Saber Electronica 305

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ISSN: 0328-5073 Año 26 / 2012 / Nº 305

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SUMARIO 305.qxd:*SUMARIO 274 11/19/2012 15:23 Página 1

EDITORIAL QUARK

Año 26 - Nº 305 DICIEMBRE 2012

Vea Vea en en Internet Internet elel primer primer portal portal de de electrónica electrónica interactivo. interactivo. Visítenos en la web, y obtenga información gratis e innumerables beneficios. Visítenos en la web, y obtenga información gratis e innumerables beneficios.

www.webelectronica.com.ar www.webelectronica.com.ar SECCIoNES FIJaS Descarga de CD: Servicio Técnico a Equipos Lavavajillas

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aRTÍCuLo DE Tapa ascensor de “N” plantas Microcontrolado programable Control de un ascensor con Compuertas Lógicas

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CuRSo DE ELECTRÓNICa Etapa 2, Lección 5: Reguladores de Tensión Integrados Los amplificadores operacionales Cómo se Estudia este Curso de Técnico Superior en Electrónica

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MaNuaLES TÉCNICoS 500 Fallas y Soluciones en audio. Minicomponentes, Modulares, Reproductores de CD y DVD, potencias, Etc. 50 Manuales de Servicio y 500 planos Gigantes

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TÉCNICo REpaRaDoR Recuperación de Microcontroladores Dañados. Muletas para Señales alternas de alta Frecuencia

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auTo ELÉCTRICo Gestión Electrónica del Motor: Las Funciones de la ECu en el automóvil

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MoNTaJES Fuente de alimentación con Control de Carga & Teclado Microcontrolado Central de alarma Inteligente con Múltiples Zonas de Entrada y Discador Telefónico

Distribución en Capital Carlos­Can­ce­lla­ro­e­Hi­jos­SH Gutenberg­3258­-­Cap.­4301-4942

70

NoS MuDaMoS

Nueva Dirección:

San Ricardo 2072, Barracas Vea en la página 66 más detalles

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Estamos a 15 cuadras de la anterior dirección. Vea en la página 66 cómo llegar. Visítenos durante Diciembre y llévese CDs y revistas de regalo a su elección Distribución en Interior Dis­tri­bui­do­ra­Ber­trán­S.A.C. Av.­Vé­lez­Sárs­field­1950­-­Cap.

Impresión: Impresiones BARRACAS S. A.,Osvaldo Cruz 3091, Bs. Aires, Argentina

Uruguay RoDeSol SA Ciudadela­1416­-­Montevideo 901-1184

Publicación adherida a la Asociación Argentina de Editores de Revistas

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SABER ELECTRONICA Director Ing. Horacio D. Vallejo Producción José María Nieves (Grupo Quark SRL) Columnistas: Federico Prado Luis Horacio Rodríguez Peter Parker Juan Pablo Matute

EDITORIAL QUARK

Edi­to­rial­QUarK­S.r.l. Pro­pie­ta­ria­de­los­de­re­chos en­cas­te­lla­no­de­la­pu­bli­ca­ción­men­sual­Sa­bEr­ElEc­tro­ni­ca argentina: (Grupo­Quark­SRL)­San Ricardo­2072,­Ca­pi­tal­­­Fe­de­ral,­ Tel­(11)­4301-8804 México (SISA):­Cda.­Moctezuma­2, Col.­Sta.­Agueda,­Ecatepec­de­Morelos, Edo.­México,­Tel:­(55)­5839-5077

ARGENTINA Administración y Negocios Teresa C. Jara (Grupo Quark) Staff Liliana Teresa Vallejo, Mariela Vallejo, Diego Vallejo Sistemas: Paula Mariana Vidal Red y Computadoras: Raúl Romero Video y Animaciones: Fernando Fernández Legales: Fernando Flores Contaduría: Fernando Ducach Técnica y Desarrollo de Prototipos: Alfredo Armando Flores México Administración y Negocios Patricia Rivero Rivero, Margarita Rivero Rivero Staff Ing. Ismael Cervantes de Anda, Ing. Luis Alberto Castro Regalado, Victor Ramón Rivero Rivero, Georgina Rivero Rivero, José Luis Paredes Flores Atención al Cliente Alejandro Vallejo [email protected] Director del Club SE: [email protected] Grupo Quark SRL San Ricardo 2072 - Capital Federal www.webelectronica.com.ar www.webelectronica.com.mx www.webelectronica.com.ve Grupo Quark SRL y Saber Electrónica no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial. número­de­registro­de­Propiedad­intelectual­Vigente:­96

DEL DIRECTOR AL LECTOR

UN AÑO MÁS... Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encontramos nuevamente en las páginas de nuestra revista predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica. Este año Saber Electrónica cumplió 25 años de edición ininterrumpida desde su creación, allá por 1986 y el mes próximo comenzamos el año 24 en varios países de América Latina. Es un motivo de orgullo haber crecido de la mano de muchísimas personas ligadas con la electrónica y que hoy no están con nosotros, Luis Horacio Rodriguez, Egon Strauss y Arnaldo Galetto son solo algunos de los “genios” que formaron parte de este equipo que mes a mes comparte con todos ustedes las “novedades de la electrónica” y que, pese a no estar físicamente, siguen aportando toda su sapiencia y experiencia en más de una ocasión en las páginas de nuestra querida revista. Es cierto que la forma de divulgar contenidos ha cambiado pero la electrónica sigue siendo la misma, evolucionó la tecnología y aparecieron nuevos materiales pero las leyes que rigen esta disciplina siguen siendo las mismas y no creo que vayan a cambiar. También es cierto que hace 25 años existían en el mercado Latinoamericano cerca de 10 revistas hermanas y que hoy sólo Saber Electrónica sigue llegando a todos los rincones de nuestro Continente; pero también es verdad que intentamos mantener “vivas” sus enseñanzas publicando artículos en la edición impresa y colocando información en nuestra web (Nueva Electrónica, Electrónica y Computadoras, Radio Práctica y Electrónica Hoy son solo algunas de las revistas a las que agradecemos permanentemente su apoyo y que hoy siguen vigentes en nuestra web). Se está terminando el año y es hora de un nuevo balance… y para nosotros es más que positivo… por eso quiero terminar este mensaje tal como lo empecé: “estamos orgullosos de haber crecido y seguir evolucionando en el campo de la electrónica” y estamos muy agradecidos de que nos siga prefiriendo. Quienes hacemos Saber Electrónica queremos que este fin de año lo encuentre plagado de felicidad y que el año que comienza sea el inicio de una etapa en la que se cumplan todos sus deseos. ¡Hasta el mes próximo!

Ing. Horacio D. Vallejo

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Ar tículo de Tapa Presentamos el sistema electrónico correspondiente a la automatización de un ascensor para varios pisos. El artículo expone el circuito de la maqueta de un ascensor de 5 plantas con PIC pero nada impide que pueda emplear el dispositivo para una cantidad diferente de pisos. Este proyecto fue el primero que desarrollé cuando me introduje en el mundo de los microcontroladores, actualmente me doy cuenta que, con los nuevos conocimientos que he adquirido, podía haber realizado el programa de forma mas depurada, pero he decidido dejarlo tal cual para que pueda ser comprendido por un principiante. El programa es muy fácil de comprender y modificar de modo de poder usarlo para otras aplicaciones. Decidimos la publicación de este informe dado que en diferentes seminarios realizados por Saber Electrónica en México, Argentina, Perú y El Salvador, 6 participantes (estudiantes universitarios) expusieron sus modelos basados en este ascensor. Autor: José Martínez e-mail: [email protected] - http://www.diselc.es

AutomAtismos:

Ascensor de “n” PlAntAs microcontrolAdo ProgrAmAble

INTRODUCCIÓN He realizado una maqueta de 8 plantas cuyo motor de corriente continua se puede controlar con una tarjeta que realicé “hace mas de 20 años” mediante puertas lógicas, la cual incorpora 10 circuitos integrados y manda la orden de subir y bajar a otra tarjeta de 4 transistores con disposición en puente H, la cual lleva también incorporado el puente de diodos y el condensador de filtro para alimentar a todo el conjunto. Con el avance del tiempo y ya con más conocimientos, he decidido realizar el sistema de control con el “archi” conocido PIC16F84. En la parte inferior de la imagen mostrada en la figura 1 se encuentra la tarjeta con un microcontro-

lador PIC 16F84A, el cual programé para controlar 5 plantas. La única limitación para implementar más plantas es la cantidad de pines que dispone este micro, así por ejemplo con el 16F628 que incluso sale más económico se puede implementar hasta 7 plantas. El que sepa un poco de programación en lenguaje ensamblador verá lo fácil que es modificar este programa para realizar el control del número de plantas que desee y si no sabe… pues no se preocupe, podrá descargar un curso de programación totalmente gratis y hasta varios programas para diferentes aplicaciones y números de plantas a controlar. La tarjeta microcontrolada lleva en su parte izquierda los pulsadores de llamada así como los LED indicadores que avisan que en esa planta está

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Artículo de Tapa prevista la parada de la cabina. En el lado izquierdo lleva los LED indicadores del lugar donde se encuentra la cabina en cada momento. A la izquierda de la tarjeta microcontroladora he situado con una placa perforada los dos relés que controlan el motor. La tarjeta de la derecha corresponde a otra forma de controlar esta maqueta mediante puertas lógicas, cuyo esquema también expondremos en este informe. En la maqueta, el habitáculo o cabina se desplaza dentro de un tubo de aluminio mediante un sistema de movimiento que paso a explicar: En la figura 2 puede observar el soporte realizado con ángulo de hierro de 40 mm x 40 mm para sostener el tubo de aluminio, para la construcción fue soldado con una eléctrica (soldadura por arco). También se muestra el motor con ruedas dentadas para reducir la velocidad de éste y generar más fuerza. El motor lo obtuve de algún equipo que desguacé, no recuerdo que fue, que cada uno se las ingenie con

Figura 1

Figura 2

Figura 4

Figura 3

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lo que tenga a mano. Vea en la parte superior de la imagen (seguimos con la figura 2) una pequeña polea que fue necesaria colocar cerca del motor para guiar el hilo al centro del carrete que éste lleva asociado. La cabina la realicé de madera, con polea para dividir por 2 la velocidad, y a su vez hacer que el motor trabaje más suave. En la figura 3 se tiene una vista general de los 8 huecos realizados en el tubo de aluminio de 40m x 40mm y 100 mm de alto. Estos huecos los realicé mediante sucesivos agujeros con un taladro y luego perfilándolos con una lima. Al tratarse de aluminio el trabajo no fue muy duro. En cada “planta” se colocó un LED indicador, figura 4. Estos LEDs no se han conectado a la tar-

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Ascensor de “N” Plantas Microcontrolado Programable

Figura 5

jeta con el microcontrolador, pero los he utilizado para el otro proyecto de un ascensor de 8 plantas con puertas lógicas que más adelante expondremos. Los soportes metálicos de los LEDs actúan como elementos de llamada. Al utilizar porta-led metálico éste me sirvió como elemento sensor, así que en cada porta-led coloqué un terminal de masa o tierra para conectar un cable. He utilizado una canaleta de 50 mm x 20 mm como soporte.

Figura 6

Para determinar la posición de la cabina utilicé un sistema “sensor” muy sencillo pero efectivo, se trata de colocar en cada planta un reed-relé y en la cabina un imán, de manera que cada vez que pasa el imán por la posición del reed-relé, este cerrará sus contactos indicando que el habitáculo está pasando por ahí. A la cabina, realizada en madera, le hice un pequeño agujero en donde luego introduje un pequeño imán encargado de accionar los interruptores reed-relés, para así determinar la posición de la cabina dentro del tubo, figura 5. Observe el detalle de los 3 tornillos que lleva en el lado derecho, en realidad lleva un total de 12, los cuales sirven para evitar holguras de la cabina dentro del tubo de aluminio, así como para minimizar al máximo posible el roce. En la figura 6 se pueden observar los reed-relés. Se trata de unos simples interruptores que son accionados mediante un imán. Son los encargados de decirle al microcontrolador en qué posición se encuentra la cabina. Estos elementos tienen un precio de uno a dos dólares. Su uso es muy frecuente en sistemas de alarma para detectar la apertura de puertas y ventanas. En lugar de estos elementos también se podía haber empleado cualquier otro dispositivo como: micro-interruptores, células fotoeléctricas o incluso detectores por efecto hall. En el primer “intento” cometí un pequeño error al instalar los reed-relés: si el imán pasa justamente por el centro de este elemento, paralelo a las lengüetas o contactos, no detectará el campo magnéticoy por lo tanto no actuará. En la figura 7 se puede observar la primera posición en la que coloqué a

Figura 7

Figura 8

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Artículo de Tapa

Figura 9

estos interruptores magnéticos. Ahora bien, como ya tenía colocado el imán en la cabina, preferí cambiar la orientación del reed-relé y colocarlo según la imagen de la figura 8. Si se fija en el video que se encuentra en la página del autor, podrá observar que cuando se acerca la cabina al detector se enciende el LED, se apaga un instante y se vuelve a encender al alejarse.

EL CIRCUITO ELÉCTRICO

DEL

SISTEMA DE CONTROL

Se puede observar en el esquema de la figura 9 que el cerebro de todo el control es el famoso microcontrolador PIC 16F84A, aunque perfectamente podemos utilizar el 16F628 con unas pequeñas modificaciones en el programa y así nos ahorramos el cristal de 4MHz y los 2 condensadores asociados. Seguramente le llamará la atención que los dio-

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dos LED tienen conectados el cátodo al microcontrolador ya que lo común es verlos al revés. Naturalmente, en esta configuración, cuando yo quiero encender un LED el micro tiene que mandar un "0" al terminal donde está conectado el LED en lugar del típico "1". Observe que los pulsadores, tanto los de llamada como los de posición de la cabina, comparten los pines del PIC con los diodos LED. En el esquema tengo configurados todos los pines como entradas, y cuando detecto una pulsación, el programa hace que ese pin (patita del micro) sea una salida con nivel lógico "0". Los mismos diodos LED junto con sus resistencias limitadoras sirven para polarizar las entradas del micro. Obviamente, el funcionamiento del circuito se basa en el programa que está grabado en el PIC; para los que están en tema, en la tabla 1 está el programa ensamblador; si sigue las rutinas, ins-

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Ascensor de “N” Plantas Microcontrolado Programable

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Artículo de Tapa trucción por instrucción, no tendrá ningún inconveniente en comprender su lógica, dado que se han colocado las acciones que realiza cada instrucción. Este programa ya sea en archivo “.asm” o “.hex” (los dos formatos o lenguajes básicos que acepta el PIC cuando se lo programa) puede descargarlo desde la página del autor o desde nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave: “ascensorpic”. En dicho sitio también encontrará las placas de circuito impreso, el curso de programación y la demás información mencionada en este artículo.

Figura 10

LA ETAPA DE POTENCIA Yo usé relés de 12V ya que disponía de ellos, aunque se puede conectar cualquier relé que funcione entre 5V y 24V, siempre y cuando se le suministre la tensión apropiada a la bobina del relé. En la figura 10 se tiene el circuito sugerido para energizar a los relés, el negativo de este circuito deberá de unirse al negativo de la tarjeta microcontroladora. En los contactos de los relés apliqué 12V, ya que el motor que disponía para hacer funcionar la maqueta trabaja con esta tensión, pero puede poner cualquier tipo de motor, incluso motores de 110V ó de 220V. El negativo que se aplica a los contactos está representado con el símbolo de masa, aunque no tiene porqué ir de esa manera, es más, si trabajamos con motores de tensión de línea (110V ó 220V) deberemos evitar que tenga contacto con la parte de continua.

derecha otro de 10µF (estos elementos no vienen reflejados en el esquema). Naturalmente los 12V que aplicamos a la entrada del 7805 vienen ya previamente rectificados y filtrados con un condensador de 1000µF. En el lado izquierdo de la placa van situados los pulsadores de llamada, y en el lado derecho deje hueco para colocar otros pulsadores que simularán la posición de la cabina, los cuales coloqué para hacer la comprobación del circuito antes de montar la maqueta. Una vez verificado su correcto funcionamiento quite esos pulsadores de la placa y conecte en la regleta de conexión los reed-relés que detectan la

LA PLACA DE CIRCUITO IMPRESO En el diseño del PCB, mostrado en la figura 11, he incorporado en la parte inferior un regulador de tensión 7805, el cual se encarga de bajar la tensión de 12V a 5V. A la izquierda de este lleva un condensador electrolítico de 100µF y a la

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Figura 12

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Ascensor de “N” Plantas Microcontrolado Programable Figura 11

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Artículo de Tapa posición de la cabina. En la figura 12 se puede observar una vista de la placa de control armada. Tal como mencionamos al comienzo de esta presentación, resta explicar el proyecto que dió “origen” a este contro, nos referimos al circuito de control con compuertas lógicas, tema que desarrollamos brevemente en otro artículo de esta misma edición.

