Componentes electrónicos en SMD

¿Qué son los componentes SMD?

Un componente tipo SMD (Surface Mounting Device)  se suelda de forma directa a la superficie de la PCB a través de los pads, dicha tecnología es denominada SMT, frente a los componentes de tecnología de agujeros pasantes o throughole que se fabrican con terminales que se sueldan en la parte contraria donde se inserta el componente. Los componentes electrónicos tradicionales se están abandonando cada vez más haciendo uso extensivo de los componentes SMD.

Diferentes tipos de componentes SMD

Ventajas de los SMD

El tamaño de estos componentes es muy reducido, ahorrando espacio en la placa y cantidad de cobre utilizada. Esta es una de las mayores ventajas de los SMD, ya que al ocupar tan poca superficie se minimiza también la longitud de las pistas. Además, la eliminación de los terminales hace que mejore la inductancia y la resistencia parásita que se da en el encapsulado.

También cuenta con una completa adaptación a las últimas tecnologías y soportan multitud de tipo de ácidos, disolventes y limpiadores lo que hace que podamos sumergir los circuitos en productos como la acetona para eliminar residuos de soldadura.

Su ligereza los hace perfectos para áreas como la aviación, la competición deportiva, el armamento militar…

Desventajas de los SMD

Uno de los principales problemas que acarrea el reducido tamaño de estos componentes es la correcta identificación de los mismos, ya que los fabricantes apenas cuentan con espacio para imprimir su código.

Por ello, se recurre a códigos que reflejan el part number que normalmente debe consultarse en páginas web que describen estas identificaciones.

Tipos de SMD

Los SMD Pasivos utilizan una amplia variedad de encapsulado, la mayoria son como los componentes electrónicos convencionales existentes como son las resistencias y condensadores, el cual el tamaño de los encapsulados están razonablemente estandarizados.

Otros componentes como bobinas, cristales y otros tienden a tener necesidades individuales y por lo tanto sus propios encapsulados varían de acuerdo a las propiedades.

Las resistencias y condensadores vienen en una variedad de encapsulados de distintos tamaños, se les atribuye, por ejemplo: 1812, 1206, 0805, 0603, 0402, 0201.

 

Tipos de tamaño de los SMD pasivos

Estas cifras no son un código extraño, sino que se refieren a las dimensiones en  décimas de pulgadas. En otras palabras, el 1206 mide .12? (3 mm) por .06? (1,5 mm) pulgadas.

Los tamaños más grandes, tales como 1812 y 1206 fueron los primeros que se emplearon, no obstante todavía  son de uso generalizado en grandes producciones. Sin embargo se puede encontrar uso en aplicaciones en las que mayores niveles de energía son necesarios, o cuando otras deferencias exigen los tamaños más grandes.

Las conexiones a la placa de circuito impreso se realizan por medio de áreas (o pads) metalizadas en los extremos del paquete. 

Conexion del SMD a las pistas

Las Resistencias SMD

las resistencias SMD son el componente más utilizado en electrónica y millones de resistencias se fabrican diariamente para la construcción de pequeños equipos electrónicos en caso de fallo es importante saber cómo reconocerlas y reemplazarlas (si bien es un proceso muy delicado).

Son muy diferentes a las clásicas y las podemos encontrar con forma rectangular, tienen áreas metalizadas en los extremos del cuerpo, que les permite ponerse en contacto con la placa de circuito impreso a través de la soldadura.

Resistencias SMD

¿Como indentificar el valor?

Leer el código de las resistencias SMD parecerá en principio un poco complicado porque hay varios códigos empleados hoy en día, pero las de un tamaño “manejable” resultan fáciles de distinguir para los usuarios con un poco de práctica.

Las más fáciles de leer son las que tienen códigos numéricos de 3 cifras. En ellas, los dos primeros dígitos son el valor numérico mientras que el tercer dígito es el multiplicador, es decir, la cantidad de ceros que debemos agregar al valor. Es un sistema similar al que se usa en los capacitadores.

Lectura del valor de la resistencia SMD

Códigos de tres cifras en resistencias con valores menores de 10Ω

Con el sistema anterior, el valor de resistencia menor que podemos codificar es de 10Ω y equivale al código “100” (10 + ningún cero), así que con valores de resistencia menores de 10Ω se usa la letra “R” que equivale a una coma.

Codigo de tres cifras para identifica el valor.

Por ejemplo, una resistencia con el código 4R7 equivale a 4,7Ω donde reemplazamos la “R” con una coma. Si el valor de la resistencia es menor de 1Ω, usamos el mismo procedimiento de la letra “R”, pero poniéndola como primera cifra. Por ejemplo, R39 equivale a 0,39Ω.

Códigos de cuatro cifras (resistencias de precisión)

codigo de cuatro cifras para identificar el valor.

Con el sistema de 4 cifras, el valor de resistencia menor que podemos codificar es de 100Ω y que equivale a ver impreso en la resistencia: 1000 (100 + ningún cero).
Para los valores de resistencia menores de 100Ω, se emplea la misma solución del sistema a 3 cifras y se agrega una letra “R” en lugar de la coma.

 

Además del sistema nombrado existen otros según acuerdos entre fabricantes y para resistencias de mucha precisión, existe un sistema de códigos llamado EIA-96 bastante más complejo de resolver si no contamos con la tabla de referencia.

Video explicativo para identificar el valor de las Resistencias SMD

Código EIA-96 para resistencias SMD (SMT)

​En este las primeras dos cifras del número leído es un número índice de una tabla en la que encontramos el valor equivalente mientras que la letra final equivale al multiplicador.

Para ver si una resistencia esta codificada en EIA-96, hay que observar si al final del código hay una letra.

