Circuitos de Luces: Hipnótica, nocturna, direccionales y mas

Luz Hipnotica (MCR106)

Está lámpara oscila rápidamente, cambiando de brillo en frecuencia controlada por P1 y amplitud por P2. El efecto es hipnótico y puede ser obtenido por el accionamiento de S2 que también lo corta. R1 tiene valor según la red (10k para 110V y 22k para 220V) y debe ser de alambre de por lo menos 10W. El SCR debe ser montado en disipador de calor si la lámpara fuera de mas de 40 Watt. En la red de 110V la potencia máxima recomendada es de 100W, y en la red de 220V de 200W.





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- 555
• LDR - LDR
• D1 - 1N41481
• D2, D3 - 1N4022
• K1 - 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 - fusible
• S1 - Interruptor simple
• R1,R2,R3,R4 - 10K
• C1 - 220nF (224)
• C2 - 1.000uF x 25V

Luces Direccionales Con Aviso Sonoro

Cuando en un automóvil se encienden las luces direccionales izquierdas o derechas, suele suceder que antes de hacer el giro, por un leve movimiento del timón de dirección, éstas se desactivan antes de tiempo, sin que el conductor se de por enterado. Tal situación podría generar un accidente ya que el auto de atrás no tiene forma de estar alerta para disminuir su velocidad.

También ocurre con frecuencia que el conductor active las luces de parqueo, apague el auto y se retire dejándolas así por descuido, desgastando la batería del auto.

Estos problemas se pueden resolver con un dispositivo sonoro que acompañe la activación de las luces. En el circuito de arriba podemos ver un pequeño oscilador que se encarga de generar una señal audible cada vez que se enciendan las luces direccionales o de parqueo.

El oscilador está basado en el circuito integrado 555. La frecuencia del sonido puede ser cambiada a través de las resistencias R1 y R2 y del condensador C1. Los diodos D1 y D2 son de gran importancia, ya que cumplen la función de compuerta para evitar que la corriente se devuelva hacia las demás luces en caso se que sólo se quieran encender las de un lado.





Luz Intermitente

Proposito: Montar una útil luz de LED intermitente. Aprender acerca del circuito integrado (IC) 555, usado como un reloj o clock.

Procedimiento:
1.Arme el circuito del dibujo, y observe el destello del LED.
2.Sustituya el capacitor de 10mF (C1) por una de 100mF y observe el destello del LED.

Resultado:
Por la ejecución de este experimento, usted encuentra que usando el IC 555 como reloj, puede montar un dispositivo que sea capaz de encender y apagar un LED.

Explicación:
Un reloj, como se usa el termino en electrónica digital, no significa que sea un dispositivo que diga la hora. Se refiere a un circuito que emite una serie continua de pulsos, cuya frecuencia se puede variar desde menos de 1 por segundo a más de un millón por segundo.
El esquema muestra un temporizador (Timer) 555 conectado como reloj. Este circuito, como vera, no tiene señal de entrada, y en este sentido opera como un oscilador; un dispositivo el cual genera su propia señal.
La frecuencia de los pulsos producidos por el temporizador, depende de los valores de las resistencias R1 y R2 y del capacitor C1. A mayores valores de los resistores y del capacitor, menor es la frecuencia de los pulsos. De otro lado, los valores minimos de R1, R2 y C1, dan la más alta frecuencia de pulsos.







SECUENCIADOR DE LUCES

Un secuenciador de luces es un circuito que maneja una determinada cantidad de lámparas distribuidas en distintas formas para dar la sensación visual de luces en movimiento.

Antes de la aparición de los circuitos integrados digitales, estos secuenciadores se construían con un motor de baja velocidad que llevaba en su eje una escobilla, la cual activaba secuencialmente unos contactos eléctricos fijos situados a su alrededor.

Estos contactos servían de interruptores para las lámparas. Este sistema funciona bien pero tiene la desventaja del desgaste mecánico de los contactos, lo cual, con el tiempo produce un mal funcionamiento del circuito.

Descripción del Proyecto

La siguiente figura muestra el diagrama de bloques completo del circuito. Está formado por una etapa de control, un bloque de interfase y una etapa de potencia.

La etapa de control la conforman tres bloques: el reloj, el contador y el decodificador.



El circuito de reloj

El reloj es fundamental en muchos circuitos digitales. Llamado también multivibrador estable, tiene la función de enviar un tren de pulsos a otras partes del circuito. Para nuestro caso utilizaremos el circuito integrado LM555.
El circuito contador

Un contador es un conjunto de flip-flops conectados de tal manera que se producen secuencias ordenadas de unos y ceros alternadamente. De esta forma se realiza un conteo en sistema binario.

