Para nuestro uso específico, la idea es construir un voltímetro de dos escalas. Una que mida de 1,5 a 3,5V, ideal para medir equipos con tensión de referencia de 2,5V y otro de 0 a 5V para medir puertos de comunicaciones y tensiones de fuente de 5V. En la próxima entrega se utilizará una variante de este voltímetro para medir la temperatura de la punta de un soldador. Pero en realidad, la idea es entregarle al alumno los conceptos básicos de diseño de los voltímetros de leds, que pueden brindarle enormes beneficios al reparador a muy bajo costo y con un muy simple método de desarrollo.
Cada voltímetro tiene sus ventajas y desventajas y lo importante es conocer cuándo se debe utilizar uno u otro. Si necesita precisión, pero no le importa la velocidad, use un voltímetro digital. Si no le interesa tanto la precisión pero necesita alguna velocidad media de respuesta, use un voltímetro de aguja. Si necesita alta velocidad tiene dos opciones: una es usar el osciloscopio y la otra es construir un voltímetro a leds. Y a veces el voltímetro a leds supera en utilidad al osciloscopio, como por ejemplo cuando se quiere medir la señal de búsqueda o la señal de FE durante la búsqueda.
Cuando hablamos de voltímetros de leds, hablamos del circuito integrado más conocido, que es el National LM3914 que es una maravilla de sencillez. Este circuito integrado posee 10 salidas (pata 1 y desde la 10 a la 18) para conectar los cátodos de los 10 leds, con los ánodos como electrodo común, que se conectan a una fuente de 5 a 18V (en nuestro circuito usamos una batería de 9V). Otras dos patas del integrado sirven como tensión de referencia para fijar las puntas de banda inferior (4) y superior (6) del medidor. Si en la 4 se pone una tensión de 1V y en la 6 de 3V, el led inferior se enciende con niveles de tensión iguales o inferiores a 1V y el superior con tensiones iguales o superiores a 3V.
El mismo integrado posee una fuente regulada, con una salida al exterior por la pata 7 y con una pata de regulación de tensión por la 8. Colocando un divisor de tensión resistivo entre estas dos patas, se puede lograr que la tensión de referencia cambie desde 1,2 a 12V. Esta tensión de referencia se puede utilizar para fijar la punta inferior o superior de la escala. El brillo de los leds se puede cambiar modificando el valor total de este divisor de tensión y por supuesto cambia por igual la corriente de todos los leds.
El proyecto propuesto posee un pulsador tipo “sapito”. Si no se presiona el voltímetro mide de 1,5 a 3,5V, si se presiona cambia a 0 a 5V.
La pata es la pata de modo del display de leds. Si se conecta a fuente los leds se encienden en forma de barra (el índice y todos los inferiores), si se deja sin conexión funciona en el modo punto (sólo se enciende el índice).
En la figura 1 se puede observar el circuito básico con el diagrama en bloques del integrado. Ya elegimos la tensión de fuente de nuestro dispositivo como de 9V para poder usar una batería de ese valor. Lo más lógico es hacer las fuentes de referencia de mínima y de máxima con diodos zener programables del tipo TL431, para poder ajustar la banda de medición con toda precisión. En realidad sólo se necesita un TL431 porque el otro ya se encuentra dentro del LM3914. En efecto, como se puede observar en el diagrama en bloques, existe el terminal 7 indicado como REF. OUT. Y el 8 como REF. ADJ. Que son equivalentes al cátodo y al terminal de programa del un TL431; el ánodo estaría conectado al terminal de masa (2). La programación de este zener se realiza con dos resistores conectados, uno de ellos entre la pata de salida (7) y el otro, la de ajuste de referencia (8). Para cambiar la banda de lectura se deberán cambiar las tensiones de mínimo y de máximo de escala mediante un pulsador, tal como lo indicamos en el circuito completo del dispositivo indicado en la figura 2.
En este circuito, los resistores R1 y R2 determinan la tensión de la punta inferior del voltímetro de modo que cuando el pulsador está suelto la tensión de salida está dada por la fórmula Vinf = 1,25 . (1+R1/R2). Si dicha tensión no tiene el valor adecuado medido sobre la pata 7 (1,5V), se deberán ajustar los resistores R1 o R2 colocando resistores en paralelo. Se debe comprobar que cuando se aprieta el pulsador SW2, esta tensión caiga a cero.
El extremo superior de banda está fijado por R7 y R6 con una fórmula similar a la anterior: Vsup = 1,25 . (1+R6/R7) que deberá ajustarse en 3,5V colocando resistores en paralelo con R6 o R7. Cuando se aprieta el pulsador, el resistor R8 queda conectado en paralelo con R6 y la tensión del zener programable debe subir a 5V medida sobre la pata 6. Si fuera necesario, se debe colocar resistores en paralelo con R8. Con esto consideramos haberle brindado al reparador una herramienta de incalculable valor, que seguramente va a utilizar frecuentemente, ya que en nuestro curso la emplearemos constantemente y todos los días le encontramos un nuevo uso.