El multiplicador 0,01 (resistencias con valores entre 1Ω y 9,9Ω) se puede codificar con la letra Y o a de igual manera también con la letra R. Lo mismo sucede con el multiplicador 0,1 (resistencias entre 10Ω y 99Ω) que se puede codificar con la letra X o también con la letra S.

Tabla para decodificar las resistencias SMD EIA-96

Tolerancias de las resistencias SMD

En los sistemas de codificación no hay ningún modo de indicar la tolerancia de las resistencias (la cuarta franja de color en las resistencias comunes). Aunque existen excepciones: las resistencias codificadas con números de 3 cifras suelen tener una tolerancia del 5% mientras que las resistencias con números de 4 cifras y las resistencias codificadas con EIA-96 tienen una tolerancia del 1%.

Potencia de las resistencias

La potencia de las resistencias SMD al igual que con las Through Hole (de agujeros pasantes) depende de las dimensiones de estas. 

Condensadores SMD

Los condensadores SMD son usados en cantidades tan grandes como los resistores, es el componente más empleado después de estos. Existen diferentes tipos de condensadores, de cerámicos, de tantalio, los electrolíticos, etc…

Diferentes tipos de condensadores en SMD

¿Como identificar el valor del los condensadores SMD?

Normalmente, el conocimiento de estos códigos de condensadores básicos y de los sistemas de marcado de condensadores permite decodificar fácilmente códigos en la mayoría de los condensadores.

Indentificar el valor del condensador SMD
  • Marcas no codificadas: la forma más obvia de marcar los parámetros de un condensador es marcarlos directamente en la carcasa o en el encapsulado de alguna manera. Este método funciona mejor en condensadores más grandes donde hay suficiente espacio para las marcas.
  • Marcas abreviadas de condensadores: los condensadores más pequeños solo pueden tener espacio para unas pocas cifras impresas como un código para el valor. Este código de marcado de condensador usa tres caracteres.Tiene muchas similitudes con el sistema de código de color adoptado para las resistencias, pero sin la parte de color del esquema de codificación. Las dos primeras figuras se refieren a las figuras significativas, mientras que la tercera actúa como un multiplicador. El valor del condensador se indica en picofaradios para los condensadores de cerámica, película y tántalo, pero para los electrolíticos de aluminio, el valor se denota en microfaradios
Tabla valor multiplicador condensadores smd

Para valores pequeños, la letra R se usa para denotar un punto decimal, por ejemplo, 0R5 es 0.5, 1R0 es 1.0 y 2R2 es 2.2, etc.

Este esquema es ampliamente utilizado con condensadores de montaje en superficie donde el espacio es muy limitado.

  • Código de color: algunos condensadores más antiguos usan una forma de código de color. Este tipo de marcado de condensador se usa menos en estos días pero se puede ver en algunos componentes.
  • Códigos de tolerancia: algunos condensadores tienen un código de tolerancia. El código utilizado es en realidad el mismo que se usa con las resistencias, pero para completar este código de capacitor de tolerancia.

Transistores y Diodos (discretos)

Estos componentes discretos vienen presentados a menudo en un encapsulado pequeño de plástico. Las conexiones se realizan usando pines, que salen del encapsulado y asientan sobre el área de la placa. En el caso de los transistores al presentar 3 terminaciones, por la forma del encapsulado es imposible colocarlo mal.

Tipos de transistores y diodos en SMD

¿Como identificar el valor del transistor?

Para  poder identificar el valor de los transistores SMD, los fabricantes usan una leyenda de dos o tres caracteres. Para esto se necesitaría de un catalogo o manual de servicio.

Existe un catalogo denominado ‘SMD codebook’ el cual aporta mas de 3500 elementos SMD que ha sido desarroyado por el radioaficionado norteamericano R.P Blackwell (GM4PMK).

Este catálogo es extremadamente útil para poder identificar los transistores SMD y otros elementos similares.

Click aquí  para acceder a la pagina del SMD Codebook

Fragmento del Codebook SMD (GM4PMK)

Otra página web de grandísima ayuda es http://www.s-manuals.com/smd aquí vamos a encontrar aquellas combinaciones de tan solo 2 caracteres que nos encontramos al principio de nuestros componentes SMD. Tan solo clicando en nuestro número este nos lleva a una página con los posibles candidatos que puedan estar relacionados. También tipo/forma de encapsulado, el part number y el fabricante son mostrados. Y esto es verdaderamente útil, ya que puedes ir directamente al datasheet correcto.

Para circuitos integrados más grandes, con mayor número de pines, no tenemos que hacer tantos esfuerzos, pues tienen suficiente espacio para su identificación.

Para darte una pequeña ayuda sobre cómo interpretar y usar una guía de identificación de componentes SMD, os he preparado esta guía gratuita.

Representación de los transistores según su encapsulado

Tipos de transistores SMD

una vez sea identificado el encapsulado, se lee el código alfanumérico impreso encima del transistor SMD y hace una búsqueda en el catalogo mencionado anteriormente (SMD Codebook).

Los transistores digitales de montaje en superficie se fabrican con resistencias integradas en su encapsulado.

Dependiendo del modelos del transistor nos podemos encontrar varios tipos. los que tienen una resistencia conectada a la base, otros al emisor y tambien los hay con una resistencia conectada a la base y al emisor

Tipos de Transistores SMD con Resistencias incorporadas

Circuitos Integrados

la variedad en los circuitos integrados como en los thru-hole, dependerán del nivel de conexiones internas como los pines que requiera el encapsulado. Algunos de baja escala puedes oscilar entre 8-10, o 14-16 pines, mientras que en procesadores o chips VLSI pueden ser necesarios hasta 200 o más.