PROGRAMADOR

DE

PIC GPIC

Para programar el microcontrolador del ascensor precisará un circuito adicional. Puede emplear un “programador” común que se conecta al puerto serial de una computadora y que expusimos en varias oportunidades en Saber Electrónica. Dicho

programador no precisa fuente externa pero tiene el inconveniente de no poder conectarse en las computadoras personales modernas tipo laptop , notebook o Tablet dado que dichos dispositivos no poseen puerto serial. Aún colocando un adaptador, para tener un puerto COM virtual, tampoco funciona nuestro viejito conocido Quark Pro 2. Es por ello que en Saber Electrónica Nº 287 publicamos el diseño de un cargador o programador de PIC por puerto USB denominado GIPC SE. En la figura 13 podemos apreciar el circuito de este programador cuya explicación y desarrollo encontrará en la revista mencionada, si no la posee puede descargar toda la información y los programas desde nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave: “ascensorpic”. J

Figura 13

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ISSN: 1514-5697 - Año 12 Nº 155 2013 - Argentina: $9, 90 Recargo Interior: $0,50

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Descarga de CD

servicio técnico a equipos de

lavavajillas

Editorial Quark SRL, Saber Internacional S.A. de CV, el Club SE y la Revista Saber

Electrónica presentan este nuevo producto multimedia. Para realizar la descarga tiene que tener esta revista al alcance de su mano, dado que se le harán preguntas sobre su contenido. Para realizar la descarga, vaya al sitio: www.webelectronica.com.ar, haga clic en el ícono password e ingrese la clave “CD-1407”. Deberá ingresar su dirección de correo electrónico y, si ya está registrado, de inmediato podrá realizar la descarga siguiendo las instrucciones que se indiquen. Si no está registrado, se le enviará a su casilla de correo la dirección de descarga (registrarse en webelectronica es gratuito y todos los socios poseen beneficios).

MÓDULO 1 - LOS EQUIPOS LAVAVAJILLAS Funcionamiento del Lavavajillas Seguridad Acua-Stop Programas de un Lavavajillas Resumen General de los Programas Construcción y Funcionamiento de un Lavavajillas Bomba doble de disposición vertical La Bomba de desagüe Los Motores de las Bombas Válvula Electromagnética AquaStop El Sistema Electrónico del llenado de agua Indicación de Necesidad de Recarga de Sal

Resolución de Fallas: Bloqueo de Agua Test de la Bomba de Desagüe Conociendo el Motor del Lavavajillas Cómo Verificar la Bomba de Recirculación y la Resistencia Cómo Comprobar el Estado de los Componentes del Lavavajillas

MÓDULO 4 - INFORMACIÓN ADICIONAL: Curso Completo de Reparación de Lavadoras. Se trata de un curso práctico que enseña cómo son las Máquinas lavadoras, desde las antiguas, totalmente eléctricas, hasta las modernas microcontroladas. Incluye: mecánica, electricidad y electrónica. Para los MÓDULO 2 - MÁS SOBRE LOS EQUIPOS LAVAVAJILLAS que no poseen conocimientos de electrónica también Problemas y averías en Lavavajilla: No Desagota, No posee un curso de electrónica básica en 6 lecciones. Carga Agua MÓDULO 5 - INFORMACIÓN ADICIONAL Más Sobre Lavavajillas Parte 1 y Parte 2 Fallas en el Sistema de Calentamiento CURSO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS Derivación a Tierra en Lavavajillas Comprobación de Resistencia MÓDULO 6 - INFORMACIÓN ADICIONAL Comprobación Casera de Fugas en una Electroválvula CURSO DE SERVICIO TÉCNICO A EQUIPOS ELECTRÓNICOS de Entrada de Agua MÓDULO 7 - MANUALES DE SERVICIO Y GUÍAS PRÁCTICAS Cómo Solucionar Problemas de Desborde de Agua DE REPARACIÓN MÓDULO 3 VIDEOS En este módulo se incluyen diferentes manuales de En este módulo encontrará una serie de videos refe- equipos de línea blanca, centrándonos en las lavadorente al funcionamiento, mantenimiento y reparación ras. Por razones de espacio no podemos listar todos los manuales pero, algunos de ellos, son los siguiende lavavajillas, entre ellos: tes: Medición y Prueba e Resistencias en Lavavajillas 10 Manuales Dream Test de Continuidad y Derivación Lavadoras, Secadoras y Lavavajillas de Importación Medición de los Termostatos Funcionamiento del Sistema de Seguridad 20 Manuales WHIRLPOOL Manual Dream Family Antidesborde (Bosch y Balay) Resolución de Fallas: Control de Temperatura, Sistema 5 Manuales Frigidaire 8 Manuales Phillips Antidesborde y Bomba de Desagüe. Resolución de Fallas: Fuga de Agua por atasco de 22 Manuales de equipos de origen Chino Despiece de Equipos Residuos.

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CuRso de TéCnICo supeRIoR en eleCTRónICa

Teoría

ETAPA 2 - LECCIÓN Nº 5

Reguladores de Tensión Integrados Los circuitos integrados de la serie 78XX son reguladores proyectados para tensiones de salidas fijas y positivas. Lo que muchos no saben, es que las aplicaciones de estos componentes no se limitan solamente a esta finalidad y en este capítulo presentamos una serie de circuitos que usan estos CIs y mostramos varias ideas prácticas importantes. INTRODUCCIÓN Toda fuente de alimentación está formada por etapas y las principales son: transformación, rectificación, filtrado y regulación. La etapa de regulación posee diversas configuraciones, dependiendo de cada aplicación. Entre estas configuraciones tenemos las que hacen uso de los integrados reguladores de tensión, con salida fija en tensión negativa o positiva. La familia 78XX consiste en CIs reguladores positivos, mientras que la serie 79XX trabaja con valores de tensiones negativas en su salida. El valor de tensión regulada está dado por los dos últimos números. Recordamos que los elementos de esta familia poseen protección interna contra sobrecalentamiento y sobrecargas, además de no necesitar componentes adicionales para realizar el regulado.

Figura 1

En la figura 1, se presenta el diagrama de bloques de un circuito integrado regulador de tensión que consiste en: Elemento de referencia: que proporciona una tensión de referencia estable conocida. Elemento de muestreo de tensión: que “muestrea” el nivel de tensión de salida. Elemento comparador: que compara la referencia y el nivel de salida para generar una señal de error. Elemento de control: que puede utilizar esta señal de error para generar una transformación de la tensión de entrada y producir la salida deseada.

Figura 2

Agregando algunos componentes externos, podemos alterar esa configuración interna del CI, y así aumentar sus aplicaciones. REGULADOR DE TENSIÓN PATRON La aplicación más usada en circuitos utilizando CIs 78XX es la de la figura 2. La tensión de salida depende del circuito integrado utilizado y la corriente máxima para cualquier CI de esa serie es de 1A. El capacitor C1, filtra la tensión del rectificador, mientras que el capacitor C2, desacopla la alimentación.

Figura 3

REGULADOR FIJO CON MAYOR TENSIÓN DE SALIDA En caso de que el lector desee montar una fuente de 12V, pero en su banco de trabajo sólo existan CI 7805...

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lección 5

Figura 4

¿Qué puede hacer? Sencillo: basta colocar un elemento que provoque una caída de tensión, como muestra la figura 3. De esta forma, la tensión de salida será la suma de la tensión regulada por el CI (Vreg) más la caída del componente. El valor del resistor está calculado por la siguiente fórmula: Vs - Vreg R = ——————————— 5

Figura 5

Donde: Vs = tensión de salida deseada Vreg = tensión de salida del regulador R = resistor en kohm Para el ejemplo dado, el valor obtenido para R fue de 1,4kohm. El valor comercial más cercano es el de 1,2kohm. En caso de que la corriente consumida sobrepase los 500mA, es conveniente colocar el CI en un disipador de calor adecuado. AUMENTANDO LA TENSIÓN DE SALIDA CON ZENER

Figura 6

En caso de que el resistor sea sustituido por un diodo zener, la tensión de salida aumentará de acuerdo con la tensión del mismo (figura 4). Este mismo razonamiento se aplica con diodos rectificadores comunes, según muestra la figura 5. Por el hecho de que la tensión de entrada excede el límite soportado, el circuito no es a prueba de cortos. TENSIÓN DE SALIDA AJUSTABLE CON CI REGULADOR FIJO En la figura 6, tenemos un circuito de comportamiento superior en lo que atañe a regulación. Observe que la configuración es la misma que la de la figura 3, con el agregado de un potenciómetro. De esta forma podemos variar la tensión de salida, desde la tensión de regulación del CI (Vreg) hasta el valor máximo, dado por la fórmula:

Figura 7

Vreg . P1 Vs = Vreg + ————————— + Iq . P1 R1 + P1 Donde: R1 < Vreg / 3 x Iq Vreg = tensión de salida del regulador R1 y P1 = resistor y potenciómetro en ohm. Iq = corriente en reposo. El parámetro Iq es denominado corriente en reposo de operación, y generalmente, está en la banda de los 3mA a los 10mA. La misma es la corriente que fluye de la entrada hacia el terminal común del CI y varía para cada regulador (normalmente se toma 5mA). FUENTE DE CORRIENTE FIJA Hay casos en que necesitamos una corriente constante , como un cargador de baterías, por ejemplo. Sabemos que el CI posee una tensión constante de salida (Vreg). Si agregamos un resistor tendremos una corriente siempre fija en la salida (figura 7).

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Teoría Para la fuente de corriente del ejemplo dado, la fórmula para calcular el valor de Is es:

Figura 8

Vreg Is = —————————— + Iq R Para el CI 7805, el manual indica una corriente de reposo de 4,2mA. FUENTE DE CORRIENTE AJUSTABLE En caso de que sea necesaria una corriente ajustable en la salida, utilice el circuito de la figura 8.

Figura 9

La corriente de salida máxima y mínima se calcula por la fórmula: Vreg Ismáx = ———————— + Iq (R - P) Vreg Ismín = ———————— + Iq (R + P) El control del ajuste de corriente se hace por el potenciómetro, cuyo valor se calcula en función de la banda de valores de corriente.

Figura 10

COMO AUMENTAR LA CORRIENTE DE SALIDA La manera más simple de ampliar la capacidad de corriente de salida de un CI78XX es la de la figura 9. En el ejemplo utilizamos el CI7818, pero la idea sirve para todos. El resistor de potencia en paralelo con el CI, auxilia en la conducción de corriente. Recordamos que los capacitores C1 y C2 filtran y desacoplan la alimentación, respectivamente. REGULADORES 78XX EN PARALELO Otra sugerencia muy interesante aparece en la figura 10. Por el hecho de que los CIs están en paralelo, tenemos la corriente dividida y con esto una mayor provisión de corriente del sistema. Los diodos D1, D2 y D3 que aíslan las entradas de los reguladores, mientras D4, D5 y D6 provocan la caída de tensión para compensar la de entrada.

Figura 11

Aconsejamos el uso de, como máximo, cinco CIs en esta configuración para evitar inestabilidades en el circuito. La capacidad de corriente para este ejemplo es de 3A. REGULADOR DE TENSIÓN FIJO DE 7A Con auxilio de un transistor de potencia, podemos aumentar todavía más la capacidad de corriente de salida de un CI de esta serie (figura 11). Así, para la corriente de hasta 4A sugerimos el uso de un transistor TIP 42. Para corrientes superiores (hasta 7A), el transistor empleado debe ser el

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lección 5 MJ2955 o el 2N2955. La tensión de salida está fijada por el CI, y los transistores deben ser colocados en disipadores de calor apropiados para el volumen de corriente deseado. Como aplicación recomendamos el uso en fuentes de alimentación para amplificadores de automóviles, en cuyo caso el CI debe ser el 7812.

Figura 12 REGULADOR DE 7A CON PROTECCIÓN CONTRA CORTOS En los circuitos propuestos, en caso de que hubiera un cortocircuito en la salida, ciertamente el CI y el transistor (si se lo hubiera utilizado) se quemarían. La figura 12 ilustra un circuito que impide que esto ocurra. En funcionamiento normal, Q2 proporciona la corriente de salida, juntamente con el CI. El resistor R1 es el sensor de corriente de cortocircuito y es calculado por la fórmula: 0,7 R1 = ————— Icc

Figura 13

Donde: R1 = resistor en ohm. Icc = corriente de cortocircuito en amperes. 0,7 = corresponde a la tensión base-emisor del transistor Q1 utilizado. Para calcular el valor de R1, basta sustituir el valor máximo de corriente del circuito. REGULADOR AJUSTABLE UTILIZANDO CIs 7805 Y 741 Hay aplicaciones en que necesitamos una mejor regulación en la salida. La figura 13 muestra un ejemplo de regulador con tensión de salida ajustable desde 7V hasta 20V.

Figura 14

Para este caso la tensión de salida es siempre regulada de un valor mayor que 2V de la tensión de regulación del CI hasta un valor máximo dado por la tensión de entrada del CI. Por ejemplo, si en lugar del 7805, hubiéramos utilizado el 7815, tendríamos una variación entre 17V a 20V o más, dependiente del valor de la tensión de entrada. Recordamos que el CI7824 no puede ser utilizado en esa configuración, porque el 741 podría quemarse, ya que estaríamos trabajando con más de 25V. FUENTE DE TENSIÓN SIMÉTRICA UTILIZANDO CI 78XX Observe que, en la figura 14, usamos nuevamente el 741 que en este caso actúa como un divisor de tensión, juntamente con los resistores R1 y R2. A pesar de que los reguladores trabajan con tensiones positivas, creamos una referencia negativa con el amplificador operacional y así obtenemos tensiones positivas y negativas en relación a tierra. La diferencia entre la tensión de salida positiva y negativa depende de la tensión de off-set del 741, con valores típicos entre 1mV y 5mV. Los capacitores C1, C2, C3 y C4 filtran la corriente alterna que pudiera existir y C5 hace un acoplamiento entre la entrada inversora (pin 2) y la salida de CI-3 (pin 6). Cualquier regulador puede ser usado, con excepción del 7824, debido a los límites de tensión del amplificador operacional. Finalizando, solamente para tener una idea, cada uno de estos circuitos integrados está compuesto internamente por 2 capacitores cerámicos, 3 diodos zener, 26 resistores de polarización y nada menos que 24 transistores.

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Teoría

los amplificadores operacionales La popularidad que el amplificador operacional ha conquistado se debe a las técnicas de integración y su costo ínfimo en relación con la complejidad de estos amplificadores. Todo técnico resulta beneficiado en esto, ya que es más recomendable (y más cómodo) utilizar un amplificador operacional que elaborar un circuito especial, generalmente producido en series pequeñas, capaz de realizar las mismas funciones que el operacional. También recibe beneficios el eventual comprador de dispositivos electrónicos que utilice el amplificador operacional, en su versión integrada, por ejemplo: obtiene mayor confiabilidad y duración, así como menor costo total del producto final. INTRODUCCIÓN La idea no es desarrollar la teoría de funcionamiento de este componente, sino mostrar cómo un amplificador operacional es adecuado para realizar determinadas tareas. Salvo mención en sentido contrario, los amplificadores utilizados en las aplicaciones descriptas se suponen ideales, o sea, con características de ganancia e impedancia, cuya influencia puede ser ignorada: ganancia Av elevada, impedancia de salida Zo muy grande. Veremos las razones antes que nada. EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL IDEAL Y REAL El amplificador operacional ideal y que no existe en la práctica reúne las siguientes características: - Ganancia en “lazo” abierto: infinita - Ancho de banda: infinita - Impedancia de entrada: infinita - Impedancia de salida: nula - Variaciones de características con el tiempo y la temperatura: inexistentes. El símbolo gráfico del amplificador así como el circuito equivalente del amplificador ideal pueden ser apreciados en la figura 1, donde la impedancia de salida es nula (cortocircuito), la impedancia de entrada es infinita (circuito abierto), la tensión de salida Vo es nula cuando Vi (tensión de entrada) sea nula.

Figura 1

El amplificador operacional real (o práctico) no cumple las características de los amplificadores ideales que indicamos arriba y sí las siguientes: - Ganancia a lazo abierto extremadamente elevada (del orden de 103 a 106), pero no infinita, - Ancho de banda que cubre la gama desde c.c. hasta algunos centenares de MHz (megahertz); con todo, la ganancia sin realimentación irá disminuyendo con la frecuencia a razón de 6dB/octava a 12dB/octava, hasta volverse unitario,

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lección 5

Figura 2

- Impedancia de entrada elevada, del orden de los MΩ (megaohm), aunque no es infinita; puede despreciarse la corriente entre los terminales positivo y negativo de entrada en la mayoría de los casos prácticos, - Impedancia de salida no es nula pero sí muy pequeña, - Variaciones de las características como el tiempo y la temperatura muy reducidas: - Tensión de salida positiva y negativa con amplia gama de valores, normalmente entre ±10 volt a ±15 volt. Se puede verificar que, realmente, el amplificador operacional real presenta características eléctricas muy similares a las del amplificador ideal, hasta el punto que, para el análisis de los circuitos típicos que serán presentados, supondremos que no circula corriente entre las entradas positiva y negativa, pues suponemos Zi = ∞. Por lo tanto, la tensión de la entrada positiva, que será designada Vx, es igual a la de la entrada negativa, que denominaremos Vy conforme se ilustra en la figura 2. Aunque los cálculos que se desarrollarán serán elementales, son fundamentales para la compresión de cualquier circuito y se basan en la consideración anterior, o sea, que Vx = Vy. AMPLIFICADOR INvERSOR Esta configuración se llama así porque la señal de salida (tensión de salida Vo) es de señal opuesta a la entrada y puede ser mayor, igual o menor, dependiente de la ganancia que fijemos al amplificador a través de una malla de realimentación resistiva. La señal de entrada, como vemos en la figura 3, se aplica al terminal inversor, o negativo, del amplificador en tanto la entrada positiva, o no inversora, es llevada a tierra gracias a una resistencia cuyo valor es el resultado del paralelo formado por las resistencias de realimentación R1 y R2, las que establecen, como veremos, la ganancia del amplificador; a decir verdad, es sólo la resistencia R2 la que va de la salida al terminal de entrada negativo, la que provee el eslabón de realimentación, si bien una realimentación negativa. La tensión del terminal positivo y la del negativo son iguales, pues la impedancia de entrada es muy grande y la corriente entre estos terminales será prácticamente nula, entonces Vx = Vy como ya habíamos mencionado. Una vez que no circula corriente entre los terminales de entrada del circuito (figura 3) se tiene Vy = 0, o bien: Vx = Vy = 0.