Dentro de los diferentes tipos existen contadores BCD o de décadas, esto es, los que cuentan desde 0000 (cero decimal) hasta 1001 (nueve). Hay también circuitos que cuentan en binario, en hexadecimal y en otros códigos.

Para nuestro diseño, sólo necesitaremos contar hasta cuatro (de O a 3) en eventos, ya que el secuenciador es de cuatro canales.
El decodificador

Un decodificador recibe un código de entrada (generalmente binario) y lo reconoce activando una sola de sus líneas de salida o produciendo otro código.

El decodificador para este secuenciador de luces se ha preferido hacer con compuertas. De esta forma el circuito resulta más económico.
Interfase y Potencia

Para manejar lámparas incandescentes de 110 V y otras cargas que trabajan con mayores niveles de corriente y de voltaje, debe utilizarse una interfase.

La interfase tiene por objeto acoplar las características eléctricas de los circuitos de control y de potencia con el fin de hacerlos compatibles. Una de las mejores formas de lograr esta compatibilidad es utilizando optoacopladores.

La etapa de interfase de nuestro proyecto empleara cuatro (4) optoacopIadores para aislar óptimamente el circuito de control del circuito de potencia.

El triac que usaremos es el 2N6075 que puede impulsar cargas de corriente alterna hasta de 600V con consumos de corriente no superiores a 4 A.

La máxima potencia que puede manejar un canal de 110V se obtiene de la siguiente manera:

P=VI = 110V x 4A=440W

Para determinar el numero de lámparas que puede impulsar cada canal, se divide la potencia total entre la potencia de cada lámpara.

440W / 25W = 17.6

Según este resultado se puede usar 17 lámparas de 25W por canal, es decir 68 lámparas en total.

Si deseamos un mayor numero de lámparas, lo que se hace es cambiar el triac por uno mas potente (6A o 10A).



Sn son las salidas de la etapa de control. (n=1,2,3,4)
Podemos ver en la sección del circuito que se le pone un fusible como medida de protección ya que estamos trabajando con potencia, entonces el sistema por lo menos debe tener un fusible en general. Si ampliaríamos el sistema nos tocaría instalar un fusible por canal.

Para calcular la corriente del fusible se utiliza lo siguiente:

I fusible= 1.25 x I circuito
I fusible= 3,4 A
Como este valor no es comercial, debe usarse un fusible ligeramente mayor.





Lista de Materiales

• 1 resistencia de 4,7K R1
• 4 resistencias de 1K R2-R5
• 4 resistencias de 560 R6-R9
• 4 resistencias de 220 R10-R13
• 1 potenciómetro de 100K P1
• 1 condensador de 4,7uF/16V C1
• 1 circuito integrado 555 IC1
• 1 circuito integrado 74LS73 IC2
• 1 circuito integrado 74LS00 IC3
• 1 circuito integrado 74LS02 IC4
• 4 optoacopladores MOC3011 IC5-IC8
• 4 LED D1-D4
• 4 Triacs 2N6075 TR1-TR4
• 1 interruptor de 125V/20A S1
• 1 fusible de 20A
• Lámparas de 25W

Temporizador de luces de posición

A pesar de que la electrónica invade cada vez mas el automóvil, hay un accesorio por el momento olvidado por todos los grandes constructores: el temporizador de las luces de posición.


Para que puede servir tal cosa, se preguntara?

Pues, por ejemplo, para mantener las luces de posición de su vehículo encendida durante varias decenas de segundos en la noche, cuando se aleja de el y necesita un poco de luz para ver la cerradura de su puerta de entrada, para evitar el charco de agua que se encuentra justo delante de su puerta, o para alcanzar el interruptor de la luz del garaje.

Este montaje es activado por presión sobre un pulsador cuando se abandona el vehículo, manteniendo las luces de posición encendidas durante 30 a 45 segundos aproximadamente. Pasando este lapso de tiempo, se vuelve totalmente pasivo y no perturba en nada el funcionamiento de otros eventuales accesorios o incluso un sistema de alarma. Además, visto su principio, Este montaje puede ser añadido a todos los vehículos sin modificación del cableado de origen.