Circuitos Integrados en SMD

Por ejemplo, para los chips más pequeños, encapsulados como el SOIC (Small OutlineIntegratedCircuit) pueden ser utilizados. Son la versión SMT del clásico DIL  (Dual In Line) también llamados DIP, por ejemplo se los usan en la conocida serie lógica  74XXX. Además, hay versiones más pequeñas incluyendo TSOP (Thin Small OutlinePackage) y SSOP (Shrink Small OutlinePackage).

Los chips VLSI requieren un enfoque diferente. Regularmente, se emplean encapsulados con pines en los cuatro costados (quad flat pack). La separación de los pines depende del número de la cantidad requerida. Para algunos de los chips puede ser una distancia de 20 milésimas de pulgada. 

Circuito Integrado BGA

Otros encapsulados también están disponibles. Un conocido como BGA (BallGridArray) se utiliza en muchas aplicaciones. En lugar de tener las conexiones en el lado del paquete, que se encuentran debajo. Se sueldan mediante pequeñas esferas de estaño, como la totalidad de la parte inferior del encapsulado puede ser utilizado, se puede colocar mayor cantidad de pines o igual cantidad más grandes y espaciados obteniendo un fijamiento más fiable.

Simulador de Dado Digital a display

Dado digital
con
display 7 segmento

En este proyecto vamos a montar un simulador de Dado Digital a display de siete segmento. Este es un proyecto económico, basado en componentes fáciles de adquirir y muy rapido de ensamblar.

Esquema eléctrico del dado digital con display de un digito

Funcionamiento

Cuando pulsamos P1, enviamos una señal al contador proveniente del IC1 555″.

El contador está montado con el fin de tener una secuencia de conteo que va del 1 al 6 y vuelta a empezar.

La salida binaria del contador se traduce al código de siete segmentos por medio del bloque decodificador, el cual también incorpora  un controlador de pantalla LED de siete segmentos.

Cuando se abre el interruptor de botón, el contador se detiene en un numero aleatorio del 1 al 6, lo que simula la acción de tirar un dado.

El numero binario almacenado en el contador se decodifica y se muestra como un numero decimal en la pantalla.

Este circuito podría duplicarse con el fin de simular la acción de tirar un par de dados.

Diagrama de flujo del circuito

Diagrama Flujo del dado digital con display

En la Imagen anterior se muestra el diagrama de flujo.

La acción de oprimir el interruptor de entrada provoca que el contador corra en secuencia a través de los números binarios 001, 010, 011, 100, 101, 110, 001, 010, 011, etc.

Cuando se abre el interruptor, el último conteo binario se almacena en los flip-flops del contador 74192. Se decodifica mediante el circuito integrado 7447 y enciende la pantalla LED de siete segmentos.

El C.I. temporizador 555 está cableado como multivibrador que genera una onda rectangular de 600hz.

A continuacion podemos ver la distribución de sus pines

Simulador de Dado Digital a display
Distribución de los pines del 555

El Circuito Integrado 74192 esta conectado como una contador ascendente módulo (del 1 al 6).

La compuerta NAND (IC4) carga el siguiente número en la secuencia de conteo, el cual es el 001 binario.

Se debe observar que las 3 salidas del contador “QA, QB, QC” cambian a un nivel alto por un tiempo extremadamente corto (menos que un micro segundo) , por lo tanto, el conteo temporal del 111 binario nunca aparece como un 7 en la pantalla LED.

Distribución de los pines del 74LS192

Decodificador 7474 (Compuerta Lógica)

El circuito decodificador BCD de siete segmentos (IC3) es el encargado de traducir las entradas binarias (A, B, C) al código de 7 segmentos y controla los segmentos del LED con las salidas activas en BAJO (de A a G).

Las resistencias marcadas R3 a R9, sirven para limitar el flujo de la corriente que circula a través de los LED a un nivel seguro.

Observe que la pantalla LED de siete segmentos que se utilizó en la figura es una pantalla tipo ánodo común.

Distribución de los pines del 74LS47
Distribución de los pines del 74LS47

Lista de Componentes

ResistenciasCondensadoresVarios
R1 – 33kΩ  1/4wC1 – 33nfIC1 – LM555
R2 – 10kΩ  1/4w IC2 – 74LS192
R3 a R9 – 150Ω 1/4w IC3 – 74LS47
  IC4 – 74LS10
  Display 7 segmento (Anodo comun)
Tabla de componentes del dado digital

Alimentación:

  • V máx: +5 Vcc
  • I  máx: 0,5 A

Principios y fundamentos de la robótica

Principios y fundamentos
de la
robótica

En éste articulos vamos a hablar sobre los principios y fundamentos de la robótica.

Principios y fundamentos de la robótica

Introducción al principios y fundamentos de la robótica

La robótica es la rama de la ingeniería mecánica, de la ingeniería eléctrica, de la ingeniería electrónica, de la ingeniería biomédica, y de las ciencias de la computación, que se ocupa del diseño, construcción, operación, estructura, manufactura, y aplicación de los robots.

 

La robótica combina diversas disciplinas como la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial, la ingeniería de control y la física. Otras áreas importantes en robótica son el álgebra, los autómatas programables, la animatrónica y las máquinas de estados.

 

El término robot se popularizó con el éxito de la obra R.U.R. (Robots Universales Rossum), escrita por Karel Čapek en 1920. En la traducción al inglés de dicha obra la palabra checa robota, que significa trabajos forzados o trabajador, fue traducida al inglés como robot.