Figura 3

Por otro lado, podemos escribir: Vi - Vx I1 = ————————— R1

y

Vx - Vo I2 = —————————— R2 Como I1 = I2 y Vx = 0 podemos escribir: Vi - 0 0 - Vo ——— = ————— R1 R2 - R2 . Vi Vo = —————— R1

→

Vi - Vo ——— = ——— = R1 R2

(1)

Inmediatamente se verifica que la relación R2/R1 traduce la ganancia Av del amplificador y que la ecuación asume el siguiente aspecto: Vo = Av . Vi

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Teoría En la cual: - R2 Av = —————— R1

(2)

De las dos ecuaciones que indicamos arriba extraemos las siguientes conclusiones: - La señal de salida es opuesta a la de entrada; la señal “-” nos informa de eso; - La ganancia está dada por la relación entre la resistencia de alimentación y la de entrada (esta propiedad también se aplica a otras configuraciones). Pasemos a un ejemplo práctico en el cual se pretende obtener una tensión de -8V en la salida a partir de +200mV de entrada. Inicialmente calculamos la ganancia de tensión: Av = 8/200 x 10-3 = 40 o sea: R2/R1 = 40 Haciendo R1 = 1,5kΩ obtenemos para R2 el valor de 60kΩ . El paralelo de R1 con R2 establece el valor de R3 y: R3 = (1,5 x 60) / (1,5 + 60) = 1,5kΩ Y los valores de las resistencias son los siguientes: R1 = 1,5kΩ, R2 = 60kΩ y R3 = 1,5kΩ. Entre las configuraciones de etapas amplificadoras que se utilizan de los amplificadores operacionales integrados, ésta tal vez sea la más utilizada y por esa razón se hace necesario hacer algunos comentarios más al respecto. Una característica importante es que la tensión, en el terminal de entrada inversora, se aproxima a cero a medida que la ganancia Av del amplificador operacional tiende a infinito. Es por esta razón que ese terminal se conoce por un punto de tierra virtual. En cualquier proyecto se aconseja minimizar los efectos de las caídas de tensión que se producen por circulación de las corrientes de entrada del amplificador operacional (recordemos que no existe un amplificador operacional real que sea ideal). Es justamente ahí que entra la resistencia R3 del circuito de la figura 3, cuyo valor compensa los efectos provocados por las mencionadas corrientes que no son perfectamente balanceadas; se puede proveer a la resistencia R3 de un potenciómetro a fin de realizar un ajuste perfecto como forma de obtener una tensión nula de salida (“null off set”). En la figura 4 se puede apreciar el circuito que posibilita esto.

Figura 4

En la práctica, algunos amplificadores operacionales integrados permiten otros tipos de compensación. Generalmente inyectarán corriente de polaridad adecuada en algún punto del amplificador operacional. En estos casos debemos recordar las especificaciones del fabricante para extraer informes adicionales. En cuanto a la ecuación (2) debemos esclarecer que es válida cuando el generador de la señal de entrada presenta impedancia nula, así como también ha de considerarse el valor de la impedancia de la carga, entre otros parámetros. AMPLIFICADOR NO INvERSOR Cuando se desea obtener impedancia de entrada alta con un circuito simple que utilice un amplificador operacional, el amplificador no inversor es el más apropiado.

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lección 5 En la figura 5 se muestra una configuración típica, donde se observa que la señal es aplicada a la entrada no inversora, teniendo la salida, por lo tanto, la misma señal que la entrada.

Figura 5

Es justamente por eso que esta configuración recibe el nombre de amplificador no inversor. Comparar este circuito con el circuito amplificador inversor mostrado en la figura 3 basta para constatar la similitud entre ambos circuitos. Como:

Vy = Vi

tenemos:

Vi = Vxs = Vy Debido a la igualdad entre las intensidades de las corrientes I1 e I2 podemos escribir: Vx - 0 Vo - Vx I1 = ———— = I2 = —————— → R1 R2 R2 Vo - Vx = —— . Vx → Vo = (R2/R1) . Vi + Vi, R1 Luego: (R1 +R2) Vo = ————— . Vi R1

(3)

La ecuación (3) nos muestra que la tensión de salida tiene la misma polaridad que la de entrada y la ganancia será el cociente: (R1 + R2) / R1, O sea: R1 + R2 Av = —————— R1

(4)

Si con 0,5V de entrada quisiéramos obtener 5V de salida tendríamos que tener, por ejemplo: R1 = 1kΩ y R2 = 5kΩ

Figura 6

Circuito separador o aislador (“buffer”) Una disposición atractiva es hacer R2 = 0 y R1→ ∞ en el circuito de la figura 5. Se obtiene así, una configuración denominada seguidor de tensión. En este caso, la ganancia de tensión es unitaria con la máxima impedancia de entrada y mínima de salida posibles, lo que permite usar tal disposición como desacoplador entre etapas y así evita interacciones indeseables. La figura 6 representa el aspecto del circuito seguidor de tensión a amplificador operacional. Como sabemos, las tensiones en los terminales de entrada deberán ser iguales y además de esto verificamos, por el circuito de la figura 6, que: Vi = Vy y Vo = Vx

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Teoría Por lo que: Vo = Vi A partir de la ecuación (3) y como R2=0 también se llega a ese resultado: R1 + 0 R1 . Vi Vo = ————— . Vi = —————— = Vi R1 R1 En el circuito de la figura 6, conseguimos que la tensión de salida sea la de entrada, esto es, ganancia unitaria y sin inversión de fase, asociada a una baja impedancia en tanto la entrada presenta impedancia elevada, generalmente superior a 1MΩ . AMPLIFICADOR SUMADOR El amplificador sumador (figura 7) puede ser considerado como una extensión del amplificador inversor que utiliza la propiedad de la tierra virtual, razón por la cual las diversas tensiones de entrada generan, entonces, corrientes que dependen prácticamente del resistor en serie con cada una de ellas. La suma de todas esas corrientes circula por R3, produce así una caída de tensión igual a la tensión de salida del amplificador sumador. Si los resistores de entrada tienen distintos valores, la tensión de salida resultará equivalente a la suma de las tensiones de entrada, pero cada una de ellas con una influencia que es inversamente proporcional al valor de la impedancia de los generadores de las señales. Determinemos las características del circuito (figura 7) fundamentados en el par de ecuaciones : Vx = Vy = 0 y I1 + I2 = I3. Tenemos:

Figura 7

Vi1 - Vx I1 = —————— R1 Vi2 - Vx I2 = —————— R2 Vx - Vo I3 = ——————— R3 Considerando que Vx ≈ 0 tenemos: Vi1 Vi2 -Vo ——— + ——— = ——— → R1 R2 R3 →

Vi1 . R2 + Vi2 . R1 -Vo ————————————— = ———— R1 . R2 R3

Vi1 . R2 . R3 + Vi2 . R1 . R3 ————————————————————— = -Vo R1 . R2 finalmente: R3 R3 Vo = - ( ——— . Vi1 + ——— . Vi2) R2 R2

(5)

Como vemos, la finalidad de este circuito es obtener una señal de salida proporcional a la suma de la de las entradas, se introduce un desfasaje de 180°, vea el signo menos

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lección 5 en la ecuación. El resistor R4 cuya resistencia es el resultado del paralelo de las resistencias R1, R2 y R3 se destina a la compensación de los desequilibrios de tensión y de corriente de entrada. Si en el circuito de la figura 7 hacemos R1 = R2 = R3, la ecuación (5) quedará: Vo = - (ViI + Vi2) y el circuito se volverá un mero sumador (sin amplificación) de las señales de entrada, pero el resultado de la suma se encontrará desfasado en 180°. AMPLIFICADOR RESTADOR O DIFERENCIAL

Figura 8

La característica fundamental de un amplificador sustractor o diferencial es la de amplificar la diferencia entre dos señales de entrada. La figura 8 presenta una configuración típica que utiliza un amplificador operacional en versión integrada. Este montaje tiene por finalidad conseguir una tensión de salida Vo igual a la diferencia entre la aplicada a la entrada positiva (Vi2) y la que aparece en la entrada negativa (Vi1), multiplicada por un número (ganancia) que depende de los valores de las resistencias de entrada y de realimentación. En la práctica y para facilitar los cálculos, las resistencias de entrada R1 y R2 son hechas iguales, así como R3 y R4, o sea: R1 = R2 = Re

y

R3 = R4 = Rr En este caso Vx no es, como en los casos anteriores, igual a Vy = 0. Su valor tendrá que calcularse teniendo en cuenta el divisor de tensión formado por R2 y R4, figura 8, que reproducimos destacadamente en la figura 9. Tenemos entonces:

Figura 9

Vi2 Vi2 Vy = I2 . R4 = I2 . Rr = ————— . R4 = ————— . Rr R2+R4 Re+Rr Como Vx ≠ 0: Vi1 - Vx Vi1 - Vx I1 = —————— = ———————— = I3 R1 Re Vx - Vo Vx - Vo I3 = —————— = ——————— = R3 Rr Vi1 - Ve Vx - Vo ——————— = ——————— Re Rr

→

→ Vo . Re = Vx . (Re + Rr) - Vi1.Rr Sustituyendo Vx por la expresión calculada arriba: Vi2 Vo . Re = ——————— . Rr . (Re + Rr) - Vi1 . Rr Re + Rr Vo . Re = (Vi2 - Vi1) . Rr: Luego:

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Teoría Rr Vo = ————— . (Vi2 - Vi1) Re

(6)

Demostramos que la tensión de salida es la diferencia de tensión aplicada a la entrada no inversora y la aplicada en la entrada inversora, multiplicada por la ganancia (Rr/Re) establecida al amplificador operacional. Si Rr = Re, la ecuación de arriba asume el siguiente aspecto: Ve = Vi2 - Vi1 Donde constatamos que la tensión de salida es realmente la diferencia entre las tensiones aplicadas a las entradas del amplificador operacional. A partir de lo expuesto, el lector podrá proceder al análisis del circuito sustractor que aparece en la figura 8, sin considerar en tanto las resistencias, dos a dos, iguales entre sí.

Figura 10

AMPLIFICADOR SUMADOR GENERALIZADO Como extensión del amplificador sumador clásico, figura 7, y del amplificador sumador diferencial, figura 8, el amplificador sumador generalizado presenta la versatilidad de poder sumar señales algebraicamente. Para esto utiliza ambas entradas, inversora y no inversora, con lo que se maximiza la eficiencia del amplificador. La figura 10 muestra una configuración típica. Las señales que circulan por la entrada inversora surgen en la salida desfasadas 180° en relación con las de la entrada, mientras las presentes en la entrada no inversora salen con la misma fase que la de entrada. No procederemos al análisis matemático de este circuito porque se desarrolla de forma similar a los casos estudiados anteriormente. RESTADOR CON ALTA IMPEDANCIA DE ENTRADA

Figura 11

En la mayoría de los circuitos prácticos se desea que su impedancia de entrada sea lo más elevada posible, de forma que la interconexión de ese circuito a cualquier fuente de señal no produzca ningún efecto sobre ésta, para aislar la etapa de entrada como la de salida además de propiciar un consumo mínimo. Presentaremos algunos montajes de ese tipo que, por cierto, familiarizarán al lector con tales circuitos. En la figura 11 aparece el primero de estos circuitos donde se utilizan dos separadores (“buffer”) para obtener alta impedancia de entrada y cuyas salidas atacarán las entradas del circuito sustractor. Los amplificadores operacionales A1 y A2 están en la configuración de separadores y la tensión de salida es igual a la de entrada y, como sabemos, se caracteriza por presentar una impedancia elevada de entrada sin provocar el desfasaje de las señales aplicadas. Por otro lado, el amplificador operacional A3, figura 11, se constituye en un restador y, siendo R1 = R3 la tensión de salida se calcula como:

Figura 12

Vo = Vi2 - Vi1 Otro circuito es el mostrado en la figura 12 en el cual se obtiene impedancia elevada en las entradas no inversoras de los amplificadores operacionales. Mostraremos que el circuito se constituye en un sustractor. Como el amplificador A1 es no inversor podemos escribir (ecuación I.3) lo siguiente: Vs = [ (R1 + R2)/R1 ] . Vi1

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lección 5 En la determinación de la tensión de salida Vo del circuito, utilizaremos apenas el circuito correlativo al amplificador A2 conforme es presentado en la figura 13. De la ecuación fundamental Vx = Vy y como en la entrada negativa estaremos aplicando la tensión Vs (tensión de salida del amplificador A1 figura 12) tenemos:

Figura 13

Vx = Vy = Vi2 De la segunda ecuación fundamental, I1 = I2 (figura 13) tenemos: Vs - Vx I1 = ————— R3 Vx - Vo I2 = ————— R4 Igualando las ecuaciones: Vs - Vx Vx - Vo ————— = —————— → R3 R4 Vx.R4 - Vx.R4 = Vx.R3 - Vo.R3

→

Vo.R3 = Vx (R3 + R4) - Vs.R4

→

R1 + R2 Vs = ——————— . Vi1 R1

y

Vx = Vi2, entonces R1 + R2 Vo.R3 = Vi2 (R3 + R4) - ———————— . R4 . Vi1 R1 Vo = [1+(R4/R3)] . Vi2 - (1+R2/R1) . (R4/R3)] . Vi1

(7)

Si hiciéramos: R1 . R3 = R2 . R4 Trabajando matemáticamente, tendríamos: Vo = [1+(R1/R2). Vi2] - (1+R2/R1) . (R1/R2) . Vi1

→

Vo = 1+(R1/R2). Vi2 - (1+R1/R2) . Vi1 Finalmente: Vo = (1+R1/R2) . (Vi2 - Vi1)

(8)

Note que esta ecuación es válida para el circuito de la figura 12 cuando se verifica la igualdad: R4 R1 ——— = ———— R3 R2 Como podemos ver en la ecuación (8), la tensión de salida Vo es la diferencia entre las tensiones de entrada multiplicada por determinada ganancia que depende de los valo-

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Teoría res de R1 y R2 (o de R4 y R3). Todavía queda por observar lo siguiente: si R2 >> R1, la ecuación (8) queda: V0 ≈ Vi2 - Vi1 Donde la ganancia de tensión es prácticamente unitaria. AMPLIFICADORES DE CIRCUITOS PUENTE Los amplificadores de circuitos puente son utilizados para amplificar la señal de salida de puentes, donde generalmente uno de los brazos del puente es un elemento transductor, del tipo temperatura, presión, fuerza, etc.

Figura 14

Existen dos formas básicas de funcionamiento, los que amplifican la tensión de salida del circuito en puente y los que amplifican la corriente de salida de referidos circuitos puente, contando esta última modalidad con la ventaja de ser la más simple de implementarse con un amplificador operacional bajo la forma integrada, figura 14. Recibe ese nombre porque la entrada del amplificador operacional actúa con un cortocircuito para los terminales de detección A y B del puente; por lo tanto, el amplificador entrega, en la salida, una tensión proporcional a la corriente de cortocircuito del puente. Entre algunos inconvenientes de este tipo de circuito es que la tensión de salida no es una función lineal de la variación de la resistencia del sensor, designada en la figura 14 como RS. Con todo, en la práctica eso no constituye un problema serio, siempre que ∆Rs (variación de la resistencia del sensor) sea mucho mayor que Rs, criterio éste que será utilizado en la explicación a continuación. La figura 15 muestra otro tipo de un circuito amplificador con el elemento sensor en puente, sólo que en este caso se encuentra “colgado” ya no en la entrada de la inversora (figura 14) y sí en la entrada no inversora (entrada “+”). Para analizar mejor ese circuito, vamos a rediseñarlo de forma más simple como aparece en la figura 16. Estando el circuito puente en reposo, la resistencia Rs del sensor tendrá que respetar la igualdad Rs = R2 para que la ddp entre los puntos A y B sea nula (puente equilibrado). Por otro lado, la variación de resistencia del sensor, ahora representada por ∆R2, puede ser expresada como una parte de su resistencia R2 cuando está en determinadas condiciones que no caracterizarán el estado de reposo del circuito; por esa razón, la resistencia total del sensor (Rs + ∆Rs) o sea, (R2 + ∆R2) podrá ser expresada como R2 + d. R2, o mejor, como (1 + δ) Re en que d representa la parte de R2 (o Rs) que variará la resistencia total del sensor. En condiciones normales (puente equilibrado) se tendrá δ = 0 y en este caso (1 + δ) . R2, se vuelve igual a R2 (hay que notar que δ es mucho menor que la unidad).

