Interruptor Digital


Tenga el control de todos los aparatos eléctricos que posee, de audio, TV, lámparas y demás, con un simple toque de sus dedos y sin salir del lugar donde esté acomodado. Todo esto se lo ofrece este control digital de control remoto. No será preciso decir mucho más para que el lector aprecie las diversas comodidades que tal sistema le ofrece, además de las innumerables posibilidades adicionales de aplicación práctica.


Desarrollo


Nada más incómodo que tener que levantarse del sillón para desconectar el sonido cuando nos cansamos de escuchar, para cambiar el programa de televisión, para encender o apagar una lámpara o para conectar el ventilador cuando la temperatura ambiente se eleva más de lo agradable.
Todo este ir y venir puede terminar si el lector dispone directamente de un sistema de control remoto al alcance de la mano, junto al sillón predilecto, para los aparatos de la sala.
Con un simple toque podemos entonces, conectar y desconectar cualquiera de los aparatos deseados, sin necesidad de levantarnos.
Los que proponemos en este artículo es algo más que un simple control remoto para los aparatos de sonido que tiene en la estantería, es una central digital sofisticada, que además de no usar interruptores comunes, ya que la conmutación se hace mediante un toque de sus dedos, a través de la resistencia de su piel, posee LED que le dirá a cada instante cuál aparato está conectado y cuál desconectado.
El monaje e instalación de esta central es sumamente simple, con la ventaja de centralizar la conexión de todos sus equipos y además, de protegerlos con su fusible.
Los lectores no tendrán dificultades para su realización práctica y hasta podrán usarlo también en otras aplicaciones tales como:
a) Control de efectos luminosos de bailes y fiestas, accionado desde la mesa de control mediante simples toques, lámparas y focos (spots) de diversos colores.
b) Accionamiento remoto de equipos de medición o investigación en el banco de pruebas. Los aparatos que usa normalmente en sus experimentos podrán ser accionados con un simple toque, con la central colocada en la mejor posición de acceso.
Pero pasemos al análisis del circuito y juzque Ud. mismo.

Cómo Funciona

La base de este aparato es el circuito integrado 4011 que consiste en 4 puertas NAND de dos entradas (figura 1).
Una característica importante de estas "puertas" (o compuertas, como también se las llama) es que pueden ser usadas como interruptores y que presentan una elevadísima sensibilidad en vista de su alta impedancia de entrada.
De hecho, se precisa una corriente del orden de 0,1µA, o sea, 0,000.001A para que cambie de estado y con eso controle un circuito de mayor potencia.
En la figura 2 tenemos el modo básico en que se conecta este circuito para el control mediante un simple toque.
Una de las 4 puertas existentes en el integrado tiene sus dos entradas interconectadas y éstas, vía un resistor 10K, a un elemento de toque. En las entradas de esta primera puerta existe un resistor de polarización.
Con el contacto de los dedos con el elemento, la resistencia presentada entre las entradas de la puerta y la tierra disminuye, ya que de infinito (sensor abierto) pasa a tener como máximo 1 ó 2M que es la resistencia mayor de la piel en condiciones normales.
Esto es suficiente para hacer que la primera puerta conmute. Una segunda puerta es conectada a la primera, de modo que en conjunto forman un circuito biestable.
Esto tiene por finalidad hacer la realimentación del circuito vía el resistor de polarización, de modo de mantener el estado de conmutación.
Al dar un primer toque al sensor, suponiendo que esté inicialmente en la condición de desconectado, se conectará pero en vista de la realimentación permanece así, incluso después de que hemos retirado el dedo del sensor.
Para desconectar el circuito, un segundo toque produce la nueva conmutación y hace que el circuito vuelva a la situación inicial.
En la salida de las dos puertas usadas en este conmutador tenemos, entonces, un nivel LO en la condición de desactivado y HI en la condición de activado. El nivel de tensión, sin embargo, no es suficiente para excitar un relé. Con este fin usamos una etapa amplificadora transistorizada que aparece en la figura 3.
El transistor es el BC548, de uso general, el que activa un relé, también común de 12V.
Al primer toque, el relé conecta, al siguiente desconecta. Un nuevo toque lo conecta y así sucesivamente.
En paralelo con cada relé tenemos un circuito indicador que está compuesto por un LED y un resistor.
En el montaje, el mismo LED es acoplado mecánicamente al sensor, o sea, es el propio sensor, de modo que es éste el que tocamos para hacer las comunicaciones. Su transición de apagado a encendido, o viceversa, indicará la actuación de relé.
El uso de los relés acoplados a los enchufes-tomas es importante, pues aísla completamente el circuito de las cargas controladas, para mayor seguridad del equipo.
Nuestro sistema estará compuesto por 4 interruptores iguales montados en torno de 8 puertas NAND de dos integrados 4011.
Una fuente de alimentación de baja tensión será necesaria para alimentar los integrados y los transistores. Esta fuente, por otra parte, es de bajo consumo.
Existe la posibilidad de que el lector aumente el número de controles.