Las tres leyes de la robótica

Las tres leyes de la robótica son un conjunto de normas elaboradas por el escritor de éxito Isaac Asimov que se aplican a la mayoría de los robots de sus obras y que están diseñados para cumplir órdenes. En ese universo, las leyes son «formulaciones matemáticas impresas en los senderos positrónicos del cerebro» de los robots (líneas de código del programa que regula el cumplimiento de las leyes guardado en la memoria principal de aquellos). Aparecidas por primera vez en el relato «Círculo vicioso» (Runaround, 1942), establecen lo siguiente:

  1. No hará daño a un ser humano ni, por inacción, permitirá que un ser humano sufra daño.
  2. Un robot debe cumplir las órdenes dadas por los seres humanos, a excepción de aquellas que entren en conflicto con la primera ley.
  3. Debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la primera o con la segunda ley.1

Cualidades de la Robótica

  • Diseño y fabricación. Todo robot se forma a partir de una estructura que aloja al resto de elementos. Esta puede diseñarse y fabricarse según los gustos, criterios y necesidades del interesado.
  • Mecánica. Sea el tipo de robot que sea, seguro que emplea dispositivos como motores y actuadores, que le doten de tracción y le permitan realizar todo tipo de movimientos y maniobras.
  • Electricidad/Electrónica. El robot tiene que interactuar con el entorno que le rodea. Para ello precisa de dispositivos y sensores electrónicos que le permitan detectar obstáculos, medir distancias respecto a un objeto, conocer en qué posición se encuentra, detectar sonidos, identificar voces, etc.
  • Programación. Tanto los dispositivos mecánicos como los electrónicos tienen que relacionarse entre sí en aras a realizar un trabajo. Para ello se emplea una tarjeta controladora que, bajo la acción de un programa, se encarga de leer y evaluar el estado de los diferentes sensores para poder realizar las maniobras, movimientos o acciones que fueran necesarias.

Tipos de Robots

Industriales

Industriales, son robots que se utilizan en un entorno de fabricación industrial. Por lo general, éstos suelen ser articulaciones y brazos desarrollados específicamente para aplicaciones tales como la soldadura, manejo de materiales, unión de piezas, pintura y otros. También podríamos incluir algunos vehículos guiados automáticamente.

Robot industrial en proceso almacenamiento

Servicio personal

De servicio, están a la vanguardia en este tipo de robots. En esencia, esta categoría se compone de cualquier robot que pueda utilizarse fuera de una instalación industrial, aunque pueden ser subdivididos en dos tipos principales: los robots que pueden ser utilizados para trabajos profesionales, y la segunda, los robots que se utilizan para el uso personal.

Robot de servicio a uso personal

Domésticos o del hogar

Domésticos o del hogar, son los que se utilizan para las tareas del hogar. Se suelen ver como aspiradoras robóticas, limpiadores de piscina etc…

Robot doméstico o del hogar

Médicos

Médicos, se utilizan en la medicina y en las instituciones médicas. En primer lugar, tenemos los robots de cirugía. También podemos incluir la maquinas que se utilizan para levantar personas y algunos vehículos guiados automatizados.

Robot médico en proceso análisis

Militares

Militares, son los que utilizan para las aplicaciones militares. Este tipo de robots incluye robots de desactivación de bombas, de transporte, aviones de reconocimiento y sobretodo los robots especializados en la búsqueda y rescate de personas.

Robot militar en reconocimiento

Entretenimientos

De Entretenimiento, son los robots que se utilizan para el entretenimiento. Esta categoría es de las más amplias en cuanto a tipo de robots. Pueden ser desde robots juguete simple hasta brazos robóticos articulados usados como simuladores de movimientos.

Robot de entretenimiento

Espaciales

Espaciales, son los utilizados en el espacio. Este tipo incluiría robots utilizados en la estación espacial internacional, así como vehículos de marte y otros robots que se utilizan en el espacio.

Robot de exploración espaciales

Educación

Educacionales, son robots espaciales para enseñar robótica usados en las escuelas de todo el mundo e incluyendo también aquellos robots que son solo para el ámbito del aprendizaje.

Robot educativo de aprendizaje

Los robots didácticos deben cumplir con una serie de requisitos

  • Debe ser ampliable. Además de los dispositivos que traiga de serie se le debe poder añadir otros nuevos con objeto de proporcionarle nuevas prestaciones.
  • Debe ser programable. El mismo robot puede hacer múltiples tareas en función del programa que se grabe sobre su tarjeta controladora en un momento dado.
  • Debe ser autónomo. En robot no puede estar permanentemente “enganchado” a un ordenador. Una vez grabado un programa, el robot debe poder desenvolverse con total autonomía.

Generador de señal pulsos láser

Generador de pulsos
láser

En este proyecto vamos a montar un generador de señal de pulsos láser, dieseñando a partir del famoso temporizador 555 va a funcionar como generador, por sus sencille del diseño este circuito va hacer muy facil de contruir. artractivo por su sencillo de montaje.

Esquema eléctrico del generador de señal pulsos láser

Este circuito se puede utilizar para el testeo de equipos láser donde es necesario comprobar el funcionamiento de los prismas motorizado.

Funcionamiento

Este diseño cuenta con el temporizador universal 555 como base de tiempo para la generación de pulsos y una etapa de potencia con el transistor Darlington NPN (TIP122), se puede alimentar con una batería de 9V.

El circuito entrega señal para un modulo láser homologado, no para el diodo láser. Es posible adaptarlo para este diodo.

También se suelen usar estos generadores de pulsos en frecuencias Estroboscópica para encontrar el punto de giro de un volante de contrapeso (en autos). o bien el modulo láser sin el lente se utiliza como Dazzler.