Figura 15

Figura 16

Del circuito, figura 16, podemos escribir, entonces: I4 = (V - Vy) . R2 I5 = Vy / R2 . (1 + δ ) I6 = Vy / R3 Pero, I4 = I5 + I6, entonces: V - Vy Vy Vy —————— = ————————— + ———— R2 (1 + δ ) . R2 R3

→

V Vy Vy Vy ——— = ————————— + ——— + ———— R2 (1 + δ ) . R2 R3 R2

→

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lección 5

CÓMO CONvERTIRSE EN TÉCNICO SUPERIOR EN ELECTRÓNICA “Estudie desde su Casa” Esta es la QUINTA lección de la segunda etapa del Curso de Electrónica Multimedia, Interactivo, de enseñanza a distancia y por medio de Internet que presentamos en Saber Electrónica Nº 295. El Curso se compone de 6 ETAPAS y cada una de ellas posee 6 lecciones con teoría, prácticas, taller y Test de Evaluación. La estructura del curso es simple de modo que cualquier persona con estudios primarios completos pueda estudiar una lección por mes si le dedica 8 horas semanales para su total comprensión. Al cabo de 3 años de estudios constantes podrá tener los conocimientos que lo acrediten como Técnico Superior en Electrónica. Cada lección se compone de una guía de estudio y un CD multimedia interactivo. El alumno tiene la posibilidad de adquirir un CD Multimedia por cada lección, lo que lo habilita a realizar consultas por Internet sobre las dudas que se le vayan presentando. Tanto en Argentina como en México y en varios países de América Latina al momento de estar circulando esta edición se pondrán en venta los CDs del “Curso Multimedia de Electrónica en CD”, el volumen 1 de la primera etapa corresponde al estudio de la lección Nº 1 de este curso (aclaramos que en Saber Electrónica Nº 295 publicamos la guía impresa de la lección 1), el volumen 6 de dicho Curso en CD corresponde al estudio de la lección Nº 6. Ud. está leyendo parte de la QUINTA lección de la segunda etapa y el CD correspondiente es el de la Etapa 2, Lección 5. Para adquirir el CD correspondiente a cada lección debe enviar un mail a: [email protected]. El CD correspondiente a la lección 1 es GRATIS, y en la edición Nº 295 dimos las instrucciones de descarga. Si no poee la revista, solicite dichas instrucciones al mail dado anteriormente. A partir de la lección Nº 2 de la primera etapa, cuya guía de estudio fue publicada en Saber Electrónica Nº 296, el CD (de cada lección) tiene un costo de $25 (en Argentina) y puede solicitarlo enviando un mail a

[email protected]

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R2 R2 R2 V = Vy . [ ———————— + ————— + ———— ] = (1 + δ ) . R2 R3 R2 R2 R2 V = Vy . [ —————— + ——— + 1 ] = (1 + δ ) R3 Si consideramos la resistencia de realimentación R1 igual a R3 y mucho mayor que la resistencia R2 de cada brazo del puente (R1 = R3 con R2), pues es interesante que las variaciones de tensión sean acentuadas con pequeñas variaciones de entrada, la ecuación queda: 2 + δ R2 2+δ V = Vy . [ ——— + — ] = ——— . Vy 1 + δ R3 1+δ y como R2/R3 se aproxima a “0”: Vy = (1 + δ) / (2 + δ) Esta ecuación permitirá calcular la tensión de salida siempre que también sea conocido el valor de Vx. También con relación al circuito de la figura 16 tenemos: I2 = (V - Vx) / R2 I1 = (Vx - Vo) / R1 = (Vx - Vo) / R3 ya que anteriormente consideramos R1 = R3 I3 = Vx / R2 Luego, como I2 = I1 + I3, entonces: V - Vx Vx - Vo Vx ——— = ———— + ——— R2 R1 R2 V Vx Vx Vo —— - —— = —— - —— + ——— R2 R2 R1 R1

Vx → R2

Vo 2Vx Vx V ——— = ——— + ———— - ———— R1 R2 R1 R2 Finalmente: 2 1 V. R1 Vo = ( ——— + ——— ) . R1 . Vx - ————— R2 R1 R2 La otra ecuación del circuito es Vx = Vy, y como: Vy = (1 + δ) / (2 + δ) Podemos sustituir este valor en la igualdad de arriba, entonces: 2 1 1+δ V. R1 Vo = ( ——— + ——— ) . R1 . ————— . V —————— R2 R1 2+δ R2 Como R1 >> R2, la parte 1/R1 puede ser despreciada en función de 2/R2, así:

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Teoría 2 1+δ R1 Vo = ——— . R1 ———— . V - ——— . V R2 2+δ R2 R1 δ Vo = ——— . ———— . V R2 2+δ Como las variaciones de resistencia del sensor son muy pequeñas, δ ): 4. – Ingresamos los siguientes valores: 50-45-01-6F-16-00-7C-B2 A continuación listamos los códigos de servicio para otros reproductores de DVD, de diferentes marcas y modelos: DVD-7711N/7811N/7911N/DVK-7811N 50-45-01-47-16-55-60-FF

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Figura 14 DVD-7542N 50-45-01-67-16-55-64-FF DVK-8721N 5O-45-01-47-12-55-74-FF Figura 15

Manual - 500 Fallas de Sonido hel:ArtTapa 11/19/2012 13:55 Página 39

500 Fallas y soluciones en audio DVK-8744N 50-45-01-67-12-55-7C-FF

DA-3520 50-45-01-48-12-00-00-00-00-00-00-00-00-00-FF-00

DVS-8521N/DVE-8421N 50-45-01-47-02-55-74-FF

DVZ-9511N 50-45-01-43-02-55-74-FF

LH-D6230 50-45-01-6B-16-00-38-22

DVK-9711N 50-45-01-47-02-55-76-FF

V-771M 50-45-01-47-16-05-70-00 00-00-C0-2C-30-10-05-00

LH-W5100 50-45-01-6F-16-00-7C-B2

V-781 50-45-01-47-16-05-70-00 00-00-C0-C0-30-10-05-00 V-641M 50-45-01-47-16-05-70-00 00-00-C0-C0-30-10-05-00 DT-677M 50-45-01-67-16-05-7C-A2 00-00-00-00-00-00-00-00 DVK-8721X 50-45-01-47-02-55-F4-FF 00-00-00-00-00-00-00-00 DVK-8744A 50-45-01-67-02-55-FC-FF V-881M 50-45-01-47-12-05-F4-00 00-00-C0-41-00-01-02-E5 LH-D6245A 50-45-01-6F-16-00-7C-32 LH-T6540 50-45-01-6F-16-00-7C-B2 LH-D6430 50-45-01-6F-16-00-00-B2 DA-5630 43-4F-01-CE-12-05-04-FF FF-FF-FF-FF-FF-FF-FF-FF

DVF-9900N 50-45-01-47-02-55-F4-FF DVK-9913N 50-45-01-47-02-55-F6-FF V-881M 50-45-01-47-02-05-F4-00 00-00-00-41-00-01-03-BB NE-9313N 50-45-01-47-02-55-F6-FF NE-9513 50-45-01-47-02-55-F6-FF LH-T252SC 50-45-01-67-86-05-F8-31 LH-T552SB 50-45-01-67-86-05-FC-31 LM-D7550A 50-45-01-46-82-05-F4-02 LX-D3350A 50-45-01-47-16-00-F4-12 DVP-9631N 50-45-01-4B-06-55-F0-00 23LX1RV 55-53-01-43-03-05-FC-00 DV140 50-45-01-47-02-55-74-FF

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Manuales Técnicos DK162 50-45-01-47-02-55-F6-FF DK174G 50-45-01-47-02-55-F6-FF DK191H 50-45-01-47-02-55-F6-FF 00-00-00-00-00-00-00-00 DP173G 50-41-04-4B-06-55-F0-40 LH-T3602SE 50-45-71-67-02-05-F8-31 0C-00-00-00-00-00-00-00 LH-T7636SB 50-45-71-67-02-05-F8-31 0C-00-00-00-00-00-00-00 LM-K3960A 50-45-71-47-02-05-F4-15 0D-00-00-00-00-00-00-00 LM-7960A 50-45-71-67-02-05-FC-34 0F-00-00-00-00-00-00-00 DV246 50-45-01-47-02-55-F4-FF DV256K 50-45-01-47-02-55-F4-FF DV288K 50-45-01-47-02-55-F4-FF DV298H 50-45-01-47-02-55-F4-FF HT202SF-0 50-45-71-67-02-05-F4-31 00-00-00-00-00-00-00-00 HT302SD-A2 50-45-71-67-02-05-FC-31 4D-00-00-00-00-00-00-00

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HT502SH-A2 50-45-71-67-02-05-FC-31 4F-00-00-00-00-00-00-00 DP273B 50-45-01-43-06-66-F0-00 FB162 50-45-71-47-02-05-F4-15 00-00-00-00-00-00-00-00 MDD262-A5U 50-45-71-46-02-05-F5-15 4d-00-00-00-00-00-00-00 MDS712-AU5 50-45-71-66-02-05-Fd-34 4f-00-00-00-00-00-00-00 MDV902-A5U 50-45-71-46-02-05-F5-05 4d-00-00-00-00-00-00-00 MBD62-A5U 50-45-71-47-02-05-F4-15 4c-00-00-00-00-00-00-00 Los 4 últimos códigos son de equipos LG, que también sufren del mismo problema por pérdida de datos de la EEPROM.

5) Modular de Audio LG MCD112 AOU, No Tiene Audio Falla: El equipo prende pero no tiene sonido. Solución: Esta falla en muchas oportunidades es ocasionado por variaciones de tensión de la red eléctrica que hace que la memoria pierda datos. Como mencionamos en la falla anterior, la memoria es una EEPROM, similar a la que llevan los televisores. Existen dos formas de solucionar este problema la cual explicaremos paso a paso. Pero ¿cómo identificar si el problema es la EEPROM? Una de la formas de visualizar este problema es

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500 Fallas y soluciones en audio Figura 17

Figura 16

seleccionando la opción: TUNER en FM, ahí veremos que la frecuencia no es la normal (figura 17) y no emite señal del espectro. El espectro de FM siempre empieza en 87.5 por lo cual esta indicación está mal. La otra forma de saber si realmente está dañada la EEPROM, es haciendo las mediciones respectivas en la salida de las bocinas o parlantes. Si el problema es la EEPROM, tiene dos opciones: La primera opción es ingresar al modo de serviFigura 18

cio para lo cual hacemos lo siguiente: Sin ningún disco en la bandeja de CDs, colocamos el menú en la función CD y esperamos a que salga el mensaje “NO DISC”, luego presionamos la tecla STOP (figura 16) en el equipo y con ayuda del control remoto presionamos el digito " 2 " al mismo tiempo por un lapso de 5 a 8 segundos. Aparecerá en la pantalla (display) las opciones OP 0 - OP1 -OP2 - OP3 - OP4 (figura 18) estas opciones tienen valores que son las que suelen perderse o cambiar y hay que reponer. Para modificar los datos se deben usar las teclas PLAY o REPEAT y para grabar, debe apretar la tecla STOP; todo esto se realiza desde el control remoto, figura 19. A continuación aparece la palabra WRITE OK en el display, figura 20. Por último, deberá reiniciar el funcionamiento del equipo presionando las teclas STOP en el equipo y el número 2 en el control remoto; aparecerá en la pantalla el mensaje E2P CLR, figura 21, y el problema se debe haber solucionado. Antes de la modificación el espectro de frecuencia marcaba 65.00 y, por lo tanto, no había posibilidad de sintoFigura 20

Figura 19

Figura 21

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Manuales Técnicos nizar ninguna emisora de FM, luego del arreglo, se tiene el display en la posición 87.50 (figura 22). Con esto finalizamos la reparación mediante el modo de servicio La segunda opción consiste en desarmar el equipo y volver a cargar los datos perdidos en la EEPROM, para ello ubicamos el IC 103, figura 23. Para ello debemos tener los códigos .HEX y un programador.

6) Equipo PioneerXR-760 No Lee CDs

Figura 22

Figura 23

Falla: En varios países de América Latina es común ver equipos de sonido Pionner modelos XR360, 380, 390, 760, 790 o cualquier otro de esos que poseen la bandeja de CD´s en parte superior del equipo. Una falla común es que el equipo no lea el disco y aquí veremos cuáles son los pasos a seguir para su solución. Solución: En la figura 24 se puede ver una foto con la imagen de este equipo y la etiqueta con sus características. Cuando no hay lectura del disco, es probable que la unidad óptica esté dañada por falta de mantenimiento y muchas veces, a pesar de haber hecho todo ese proceso de mantenimiento, no tenemos solución a nuestro problema. Por otro lado la mejor solución que podemos dar y evitando pérdida de tiempo es cambiar de unidad óptica, lo cual nos resulta más práctico y asunto terminado, pero ¿qué sucede cuando después de haber hecho todos estos procesos nuestro equipo sigue presentando la misma falla? En general, en este tipo de equipos el problema está en la alimentación de la bandeja de CD’s. Mirando la placa madre del equipo y midiendo la Figura 24

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tensión antes del diodo de alimentación, figura 25, la tensión es superior a 5,6V, mientras que luego del diodo (figura 26) cae por debajo de los 5V lo que impide que el lector óptico funcione correctamente. Desconozco si se trata de un problema de diseño pero la solución consiste en realizar un Figura 25

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500 Fallas y soluciones en audio Figura 26

puente en los diodos que indica la imagen de la figura 27.

7) Equipo Daihatsu DM101 con Problemas de Sintonía. Falla: Al encenderlo, pasa siempre a radio sobre una emisora mal sintonizada. No cumple ninguna otra orden ni siquiera la de sintonía. Solución: Este equipo tiene dos circuitos de micro diferentes para el mismo modelo. Uno de los circuitos trabaja con entradas por matriz de fila y columna y el otro trabaja por conversor A/D y matriz resistiva de una sola entrada, figura 28. El método

Figura 28

Figura 27

para seleccionar las diferentes funciones es muy simple: una serie de pulsadores va cambiando el valor de resistencia conectado entre una pata de entrada del micro y masa. Toda la serie de resistores se alimenta con un resistor de 3k3 desde los 5V regulados. De acuerdo al pulsador apretado se modifica la tensión de entrada y un conversor A/D interno transforma este valor en un número binario de tantas cifras como pulsadores tenga el equipo. Luego se decodifican los unos y ceros de modo de generar otro nuevo número pero que esta vez solo tiene un dígito alto y los otros en cero. Ese dígito se saca por una pata de salida para que el equipo realice la función deseada. Cuando el sistema funciona bien la tensión de entrada es igual a la tensión de fuente (5V) porque todos los pulsadores están abiertos. Si uno de los pulsadores se traba en posición cerrado o tiene fugas, el micro lee la tensión de entrada y realiza la función correspondiente (en nuestro caso TUNE/BAND es decir sintonía y banda). Como el pulsador estaba permanentemente con fugas el micro realiza una lectura tras otra y no termina de leer los pulsadores de entrada. Es decir que entra en lo que se llama un loop del programa, que no tiene salida y por lo tanto no puede realizar otra función. La prueba para saber si la serie de pulsadores funciona correctamente es medir la tensión de entrada sin pulsar. Si no es igual a la tensión de fuente hay un pulsador mal o un corto en el impreso.

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Manuales Técnicos Eventualmente puede ser también el conversor A/D interno, en corto o con fugas.

8) Minicomponente (Modular) Aiwa 330W, No Funciona la Sección de CD Falla: Al seleccionar en el menú la opción CD, el equipo no obedece las órdenes dadas.

Figura 29

Solución: Esta es una falla muy común que se produce cuando se desconecta el flex de la placa de CD y el cable plano de fuente de alimentación con el equipo encendido. En este equipo, figura 29, es fundamental desconectarlo de red tirando desde el cable de alimentación ya que la fuente queda permanentemente conectada a la red. La llave de encendido mecánico no existe. El botón de POWER es un simple pulsador tipo “sapito” conectado al micro a pesar de que el tamaño del botón hace suponer que opera una llave mecánica. El shift register (IC603: BU4094B) opera como un puerto remoto de comunicaciones con el micro y así controla varias funciones importantes entre otras el encendido de la placa de CD por la pata 11. Conecte la sonda lógica o el multímetro sobre la pata 11 selecciones CD y la sonda o el multímetro deben pasar al estado alto. Una falla similar se produce cuando al cable del conector PIN601 se le corta el cable marcado P-on (PON) de la pata 3 o se produce un falso en alguno de los dos conectores. La manifestación más clara de la falla es que el pick-up no se mueve al predisponer el equipo en reproducción de CD, ni se enciende el láser, ni se realiza el movimiento de la lente en búsqueda. Cuando se mide la tensión de fuente de VM de 12V en la pata 1 del conector PIN601 se encuentra que está correcta y entonces se puede suponer que la plaqueta CD está alimentada; pero sólo lo está parcialmente porque internamente tiene un transistor llave que opera con la señal CD ON. Si CD ON no existe, los CIs de la placa de CD no tienen tensiones de alimentación.

