La Ley de Ohm relaciona las magnitudes de voltaje, resistencia e intensidad de la siguiente ma-nera. Su enunciado es el siguiente:
Ley de Ohm.
La intensidad de corriente que atraviesa un circuito es directamente proporcional al voltaje o tensión del mismo e inversamente proporcional a la resistencia que presenta.
En forma de fracción se pone de la siguiente forma:
Donde I es la intensidad que se mide en amperios (A), V el voltaje que se mide en voltios (V); y R la resistencia que se mide en ohmios (Ω).
Con esta expresión vas a ser capaz de calcular en un circuito una magnitud a partir de las otras dos. Para calcular la intensidad calculamos directamente la fracción anterior.
Para calcular el voltaje, vamos a deshacer la fracción, pasando R que está dividiendo al otro lado de la igualdad multiplicando. Nos queda:
Ahora, si queremos calcular R, en la expresión anterior pasamos la I que está multiplicando al otro lado de la igualdad dividiendo, aislando así R. Nos queda:
Este proyecto electrónico es similar a varios publicados en esta misma página, pero reune modos diferentes de usar los leds como luces estroboscópicas, en la mayoría de los casos son proyectos alternativos a los que utilizan bombillas de Xenón, que aunque realmente producen una luz irreemplazable, se pueden realizar proyectos muy similares con las ventajas de los leds pero sin las desventajas del Xenón.
Lo más practico es hacer un generador de pulsos con un NE555, al ser parecido el tiempo encendido que apagado,
se pueden utilizar en los leds valores de corriente algo más altos que en trabajo continuo.
Y para usar con 12 voltios podemos utilizar un mosfet de potencia para poder colocar series de leds hasta obtener el resultado deseado.
El mosfet de potencia que utilizo es el IRF630A aunque funciona casi cualquiera que soporte el consumo de los leds.
Es normal calcular el consumo de un led común en menos de 20mA. cuando es luz fija y algo mayor cuando es pulsante.
Leds comunes (ledes)
Al decir led común me refiero al led de 5mm.
Se puede usar con 50ma en pulsos de aproximadamente el 10% del tiempo total, pero para no reducirle mucho el tiempo de vida en mejor calcular solo un poco pasado de 20mA.
Casi todos los leds de 5mm. no soportan más de 30 mA continuo, ni pulsos mayores de 75 mA.
En las series navideñas utilizan unos leds que dispersan la luz, que tienen características electricas similares.
Podemos utilizar series de 3 leds con una resistencia Rc de 220Ω cada una, en el diagrama hay 3 series (9 leds),
pero para lograr buen brillo es mejor más series de leds. Aunque se puede bajar el valor de las resistencias disminuyendo la vida de los leds.
R1 4.7K.
R2 Potenciómetro 100K
C1 1 µF.
C2 47 µF. o mayor.
R5 100Ω
R4 2.2K (puede ser menor)
2.) Leds simulando luces de policía.
Utilizando un secuenciador 4017 y un NE55 como reloj podemos obtener un diseño bastante vistoso, como la animación de la derecha.
Podemos cambiar el NE555 por otro tipo de reloj, como multivibradores astables con compuertas lógicas.
Rc se calcula igual que en el proyecto anterior, y los valores del reloj (oscilador NE555) tambien iguales.
Al pin 15 se conecta una resistencia de 100K a tierra para evitar que por fugas del positivo quede en "reset", se puede conectar tambien con el pin 11 pero se acorta un tiempo.
3.) Balizas y otras aplicaciones.
Para balizas el proyecto es igual que el proyecto 1 (Luz estroboscópica para discoteca).
La diferencia es en la velocidad, en ese caso es necesario utilizar un valor en C1 de 10µF. de 16 voltios o más.
Antes de ver nuestros circuitos vamos a mostrar los bloques de lo que puede ser nuestra alarma.
Esta es la disposición de una alarma sencilla para casas.
Aunque el control de "encendido / apagado" que se ve en el dibujo es un teclado, dispositivos de ese tipo se verán en el futuro.
Unidad de control simple para alarma:
Primero veremos un la lógica de la unidad de control simple.
Este diseño lo realizo con 2 transistores y la salida con relevador (relé o relay), tratando que no quede muy sensible a las interferencias externas.
En esencia es un "flip-flop ", que al accionarse se queda activado y con un "reset" que lo desactiva.
Q1 es un transistor NPN de 600mA 2N2222A, Q2 es un transistor PNP de baja potencia 2N3906, es el encargado que el sistema se quede activado hasta que se apague o se oprima el reset.
Los diodos D1,D2 y D3 pueden ser 1N4148, o diodos rectificadores similares al 1N4001. C2 es de 0,1 microFaradio (104), su función es muy importante par evitar que el circuito se active "solo" al conectarse.
C1 y C4 son para filtrar las entradas contra interferencias que pueden entrar por el cableado a las puertas y sensores de la casa.
Utilizamos 3 tipos de entrada: (NC) normalmente cerrado: generalmente para interruptores magnéticos (reed switch), conectados en serie. (NO) normalmente abierto: para interruptores que dan paso de corriente al presionarse, o sensores inteligentes que aplican más de 8 voltios en la salida. 3.3V PIR: En esta entrada se conectarán los dispositivos que entregan poco voltaje de salida como los Sensores de movimiento PIR que mostramos en esta página.
El Led junto con R6 son opcionales.