Atención

hay que tener precaución al manipular equipos láser, ya que estos pueden causar cegueras, quemaduras, etc.. No nos hacemos responsables del mal uso del LASER.

Prototipo del diseño

Vista de componentes del modulo láser
Vista de lado pistas del modulo láser

Lista de componentes

ResistenciasCondensadoresVarios
R1 – 22kΩC1 – 47μF/16vIC1 – LM555
R2 – 1KΩ Q1 – TIP102
P1 – 50KΩ  

Alimentación

  • V máx: simétrica +/- 9
  • VdcI  máx: 0.5A

Monitor de pulsaciones del corazón

Monitor de pulsaciones
del
corazón

Este circuito es un monitor de pulsaciones del corazón, es un dispositivo que registrar la actividad cardíaca de su corazón (ECG).

El funcionamiento de este circuito es muy fácil, el transductor esta compuesto por un un LDR y un LED (rojo), y la señal de salida se monitorizara a través del led D1.

Esquema eléctrico del monitor de pulsaciones del corazón

El LED D1y el LDR D2 van uno seguido del otro ya que ahí debemos apoyar nuestro dedo, de esta forma el LED emite luz roja (roja para que tenga la menor atenuación en la longitud de onda que nos interesa) y el LDR recibe esta luz emitida por el LED, pero la idea es acondicionar esa señal recibida, osea cuando el corazón bombea sangre y llega al dedo, este se llena de sangre diminutamente este bombeo genera una diferencia de luz recibida por el LDR y una vez censada la diferencia se amplifica y se proyecta en el LED de salida.

De esta forma logramos ver los latidos del corazón en el led de salida.

Claro no tienen nada de divertido ver un led parpadeando al ritmo del corazón, por eso al no ser un circuito digital la salida del led que proyecta los latidos es análoga, por ende se puede acoplar esta salida por ejemplo a un ordenador entrando por su Line-In y analizando este “sonido” con algún programa ej. Audacity (free) podemos detallar la forma de onda de los latidos del corazón.

A continuación se mostrara la forma de montar el LED y LDR.

Prototipo del monitor de pulsaciones terminado

Dispositivo conectado a la entrada de linea de sonido del PC y analizado con el programa Audacity

Sonido analizado con el programa Audacity

Aquí nos muestra que desde el segundo 50 al 55 tenia 8 pulsaciones, osea 96ppm medida standard.

Funcionamiento

Incorpora un timer monoestable que cumple la función de filtro de burst, el cual cumple la función de temporizar aproximadamente 160ms tras detectar un nivel alto en su disparo, este se utiliza para eliminar el posible burst que existe como ruido eléctrico.

Visualización en el osciloscopio de la señal que sale del bloque amplificador y comparador

Como podemos ver en el gráfico del osciloscopio podemos apreciar la señal que sale del bloque amplificador y comparador.

En este caso lo que tenemos es una prueba de laboratorio, donde la señal se encuentra limpia y sin burst, pero en otros ambientes el test ha sido distinto y el timer monoestable de 160ms de delay ha desechado ese ruido eléctrico, quedando así una salida que permanecerá a nivel alto durante 160ms.

Mediante la salida 3 “OUT” del 555 podremos inyectar la señal a un microcontrolador, contador, Led, Buzzer, etc…

El potenciómetro “Trigger” se utiliza para ajustar la sensibilidad.

Alimentación

  • V máx: simple 5 Vdc
  • I  máx: 0.5A

Iluminación automática de noche

Luz nocturna automática

Vamos a realizar un circuito de Iluminación automática de noche, este diseño te encenderá una luz nocturna automática en las luces de su zaguán, jardín, garaje o de las vidrieras de una tienda y, al amanecer, las apagará.

Esquema eléctrico del circuito de Iluminación automática de noche

Un montaje ideal para el que llega a su casa de noche y desea encontrar las luces encendidas o, también, para quien no puede estar en el lugar para encender o apagar las luces al anochecer o amanecer.

Un sistema de luz nocturna automático puede tener muchas utilidades. Además de evitar el gasto excesivo de energía eléctrica manteniendo las luces encendidas solo cuando falta luz natural, también ayuda a reducir el monto de la factura de la luz, dado que no debemos preocuparnos por apagar el alumbrado cuando dicha luz no es necesaria.

Funcionamiento

Como podemos observar, el integrado 555 (timer) está formado internamente por dos comparadores conectados a un flip-flop y a una etapa de potencia.

Normalmente este integrado es usado como timer estable o mono estable, pero nada impide que sea polarizado, para formar un “trigger” o circuito de disparo. La tensión de referencia puede ser aplicada al pin 5, siendo esta la mitad de la tensión de alimentación.

En el proyecto final, la tensión de referencia esta fijada por un divisor formado por R1 y R2, donde ajustamos el disparo en función de la luz que incide en el LDR a través del potenciómetro P1.

El ajuste se realiza en función de la luz ambiente, cabe recordar que en la instalación del aparato, el LDR debe recibir solamente la luz ambiente (del cielo) y nunca la luz de las lámparas que controla, pues en este caso habría una realimentación.

El circuito es alimentado por la red local a través de un transformador, y dos diodos rectificadores formados por D2 y D3.

En el caso de un jardín o vidriera, por ejemplo, se pueden poner lámparas en paralelo, observando siempre que no se sobrepase el límite de potencia.

Una característica importante de este circuito con “trigger” es el hecho de no sufrir esas desagradables oscilaciones de los circuitos convencionales cuando la iluminación llega al umbral de disparo.

La transición del punto de espera al disparo es inmediata y única a través del relé que cierra y abre de inmediato los contactos, sin oscilación.