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9) Centro Musical de 3 CD Daihatsu DM 101 con Fallas en la Bandeja del CDs Falla: la bandeja selectora de discos gira constantemente, es decir que no se detiene en la dársena para el CD. Solución: Lo más importante de esta reparación es cómo se llega a la conclusión de cambiar el microprocesador. Observando el equipo se ve que el dispositivo para determinar la posición de la bandeja buscadora es un optoacoplador que lee ventanitas existentes en el borde de la bandeja y que están colocadas en cantidad de 1, 2 o 3 para determinar qué dársena está ocupada y cargar cada TOC marcada con la correspondiente dársena y poder así ubicar un tema de cualquier de los discos cargados. Por el otro lado el giro de la bandeja se produce con un motor de escobillas excitado por un CI driver. Lo primero que se debe determinar es quién falla, el sensado de posición, el control del motor o el micro que lo controla. Esto que parece muy complejo es en realidad muy fácil y es válido para cualquier equipo y no sólo el presente. Vamos a estudiarlo en forma general. El micro debe tener dos patas de control del drive. Una provoca el giro de la bandeja en el sentido de las agujas del reloj y la otra en el sentido contrario. La costumbre es que la bandeja gire en el sentido de las agujas del reloj hasta que se lean uno, dos o tres pulsos del opto. En ese momento se detiene el motor y se conecta en inversa por un corto tiempo necesario para que el disco estacione

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500 Fallas y soluciones en audio en el lugar correcto y se complete la carga levantando el pick-up. Por intermedio de esos cables Ud. debe controlar el sistema para comprobar su buen funcionamiento. Es simple, desconecte la patas del micro, conecte un cable a cada pista desconectada y ubique la fuente de 5V del micro y masa. Controle que el driver tenga la tensión de fuente correcta. Conecte un cable a 5V y el otro a masa y la bandeja debe girar en un sentido, haga lo propio con el otro cable y controle que gire en el sentido contrario. Conecte los dos cables a masa y la bandeja se debe detener. Si todo esto ocurre significa que la sección de control del motor funciona bien. Ahora vamos a probar la sección de lectura de posición. Antes generábamos señales y ahora vamos a medirlas. El medidor puede ser un osciloscopio pero realmente la indicación del mismo no es muy clara habida cuenta de la muy baja frecuencia de recurrencia de los pulsos. Mucho más práctico es armar una sonda detectora de estado que tenga un punto de disparo similar al micro. Esta sonda sirve para medir cualquier estado lógico de 5V (no sólo el que indicamos aquí) y se la conoce como sonda lógica. En general se recomienda realizar una sonda múltiple de por lo menos 5 detectores dado la gran cantidad de estados a controlar en un reproductor de CD. Vea la figura 30.

Si coloca este detector de estados en el transistor del optoacoplador podrá observar como se enciende y apaga el led correspondiente. Luego lo puede conectar en puntos intermedios del camino como por ejemplo un transistor inversor y observar como se propaga la señal hasta que finalmente llega a la entrada del micro. Si la señal entra al micro (IC901 = 201330CDS) con la amplitud correcta y este no genera la salida correspondiente significa que la falla está en el micro. Nuestro caso era un caso especial, el micro tenía la entrada en cortocircuito y reducía la señal a niveles del orden de los 0,5V y por lo tanto no llegaba a detectarla. Cambiando el microprocesador todo se normalizó.

10) Modular (Centro Musical) Aiwa NSX-330W Sin Audio Falla: El equipo enciende pero no se reproduce audio en ninguna función del menú.

Solución: Tuvimos que cambiar STK4142II y resistores R105 y R106 de 0.22Ω. Lo importante de esta falla no es el cambio del STK que es algo prácticamente evidente, ya que el equipo enciende y se corta protegiéndose. Si Ud. desconecta el STK, enciende normalmente y se puede observar en el display que el analizador de espectro de audio indica señal de salida al sintonizar una radio. Lo importante de esta reparación es indicar que si un STK se puso en cortocircuito, seguramente arrastró en su camino al más allá, a los resistores sensores de sobrecorriente R105 y R106 de 0.22Ω que están debidamente indicados sobre la plaqueta del amplificador de audio. Si Ud. cambia el STK y no reemplaza estos resistores, cuando encienda el equipo va a tener el mismo síntoma y no son pocos los técnicos que van al comercio de electrónica a realizar un enérgico reclamo, indicando que el componente que le vendieron está en corto. No está en corto, lo que ocurre es que si la resistencia sensora es infinita, la menor Figura 30

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Manuales Técnicos corriente circulante hace conducir la base del transistor sensor y el equipo corta. En realidad si Ud. quiere estar seguro de que un equipo no queme el STK debe realizar toda una rutina de prueba, sin conectar el componente.

11) Centro Musical Aiwa NSXD77, No Enciende el Display Falla: El display permanece apagado, aunque las funciones del equipo son normales. Solución: Cuando un display termoiónico está apagado lo primero que se debe hacer es observar si el equipo responde a alguna orden haciendo caso omiso al display. Por ejemplo a la orden de encendido del equipo. Por lo general siempre existen además del display, diodos Leds que indican diferentes funciones y que se encienden al encender el equipo. Si Ud, logra encenderlo y hacer salir la bandeja de CD, puede suponer que el micro está funcionando y dirigir su atención a algún problema específico del display y su circuito asociado. Su segunda acción debe ser observar el filamento del display. El filamento cruza el frente del display en tres o cuatro líneas horizontales y es perfectamente visible en un lugar poco iluminado, sobre todo si el display está apagado. Así que apague la iluminación del taller y observe esas tres o cuatro líneas rojo cereza que atraviesan el display. Si el filamento está encendido, se debe controlar que tenga su correcta tensión con referencia al ánodo para que emita electrones. El display es como una válvula triodo de calentamiento directo (que antiguo ¿no?, es el dispositivo amplificador más antiguo de la electrónica) y las correctas tensiones de polarización de un triodo son la placa positiva con respecto al cátodo y la reja variando desde cero (para que pasen los electrones) a valores negativos para bloquearlos. Por supuesto que el filamento debe tener su tensión aplicada, negativa, positiva o alternada, para que esté caldeado adecuadamente. Hasta ahora sólo sabemos que el filamento está encendido pero nada sabemos del resto de las tensiones.

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A cada electrodo no le importa su tensión con referencia a la masa externa. Solo le importa la tensión relativa a los demás electrodos. Es así que el filamento/cátodo puede conectarse a masa por cualquiera de sus dos puntas y la placa ser llevada a un potencial positivo de 30V. Si en esa condición la grilla se pone a potencial negativo de 10V no circula corriente. Si se pone a potencial de masa la corriente circulante es máxima. Observe que para que circule corriente se deben cumplir dos condiciones, la grilla no debe estar bloqueada y el ánodo debe estar conectado a la fuente de +30V. Pero también se puede poner la placa a masa y alimentar el cátodo/filamento con un bobinado del transformador aislado de masa, para caldearlo y conectado a una fuente de 30V para cumplir con la polarización con respecto a la placa. Por último, si la grilla se conecta al cátodo, circula corriente y si se pone a un potencial de –40V bloquea la circulación de electrones. Observe que se debe presentar también las dos condiciones anteriores para que circule corriente. Esta última disposición es la adoptada en la mayoría de los centros musicales. El display no tiene un solo ánodo, tiene muchos. Cada segmento luminoso es un ánodo conectado a masa en el momento adecuado por el micro, para que se encienda. Las diferentes secciones del display se van encendiendo en rápida sucesión de modo que el ojo las percibe como permanentemente encendidas pero en realidad se encienden de a una. Los segmentos homónimos de las diferentes secciones se conectan a masa todos a la vez pero sólo se enciende el de aquella zona cuya grilla tiene el mismo potencial que el cátodo. Cuando nosotros probamos que funcionará el micro, solo presuponemos que si un sector del mismo funciona, también funciona el resto dedicado al display. Esto es porque la medición de las señales sobre el mismo es muy complicada y por supuesto requiere un osciloscopio. Pero aún no medimos la tensión negativa del filamento con respecto a masa. En nuestro caso la medición indicaba prácticamente cero y por eso el display estaba apagado. En la figura 31 se puede observar el regulador de la tensión –VFL de unos 30V.

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Figura 31

mico pensamos y procedimos a cambiarlo. Como conclusión, cambiamos R014, resistor SMD de 10 Ohm.

12) Centro Musical (Minicomponente) Aiwa NSXD77 con Problemas en la Cassettera Falla: No graba cassettes de audio pero reproduce perfectamente.

El conjunto de capacitores C025 a C027 junto con los diodos D025 a D028 conectados al transformador de alimentación generan una tensión de unos 45V sobre los capacitores de fuente C38 + C39. Esta tensión es la primera que debe verificarse para determinar si el problema esta en la sección rectificadora o en la reguladora. En nuestro caso tenía un valor adecuado de 42V negativos. Luego medimos la tensión de salida del circuito en la unión de R014 y R015 y era casi nula. Se impone hacer una medición en el medio del circuito y el lugar más adecuado es el zener de 36V. La medición de tensión sobre él dio exactamente –36V. A continuación medimos la tensión en colector de Q001, en emisor de Q001, y en emisor de Q002 observando que en todo esos lugares la tensión era de 42V. Sólo nos quedaba verificar el resistor R014 con el óhmetro pero no fue necesario, porque una atenta observación nos indicó que estaba rajado. Cosas del shock tér-

Solución: Un centro musical moderno tiene una característica que confunde al reparador acostumbrado a reparar equipos antiguos. Ya casi no se fabrican equipos de música con cassetteras pero hay aparatos viejitos que suelen llegar al banco de trabajo con problemas en esta sección. En un equipo con control electromecánico, cuando deja de funcionar el oscilador de borrado, las grabaciones se producen pero sin borrado de la información anterior y con distorsión. Entonces es muy fácil determinar que existe una falla en el oscilador de borrado. En los equipos modernos (digamos desde el AIWA 330W en adelante) cuando no funciona el oscilador el equipo no graba, pero no modifica la grabación anterior porque deja las cabezas en reproducción. El resultado es que al querer escuchar lo grabado se escucha lo que estaba grabado con anterioridad. En la figura 32 se puede observar la sección correspondiente al generador de borrado y a las llaves FET de grabación reproducción.

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Figura 32

Si Ud. tiene osciloscopio no va a tener problemas en medir la señal en la pata 1 o 2 de la bobina. Allí va a encontrar una amplitud de unos 24V de tensión pico a pico de una sinusoide algo deformada de 64kHz aproximadamente. Si no tiene osciloscopio puede realizar una prueba práctica conectando un cable de 1 metro aproximadamente sobre la pata 1 o 2 de la bobina osciladora y acercarlo a la antena de cuadro de la radio. Barra la banda de OM (530 a 1600kHz o banda similar de acuerdo al país) y escuchará interferencias por batido muy evidentes en lugares localizados de la banda. Si no hay interferencia seguramente el oscilador no funciona. En nuestro caso estaba quemado el transistor Q358 (KTC319B) pero la falla puede estar en otros lugares del oscilador o en la llave de encendido del mismo. Los transistores FET Q351 y Q354 son llaves electrónicas que conectan las cabezas como grabadoras o lectoras cuando el oscilador comienza a funcionar.

13) Minicomponente Sony Modelos Varios, No Lee el TOC Falla: Problemas en la búsqueda que se presenta en diferentes equipos. Solución: Todos los modelos que usan el CI CXA1832 y tienen una placa de CD doble faz de

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15x15 cm suelen tener un problema de lectura que se soluciona cambiando el capacitor del oscilador de búsqueda y reparando el CI. En el proceso de búsqueda de foco la lente se debe mover suavemente. Si salta de un tope a otro generando un ruido parecido a una máquina de coser es porque tiene desvalorizado el capacitor electrolítico de búsqueda de 3,3µF. Sin embargo en muchos equipo el cambio del capacitor no soluciona las cosas porque también se corroe el CI cerca del capacitor o el metalizado de un agujero cercano al capacitor. Todo se soluciona si además de cambiar el capacitor se conecta su terminal positivo con un cable a la pata correspondiente del integrado. Hasta aquí brindamos informes de fallas y soluciones en equipos de audio. Este manual es parte del Paquete Educativo que se complementa con un CD (vea la primera página de este manual). Si no desea adquirir dicho paquete, puede descargar el CD desde nuestra web: www.webelectronica. com.mx, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave: “PEAUDIOREAPA”. J

BIBLIOGRAFÍA Y APORTES www.comunidadelectronicos.com www.yoreparo.com www.lcdpartes.com www.fallaselectronicas.blogspot.com.ar www.fallasresueltas.com www.reparatumismo.com

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T é c n i c o R e pa R a d o R En los artículos anteriores de esta serie vimos cómo “recuperar” un microcontrolador colocando “muletas” para señales de tipo permanente y las de corriente alterna de hasta 100kHz. En este artículo vamos a tratar la forma de restaurar el componente cuando hay problemas con señales de onda cuadrada de alta frecuencia de hasta 50MHz.

Por: Ing. ALBErTo HorACIo PICErno [email protected] www.PICErno.Com.Ar

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www.PICErnoALBErTo.Com

RECUPERACIÓN DE MICROCONTROLADORES DAÑADOS

MULETAS PARA SEÑALES ALTERNAS DE ALTA FRECUENCIA INTRODUCCIÓN Las señales que podemos encontrar en clics y datos de circuitos digitales de LCD y plasmas muchas veces llega a frecuencias de orden de los 50MHz. En este caso la solución aportada en la entrega anterior no es efectiva por los comparadores llegan hasta aproximadamente 100kHz o 200kHz. Luego solo se pueden usar circuitos Figura 1 amplificadores a transistor y utilizando transistores de altas características como por ejemplo el MPSH10 que puede utilizarse hasta 600MHz sin inconvenientes. De hecho hicimos funcionar algunos en una muleta a 100MHz y funcionaban sin errores de datos. Sería ideal construir circuito con pares complementarios de alta frecuencia pero resulta que no es fácil construir transistores PNP de alta frecuencia por lo que debemos complicar levemente los circuitos y usar solo NPNs.

CIRCUITO

DE

UNA MULETA DE ALTA FRECUENCIA

En la figura 1 se puede observar un circuito amplificador no inversor formado con dos amplificadores con MPSH10 en cascada. Como esta muleta solo debe funcionar en CA con frecuencias de 1MHz a 50MHz el acoplamiento al micro que tiene la pata dañada puede realizarse

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Técnico Reparador en forma capacitiva para mejoFigura 2 rar el funcionamiento del circuito. Observe que utilizamos un primer transistor Q1 MPSH10 conectado como amplificador por emisor común con el resistor de emisor bien derivado a masa por el capacitor C2 de 10nF. De este modo la ganancia del transistor C1 es suficiente para que el mismo pase del corte a la saturación aun con muy poca señal en la pata de salida del micro. En el colector de Q1 ya tenemos la señal recuperada con buena amplitud pero la misma esta invertida con respecto a la señal de entrada. Por esa razón se agrega una etapa similar de salida que vuelve a realizar otra inversión dejando la señal de salida en fase con la entrada. Además aprovechamos para reducir la resistencia de emisor R5 a un valor tal que la señal minima de salida arranca en 100 mV aproximadamente. La impedancia de salida del circuito es suficientemente baja como para atacar directamente a la etapa siguiente sin requerir capacitor de acoplamiento.

CONTROL DEL CIRCUITO ANTES CONECTAR EL EQUIPO

DE

Ud. debe armar el circuito indicado con conexiones bien cortas debido a la alta frecuencia de trabajo y antes de conectarlo debe probar las tensiones continuas según lo indica el circuito de la figura 2. Posteriormente se debería probar la sonda en CA utilizando un generador de radio frecuencia, pero como sabemos que es un instrumento poco probable en su taller, debemos suponer que si no hay errores de armado y las tensiones continuas son correctas el dispositivo funcionará correctamente en alterna.

FUNCIONAMIENTO

EN

CORRIENTE ALTERNA

En principio le aconsejamos que mida la salida de tensión pico a pico del micro con la

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sonda de RF y anote el valor medido. En la figura 3 se puede observar una prueba virtual de sensibilidad de la muleta realizada a 10MHz; es decir hasta que valores de tensión de salida de la pata dañada del micro podemos amplificar con nuestra muleta. Como se puede observar el límite superior es un tanto difuso pero seguramente podemos decir que la muleta funciona con una señal de entrada de solo 30mV de pico para una frecuencia de 10MHz. En la figura 4 mostramos la simulación del oscilograma de esta medición.