Este montaje, evidentemente es solo un monoestable, pero bien adaptado al entorno "agresivo" de un automóvil. Como muestra la figura 1, se utiliza una puerta CMOS a trigger de Schmitt. La presión sobre el pulsador P1 carga instantáneamente el condensador C1, que solo podrá descargarse lentamente en R2. Mientras tanto, la salida de la puerta IC1 esta al nivel lógico bajo el cual se satura T1 y T2, alimentando de esta forma las bombillas de las luces de posición del vehículo. Notara, en efecto que T2 se encuentra en realidad montado en paralelo sobre el conmutador normal de encendido de estas ultimas.

El circuito de alimentación de un coche, siendo la base de violentas sobre tensiones causadas tanto por el circuito de encendido como por los motores y electroimanes contenidos en diversos accesorios, dispone de los diodos zener DZ1 y DZ2 para proteger IC1 de cualquier destrucción.

La posición particular de DZ2 tiene mucho para sorprender. En realidad, permite evitar que una sobre tensiAones presentes sobre la línea de alimentación pueda alcanzar la salida de IC1 vía R5 y la unión base-emisor de T1.



Lista de materiales

IC1: 4093 CMOS.
T1: 2N2905 T2: 2N3055
DZ1, DZ2: zener 15V/0,4 wR1: 1K 1/4 W 5%R2: 470K 1/4 W 5%R3,R4: 100 1/4 W 5%R5: 6.8K 1/4 W 5%R6: 4.7K 1/4 W 5%
C1: 100uF/25VC2: 100uF/25V
P1: pulsador a un contacto trabajo.

Luz De Emergencia

Este sencillo circuito nos provee de una luz de emergencia operada por batería, que se enciende automáticamente cuando ocurre una falla o corte en el suministro del servicio regular de energía CA. Cuando la energía de la red publica es restablecida, la lámpara se apaga y la batería se carga automáticamente.

Este circuito es ideal para iluminar todos aquellos lugares que requieran permanentemente de una nivel de iluminación mínimo, para evitar errores, accidentes o pánico colectivo en situaciones de emergencias, lugares como salas de control, ascensores, corredores y escaleras, entre otros.

La operación con base en los rectificadores controlados de silicio (SCR), hace que este circuito esté libre de mantenimiento.

Con la red CA, el condensador C1, se carga a través del rectificador D2 y de la resistencia R1, para obtener un voltaje negativo en la compuerta (G) de SCR. De esta forma, se mantiene apagado el SCR, se evitan disparos por inducciones parásitas de corriente en la compuerta y se mantiene apagada la lámpara de emergencia. Al mismo tiempo, la batería se mantiene totalmente cargada por medio del rectificador D1 y la resistencia R2 que controla su corriente de carga.

Cuando la red CA falla, C1 se descarga y el SCR es disparado por la batería a través de R3, conectando la lámpara de emergencia a la batería. El tiempo de iluminación de la luz de emergencia depende de la potencia consumida por la lámpara y la capacidad de la batería instalada.







OTROS PROYECTOS


Detector de nivel de agua

Los detectores de agua comunes presentas varios inconvenientes. Si se trabaja con voltajes DC en las puntas, las mismas se oxidan, mientras que si se trabaja con voltajes AC típicos de 5 a 20KHz aumenta el consumo de corriente y la complejidad del circuito. Lo mismo sucede cuando se utilizan circuitos integrados dedicados, incluso cuando no hay agua presente. El circuito mostrado en la figura, basado en tres de las cuatro compuertas NAND Schmitt-Trigger de un circuito integrado 4093B, supera estos inconvenientes.

Una de las compuertas del 4093B trabaja como oscilador. En condiciones normales, con las puntas de prueba al aire, la frecuencia del oscilador es del orden de 0.1Hz en virtud de la resistencia de realimentación de 66M (R1+R2) y el condensador de 0.1uF (C1). Por tanto, solo se escucha un breve clic del parlante o sonar cada 10 segundos, lo cual es muy útil para confirmar que el circuito esta operando correctamente. Cuando las puntas de prueba hacen contacto con el agua o con un medio húmedo, la resistencia de realimentación equivalente se reduce, causando un aumento de la frecuencia de oscilación. Como resultado, se escucha un tono audible en el parlante. Dos de las compuertas restantes del 4093B se utilizan como buffers para las señales que van hacia el parlante. La resistencia R3 evita que la salida y la entrada de la compuerta osciladora queden en corto cuando se unen las puntas de cerca de 75uA en reposo y 1,5mA cuando encuentra agua. El circuito integrado puede trabajar en un rango de 5 a 15 voltios.