Construcción

Los principales cuidados que se deben tomar con los componentes y su obtención son los siguientes:

  • El circuito integrado es el 555, debemos tener claro su posición (pin1).
  • El LDR es de tipo redondo, de cualquier tamaño, debiendo ser instalado en un tubo opaco dirigido hacia el cielo de modo de operar con su luminosidad (Se puede usar un cable de hasta 5 metros para conectar este LDR al circuito).
  • El diodo D1 es de uso general, 1N4148 o 1N914, en tanto que D2 y D3 son rectificadores del tipo 1N4002, 1N4007 o equivalentes, debiendo siempre observarse su polaridad.
  • El relé recomendado es el R40-11D2-12C o equivalente MC2RC2 que tiene contactos para 2A los cuales son conectados en paralelo y todavía operan con holgura en la carga máxima recomendada. Para mayores cargas se pueden usar relés de contactos de mayor corriente pero su bobina debe ser de 12V con corriente máxima de 100mA. Si se usaran relés diferentes, se debe modificar el diseño de la placa.
  • Las resistencias son todas de 1/4W, el potenciómetro puede ser tanto de 47k como de 100k.
  • C1 es un condensador cerámico que funciona como filtro y desacoplamiento del integrado, y su valor no es crítico, estando entre 100nF y 220nF
  • C2 es un electrolítico, su tensión mínima debe ser de 25V y su valor debe estar comprendido entre 1.000 y 2.200µF.
  • T1 tiene un bobinado primario de acuerdo con su red local, y secundario de 12v -12V con corriente mínima de 200mA.
  • En la parte de alta tensión tenemos el cable de entrada, el fusible de 4A con soporte y el interruptor general, además de un toma corriente de salida para la conexión de las lámparas externa.
  • Los cables de conexión de la parte de alta tensión, que también opera con corrientes mayores, tienen que ser más gruesos que los demás.
Circuito vista componentes luz nocturna automática
Circuito vista pista luz nocturna automática

Ajustes

Para probar el aparato conectamos en la toma marcada como X1 cualquier lámpara, una veladora u otro aparato electrodoméstico cuyo funcionamiento sea con tensión de la red eléctrica.

Enseguida coloque el LDR de modo que reciba directamente la luz ambiente y ajuste el P1 para que el relé abra sus contactos.

Cubriendo el LDR con la mano, se va moviendo gradualmente el potenciómetro P1 hasta obtener el punto de mayor sensibilidad en el que el circuito encienda a falta de la luz y se desconecte cuando haya.

Haga lentamente este ajuste ya que el aparato tiene cierta inercia.


Lista de Componentes

ResistenciasCondensadoresVarios
R1 a R4 – 10kΩC1 – 220nFIC1 – LM555
P1 – 47K o 100KΩC2 – 1000uF / 25VSw1 – Interruptor
LDR D1 – 1N4148
  D2, D3 – 1N4002
  Tr1 – Transformador
  K1 – relé 12v

Alimentación

  • V máx: Red eléctrica
  • I  máx:

Interruptor crepuscular para voltaje 220v

Interruptor crepuscular
para
voltaje 220v

Este interruptor crepuscular que aquí describimos esta preparado para encender lámparas de  voltaje de 220v, cuando la iluminación ambiental desciende por debajo de un nivel mínimo o apagando el alumbrado cuando vuelve a superarse ese nivel de luminosidad .

Puede también emplearse para iluminación de la vía pública, parques, jardines, vidrieras, etc.

Esquema eléctrico del interruptor crepuscular para voltaje 220v

Funcionamiento

La foto-resistencia LDR forma un divisor de tensión junto a la resistencia R1 y el potenciómetro P1, la tensión resultante se aplica a la base del transistor Q1.

Q1 y Q2 constituyen un disparador de Schmitt. En condiciones de iluminación ambiental adecuada el LDR presenta baja resistencia y la tensión en la base de Q1 es alta.

Esto mantiene en conducción a Q1 y en corte a Q2. En estas condiciones no hay corriente por la puerta (gate) del triac T1 y por lo tanto las lámparas permanecen apagadas. Al descender el nivel de iluminación ambiental el LDR aumentará su resistencia disminuyendo la tensión en base de Q1. Por debajo de cierto nivel de tensión, Q1 pasará al estado de corte y Q2 a conducción.

Esto sucederá de forma conmutada (sin estados intermedios) gracias a la realimentación positiva lograda por estar los emisores de ambos transistores interconectados. En estas condiciones circulará corriente por la puerta del triac disparándolo y provocando así el encendido de las lámparas.

Al elevarse nuevamente el nivel de iluminación ambiental, el transistor Q1 volverá a conducción y Q2 pasara a corte, esto llevara a que las lámparas se apaguen.

El nivel de iluminación ambiental requerido para el apagado es levemente superior al necesario para el encendido. Esto se debe a la histéresis propia del disparador de Schmitt y se constituye en la garantía de eliminar estados indeseables tales como lámparas semi encendidas o parpadeantes.

Los condensadores C1, C2 y los diodos D1 y D2 constituyen la fuente de alimentación de C.C, que es la que proporciona una tensión aproximadamente 12V.

El diodo zener marcado como Z1 y la resistencia R6 protegen contra sobretensiones.

Mediante el potenciómetro P1 se ajustará el nivel de sensibilidad de iluminación para el cual se produzca el encendido de las lámparas.

Notas

  • Es imprescindible que la foto resistencia no reciba la luz producida por las lámparas que conmuta el interruptor. En caso de que esto sucediera se producirá un funcionamiento intermitente.
  • C3 y R7 son necesarios para encendido de lámparas con balasto (mercurio) o tubos fluorescentes y pueden eliminarse cuando el interruptor controla lámparas comunes.
  • Para cargas superiores a los 400W es necesario colocar un disipador en el triac.