Figura 3

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Recuperación de Microcontroladores dañados Figura 4

frecuencia hasta que se observe una deformación importante en la salida. Ver la figura 5. No queremos indicar aquí que no es posible incrementar aun más la respuesta. Seguramente trabajando con “picking coils” en y redes de refuerzo en emisor se puede lograr pero nos consideramos satisfechos del resultado obtenido porque en algunos casos llegamos a usar el circuito tal cual está diseñado en salidas de 100 MHz y siguió funcionando perfectamente.

LA SALIDA CON CARGA

Figura 5

RESPUESTA EN FRECUENCIA VIRTUAL Para esta prueba mantenemos la señal de entrada en un valor pico a pico de 1V y subimos la Figura 6

Es imposible saber que tipo de entrada posee el siguiente integrado de la cadena existente como carga de nuestra muleta. Pero en el peor caso se puede tratar de una juntura de un transistor de alta frecuencia tal como lo indicamos en la figura 6. Como seguramente Ud. estará apreciando la salida del circuito con una sonda de RF en este caso no va a obtener los 5V que indicamos en el oscilograma sin carga. Seguramente su medición será cercana a 0,5V pico a pico pero esto no significa que el circuito no funcione bien, sino todo lo contrario significa que la excitación es la correcta (figura 7).

DETALLES

DE LAS

SIMULACIONES Trabajar a frecuencias altas significa que el generador de funciones esté debidamente predispuesto para las mismas. El mismo posee una tecla indicada como SET RISE/FALL TIME . Esto indica el tiempo de crecimiento y decrecimiento de la señal que tiene que ser adecuado a la frecuencia de trabajo. Al apretar esta tecla se genera la pantalla de la figura 8 que para medir en 50MHz debe predisponerse

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Técnico Reparador a 1ns ya que la predisposición por defecto es de 10ns. Damos por sobreentendido que el lector sabe ajustar el osciloscopio del Multisim a las diferentes frecuencias de trabajo.

Figura 7

CONCLUSIONES Con esto parecería que ya no se puede hacer mas nada por un procesador que tiene una pata dañada; pero le aseguramos que esta historia no termina aquí porque donde hay un procesador de algo en realidad hay un microprocesador dedicado a ese “algo” y los microprocesadores no solo tienen patas de salida de las cuales nos estuvimos ocupando hasta ahora. También poseen patas de entradas de puerto y entradas especiales que pueden causar una falla catastrófica del micro. Por ejemplo la entrada para el cristal de clock. Que pasa si un cristal no oscila: no funciona el procesador. ¿En general los reparadores controlan la oscilación del cristal y si no oscila dicen: cambio de micro? Yo les digo que no; que

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Figura 8

antes que cambiar el micro hay que probar con una “muleta osciladora” de la cual vamos a hablar en la próxima entrega. J

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Auto Eléctrico

Gestión Electrónica del Motor: Las Funciones de la ECU en el Automóvil La unidad de control de motor o ECU (sigla en inglés de engine control unit) es una unidad de control electrónico que administra varios aspectos de la operación de combustión interna del motor de un automóvil. Las unidades de control de motor más simples sólo controlan la cantidad de combustible que es inyectado en cada cilindro en cada ciclo de motor. Las más avanzadas controlan el punto de ignición, el tiempo de apertura/cierre de las válvulas, el nivel de impulso mantenido por el turbocompresor, y control de otros periféricos. En base a bibliografía de Bosch y tomando como ejemplo una computadora empleada en vehículos Volkswagen, explicaremos cómo se realiza la gestión electrónica de un motor de inyección directa de gasolina. Este tema es parte del tomo Nº 93 de la Colección Club Saber Electrónica edición Mexicana. Saber Electrónica Nº 305

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Auto Eléctrico INTRODUCCIÓN

Las unidades de control de motor determinan la cantidad de combustible, el punto de ignición y otros parámetros monitorizando el motor a través de sensores. Estos incluyen: Sensor MAP Sensor de posición del acelerador Sensor de temperatura del aire Sensor de oxígeno y muchos otros Frecuentemente esto se hace usando un control repetitivo (como un controlador PID). Antes de que las unidades de control de motor fuesen implantadas, la cantidad de combustible por ciclo en un cilindro estaba determinada por un carburador o por una bomba de inyección.

FUNCIONES DE LA ECU Las principales funciones de una ECU automotriz son las siguientes: Control de la inyección de combustible: Para un motor con inyección de combustible, una ECU determinará la cantidad de combustible que se inyecta basándose en un cierto número de parámetros. Si el acelerador está presionado a fondo, el ECU abrirá ciertas entradas que harán que la entrada de aire al motor sea mayor. La ECU inyectará más combustible según la cantidad de aire que esté pasando al motor. Si el motor no ha alcanzado la temperatura suficiente, la cantidad de combustible inyectado será mayor (haciendo que la mezcla sea más rica hasta que el motor esté caliente).

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Saber Electrónica Nº 305

Control del tiempo de inyección: Un motor de ignición de chispa necesita para iniciar la combustión una chispa en la cámara de combustión. Una ECU puede ajustar el tiempo exacto de la chispa (llamado tiempo de ignición) para proveer una mejor potencia y un menor gasto de combustible. Si la ECU detecta un picado de bielas en el motor, y "analiza" que esto se debe a que el tiempo de ignición se está adelantando al momento de la compresión, ralentizará (retardará) el tiempo en el que se produce la chispa para prevenir la situación. Una segunda, y más común causa que debe detectar este sistema es cuando el motor gira a muy bajas revoluciones para el trabajo que se le está pidiendo al coche. Este caso se resuelve impidiendo a los pistones moverse hasta que no se haya producido la chispa, evitando así que el momento de la combustión se produzca cuando los pistones ya han comenzado a expandir la cavidad. Pero esto último sólo se aplica a vehículos con transmisión manual. La ECU en vehículos de transmisión automática simplemente se encargará de reducir el movimiento de la transmisión. Control de la distribución de válvulas: Algunos motores poseen distribución de válvulas. En estos motores la ECU controla el tiempo en el ciclo de motor en el que las válvulas se deben abrir. Las válvulas se abren normalmente más tarde a mayores velocidades que a menores velocidades. Esto puede optimizar el flujo de aire que entra en el cilindro, incrementando la potencia y evitando la mala combustión de combustible. Control de arranque: Una relativamente reciente aplicación de la Unidad de Control de Motor es el uso de un preciso instante de tiempo en el que se producen una inyección e ignición para arrancar el motor sin usar un motor de arranque (típicamente eléctrico conectado a la batería). Esta fun-

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las Funciones de la Ecu en el Automóvil cionalidad proveerá de una mayor eficiencia al motor, con su consecuente reducción de combustible consumido. En la actualidad, las ECU de casi todos los automóviles son programables, lo que permite no sólo leer los códigos de error sino modificar parámetros frente a cambios de partes o modificaciones como ser la instalación o cambio del turbocompresor, intercooler, tubo de escape, o cambio a otro tipo de elemento. Como consecuencia de estos cambios, la antigua ECU puede que no provea de un control apropiado con la nueva configuración. En estas situaciones, una ECU programable es la solución. Éstas pueden ser programadas/ mapeadas conectadas a un computadora portátil mediante un cable USB, mientras el motor está en marcha. La unidad de control de motor programable debe controlar la cantidad de combustible a inyectar en cada cilindro. Esta cantidad varia dependiendo en las RPM del motor y en la posición del pedal de aceleración (o la presión del colector de aire). El controlador del motor puede ajustar esto mediante una hoja de cálculo dada por el portátil en la que se representan todas las intersecciones entre valores específicos de las RPM y de las distintas posiciones del pedal de aceleración. Con esta hoja de cálculo se puede determinar la cantidad de combustible que es necesario inyectar. Modificando estos valores mientras se monitoriza el escape utilizando un sensor de oxígeno (o sonda lambda) se observa si el motor funciona de una forma más eficiente o no, de esta forma encuentra la cantidad óptima de combustible a inyectar en el motor para cada combinación de RPM y posición del acelerador. Este proceso es frecuentemente llevado a cabo por un dinamómetro, dándole al manejador del combustible un entorno controlado en el que trabajar. Algunos de los parámetros que son usualmente monitoreados por la ECU son: Ignición: Define cuando la bujía debe disparar la chispa en el cilindro. Límite de revoluciones: Define el máximo número de revoluciones por minuto que el motor puede alcanzar. Más allá de este límite se corta la entrada de combustible. Correcta temperatura del agua: Permite la adicción de combustible extra cuando el motor está frío (estrangulador). Alimentación de combustible temporal: Le dice a la ECU que es necesario un mayor aporte de combustible cuando el acelerador es presionado. Modificador de baja presión en el combustible: Le dice a la ECU que aumente el tiempo en el que actúa la

bujía para compensar una pérdida en la presión del combustible. Sensor de oxígeno (sensor lambda): Permite que la computadora del auto posea datos permanentes del escape y así modifique la entrada de combustible para conseguir una combustión ideal. Algunas computadoras, sobre todo las de los automóviles actuales, incluyen otras funcionalidades como control de salida, limitación de la potencia del motor en la primera marcha para evitar la rotura de éste, etc. Otros ejemplos de funciones avanzadas son: Control de pérdidas: Configura el comportamiento del waste gate del turbo, controlando el boost. Inyección Banked: Configura el comportamiento de el doble de inyectores por cilindro, usado para conseguir una inyección de combustible más precisa y para atomizar en un alto rango de RPM. Tiempo variable de levas: Le dice a la ECU como controlar las variables temporales en las levas de entrada y escape. En la figura 1 mostramos la estructura funcional de la gestión del motor realizada por la ECU de un sistema de inyección Bosch en vehículos Volkswagen en la que se destaca lo siguiente: Entradas 1. Medidor de masa de aire Sensor de temperatura de aire aspirado 2. Sensor de presión en el colector de admisión 3. Sensor de régimen del motor 4. Sensor Hall (posición de arboles de levas) 5. Unidad de mando de la mariposa Sensor de ángulo 1 + 2 6. Sensor de posición del acelerador Sensor 2 de posición del acelerador 7. Conmutador de luz de freno F Conmutador de pedal de freno 8. Conmutador de pedal de embrague 9. Sensor de presión de combustible 10. Potenciómetro para chapaleta en el colector de admisión 11. Sensor de picado 12. Sensor de temperatura del líquido refrigerante 13. Sensor de temperatura del líquido refrigerante a la salida del radiador 14. Potenciómetro, botón giratorio para selección de temperatura 15. Potenciómetro para recirculación de gases de escape 16. Sonda Lambda Saber Electrónica Nº 305

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Auto Eléctrico

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Club Saber Electrónica Nº 93

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las Funciones de la Ecu en el Automóvil Figura 1

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Auto Eléctrico 17. Sensor de temperatura de los gases de escape 18. Sensor de NOx Unidad de control para sensor de NOx 19. Sensor de presión para amplificación de servofreno Salidas 1. Relé de bomba de combustible 2. Bomba de combustible 3. Inyectores de los cilindros 1 - 4 4. Bobinas de encendido 1 - 4 5. Unidad de mando de la mariposa 6. Relé de alimentación de corriente para sistema Motronic 7. Válvula reguladora de la presión del combustible 8. Válvula de dosificación del combustible 9. Electroválvula para depósito de carbón activo 10. Válvula para gestión del aire de la chapaleta en el colector de admisión 11. Válvula de reglaje de distribución variable 12. Termostato para refrigeración del motor 13. Válvula actuadora para recirculación de gases de escape 14. Calefacción para sonda lambda 15. Calefacción para sensor de NOx La unidad de control del motor va instalada en la caja de aguas y tiene 121 pines. La unidad de control utilizada para motores de inyección directa es muy similar a las utilizadas en motores de inyección en colector de admisión. Por ejemplo Bosch en sus sistemas Motronic tiene la versión ME 7.5.10 se ve como en este caso le falta la D que es la que designaría que se trata un sistema de inyección directa de gasolina. Dentro del sistema de inyección Motronic MED 7 hay varias versiones: MED 7.5.10 y MED 7.5.11. La diferencia principal entre ambas versiones es que la ultima posee un procesador mas rápido, figura 2.

ga de par. Las solicitudes de entrega de par son: “de orden interior y de orden exterior”. De orden interior: • arranque del motor • calefacción del catalizador • regulación del ralentí • limitación de potencia • limitación del régimen • regulación lambda De orden exterior: • deseos del conductor • cambio automático (punto de cambio) • sistema de frenos (regulación antideslizamiento de la tracción, regulación del par de inercia del motor) • climatizador (compresor para climatizador On/Off) • programador de velocidad Previo cálculo del par teórico del motor se lleva a la práctica la solicitud por dos vías a saber: • En la primera vía se influye sobre el llenado de los cilindros. Sirve para las solicitudes de entrega de par de mayor plazo. • En el modo estratificado le corresponde poca importancia, porque la válvula de mariposa abre a una gran magnitud, para reducir las pérdidas por estrangulamiento. • En la segunda vía se influye por corto plazo sobre el par de giro, independientemente del llenado de los cilindros. • En el modo estratificado sólo se determina el par a través de la cantidad de combustible, mientras que en los modos homogéneo-pobre y homogéneo sólo se determina a través del momento de encendido. Previo análisis de las solicitudes de entrega de par de orden interno y externo, la unidad de control del motor calcula el par teórico y la forma de ponerlo en práctica.

GESTIÓN DEL MOTOR BASADA EN EL PAR El sistema Bosch Motronic MED 7.5.10/11 es un sistema de gestión de motores basado en el par. Esto significa, que se recogen, analizan y coordinan todas las solicitudes de entre58

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Figura 2

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las Funciones de la Ecu en el Automóvil Figura 3

to. Al momento de encendido le corresponde también una reducida importancia, debido a que la inyección se efectúa en un momento tardío, figura 3.

Figura 4

Implementación en el Modo Estratificado En el modo estratificado se implementa el par teórico a través de la cantidad inyectada. La masa de aire desempeña un papel de segunda importancia, porque la válvula de mariposa se encuentra abierta a una gran magnitud, para reducir las pérdidas por estrangulamien-

Implementación en el Modo Homogéneo-Pobre y en el Modo Homogéneo En estos dos modos operativos se implementan las solicitudes de entrega de par a corto plazo a través del momento de encendido y a largo plazo a través de la masa de aire. En virtud de que la mezcla de combustible y aire corresponde a un factor lambda fijo de 1,55 o bien 1 en ambos modos operativos, la cantidad a inyectar viene dada por la masa del aire aspirado, figura 4. Por ese motivo no se procede a regular aquí el par de giro.

SISTEMA DE ENCENDIDO Asume la función de inflamar la mezcla de combustible y aire en el momento adecuado. Para conseguir este objetivo es preciso que la unidad de control del motor

Figura 5 Saber Electrónica Nº 305

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Auto Eléctrico Figura 6

determine el momento de encendido, la energía de ignición y la duración que ha de tener la chispa del encendido en todos los puntos operativos. Con el momento de encendido se influye sobre el par del motor, el comportamiento de los gases de escape y el consumo de combustible del motor.

• La información principal: 1.- Carga del motor, procedente del medidor de la masa de aire y del sensor de temperatura del aire aspirado. 2.- Régimen del motor, procedente del sensor de régimen del motor .

• En el Modo Estratificado: es preciso que el momento de encendido se encuentre dentro de una estrecha ventana angular del cigüeñal, debido a las particularidades que caracterizan a la formación de la mezcla. Sólo así se inflama fiablemente esta mezcla.

• La información de corrección: 3.- Sensor de temperatura del líquido refrigerante. 4.- Unidad de mando de la mariposa. 5.- Sensor de picado 6.- Sensor de posición del acelerador. 7.- Sonda lambda.