Los Componentes

Todos los componentes usados en este montaje pueden hallarse en las casas especializadas. Sin embargo, el armador deberá poner en juego, además, su habilidad para montar la caja que forma parte del conjunto.
El cable de conexión entre la caja y los sensores debe tener 13 conductores; entre los cuales, 4 son cables para micrófonos y 5, alambres comunes para los LEDs.
Quien arma, también debe tener los recursos necesarios para la elaboración de la placa de circuito impreso, que es absolutamente necesaria, en vista del uso de circuitos integrados.
Los componentes electrónicos son comunes y su obtención no ofrecerá dificultades. Debe seguirse cuidadosamente sus especificaciones.
Los circuitos integrados C-MOS son de tipo 4011, que pueden aparecer con prefijos indicadores del fabricante.
Si lo desea, puede usar soportes para estos integrados.
Partiendo del tipo básico BC548, los transistores son NPN de uso general. Sus equivalentes son los BC237, BC238 y BC547.
Los leds son del tipo con soporte de aluminio o plástico metalizado, ya que este soporte (en conjunto con los dos tornillos) es usado como contacto para los dedos en la activación y desactivación del circuito. Los colores de los leds quedan a cargo del que arma, si bien sugerimos el rojo, que sale más barato.
Los diodos en paralelo con los relés, para su protección, son de silicio para uso general. Sirven los tipos 1N914, 1N4148 o, incluso, 1N4002.
Los diodos rectificadores pueden ser del tipo 1N4001, 1N4002 u otros de mayor tensión.
El transformador puede tener un primario de dos tensiones (110V y 220V) o bien uno simple de acuerdo con la tensión de su red local. El secundario es de 12V con corriente de por lo menos 250mA.
Los relés son sensibles de 12V, los cuales deben ser disparados con corrientes de 50mA como máximo. Sugerimos los tipos RU101012 de la Schrack que son comunes en nuestro mercado y admiten en sus contactos corrientes de hasta 10A. Para mayores corrientes controladas, estos relés deben controlar corrientes mayores.
Los resistores pueden ser de 1/8W o 1/4W, con los valores indicados en la lista de material. Los capacitores (dados en nF) son cerámicos o de poliéster, mientras que los electrolíticos (dados en µF) son para una tensión de trabajo de por lo menos 25V. Se usa un fusible cuya capacidad de corriente sea mayor que la suma de las corrientes de todos los aparatos controlados. Para aplicaciones domésticas que incluyen el amplificador, el televisor, un ventilador y una lámpara, sugerimos un fusible de 20A.
Entre los demás componentes tenemos los alambres de conexión, los enchufes de tipo adecuado para los aparatos controlados, el cable de conexión con la red con alambre grueso, por si las corrientes fueran intensas, etc.