Lista de Componentes

ResistenciasCondensadoresSemiconductores
R1 – 2k2ΩC1 – 100μF/63vD1, D3 – 1N4007
R2, R4, R5 – 470ΩC2 – 470nF/250vD2 – Zener 12v/1w
R3 – 1k5ΩC3 – 100nF/630vQ1 – BC548
R6 – 270Ω Q2 – 2A3704
R7 – 100Ω T1 – TIC216D
P1 – 250kΩ  
LDR  

Alimentación

  • V máx: Red Eléctrica
  • I  máx:

Barrera o cortina de infrarrojos

En este proyecto vamos a realizar una Barrera de Infrarrojos, con la cual podrás detectar cualquier intruso que quiera cruza o entrar en alguna propiedad privada.

Barrera o cortina de infrarrojos

Estos detectores ópticos en base a la Luz infrarroja, son de gran popularidad debido a sus grandes ventajas. inmunidad ante los factores ambientales más nocivos, tales como son la luz ambiental, el humo, la humedad, la temperatura y la bruma.

  • Dos modos de uso posible, como barrera y reflector.
  • Alcance máximo en modo barrera de 10m.
  • Máximo alcance en modo reflector de 1m, sin disco reflector.
  • Alcance máximo en modo barrera con disco reflector de 5m.

Características del transmisor

  • Voltaje de entrada entre 9 y 30 Vdc.
  • Frecuencia central de transmisión de 33kHz.
  • Consumo de Potencia de 100mW.

Características del receptor

  • Voltaje de entrada entre 9 y 25 Vdc.
  • Frecuencia central de enganche de 33kHz.
  • Consumo de Potencia de 250mW

Funcionamiento del transmisor

En el diagrama de bloques del módulo de transmisión, se pueden distinguir las tres partes fundamentales que lo componen, las cuales se describen a continuación.

Esquema eléctrico del transmisor barrera de Infrarrojos

Prototipo del transmisor

Vista lado componentes del transmisor barrera infrarrojo

Regulador

Es el que se encarga de entregar el voltaje estable y regulado a 5 voltios, evitando posibles daños por cambios bruscos de la red de alimentación y protegiendo además el circuito contra la inversión involuntaria de la polaridad del voltaje de alimentación.

Esta función se cumple dentro del circuito utilizando un regulador fijo de voltaje LM7805, un diodo de propósito general y varios condensadores que filtran el ruido eléctrico y estabilizan la tensión.

Modulador

Se encarga de generar la frecuencia central de transmisión con una tolerancia aproximada del 10%, la cual modula la emisión de luz de los dos diodos LEDs infrarrojos.

Esto se logra utilizando un circuito integrado temporizador LM555, configurado como astable simétrico y ajustado a la frecuencia central de 33 kHz, mediante una red formada por la resistencias R1 yR2, el condensador C4 y el diodo de acción rápida D2.

Impulsor

Se encarga de generar la corriente necesaria a través de los diodos LED infrarrojos para que puedan emitir su radiación utilizando al máximo la potencia de transmisión de cada uno de ellos y así obtener su máxima eficiencia.

Para tal propósito, se utiliza un transistor NPN, que impulsa a través de su colector, los dos diodos D1 y D5, cuya corriente se encuentra limitada de manera individual por las resistencias R5 y R6.

Adicionalmente, se dispone de un diodo LED rojo con el propósito de permitir monitorear el buen funcionamiento del circuito modulador y verificar la salida correcta de frecuencia.

Funcionamiento del Receptor

Este módulo está compuesto por cuatro partes fundamentales.

Esquema eléctrico receptor de la barrera de infrarrojos

El módulo receptor infrarrojo es el elemento principal del circuito. Este dispositivo es un sensor activo que detecta la radiación IR por medio de un foto diodo y mantiene su salida en un nivel activo alto (5V) mientras no esté recibiendo radiación infrarroja modulada a su frecuencia de enganche.

Sin embargo, cuando una radiación infrarroja con frecuencia de 33khz alcanza su diodo receptor la salida se coloca a nivel bajo, después de un pequeño periodo de micro-segundos.

Prototipo del receptor

Vista lado componentes del receptor barrera infrarrojo

Regulador

Es el encargado de estabilizar el voltaje de alimentación de todo el circuito receptor y lo protege, además contra las posibles inversiones de polaridad involuntarias usando básicamente para ello el regulador fijo 7805.

Bloque mono-estable

Diseñado con el circuito integrado temporizador LM555, se encarga de recibir la señal de salida del módulo receptor infrarrojo y generar un tiempo ajustable a través del potenciómetro P1 entre 0 y 5segundos.

De esta manera, permite que el tiempo de activación de la salida del circuito receptor se pueda calibrar de acuerdo con los requerimientos de los diferentes procesos industriales.

Para ello se usa una red RC formada por la resistencia R1, el potenciómetro P1 y el condensador C4. El bloque impulsor del relé se encarga de recibir la salida del mono estable y amplificar su corriente para activar la bobina del relé de salida RL1. Esto se logra por medio del transistor Q1, cuyo colector se conecta directamente al relé.

Adicionalmente, la salida del mono estable está monitorizada por un diodo LED rojo que nos permite apreciar la duración del pulso de respuesta del circuito. Por medio del relé y usando sus contactos, el circuito receptor ofrece dos salidas de accionamiento simultáneo y con punto común (normalmente abierta y normalmente cerrada) y con capacidad de 10 amperios.