• En los Modos Homogéneo-Pobre y Homogéneo: no existen diferencias con respecto a un motor en el que se inyecta la gasolina hacia el colector de admisión. Debido al reparto homogéneo de la mezcla se emplean en ambos sistemas de inyección unos momentos de encendido comparables entre sí. El cálculo del momento de encendido óptimo se realiza mediante (figura 5):

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Por razones de espacio no podemos seguir desarrollando este tema. Si es de su interés, puede descargar gratuítamente de nuestra web el tomo 93 de la Colección Club Saber Electrónica en la que se expilcan todas las funciones de la ECU y se enseña a realizar mediciones electrónicas en el automóvil. Para efectuar la descarga diríjase a nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haga clic en el ícono password e ingrese la clave: “eleautoecu”. J

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M o n ta j e Presentamos dos proyectos útiles para ser empleados en sistemas de alarmas o en cualquier otra aplicación de seguridad. Estos circuitos pueden ser empleados junto con la central publicada en esta misma edición. Selección de Federico Prado

Fuente de AlimentAción con control de cArgA & teclAdo microcontrolAdo FUENTE PARA SISTEMA DE ALARMA CON CONTROL AUTOMÁTICO DE BATERÍAS

Un sistema de alarma se tiene que poder alimentar a través de una fuente de alimentación conectada a la red eléctrica o desde una batería, para que el conjunto siga operando por más que exista un corte de energía. Para el sistema de alarma inteligente que describimos en esta edición, es preciso contar con una tensión de 5V (de 4,5V a 6V) para la central y 12V para los dispositivos externos. En la figura1 se puede apreciar el circuito correspondiente a la fuente propuesta. Este diagrama precisa un transformador con primario de acuerdo a la red local y secundario de 15V + 15V x 3A, de modo que sea posible alimentar elementos exter-

nos relativamente potentes. El circuito es muy sencillo y emplea un regulador de tensión de tres terminales para alimentar a la central de alarma. Note que se tiene un conector que debe ser conectado al cargador automático de baterías y otro conector a donde deben colocarse los bornes de la batería. Debido a la acción de los diodos D5 y D6, como la tensión de la fuente es superior a la de la batería (aproximadamente 15V), mientras haya energía eléctrica la batería estará en estado de espera y ésta proveerá la alimentación cuando se “corte” la corriente. El circuito es muy sencillo y no admite consideraciones especiales. La tensión de 12V puede proveer una corriente de hasta 2A, mientras que la tensión de 5V puede proveer una corriente máxima de 1A. El diseño para la placa de circuito impreso suge-

Figura 1

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Montaje rida se muestra en la figura 2. El cargador incluye un doblador de tensión, basado en el conocido circuito integrado 555. Este circuito genera una señal oscilante de forma de onda cuadrada que hace que la salida en la pata 3 pase alternativamente, entre los estados de masa y 12V. En el circuito de la figura 3, cuando la pata 3 del 555 está a nivel lógico bajo (conectada a masa), C3 se carga a través de D2 y de D3 hasta que la tensión en sus bornes sea de una magnitud próxima a 12V. Si la pata 3 está a nivel lógico alto (conectada a la tensión de alimentación), la tensión en el punto de unión de C3/D3 pasará a un valor dos veces más grande, puesto que el polo negativo de C3 está ya a 12V y la tensión en los bornes de este capacitor cargado es también de 12V. Note que el diodo D3 está polarizado en forma inversa y se bloquea, mientras estará en estado de conducción, en estas condiciones, C4 debería cargarse con una tensión superior a 12V y llegar en teoría a los 24V. En la práctica, la carga apenas sobrepasa algunos volt la tensión de fuente, que es más de 12V, lo que resulta suficiente para nuestros propósitos. A la salida del doblador de tensión nos encontramos con un regulador hecho a partir de un transistor NPN con un zener como referencia. Podría colocar un BC548 en lugar del TIP31, dado que la corriente de carga será pequeña, sin embargo, por seguridad, aconsejamos el empleo del transistor de potencia. Se debe ajustar la tensión de salida por medio de VR1 para que sea levemente superior a los 14V, aunque si viera que en carga no hay corriente, deberá aumentar este valor. Lo ideal sería que con

Figura 2

una batería descargada y conectando un amperímetro en serie, la corriente de carga sea del orden de los 10mA a 20mA. Cabe aclarar que la corriente que deberá entregar la fuente es superior a este valor (llega a unos 25mA), a consecuencia de que el integrado consume corriente. Figura 3

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Fuente de alimentación y teclado Microcontrolado

Figura 4

Cabe aclarar que las baterías empleadas en sistemas de seguridad poseen una capacidad del orden de los 8 ampere/hora, lo cual supone que si la cargamos a razón de 10mA/hora tardaría unos 40 días en cargarse totalmente (si estuviera descargada por completo). Sin embargo, esto no ocurre dado que el acumulador se encuentra en condiciones de carga las 24 horas del día. Para baterías de capacidad igual a 500mA/hora, el tiempo de carga sería de aproximadamente igual a un día.

TECLADO MICROCONTROLADO Existen varios circuitos que pueden utilizarse como cerraduras con código, útiles para activar el sistema de alarma que estamos describiendo. En Internet es posible encontrar varios circuitos, en particular me llamó la atención un proyecto extraído de la página de Carlos Díaz (http://perso.wanadoo.es/chyryes/index.htm. Según la página de referencia, el proyecto fue propuesto por Leonardo Román. Con este circuito

Figura 5

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Montaje puede poner una clave de acceso para entrar en una habitación o para abrir un armario, sistema de alarma etc. El teclado activa una alarma que suena cuando alguien introduce la clave mal tres veces. La clave se introduce mediante un teclado de 16 teclas, también se visualiza el estado en una pantalla de cristal líquido (LCD) de 16 caracteres x 2 líneas. El circuito acciona un relé el cual se conectará al dispositivo de apertura, en nuestro caso el sistema de alarma. El "cerebro" de este dispositivo es un PIC16F876 y se lo puede cargar con el Quark PRO 2. El esquema se muestra en la figura 4. El programa para el PIC se llama “llave.asm” y se lo puede bajar de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave “alarma”. El diagrama de circuito impreso (PCB) es una modificación y se muestra en la figura 5. El funcionamiento del circuito es el siguiente: PARA ENTRAR: 1. En la pantalla del LCD se muestra el mensaje "INTRODUZCA CLAVE" entonces debe introducir la clave de acceso, que inicialmente será 0000 y pulse la A para que se abra y active el relé. 2. Cuando el código introducido no es el correcto, se muestra el mensaje "CLAVE INCORRECTA" y la puerta no se abre. 3. Cuando se acumulan tres fallos, al introducir la clave suena una sirena por un parlante durante unos 15 segundos, después se puede volver a probar.

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PARA CAMBIAR LA CLAVE: 1. Pulse la tecla C de cambio de clave, entonces aparece durante unos instantes el mensaje "CAMBIO DE CLAVE" 2. Después le pide la clave que tenía hasta ese momento (inicialmente la 0000) con el mensaje "CLAVE ANTIGUA". Teclea la clave nueva y pulsa A 3. Si la clave es correcta le pide la "NUEVA CLAVE". Teclea la nueva clave y pulse A 4. A continuación le pide que repita la clave para verificarla con el mensaje "VERIFIQUE CLAVE". Teclee de nuevo la misma clave y pulse A. Si se equivoca le avisa el error, por lo que deberá introducir la nueva clave 5. Si la verificación es correcta se cambia la clave y se muestra el mensaje "CLAVE CAMBIADA" durante unos segundos. LA CLAVE DE ACCESO 1. Inicialmente es la 0000 2. La clave se almacena en la memoria EEPROM de datos del PIC, por lo que, cuando se desconecte la alimentación del circuito se conserva la clave 3. Consta de 4 códigos que pueden ser: números del 0 al 9, asteriscos (*), y almohadillas (#). A diferencia de los códigos tradicionales que sólo usan los números. Esto proporciona 20736 combinaciones posibles frente a las 10000 que se consiguen solo con números, lo que se traduce en mayor seguridad. Para obtener más información puede recurrir a la página del autor. J

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EDITORIAL QUARK S.R.L. Propietaria de los derechos en

Jefe de Producción José Maria Nieves (Grupo Quark SRL)

castellano de la publicación mensual SABER ELECTRÓNICA Grupo Quark SRL San Ricardo 2072, Capital Federal (1273) TEL. (005411) 4301-8804

EDICION ARGENTINA Nº 155 AGOSTO 2013 Director Ing. Horacio D. Vallejo Redacción Grupo Quark SRL

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Ar tículo de Tapa

En la página 5 explicamos cómo puede realizar el sistema de control de un ascensor con un microcontrolador. Vamos a explicar el proyecto original del ascensor de 8 plantas (se puede hacer del número de plantas que uno quiera, no tiene limite), realizado íntegramente con puertas lógicas. Y que sirvió como “punto de partida” para la elaboración del sistema microcontrolado expuesto anteriormente.

Autor: José Martínez e-mail: [email protected] - http://www.diselc.es

AutomAtismos:

Control de un AsCensor Con CompuertAs lógiCAs

INTRODUCCIÓN Cuando uno no tiene demasiada experiencia en electrónica se “aferra” a las herramientas que uno conoce y es por eso que suele emplear circuitos integrados digitales para el diseño de sistemas de control. Controlar el movimiento de un ascensor con compuertas digitales es una tarea sencilla ya que los circuitos básicos (son 4) se repiten para cada piso del edificio donde funcionará el ascensor. La tarea se puede complicar a la hora de realizar el cableado y es por eso que para presentar este trabajo nos basamos en circuitos para tres pisos. Toda la información necesaria para hacer este ascensor esta disponible en la página del autor o en el link de nuestra web que mencionamos en el Artículo de Tapa de esta edición: www.webelectronica.com.ar, haga clic en el ícono password e ingrese la clave: “ascensorpic” (encontrará los

esquemas, PCB, descripción de funcionamiento, componentes, etc.). Veremos un resumen, explicando el proyecto para controlar tres plantas. El dispositivo lo he dividido en 4 circuitos, los cuales tendrá que unir entre si de modo que los números que son iguales y del mismo color van unidos entre si. El circuito original está pensado para un ascensor de 8 plantas, aunque fácilmente se puede implementar del numero de plantas que uno desee.

OPERACIÓN

DEL

CIRCUITO

CON

COMPUERTAS

La forma de operar de este circuito es la siguiente: suponiendo que la cabina se encuentre en la planta baja, y detecte que se le ha llamado, este empezará a subir, y se irá deteniendo en su camino de subida por unos segundos en las plan-

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Artículo de Tapa tas que hallan sido pulsadas. Pero en el caso de que la cabina se encuentre a mitad de camino y detecte que hay avisos de llamada tanto por la parte de arriba como por la de abajo, tomará como camino preferente la de subida, ya que originalmente es hacia arriba a donde se dirigía. Una vez en su trayectoria hacia arriba, cuando haya llegado a la última planta pulsada empezará con el circuito de bajada, tomando como preferencia en ese momento todos los avisos que se encuentren por debajo de la cabina. El circuito de llamada lo he realizado sin utilizar pulsadores y se muestra en la figura 1, la detección se realiza por el simple tacto con la yema de los dedos sobre una superficie metálica. En el montaje que realicé les coloqué a los diodos LED porta-leds o embellecedores metálicos, utilizando este porta-led como sensor de llamada (al tocar el embellecedor se ilumina el LED que hay en su interior). El circuito es muy simple. Como la entrada del sensor Figura 2 tiene una resistencia de un valor muy alto, en el momento que toquemos este punto se producirá una fluctuación en la entrada, la cual nos dará un “1” a la salida de la puerta, y mediante el diodo D1 (2ª planta) le haremos una realimentación positiva para mantenerlo en ese estado. La otra entrada de la puerta (número de color rojo), irá conectada al circuito detector de la posición de la cabina, de modo que cuando la cabina pase por esta planta, nos aplique un 0 y haga que cambie la puerta de estado, apagando el LED. El circuito de subida y bajada se muestra en la figura 2. En el circuito original R5 y R11 no están colocadas, pero su uso es aconsejable. El circuito detector de posición de la cabina se muestra en la figura 3. Cuando la cabina pasa por alguna planta actúa sobre el pulsador correspon-

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Figura 1

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Ascensor con Compuertas Lógicas

Figura 3

Figura 5

Figura 4

diente. Puede utilizar microinterruptores o bien interruptores magnéticos, tal como ya hicimos anteriormente. Para el control de los motores usamos una etapa de potencia como la mostrada en la figura 4. El tiempo en que se detendrá el ascensor en cada planta está determinado por la constante de tiempo dada por C1 y R. La tensión de alimentación que utilicé tanto para el motor como para la placa de control fue de 12V. Las conexiones S1 a S8 son los sensores táctiles para accionar la llamada. Yo utilicé para este fin los porta-led metálicos de los diodos D1 a D8, de modo que al tocar el LED se prende. En la figura 5 puede ver un ejemplo de cómo se realizan las conexiones para un prototipo de 8 patas. No he querido dibujar las conexiones en todas las plantas con objeto de no saturar con líneas el esquema. Reitero que por motivos de espacio no es posible explayarnos en la explicación del funcionamiento de cada circuito pero si desea saber más, puede dirigirse a la página del autor o descargar toda la información desde nuestra web con los datos dados al comienzo. J

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Montaje

En Saber Electrónica Nº 219 describimos el funcionamiento de una alarma de 3 zonas de entrada y dos zonas de activación microcontrolada en la que las variables (tiempos de demora y activación, zonas instantáneas o demoradas, salidas continuas o temporizadas, etc.) pueden ser reprogramados a voluntad del técnico y/o del usuario. En base a este proyecto, realizamos algunas modificaciones para poder aumentar la cantidad de zonas que puede explorar el sistema y colocamos un discador telefónico sencillo pero eficiente. Autor: Ing. Horacio Daniel Vallejo e-mail: [email protected]

Central de alarma IntelIgente Con múltIples Zonas de entrada y dIsCador telefónICo INTRODUCCIÓN En toda central de alarma una de las zonas debe ser disparo demorado para que le dé la oportunidad al usuario de desconectar la alarma cuando está ingresando a la propiedad, las otras zonas tienen que ser de disparo instantáneo, lo que implica que una vez detectada una interrupción, las salidas cambian de estado de inmediato. Pero ¿cuántas zonas debe tener la central? En general 3 zonas es una cantidad adecuada (una demorada para el ingreso, otra instantánea perimetral y la restante para sensores colocados en el interior); sin embargo, muchas personas

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desean poder sectorizar su residencia colocando más cantidad de zonas que se puedan controlar a voluntad. En cuanto a las salidas, una de ellas puede ser de activación continua de modo que una vez disparada la alarma, sólo se desactivará esa salida si se desconecta la central y la otra salida puede ser temporizada, es decir, una sirena sonará durante 3 minutos, por ejemplo, y luego se apagará, quedando el sistema en “alerta” por si se produce una nueva interrupción en alguna de esas zonas, en cuyo caso la salida volverá a activarse. En la figura 1 podemos apreciar el diagrama en bloques del sistema de alarma inteligente con microcontrolador PICAXE.

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Central de Alarma Inteligente de Múltiples Zonas

Figura 1

El sistema podrá detectar posibles fallas en algún sensor de alguna de las tres zonas y si esto ocurre, la deshabilitará (a la zona) para que no haya disparos erráticos del sistema, quedando las otras dos zonas en estado normal para detectar la presencia de intrusos.

Note que se compone de una central de alarma microcontrolada, una fuente de alimentación, un teclado de activación, sensores de actividad (magnéticos, de movimiento, interruptores, ultrasonido, de humo, etc.) y sistemas de alerta (sirena, discador telefónico, etc.). El “corazón” de este sistema es la central que Figura 2 posee un microcontrolador PICAXE-08. A los fines prácticos, en la figura 2 se reproduce el circuito básico de funcionamiento de este integrado. Para este integrado se recomienda una tensión de alimentación de 5V y dos resistores para establecer la tensión necesarias en los datos a ser ingresados al PICAXE. Posee 5

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Montaje patas de entrada/salida de datos denominados PIN 0 a PIN 4. El PIN Tabla 1: Definición de entradas y salidas del PICAXE 0 (pata 7) solamente puede ser PIN Nº Función salida de datos, el PIN 3 (pata 4) Pata Nº sólo puede ser entrada y el resto pueden ser seteados como entrada 3 E/S 4 Entrada 1 (demorada) o salida de datos. 4 E3 Entrada 2 (instantánea) Para programar el PICAXE se E/S 2 Entrada 3 (instantánea) conecta un plug estéreo pequeño 5 6 E/S 1 Salida 2 (temporizada) en el conector denominado PROG S0 Salida 1 (continua) y por medio de un cable se conecta 7 al puerto serial de la computadora bilidades. La salida 1 es de activación continua, lo (vea en la figura 3 el armado del cable). El proque significa que una vez disparada la alarma, esta grama, ya sea en diagrama de flujo o en BASIC salida sólo se deshabilitará si se apaga la central (si puede construirse en el utilitario “Editor de se la desconecta) mientras que la salida 2 es temProgramas” que puede bajar sin cargo de nuestra porizada y esto se debe a que muchas veces el web con la clave PICAXE. usuario pretende que exista un sistema sonoro que El circuito de la central es muy sencillo, en la suene durante un tiempo y luego se apague, de tabla 1 encontrará la correspondencia entre las modo de dar la alerta a un sereno o a la policía pero patas del PICAXE y las entradas y salidas de la que no altere la “paz” a los vecinos durante mucho placa. En los diagramas que explicaremos, si se tiempo. Esta salida puede estar activa en tiempos detecta un cambio de estado en la entrada demode algunos segundos hasta varios minutos y hasta rada, el operador tiene 10 segundos para desactihoras. var la alarma antes de que se accione el sistema En la figura 4 damos el circuito eléctrico de la sonoro. No importa que se vuelva a re-establecer el central de alarma y en la figura 5 se reproduce una circuito luego de haberse detectado una interrupsugerencia para la placa de circuito impreso. Note ción, ya que igualmente se activarán luego de 10 que las entradas se han dispuesto de forma tal, que segundos de detectada la primera interrupción. hace falta un corto entre ambos cables para que la Cuando se aplica alimentación a la central, hay un zona se active. De esta manera, cualquier corte o período de rearme de 10 segundos durante los cuainterrupción hará disparar al sistema. Por cada les las entradas están inhibidas para dar tiempo al zona puede conectar más de un sensor siempre usuario de abandonar la propiedad protegida luego que los mismos estén en serie y que los mismos de haber puesto la alarma. Durante estos 10 representen un corto (un cable) en estado de segundos no serán reconocidas ningún cambio de reposo. estados en los sensores de las tres zonas. Pasados En cuanto a las salidas, note que se han coloestos 10 segundos, si se detecta una interrupción cado transistores BC548, los que se saturarán cada en las entradas instantáneas, de inmediato se vez que una salida se active. En esta condición se accionarán las salidas. podrán alimentar dispositivos con un consumo de En cuanto a las salidas, proponemos dos posi-

Figura 3

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Central de Alarma Inteligente de Múltiples Zonas Figura 4

hasta 150mA. Para el disparo de sirenas o cualquier otro dispositivo, recomendamos la colocación de relés en las salidas, los cuales se conectan directamente (tenga presente que puede colocar cualquiera de 6V de alimentación con corriente de activación inferior a 150mA, cualquier relé de los usados en circuitos impresos sirve).