Montaje

Para soldar los componentes en la placa de circuito impreso, es importante usar un cautín de potencia pequeña y punta fina. La soldadura debe ser de buena calidad y, como herramientas adicionales, las comunes en todos los talleres.
En la figura 4 tenemos el diagrama completo del aparato con los componentes de la parte central y de la parte remota (teclado de control).
La placa de circuito impreso, en tamaño natural, aparece en la figura 5a y 5b.
En el montaje se deben tomar las siguientes precauciones:
a) Al soldar los circuitos integrados observe primero su posición, dado por la marca que identifica el pin 11. Sea rápido al soldar para que el calor del soldador no afecte a estos componentes.
b) Suelde los transistores, para esto observe la posición correcta, dada por la parte achatada de la cubierta. Sea rápido al soldarlos pues estos componentes son sensibles al calor.
c) El transformador se fija por medio de dos tornillos. Vea bien la posición de sus bobinados al hacer la soldadura.
d) Si el relé es de un tipo diferente al original, Ud. debe prever esto para la confección de la placa de circuito impreso, alterará la disposición de los terminales según sea necesario.
e) Al soldar los diodos comunes y los rectificadores (D1 a D6) observe su polaridad que es dada por la marca de su cubierta. Sea rápido en esta operación.
f) Mientras suelda los resistores observe sus valores que son dados por las fajas de colores. No es preciso observar su polaridad.
g) Suelde los capacitores menores rápidamente, pues son sensibles al calor. En el caso del electrolítico observe su polaridad que está marcada en su cubierta.
h) La conexión de los relés a los enchufes debe hacerse con la ayuda de trozos de alambres flexibles cortos. Cuidado con el aislamiento de estos alambres ya que estarán conectados a la red.
i) La soldadura del cable de interconexión de la central con el teclado remoto debe hacerse con cuidado, para que no vayan a ocurrir errores en la colocación de los alambres.
j) La soldadura de los leds y de los sensores en la placa remota debe hacerse con cuidado. Observe la polaridad de los led, pues si hubiera inversión no encenderán.
k) En el soldado del soporte de fusible use alambres gruesos en vista de la corriente mayor que circula por esta parte del circuito.
El cable de alimentación también debe ser capaz de soportar la corriente sumada de todos los aparatos controlados.
La llave de conmutación de tensiones 110/220V sólo será necesaria si el transformador usado fuera del tipo para dos tensiones. Terminado el montaje, revise todas las conexiones y si todo estuviera en orden puede pasar a su prueba y uso.

Prueba y Uso

Para probar el aparato, inicialmente coloque un fusible en su soporte, de acuerdo con el valor de la lista de materiales (20A). Enseguida conecte el aparato a la red. Tocando cada sensor, el led correspondiente debe encenderse. Tocándolo nuevamente, debe apagar. Note que podemos hacer dos tipos de conexiones en los relés. Si usamos los contactos normalmente abiertos (NA), el relé conectará el aparato controlado al ser activado y apagará el led. Si utilizamos los contactos normalmente cerrados (NF) el relé desactivará para conectar el aparato externo y encenderá el led.
Para usar el aparato, cada uno de los dispositivos que deben ser controlados quedarán ya conectados en la condición deseada de funcionamiento. Por ejemplo, el televisor quedará listo y sintonizado en el canal que usted desee, el sonido quedará en el punto adecuado para la estación que acostumbra a oír; el ventilador, en la velocidad que le agrade más y la lámpara conectada con el foco dirigido en la dirección más usual.
Así, al tocar los sensores, cada aparato será conectado simplemente, ya en la condición normal de funcionamiento. Cualquiera de las configuraciones funciona normalmente.

Montajes Prácticos

En diferentes ediciones de Saber Electrónica publicamos los circuitos completos de diferentes proyectos útiles para todos los lectores. Hemos reunido gran parte de los montajes más destacados en el libro: “Montajes Prácticos para Armar”. Este libro, corresponidente al Nº 3 de la Colección Club Saber Electrónica (que se edita mensualmente, cada mes con un tema completo, diferente), se imprime en pequeñas cantidades, razón por la cual no es tan fácil de conseguir en los puestos de venta y, muchas veces, se la debe solicitar a su voceador para que se la consiga. Algunos de los kits que contiene el libro (y que ya fueron publicados en nuestra querida revista) también se ofrecen en forma de kits en algunas tiendas de electrónica y si quiere tener toda la información la puede bajar sin cargo de nuestra web. Mencionamos a continuación, algunos de estos kits:

Sumador Restador Binario

Realizar operaciones aritméticas es una de las funciones primordiales de las calculadoras electrónicas, por lo que en esta ocasión observaremos la forma de utilizar un mismo circuito digital para obtener el resultado de una suma o de una resta. El kit fue publicado en Saber 161 y puede encontrarse en forma de kit en México a $140.

Probador de Continuidad de Cableado de Computadoras

A las personas que se dedican a mantener, reparar o instalar equipos de control electrónico o de comunicaciones, les resulta de mucha utilidad conocer el estado en que se encuentra el cableado de interconexión de los equipos, máxime cuando se trata de una red ya sea telefónica o de comunicación entre computadoras (intranet), o simplemente cuando se tenga un alambre conductor de cobre que una dos equipos diferentes. El kit fue publicado en Saber 162 y puede encontrarse en forma de kit en México a $170.
Si lo desea, puede bajar los montajes de los kits de nuestra web con la clave “montpleto"

De la Redacción de la Revista Saber Electrónica
 
 
FIGURA 1
 
 
FIGURA 2
 
 
FIGURA 3
 
 
FIGURA 4
 
 
FIGURA 5
 
 
 
 
 
 
 


Posicionado por < ProSEO >