Lista de componentes

Transmisor

ResistenciasCondensadoresVarios
R1, R2 – 1k5ΩC1 – 100µF / 50vD1 – 1N4004 (diodo de propósito general)
R3 – 2k7ΩC2 – 100nFD2 – 1N4148 (diodo de acción rápida)
R4 – 10kΩC3 – 1µF / 50vLED1 – Diodo LED de 5mm, rojo
R5, R6 – 330ΩC4, C5 – 10nFIR1, IR2 – Diodo emisor de infrarrojos
  Q1 – 2N3904
  IC1 – 7805
  IC2 – LM555

Alimentación

  • V máx: Simple 9-15Vdc
  • I máx: 0,5A

Receptor

ResistenciasCondensadoresVarios
R1 – 1kΩC1 – 100µF / 50vD1 – 1N4004 (diodo de propósito general)
R2 – 470ΩC2 – 100nFLed1 – Diodo LED de 5mm, rojo
R3 – 4k7ΩC3 – 1µF / 25vD2 – 1N4148 (diodo de acción rápida)
 C4 – 4.7µF / 25vQ1 – 2N3904
 C5 – 10nFRL1 – Relé de 6V
  IC1 – 7805
  IC2 – LM555
  IC3 – LTM8834 (Módulo receptor infrarrojo)

Alimentación

  • V máx: Simple 9-25Vdc
  • I máx: 1A

Iluminación de emergencia

Iluminación
de
emergencia

Este sistema de iluminación de emergencia que aquí se muestra enciende una lámpara o lámparas, cuando el fluido de corriente eléctrica se interrumpe. La lámpara funcionará con una batería que estará bajo constante carga mientras haya fluido eléctrico.

Esquema eléctrico de iluminación de emergencia

Descripción de la iluminación de emergencia

El sistema carga la batería en el ciclo positivo de la onda que se rectifica por el diodo D1. La corriente que pasa por el diodo pasa también por la resistencia R1 de 2 Ω que se utiliza para compensar la diferencia de voltajes entre la batería y la que viene del diodo cuando está es muy alta.

Mientras exista voltaje en el secundario del transformador, el cátodo del tiristor (SCR) esta a un nivel alto de voltaje  y éste no se dispara y el SCR no conduce y por lo tanto no circula corriente por la lámpara.

Cuando el fluido eléctrico se interrumpe, en el secundario del transformador no hay tensión y el voltaje en el cátodo cae a tierra a través del secundario del transformador, y el tiristor (SCR) se dispara por el voltaje de la misma batería cargada a través de la resistencia R2 de 1kΩ.

Cuando el fluido de corriente regresa el sistema automáticamente entra en el proceso de carga en que estaba antes de que el fluido eléctrico faltara.

Lista de Componentes

ResistenciasVariosSemiconductores
R1 – 2Ω 2wC1 – 100µfD1, D2 – 1N4110
R2 – 1kΩTR1 – Transformador 12v6 / 2ASCR – Tiristor C106
R3 – 100ΩL1 – Lámpara de 12v 
 BAT – batería de plomo 
 

Alimentación

  • V máx: red eléctrica
  • I  máx:

Regulador de intensidad de luz

En este proyecto os voy a enseñar como montar un regulador de intensidad de luz, un dispositivo muy útil para esas habitaciones del hogar donde queremos disfrutar de una luz tenue para relajarnos.

Esquema eléctrico del regulador de luz

¿Porqué cambiar la intensidad de la luz de una habitación?

La iluminación de un espacio ofrece infinidad de posibilidades a la hora de conseguir crear diferentes ambientes y entornos. La cantidad de luz, el tipo de luz, la tonalidad y la disposición de las luminarias en una sala son determinantes a la hora de conseguir el efecto que deseamos.

Triac TIC226D

El triac es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se usa para controlar el flujo de corriente promedio a una carga, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento.
 
El triac puede ser disparado independientemente de la polarización de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o negativa.
 
Cuando el triac conduce, hay una trayectoria de flujo de corriente de muy baja resistencia de una terminal a la otra, dependiendo la dirección de flujo de la polaridad del voltaje externo aplicado.
Identificación de los pines del TIC226D

Especificaciones

  • Corriente RMS de encendido IT(rms): 8 A
  • Tensión máxima de apagado repetitiva, Vdrm: 400 V
  • Corriente de trigger compuerta máxima (QI), Igt: 25 mA
  • Corriente de trigger de la compuerta máxima Vgt: 1.3 V
  • Potencia de pico de la puerta: 500 mW
  • Corriente máxima transitoria, No Repet., Itsm 50 Hz: 83 A
  • Corriente máxima de retención Ih: 50 mA
  • Temperatura máxima de operación: 125 °C
  • Encapsulado: TO-220
  • Número de pines: 3

Funcionamiento del regulador de intensidad de luz

El elemento activo de este proyecto es un triac TIC226D, el cual es comandado por el potenciómetro a través del diodo DIAC, que es del tipo 3202.

El triac puede ser montado sin disipador para cargas de hasta 100w, pero pasada esa potencia se hace indispensable el uso de uno.

El potenciómetro conviene que sea lineal, para que el brillo varíe en forma pareja a lo largo de todo el cursor.

El uso de la llave del potenciómetro se hace para conmutar la entrada de corriente.

Recuerde ser muy precavido dado que está trabajando con la tensión de red sin aislar.

Lista de componentes

ResistenciasCondensadoresVarios
R1, R2 – 8,2kΩC1 – 100nF/400vT1 – Triac TIC226D
P1 – 250kΩC2 – 47nf /400vD1 – Diac 3202
  S1 – Interruptor

Alimentación

  • V máx: Red eléctrica
  • I  máx:

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