Dimmer Para Lámpara Fluorecente

Un desvanecedor de luces (dimmer) convencional para lámparas incandescentes no puede ser utilizado directamente para controlar la intensidad luminosa de lámparas fluorescentes. Sin embargo, puede ser fácilmente adaptado para este propósito introduciendo las modificaciones indicadas en la figura. En este caso, se omite el arrancador (starter), mientras que el balasto o reactancia de choque (L1) puede permanecer en el circuito con el fin de minimizar la interferencia causada por el mismo. Los filamentos (cátodos) de la lámpara, por su parte, se precalientan por medio de un transformador con dos devanados separados (T1). Por tanto, el circuito no es adecuado para lámparas slimline o de arranque directo.

El Triac, el diac y sus componentes asociados (r2, P2 y C1) forman un dimmer convencional de control por fase al cual se le ha suprimido cualquier red de snubber originalmente incluida en el mismo. El potenciómetro P1, que actúa como control de brillo, deberá estar dotado de un eje plástico. Si el rango de control resulta insuficiente, puede experimentar con otros valores de C1. Este ultimo deberá tener un voltaje de trabajo mínimo de 400V. La resistencia R1 (33k /2W) puede ser sustituida por tres resistencias de 100 k/0.5W en paralelo.





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.





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 vuelta

Condensadores

• C1-4,7uF/16V, electrolítico
• C2-0,47uF (474), cerámico
• C3, C5-0,1uF (104), cerámico.
• C4, C6, C7-220uF/16V, electrolítico.

Semiconductores

• D1-Diodo Zener de 6,2V/0,5W

Circuitos integrados

• IC1- Modulador de voz HT8950A
• IC2- Amplificador de audio LM386

Transductores

• MIC1- Micrófono electret, miniatura
• SPK1- Parlante de 8 /0,25W

Electromecánicos

• S1,...,S4-Interruptores push-button NA miniatura
• J1- conector tipo snap para batería de 9V.

CARGADOR DE BATERIA 50mA

Podemos cargar baterías de nicadmio de 1,5 a 9V con corriente de 50mA utilizando esta sencilla fuente de corriente constante con LM217. La diferencia entre la tensión de entrada y de salida debe ser, como máximo de 40V y el integrado debe ser montado en disipador de calor.





Exposimetro Para Flash Fotografico

Medir la intensidad de la luz que llega a un cuerpo que va ha ser fotografiado, debido a la emisión de luz del flash, es importante para que el fotógrafo determine las condiciones de iluminación antes de tomar la foto.

Para esto se debe usar un medidor de luz que tenga memoria y permita leer la magnitud de la intensidad del pulso de luz emitido por el flash en cualquier momento tal como el circuito de este experimento.

El funcionamiento del circuito se basa en un seguidor de picos que está conformado por el amplificador operacional A, el condensador y la resistencia de 10M ohm, mientras que la detección del pulso de luz se hace a través de la fotoresistencia LDR. Cuando se recibe un pulso de luz, la magnitud de su intensidad es convertida a voltaje y transferida por el amplificador hasta el condensador, en donde es retenida el tiempo suficiente para poder efectuar su lectura en el medidor análogo, el cual se ha colocado a la salida del amplificador B que opera como una fuente de corriente controlada por voltaje.

Antes de efectuar una nueva medida de luz, el pulsador de reanudar (reset) debe ser accionado brevemente para borrar la magnitud memorizada del anterior pulso de luz recibido. Para calibrar la escala del medidor análogo, se usa la resistencia variable de 10k ohm, que limita la corriente a través del mismo.





Fuente de poder para laboratorio básico ( Principiantes )



Datos técnicos:

• Voltaje de entrada: 120VAC @ 50/60 Hz
• Consumo máximo: 75 VA
• Voltaje de Salida: 0 ~ 30 VDC variable continuo.
• Corriente de Salida: 15 mA ~ 2,1 A variable continuo.
• Lectura simultánea de Voltaje y Corriente de Salida.
• Dimensiones: L = 21,5 cm; W = 11,5 cm; H = 10 cm
• Peso: 1,8 Kg

Esta fuente de poder fue diseñada siguiendo las enseñanzas derivadas de las vicisitudes por las que atravesamos, tanto técnicos como diseñadores, al momento de emprender alguna tarea relacionada con nuestras experiencias y necesidades.

Todo comenzó con un KIT constituido por un pequeño PCB, unos cuantos diodos, un IC (LM723), un potenciómetro y algunos trozos de cable.

