una de las incógnitas R3 con un valor fijo de 5K?, por ejemplo (más adelante se explica como ajustar ese valor). De esta forma podemos poner las ecuaciones anteriores de la siguiente manera: Pero en el circuito hay 3 resistencias y solo conocemos el valor de 2, por lo que en una primera aproximación haremos: Figura 1. Circuito básico Con estas formulas podemos pasar a calcular ya nuestro proyecto. 2. Cálculo del proyecto Aplicando las formulas anteriores obtenemos: Me imagino que ahora es cuando nos entra el pánico y no nos atrevemos, ni borrachos, a meterle al PIC 650 V, bueno por lo menos a mi me paso, pero antes comprobaremos lo que hemos calculado es lo que en la practica dará. Para ello usaremos la simulación del proteus que podemos ver en la figura 2. Figura 2. Circuito simulado con Vin=Vmax Hemos verificado el funcionamiento con la tensión máxima y ahora verificaremos con los otros dos puntos de interés: V=0 y V=-Vin. Figura 3 Circuito simulado con Vin=0 Figura 4 Circuito simulado con Vin=-Vmax Como podemos observar en todos los casos se cumple la teoría. Ahora miraremos como se comportamiento con una onda alterna. Figura 5 Captura de Vout Como podemos comprobar la teoría se parece a la simulación. 2.1 Precisión de la medida Para este proyecto usaremos el PIC12F683 que dispone de conversores de 10 bits de resolución o lo que es lo mismo tenemos un rango de 0 a 1023. Con estos datos podemos estimar la resolución con la siguiente formula: – Lectura de 1023 equivale a 650 V – Lectura de 512 equivale a 0 V – Lectura de 0 equivale a -650 V Lo que nos da una resolución de: Teniendo en cuenta el los valores que nos movemos no esta nada mal esa resolución, pero aplicando una técnica sencilla podemos aumentarla. 2.2 Mejora de la precisión de la medida Como por definición la onda sinusoidal es simétrica podemos rectificarla añadiendo simplemente un diodo a nuestro circuito como se observa en la figura 6. Con este circuito tendremos una forma de onda que se muestra en la figura 7. Figura 7 Onda rectificada Con esta modificación no hemos conseguido aumentar la precisión de nuestro sistema, todavía. Para ello partiremos de la formula que relaciona Vout , R2 y R3, para Vin=0V. Con los valores actuales de R2 y R3 conseguimos valores entre 0 y 5V para el rango de medida, pero al modificar el rango podemos modificar esta relación, de forma que cuando tengamos una Vin=0V obtengamos Vout=1V. Simplemente haciendo: Con estos valores volvemos a la simulación y obtenemos los siguientes datos: Figura 8 Onda rectificada con R2 variada Ahora la precisión ha mejorado siguiendo la siguiente relación: – Lectura de 1023 equivale a 650 V – Lectura de 204 equivale a 0 V Lo que nos da una resolución de : Podríamos aumentar la precisión más aumentando la relación R2-R3 pero para las magnitudes que queremos es más que suficiente. Ahora ya podemos pasar a la realización práctica. 3. Realización practica Con todos los cálculos realizados montamos el siguiente circuito: Figura 9 Esquema eléctrico Como se puede observar entramos directamente la tensión al pin GP1 y al pin GP0 a través de nuestra cadena reductora. 3.1 Metodología La onda alterna sinusoidal es de una frecuencia de 50Hz lo que implica que tiene un periodo de 20 ms. Al haber rectificado la señal nos centraremos en la semionda positiva y el proceso será: – Detección del paso por cero generando una interrupción. – Esperar que se alcance el valor de pico máximo (5ms). – Medir el valor La detección del paso por cero se basa en la teoría de la AN521 de Microchip. La rutina de la interrupción será: #int_EXT void EXT_isr() { // desactimos la interrupción de paso por cero disable_interrupts(INT_EXT); // Contador de veces que ejecutamos el timmer ContadorTimer=0; // ponemos el offset al timer para ajustar el tiempo set_timer0(DELAY); // activamos la interrupcion del timer enable_interrupts(INT_TIMER0); } Esta interrupción lanza la interrupción del timer para esperar los 5 ms. #INT_TIMER0 void TIMER_isr(){ // desactivamos la interrupcion, este periodo de tiempo // se desprecia disable_interrupts(INT_TIMER0); // si estamos en el ultimo conteo ajustamos la rutina // de tiempo para coincidir con los 5 ms que se alcanza // el valor máximo If (ContadorTimer==4) set_timer0(100); else set_timer0(DELAY); // Contador de veces que hemos ejecutado la rutina ContadorTimer++; // Verifica si es el momento de medir la tensión máxima If (ContadorTimer==6){ // leemos el valor valor=read_adc(); // restamos el offset que es de 1 volt equivales a // 1024/5 = 204, corregimos el error por aquí // quitando 3 que son unos 2 volts valor-=207; // calculamos la constante de conversión que es el // valor leído/valor máximo, siendo el valor máximo // 1023-el offset sin corrección factor=(valor/819.0); // damos forma al valor leído, siendo el fondo // escala 650v de pico a pico tension=(int16)(factor*650.0); // calculamos el valor eficaz eficaz=(int16)(factor*460.0); eficaz-=25; // arrancamos la interrupcion de paso por cero // verificamos el valor con los limites if (eficaz>VEMIN && eficaz medida de la señal // GP1 => Tx rs232 // GP2 => interrupcion paso por cero // GP3 => reset // GP4 => LED OK // GP5 => LED ERROR // 1 = input 0 = output SET_TRIS_A(0b000101); // GP0 como entrada analógica con referencia Vdd-Vss setup_adc_ports(sAN0|VSS_VDD); // Muestreo del ADC setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_2); // seleccionamos el canal 0 del adc set_adc_channel(0); // desactivamos las interrupciones que usaremos disable_interrupts(INT_EXT); disable_interrupts(INT_TIMER0); // activamos la global enable_interrupts(GLOBAL); // configuramos el timer 0 para tener un overflow cada // 256 us a 4Mhz es decir conteo cada 1us = Fosc/4 setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_4); // Define flanco de subida (Para la activación de la // interrupcion) ext_int_edge(INT_EXT,L_TO_H); // activa la interrupcion de paso por cero enable_interrupts(INT_EXT); // bucle principal while (1){ if (ledok){ OUTPUT_LOW(LED_ROJO); OUTPUT_HIGH(LED_VERDE); } if (lederror){ OUTPUT_LOW(LED_VERDE); OUTPUT_HIGH(LED_ROJO); } } } La definición de variables quedara: #include <12F683.h> #device adc=10 #FUSES NOWDT //No Watch Dog Timer #FUSES INTRC_IO //Internal RC Osc, no CLKOUT #FUSES NOCPD //No EE protection #FUSES NOPROTECT //Code not protected from reading #FUSES NOMCLR //Master Clear pin enabled #FUSES NOPUT //Power Up Timer #FUSES NOBROWNOUT //Reset when brownout detected #define DELAY 6 // avance en la interrupcion del timer #define VEMIN 230-23 // valores de referencia #define VEMAX 230+23 #define LED_VERDE PIN_A4 #define LED_ROJO PIN_A5 /* VARIABLES */ int1 ledok; // leds int1 lederror; //veces que se ejecuta la interrupcion del timer int8 ContadorTimer; int16 valor, tension, eficaz; // valores analógicos float factor; // factor de conversión