Figura 5

PROGRAMACIÓN

DE LA

CENTRAL

Usted puede generar el programa que quiera, teniendo en cuenta las indicaciones que hemos dado a través de la tabla 1. Nosotros preparamos dos versiones, pero nada impide que Ud. realice un programa a su medida. La primera versión funciona como hemos explicado hasta recién sin ninguna restricción, por lo tanto “no es inteligente”. Se trata de un sistema común, con 2 zonas de disparo instantáneo, una zona de disparo demorado, una salida continua y otra temporizada. En la figura 6 se puede ver el diagrama de flujo construido en el Editor de Programas y en la figura 7 el correspondiente programa en BASIC. El archivo para poder abrirlo en el Editor de Programas se llama “sencilla.cad” y lo puede bajar de nuestra web: www.webelectronica. com.ar, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave “alarma”. En dicho sitio también encontrará un link para bajar el Editor de Programación y un tutorial para aprender a usar el programa. Para programar la central, primero debe armar la placa, revisar que está todo correcto, colocar el cable entre la placa y la computadora, abrir el editor de programas, abrir el archivo sencilla.cad, convertir el programa a su correspondiente BASIC y luego descargarlo sobre la

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Montaje placa. Eso es todo... ahora tendrá una central lista para montar su sistema. Para este programa, hemos programado los siguiente datos:

Figura 6

Tiempo de rearme: 10 segundos. Tiempo de demora de zona: 10 segundos. Tiempo de salida temporizada: 4.6 segundos. En la figura 6 indicamos cuáles son los tiempos que debe cambiar en cada caso, antes de convertir el programa a BASIC. Tenga en cuenta que el valor de la salida temporizada se da con la instrucción “sleep”, lo que significa que cada unidad programada corresponde a 2,3 segundos. Si Ud. quiere que esa salida esté activa durante 3 minutos, precisará demorar 180 segundos, o sea, colocamos 80 en el casillero de sleep. El programa escrito en BASIC se muestra en la figura 7.

EL PROGRAMA INTELIGENTE Muchas veces, por desperfectos de un sensor, o porque suciedad interrumpe un haz en un sensor externo, o por cualquier otro motivo, se dispara una alarma sin que ello signifique que hay intrusos... simplemente es un desperfecto. La posibilidad de contar con tres zonas de entrada permite que, aunque desconectemos una de ellas, exista protección por medio de las dos zonas restantes. En la figura 8 mostramos el diagrama de flujo construido en el Editor de Programas para un programa que “va contando” la cantidad de veces que se dispara el sistema desde una zona sin que se haya desconectado la central, de esta manera, si un sensor se daña, la alarma actuará normalmente, pero al efectuar tres veces el ciclo de disparo desde la misma zona, el sistema

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“entenderá” que hay una falla, deshabilitará la zona, pero la central continuará operando normalmente, protegida por los sensores de las otras dos zonas. Es por este motivo que el instalador deberá colocar sensores en lugares estratégicos, conectados a diferentes zonas, de manera que si un ladrón reconoce esta forma de operar el sistema, corta un cable externo dándose a la fuga “hasta ver” qué sucede y si nadie acude al aviso vuelve, será detectado por otro sensor (conectado a otra zona) y la

Figura 7

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Central de Alarma Inteligente de Múltiples Zonas

Figura 8

Tabla 2: Programa para el sistema Inteligente label_76: 'BASIC converted from flowchart: 'C:\DOCUMENTS AND SETTINGS\HORACIO\ESCRITORIO\ALARMA\MEDIA.CAD 'Converted on 7/23/2005 at 18:08:53 main: label_D:

label_1B:

low 0 low 1 let b0= 0 let b1= 0 let b2= 0 wait 10 ; fija el tiempo de rearme

label_7D:

let b1=b1+ 1 goto label_43

label_A9:

if pin3=1 then label_B4 if pin4=1 then label_BC goto label_A9

label_B4:

let b1=b1+ 1 goto label_43

label_BC:

wait 10

if pin2=1 then label_76 if pin3=1 then label_7D if pin4=1 then label_3C goto label_1B

label_3C:

wait 10

label_43:

high 0 high 1 sleep 3

; fija el tiempo de demora ; de la “Entrada 1”

goto label_43 label_C7:

if pin2=1 then label_E6 if pin4=1 then label_DE goto label_C7

label_DE:

wait 10

; fija el tiempo de demora ; de la “Entrada 1” ; fija el tiempo de la salida ; temporizada en múltiplos ; de 2,3 segundos

low 1 if b0= 3 then label_A9 if b1= 3 then label_C7

goto label_1B let b0=b0+ 1 goto label_43

; fija el tiempo de demora ; de la “Entrada 1”

goto label_43 label_E6:

let b0=b0+ 1 goto label_43

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Montaje alarma volverá a dar una señal de aviso. De esta manera, si el dueño de casa sale de vacaciones y la alarma se dispara por una falla, los vecinos no deberán soportar el sonido del sistema de aviso durante horas... sólo 3 veces el tiempo programado para la salida temporizada. En la figura 8 se reproduce este programa en diagrama de flujo y en la tabla 2 se lista el programa en BASIC. El archivo para poder abrir esta versión que llamamos “inteligente” (porque en base a datos previos realiza diferentes cosas) en el Editor de Programa se llama “media.cad” y lo puede bajar de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave “alarma”. En dicho sitio también encontrará un link para bajar el Editor de Programación y un tutorial para aprender a usar el programa. También hay otras versiones para cargar al PICAXE-08M2 de modo que realice otras funciones e incluso, una opción que llamamos “complicada.cad” que verifica lo que está sucediendo en cada zona a cada instante y actúa en consecuencia. Este programa es demasiado grande y no entra en un PICAXE-08M2, por lo cual habría que utilizar un PICAXE18-A, en cuyo caso habría que adaptar el circuito impreso. Cabe aclarar que hemos descripto la central de alarma, para completar el sistema hacen falta los

sensores (magnéticos, de movimiento, ultrasónicos, barreras infrarrojas, etc.), la fuente con su batería, el teclado y el sistema de aviso.

CÓMO AUMENTAR

EL

NÚMERO

DE

ZONAS

Normalmente las entradas de disparo de una central de alarma se activan al abrir un circuito, que puede ser un interruptor, pulsador, relé, etc., en los que sus contactos se encuentran normalmente cerrados. Cuando en dicha central de alarma hemos cubierto todas sus entradas y tenemos que ampliar las zonas a cubrir, tomamos varios dispositivos de disparo (magnéticos, volumétricos, interruptores pánico, etc.) y los ponemos en serie, de modo que cuando alguno de estos se activa nos disparará la entrada de la alarma. El inconveniente de este sistema es que no podemos saber a simple vista qué elemento es el que nos ha provocado la alarma y, tampoco poder manejar su activación en forma independiente. Con el circuito mostrado en la figura 9 podemos ampliar la cantidad de entradas o zonas de la alarma al número que queramos, simplemente tendrá que agregar circuitos. Cada zona de disparo llevará asociada 2 diodos LED (rojo y verde). El LED rojo nos indicará qué

Figura 9

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Central de Alarma Inteligente de Múltiples Zonas

Figura 10

zona se ha disparado, mientras que el verde lo que indica es que está abierta en este momento. Para apagar los LEDs rojos deberá actuar sobre un pulsador de RESET. Para explicar el funcionamiento supongamos que el interruptor SW1 está cerrado, por lo que el LED D1 estará apagado y la puerta del tiristor al estar a potencial de masa no conducirá, por lo que D2 también estará apagado. Al abrirse SW1 se iluminará D1, y a su vez mediante R3 y R4 se polariza la puerta del tiristor, el cual entrará en zona de avalancha quedando permanentemente en estado de conducción, haciendo que se ilumine D2. Mediante D3 polarizamos al transistor BC558, de modo que la salida de este quedará a potencial de masa, la cual podemos utilizar para disparar directamente alguna alarma o bien actuar sobre la bobina de un relé. El condensador C1 tiene como misión eliminar los parásitos o interferencias que pueden produ-

cirse en el cableado de SW1. El pulsador de reset es del tipo que en reposo está normalmente cerrado, de modo que al accionarlo le quita la alimentación al circuito y re-establece el estado de los tiristores.

DISCADOR TELEFÓNICO

PARA

ALARMA

Contar con un circuito que nos dé una señal de aviso telefónica resulta muy útil a la hora de encarar el diseño y la implementación de un sistema de seguridad. Pensando en que hoy existen teléfonos electrónicos inalámbricos y celulares de, costo razonable, y con la posibilidad de “almacenar” un número al que se puede llamar, proponemos el armado de este sencillo circuito de aviso de alarma. Este circuito genera unos pulsos que pueden ser aplicados al botón de llamada y al botón de colgar de un móvil o un teléfono inalámbrico para que pueda actuar como circuito de alarma.

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Montaje El circuito es muy sencillo y se muestra en la figura 10; puede ser disparado por tensión positiva sobre el punto A. o bien aplicando potencial de masa sobre el punto B. Al accionar cualquiera de las 2 entradas A o B la secuencia de funcionamiento será la siguiente: Q1 - Actuará durante 1/2 segundo sobre el botón de colgar (depende de C1 y R3). Q2 - Otro 1/2 segundo sin ninguno pulsado (C1 y R3). Q3 - Actuará 1/2 segundo sobre el botón de llamar. Q4 - Otro 1/2 segundo sin ninguno pulsado. Q5 - Vuelve a actuar otro 1/2 segundo sobre el botón de llamar. Q6 - Da el tiempo suficiente para que se establezca la llamada. (Depende de C2 y R5). Q7 - Actúa sobre el botón de colgar. Q8 - Genera un tiempo de espera antes de repetir la secuencia de llamada (C3 y R5). Q9 - Deja el circuito preparado para poder ser nuevamente activado. Dichas secuencias corresponden con cada una de las salidas del registro de desplazamiento del 4017. Señal de Reloj El oscilador esta formado por la compuerta U1:B que es una 1/4 parte del integrado 4093, los componentes asociados de este circuito son R3 y C1. La señal de reloj acciona la entrada de reloj del 4017, de modo que con cada pulso de reloj valla alternando cada una de sus 10 salidas. Funcionamiento del Contador/Divisor Decimal: El primer impulso de reloj situará a nivel lógico alto la salida Q1 que corresponde a la pata 2 que, a través de D1, accionará al optoacoplador que activará la tecla de colgar. La secuencia es la siguiente: 1º impulso. Es conveniente empezar actuando sobre el botón de colgar, por si hubiese en el móvil algún dato que luego nos impidiera realizar la llamada, además de que algunos móviles se quedan en modo de stand-by y la primera tecla que pulsamos lo único que hace es sacarlo de este estado. 2º impulso. Se activará la salida Q2 la cual no está conectada. 3º impulso. Activa la salida Q3 , la cual actúa

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sobre el optoacoplador de llamada (necesitamos 2 pulsaciones para que se produzca la llamada). 4º impulso. Activa la salida Q4 , la cual no está conectada. 5º impulso. Activa la salida Q5 , con lo cual el móvil realizará la marcación del número almacenado (último número marcado). Hay algunos modelos de móviles que en vez de llamar solamente al último número marcado, también llaman al último número de una llamada recibida por lo cual debe tener en cuenta esta situación. Esta característica de algunos móviles de llamar a quien nos llamó, por un lado nos puede interesar porque con un simple toque al Nº telefónico de la alarma podemos configurar a dónde nos llamará, pero por otro lado si alguien se equivoca y marca nuestro número, nos dejará la alarma inoperativa. Dependiendo donde se instale el circuito puede resultar interesante ponerle un programador para que nos dispare todos los días la alarma a la misma hora, así verificaremos su correcto funcionamiento. 6º impulso. A través del condensador C2 y el diodo D8, accionamos la entrada de clock enable, con lo que el 4017 no responderá a los impulsos de reloj aplicados en su entrada de reloj. Una vez que el condensador C2 termine de cargarse, la entrada clock enable volverá a ser negativa, y se podrá continuar con la secuencia. Por lo tanto cambiando el valor de C2 se puede regular el tiempo que dura la llamada. Con el valor actual el tiempo es aproximadamente de 30 segundos. 7º impulso. A través de D4 accionamos la tecla de colgar. 8º impulso. A través del condensador C3 y el diodo D9, accionamos nuevamente la entrada de clock enable. La capacidad del condensador C3 nos determinará el tiempo que transcurre para que se vuelva a producir una nueva llamada. Con el valor actual el tiempo es de aproximadamente 2 minutos. 9º impulso. A través de D5 ponemos en alto la entrada de clock enable, quedando en ese estado indefinidamente. La única forma de salir de ese estado seria actuando sobre el pin de reset.

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Central de Alarma Inteligente de Múltiples Zonas Figura 11

Al mismo tiempo esta salida pone el estado lógico alto una de las entradas la puerta U1:C, con lo cual el valor de su terminal de salida dependerá de que sea accionada la otra entrada. En la figura 11 tenemos la tabla de verdad de las puertas NAND. La misión de los diodos D6 y D7 junto con la resistencia R7 es para provocar la descarga de los condensadores C2 y C3. Disparo de la Alarma con Positivo. Terminal A: Suponemos que el circuito está preparado para recibir la señal de alarma, o sea que el circuito 4017 se encuentra detenido con su salida Nº 9 en nivel alto y, por lo tanto, también una de las entradas de l compuerta U1:C estará en estado alto. Al aplicar un “1” (estado lógico alto) en la entrada A, este estado pasará por el diodo D10 hacia la otra entrada de la compuerta U1:C, por lo que encontrándose las dos entradas a “1”, provocará el cambio de su salida a “0”, siendo invertida por la compuerta U1:A, la cual mandará un “1” al terminar de reset, sacándolo de su estado de inhabilitación, y realizando la secuencia de marcado. Disparo de la alarma con negativo. Terminal B: Simplemente el negativo lo invertimos a positivo.

Figura 12

Observaciones En el esquema se ha representado un optoacoplador de 6 pines, pero como la base del transistor no se conecta, en la realización del PCB se ha preparado para poner uno de 4 pines. A la hora de conectar los optoacopladores al móvil habrá que sacar los 2 cables de la tecla de colgar, y otros 2 de la tecla de lla-

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Montaje mar (normalmente no hay un cable que sea común para las 2), y habrá que medir con el multímetro para saber dónde está el terminal positivo, que será el que se conecte al colector del optoacoplador. En algún tipo de móviles es posible que no funcione la activación con optoacopladores, por lo que habrá que sustituirlos por relés. De hecho en los primeros prototipos utilizaba relés, pero los suprimí para eliminar el ruido que hacían. Este circuito lo podemos alimentar con cualquier tensión comprendida entre 3V y 18V. Dependiendo de la tensión de alimentación variarán las constantes de tiempo utilizadas en los temporizadores. Podemos utilizar la misma alimentación del móvil o bien alimentarlo aparte. En el caso de que alguno piense sustituir los optoacopladores por transistores, le informo que la única manera posible es: 1º - Utilizando únicamente la tecla de llamada. 2º - Utilizando alimentaciones independientes para el móvil y el circuito. 3º - El emisor del transistor aparte de ir conectado a la tecla también se conectaría a negativo (Vdd).

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Lista de Materiales 1 Integrado 4017 1 Integrado 4093 2 optoacopladores PC 817 o similar. Si tiene 6 patitas tendrá que adaptarlo 1 zócalo o base de 14 pines 1 zócalo o base de 16 pines 11 Diodos 1N4148 o similar 2 Diodos LED 3 condensadores electrolíticos de 1µF x 16V (C1, C4, C5) 1 condensador 22µF x 16V (C2) 1 condensador 220µF x 16V (C3) 3 Resistencias de 1kΩ ohm y 1/4 de W (R1, R2, R7) 2 Resistencias de 10kΩ (R6, R8) 2 Resistencias de 1MΩ (R3, R5) Varios Placa de circuito impreso, gabinete para montaje, cables para conectar al teléfono, estaño, etc. Una aclaración importante: cuando suelde el zócalo (abse) del CD 4017 al PCB mostrado en la figura 12, corte la patita 3. J

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