El ensamblaje fue todo un éxito. "FUNCIONÓ"

Esto ocurrió por allá, por 1974, si mal no recuerdo.

Luego comenzaron las preguntas:
¿Donde meto todo esto?, ¿Cómo hago para que no caliente el Transistor Bypass? y los problemas: ¿Cómo conectar la fuente al circuito que se quiere alimentar?, ¿Cómo fijo la tensión en 0,5 V (Esa no llegaba a cero)?, ¿Cómo leer la tensión y/o la corriente?.

Todas esas interrogantes se resolvieron en un lapso de cinco años, unos 5 prototipos entre los más simples y los más sofisticados y la aplicación y diseño de unos tres o cuatro circuitos de protección y control.

Ahora dejo aquí el resultado final de esas experiencias, con el fin de que otros, aficionados y técnicos de la electrónica puedan, no sólo ensamblar esta fuente, sino, además, sacarle buen provecho.

Descripción del sistema:

El mismo se compone de siete "Bloques":
Transformador de aislamiento y cambios de tensión con dos secundarios.
Dos rectificadores DC, uno para 38 VDC @ 2,5A y otro, para 26 VDC @ 0,2A
Transistor Bypass de potencia disipado por el chassis del gabinete metálico (Al)
Regulador de voltaje de precisión.
Circuito de limitación y protección de sobrecarga.
Circuito amperimétrico.
Voltímetro.
El transformador TR1 provee el aislamiento galvánico de la red (Primario de 120VAC) y, a través de dos secundarios, las tensiones de 27VAC @ 2,5A y 18VAC @ 0,2A.
El rectificador (D1, D2, D3, D4) junto con el capacitor C1, entregan la componente DC de 38V necesaria para producir la tensión máxima de 30V @ 2A que será regulada mediante Q2, controlado por IC2.
El rectificador B1 junto a C2, entregan la componente DC de 26VDC @ 0,2A requeridos por IC2 e IC1 para controlar y proteger a Q2.
El integrado IC2 es un regulador de voltaje positivo de precisión, mediante el cual se suministra la tensión de control a Q2, manteniéndola estable por efecto del feedback proveniente desde +UB.
Q1 corta el suministro de tensión a Q2, en caso de sobrecarga y es gobernado por IC1B, que lee la caída de tensión generada por la carga sobre el cable Rojo de 14,5 cm entre el Emisor de Q2 y el borne de salida +UB.
La misma caída de tensión es leída por IC1C y, amplificada mueve el galvanómetro A para mostrar la corriente que circula por la fuente.
El galvanómetro V muestra la tensión de salida entre los bornes de la fuente.

Esta es la Placa Base (PCB) con el emplazamiento de los componentes:


Diagrama Esquemático:


Placa de PCB:


Placa de PCB


Diagrama de cableado

Los elementos mostrados son puramente ilustrativos. Solo la placa de circuito impreso es fiel a la original empleada en la fuente FL-01.
Todos los elementos pueden ser sustituidos, siempre y cuando se mantengan sus especificaciones.

Diagrama de cableado

FL01 Listado de Componentes

Part : Value

• B1 : B250/C1500
• C1 : 2200 µF/40V
• C2 : 220 µF/40V
• C3 : 473 / 50V
• C4 : 103 / 50V
• C5 : 472 / 50V
• D1 : 1N5400
• D2 : 1N5400
• D3 : 1N5400
• D4 : 1N5400
• D5 : 1N4148
• D6 : 1N4148
• D7 : 1N4148
• D8 : 12V-1W Z-Diode
• D9 : 2.7V/.5W Z-Diode
• F1 : 1A Euro type 3mm FUSE - In panel fuse holder
• IC1 : LM324N OP AMP
• IC2 : L146CB Positive VOLTAGE REGULATOR - [ LM723 can be used ]
• KK1 : FK222 HEATSINK Botton of the alluminium case
• LED1 : Red LED 5MM
• M1 : AAM Analog Panel Ammeter - [ 130 µA to 1 mA / fs, can be used ]
• M2 : AVM Analog Panel VOLT-METER - [ 130 µA to 1 mA / fs, can be used ]
• P003 : 10K Trimmer POTENTIOMETER
• P004 : 10K Trimmer POTENTIOMETER
• Q1 : BD441 TO126AV NPN TRANSISTOR
• Q2 : MJ3001 TO3 NPN Darlington Transistor
• R1 : 12K 1/4 W Resistors
• R2 : 18K
• R3 : 1K
• R4 : 1K
• R5 : 3.3K
• R6 : 3.3K
• R7 : 2.7K
• R8 : 27K
• R9 : 1K
• R10 : 3.3K
• R11 : 1K
• R12 : 10K
• R13 : 270
• R14 : 3.3K
• R15 : 1.8K
• S1 : Pull-On Switch, part of VR1 Potentiometer
• TR1 : 70W Step-Down TRANSFORMER - Pri: 120VAC, Sec1 18VAC @ 0,2A = Sec2 27VAC @ 2,5A
• VR1 : 10K Lin + S1 Panel POTENTIOMETER - With Pull-On Switch
• VR2 : 250K Log Panel POTENTIOMETER

Completado el entorno básico: Presentación, fotografía, datos técnicos, diagramas lista de partes (Les sugiero que no compren nada antes de haber leído todo el contenido de este texto), les suministro unos cuantos detalles que considero serán útiles y conducentes al éxito de esta misión, y los cuales no se evidencian ni en diagramas ni en fotografías.

CABLE CRÍTICO

Le he dado ese nombre porque, de verdad, es el componente más CRÍTICO contenido en este dispositivo. Parece un simple cable y eso es cierto, "Es Un Simple Cable" pero, de él depende la magia del sistema de "Limitación de Corriente y del Sistema de protección".

Al comienzo de este proyecto pensé en utilizar un resistencia, tal cómo la pintan en todos los circuitos de fuentes de poder (Bueno... Casi Todos.). Pero las resistencias limitadoras o, las utilizadas como schunts amperimétricos, al ser atravesadas por corrientes elevadas, se calientan y, aún cuando no lleguen a quemarse, su resistencia se eleva por efecto del calor y comienza así una escalada térmica, casi infinita. Así que busqué una resistencia que no sufriera de calenturas y lo único que pude encontrar que cumpliera con esas característica, fue eso, UN ALAMBRE, o un cable, claro está. En el primer intento dibujé una pista calibrada en el PCB, de 0,008O, y eso se hizo para las primeras 100 fuentes. Luego pensé: para qué tanto lío, un cable también puede servir. Así que, sacando cuentas y verificando datos vi que la resistencia del cable AWG #22 es de 52.9392 O / Km. Por lo tanto, 1 m tendrá una resistencia de 0,05294 O y el "CABLE CRÍTICO" de 14,5 cm, tendrá una resistencia de 0,0077 O, aproximadamente. Un poquito menor de los 0,008 O calculados al comienzo.

Así que ese trozo de CABLE ROJO calibe 22 que parte de la patilla Emisor del Transistor Bypass, suministra al circuito su característica resistiva, más que la conductiva (El color ROJO es para seguir los convenios de definición acordados para marcar los conductores asignados al polo POSITIVO de las fuentes de energía eléctrica).

Sistema de protección y limitación de corriente de salida

De estas funciones se encargan 2 de los 4 OP-Amps. contenidos por IC1: LM324. Se utilizó este IC por la única razón de que, en stock, tenía un montón de ellos. Cualquier Op-Amp. de alimentación sencilla (Single Supply OP-Amp.), sólo, doble o cuádruple cómo en este caso, servirá para cumplir con este cometido. Sólo se debe tomar en cuenta que, con un IC de OP-Amp. único, se deberán utilizar dos piezas, mientras que, con ICs múltiples se utilizará sólo una pieza. Sugiero el uso del LS204, dual OP-Amp. en empaque DIL8, cómo alternativa.

Los dos Amplificadores Operacionales cumplen funciones similares. IC1c, lee la tensión generada por la corriente que atraviesa el Cable Crítico (Resistencia Amperimétrica) y, en configuración de amplificador, la eleva para mover la aguja del galvanómetro "A".

IC1b está configurado como Comparador de voltaje, con Vref. variable regulado por VR2, para poder limitar la corriente máxima entregada por la fuente a voluntad y en forma variable continua entre los 0,013 y los 2,0A.
En la sección "AJUSTES", será detallada la manera correspondiente para hacerlos.

Potenciómetros para regulación de Tensión y Corriente

VR1 debe ser un potenciómetro de variación lineal, de otra forma será muy incómodo ajustar ciertos voltajes.
VR2 en cambio, debe ser del tipo LOGARÍTMICO pues, sería incómodo ajustar ciertas corrientes.

Transistor By-Pass Q2

Se ha utilizado un transistor MJ3000/3001 que es un Darligton NPN bastante común, bipolar. El conocido 2N3055 también funciona pero, debido al bajo "hfe" (Beta) de este transistor, se eleva la corriente que debe entregar IC2, lo cual hace que este se caliente, pero sin llegar a temperaturas alarmantes. Preferí utilizar un darligton y, como ese estaba a la mano y en stock, ese cumplió con los requisitos: capacidad, existencia y disponibilidad inmediata.

Otros tipos pueden funcionar: A la discrecionalidad de quien desee experimentar con ello queda. No pregunten acerca del tema pues, no tengo respuestas.

Disipación de Calor

Para disipar el calor producido por los 80W "máximos" que se pueden generar en condiciones críticas (Ej: Corto Circuito Permanente directo en los bornes de salida), experimenté con diferentes tipos de disipadores disponibles en el mercado. Los que presentaron los mejores resultados eran de dimensiones grandes e igual de grandes sus costos. El criterio de selección empleado fue el de ergonomía de espacio, costo y funcionalidad: "Se debía instalar el dispositivo electrónico en un gabinete que facilitara el soporte de sus componentes, el control de las funciones, muestra de operatividad y lecturas (LED, Amperímetro y Voltímetro, Controles, Conectores); protección de los mismos y del operador, ubicación en bancos de trabajo, manipulación y solidez.".

En primera instancia y, por razones de costo y solidez, había decidido construir el gabinete con lámina de hierro pero, tomando en cuenta las dimensiones necesarias para el gabinete (caja) y las características de propagación térmica de los metales, me di cuenta que la superficie de la base del mismo, superaba con creces la de los disipadores de calor con los cuales se estaba experimentando y que, si aquellos eran de aluminio y el gabinete fuese del mismo metal, los resultados podrían ser muy favorables en cuanto al costo/beneficio esperado.

Así que, EL DISIPADOR de esta fuente de poder, está conformado por la base del gabinete, hecho en lámina de aluminio de 1,5 mm de espesor y cuyo desarrollo superficial es de 600 cm cuadrados aproximadamente. Esa superficie está pintada, por ambas caras, con esmalte sintético debido a que este tipo de pintura, facilita la distribución del calor disminuyendo considerablemente la resistencia térmica entre disipador y ambiente.

Instrumentos

Inicialmente, para la primera fuente que ensamble con el KIT, instalé Amperímetro y Voltímetro como el que se ve en la fotografía de la FL01 de la primera página. Es un VU-Meter doble al cual convertí la escala para adaptarlo a mis necesidades. Un prototipo intermedio fue construido con instrumentos separados, galvanómetros del tipo "Banda de Torsión" de 5" (12,5 cm) de dial, con escalas selectables y otros refinamientos. Este prototipo resultó ser muy costoso y, entre colaboradores, patrocinadores y mi persona, decidimos buscar una solución más económica.

Se eligió utilizar el mismo instrumento del primer prototipo. Este es un instrumento de bajo costo y resultó fácil de conseguir como Excedentes de producción. Sus galvanómetros son sensibles - 200 µA aprox. - y sólo se debe convertir la escala.
Si no se puede contar con uno de estos instrumentos, se puede utilizar cualquier instrumento < 1 mA f.s., tomando en cuenta las indicaciones siguientes:

Voltímetro: Voltímetro analógico para panel de 0~30VDC Se conecta en los nodos 13 (positivo) y 14 (negativo). No requiere ajustes y se puede prescindir de R2 y P004.

Amperímetro: Amperímetro analógico para panel de 0~2A - Este tipo de instrumentos básicamente son galvanómetros de 1 mA f.s., con una resistencia Shunt en paralelo a sus terminales. Si el SHUNT es externo (atornillado a los bornes de instrumento), simplemente se retira. Conectar el +(positivo) al nodo 7 y el -(negativo) al nodo 8.
Requiere ajuste que será descrito en la sección correspondiente.

Si se consigue un amperímetro de panel de 0~2A pude utilizarse directamente sustituyendo con él, el CABLE CRÍTICO. En este caso, se puede prescindir de R3, R4, P003 e IC1c.


Generalidades

Los datos aportados aquí delante son los únicos que pueden presentar cierta dificultad, sobre todo para los principiantes con niveles bajos de experiencia. Por lo demás, la circuitería es bastante simple y, utilizando los mismos componentes, placa de Circuito Impreso propuesta, junto al cuidado y observación de simples normas de ensamblaje y ajustes, terminará en un resultado exitoso con un buen equipo para soportar infinidad de proyectos y reparaciones.

Aquellos que tienen suficiente experiencia acumulada y, a su propio criterio, sabrán decidir respecto de cambios y/o modificas diferentes a las propuestas aquí, siempre a sus propias cuentas y riesgos.



Después de concluido el ensamblaje, sólo nos resta probar y hacer unos pocos ajustes:

Pruebas:
Si el voltímetro utilizado fuese uno estándar de 0~30V, podemos comenzar las pruebas sin otros particulares que observar.

Si se ha utilizado un galvanómetro como el descrito aquí, convertido a voltímetro, lo primero que debemos hacer es conectar un multímetro analógico o digital a los bornes de salida de la fuente, fijado en una escala que supere los 30V.

Conectar la fuente a la línea, poner el potenciómetro VR1 (control de voltaje) en la posición mínima (CCW), todo a la izquierda; el potenciómetro VR2 (control de corriente) a su posición máxima (CW), todo a la derecha.

Encender la fuente un instante y apagar. En el lapso encendido y apagado se debe verificar que no deberían haber manifestaciones de ningún tipo: Ruido, humo, desplazamiento de instrumentos, etc.. Si no parece haber ninguna manifestación extraña, encendemos la fuente procediendo a incrementar VR1. A la mitad del recorrido ya se debería notar un desplazamiento de la aguja del voltímetro interno y del externo también. Desplazando VR1 al máximo de su recorrido, deberíamos tener una lectura cercana a los 30VDC en el voltímetro externo, por lo menos.
Una vez probado esto, pasamos a la siguiente prueba y esta será para verificar la corriente máxima que circulará por el dispositivo.

Fijar la tensión de salida en unos 2V.

Desconectar el multímetro externo y prepararlo cómo amperímetro, preferiblemente en la escala de 10A o, en todo caso, una escala superior a los 3 A.

Fijar la punta negativa (-) al borne negativo (negro) de la fuente.

Tocar brevemente el borne positivo (rojo) de la fuente con la punta positiva (+) del multímetro, notando el desplazamiento del instrumento M1 (AAM), amperímetro interno, tomando en cuenta su lectura.

Ajustes:
Para ajustar el voltímetro M2 (AVM), retomemos todo el proceso descrito en "Pruebas" 1.

Fijamos los 30V en el multímetro y, mediante el trimmer P004 llevamos la aguja de M2 hasta el fondo escala del mismo. OJO: Este ajuste sólo es válido para instrumentos convertido, como el descrito en el diagrama original.
Ajuste del Amperímetro M1- OJO: Este ajuste sólo es válido para instrumentos convertido, como el descrito en el diagrama original. Retomemos todo el proceso descrito en "Pruebas" 2.

Ahora conectamos el multímetro externo, en función de amperímetro y lo dejamos fijo con lectura de 2A. Si la lectura excede o no alcanza este nivel, se desconecta una punta del multímetro, se toma un cautín y, si la lectura es excedente (Va más allá de los 2A), se procede a alargar un poco el CABLE CRÍTICO, en el punto de contacto con el terminal del borne rojo. Si, la lectura no alcanza los 2A, la operación será inversa: se reducirá un poco el CABLE CRÍTICO.

Ahora ajustaremos la lectura del Amperímetro Interno.
Con lectura de 2A en el multímetro, se ajustará P003 hasta que la aguja alcance la línea de fondo escala en M1.
Ahora se podrá comprobar el funcionamiento del limitador de corriente, mediante VR2.
Con tensión de salida de 2V, conectar el multímetro en función amperios descrita antes, a los bornes de salida Debería marcar 2A como se indicó antes.
Variar VR2 moviéndolo al contrario de la agujas del reloj (CCW). Se debería percibir un descenso de la corriente de salida, tanto en el multímetro, como en el Amperímtro interno. En la posición mínima del control, la corriente debería indicar 0,013 A, siempre y cuando se haga el ajuste con un multímetro digital.

Operación:
Ajuste de la tensión de salida:
Mediante VR1 se llevará la aguja del Voltímetro hasta la tensión requerida.
Limitación de la corriente de salida:
Fijada la tensión requerida, se cortocircuitan los borne de salida y se varía VR2 hasta que el amperímetro indique la máxima corriente que se desea que suministre la fuente. Se retira el cortocircuito y se aplica mediante cables al dispositivo que se desea alimentar. Ante cualquier eventualidad, la corriente no podrá superar la meta fijada.

En general, este dispositivo se opera a corriente máxima: VR2 a tope derecho (CW).