Lista de piezas:
R1 10K R2 10K R3 47K R4 22K R5 22K R6 1K R7 15K R8 3.3K C1 1 microFaradio 25V.(electrolítico) C2 0,1 microfaradio, 10V en adelante C3 100 microFaradios o más, 16 o 25V. C1 1 microFaradio 25V.(electrolítico) Q1 2N2222A (NPN) Q2 2N3906 (PNP) Rly Relé mediano, bobina de 12 voltios. Led cualquier led convencional
Estos diseños de electrónica son muy flexibles y se pueden realizar muchas variantes, por ejemplo puede utilizarse un MosFet en la salida:
Manteniendo los valores de las resistencias funciona, pero pueden reducirse ya que este mosfet puede utilizar hasta 30 voltios en la entrada (gate)
En la entrada para PIR se redujo la resistencia R8 a 100 ohmios, por el bajo voltaje que entregan esos dispositivos.
Este MosFet es ideal, ya que puede manejar hasta 9 amperios, es bastante común en monitores antiguos y algunos no tan antiguos pero de tubo (TRC).
Estos diseños funcionan, y puede ser un buen inicio para estudiar y entender los sistemas de alarma y sus componentes,
pero debemos estar claros que hay muchos elementos a tomar en cuenta en un sistema de alarma comercial, aunque este
trabajo no está completo es funcional completamente práctico.(inicio julio-2011)
Estos tratados se van actualizando, agregaré componentes, y mayores explicaciones.
por el momento les dejo un proyecto con tiempos de retardo que utiliza un circuito integrado CD4093
Esta alarma se pone en funcionamiento unos segundos después de conectada y el reset es desconectándola.
Al activarse tarda unos segundos para accionar el relé.
Para que una alarma de casa sea segura debe utilizar batería y es mejor la utilizada en UPS
de 12 Voltios, también en motocicletas, ya que guarda suficiente energía y no es tan grande como la batería de un automóvil.
El circuito integrado CD4093 puede dañarse con la electricidad estática de nuestros dedos o con el soldador (cautín), tan solo con tocarle las patillas.
Con este y todos los circuitos integrados CMOS hay que trabajar con cuidado.
Si no está seguro de estar libre de estática es preferible armar todo con un porta-integrado y colocarlo de último.
Las series navideñas más comunes utilizan bombillas incandescentes o leds. Las más antiguas utilizan bombillas intermitentes que controlan las velocidad de encendido y apagado.
El fin primordial aquí será ver las series que tienen una caja electrónica de control, pero primero vamos a ver las más antiguas.
Lo más usual es ver series de 120V que constan de 20 bombillas de 6 voltios cada una y es común ver hasta 100 luces (de 5 series en una).
En teoría cada luz recibiría 6 voltios, aunque no es perfecto es bastante cercano a la realidad,
siempre y cuando las bombillas sean de la misma clase (voltaje y consumo).
Este tipo de bombilla tiene un arrollado que lo cortocircuita por lo que deja pasar la corriente al resto de la serie cuando se daña.
La bombilla encargada de hacer la serie intermitente tiene un interruptor interno
que se desconecta con el calor generado por su propio filamento, es una lámina
bimetal que se dobla con el calor.
Por lo general son bombillas completamente transparentes.
Algunas de estas luces incorporan una caja de control electrónica aunque es más
común en series con bombillas mas pequeñas (arroz) y con leds.
Casi todas las cajas que controlas luces navideñas son para cuatro series o sea cuatro salidas.
Las que utilizan bombillas pequeñas (arroz) por lo general son 100 luces en total,
o bien 4 series de 25 bombillas cada una. Cada bombilla recibirá aproximadamente 4.8V.
Algunas series de 50 o 100 luces utilizan controles de solo dos salidas.
En cuanto a cada bombilla es muy similar a las más grandes vistas anteriormente con un
alambre arrollado que hace el paso hacia las demás cuando "se quema" o "se funde".
Los leds son utilizados en series similares a estas últimas con la adición de una
resistencia limitadora por serie, actualmente son más utilizadas en los arreglos navideños
por su menor consumo y poco calentamiento.
Cuando hacemos proyectos de series navideñas con leds debemos prestar mucha atención
a la polaridad.
Cajas controladoras de luces navideñas:
La mayoría de personas ya estamos familiarizados con estas cajitas, y los
curiosos de la electrónica las guardamos para nuestros proyectos o "inventos".
Constan de un circuito integrado que hace las secuencias y efectos en las series
de luces y los interruptores que llevan la carga de cada serie que por lo general
son SCR (diodos controlados).
La mayoría de estos controles utilizan un circuito integrado impreso, los que llevan
una gota de pintura encima y no son reparables, aunque si es una salida o
si se puede cambiar.
Les muestro unas cajas de control y su diagrama. Reparar series navideñas no creo
que sea el fin de algún estudiante o experimentador de electrónica, pero por lo general
nos gusta reparar las nuestras y es bueno conocerlas para poder hacer algo más interesante
con ellas.
Control para 4 series:
En esta imagen se puede ver los componentes de este control para cuatro series
de luces navideñas.
Son 4 diodos 1N4004 , botón pulsador para cambio de modo, 2 resistencias,
1 capacitor electrolítico, la tarjeta digital de control y los cuatro SCR (diodos controlados).
Aunque no todas son iguales, la mayoría utilizan los mismos componentes.
Diagrama:
La corriente eléctrica se rectifica por medio de los diodos 1N4004, que pueden ser hasta 1N4007.
El control se alimenta a través de una resistencia de 150K y es filtrado por un capacitor
de 10 microfaradios y puede ser de 16 voltios o más.
Internamente el circuito integrado del control suprime voltajes mayores a 5 voltios.
La resistencia de 2 Mega ohmios es para sincronización del circuito a la corriente alterna
de la línea.
Del circuito integrado se alimentan directamente las entradas (Gate) de los SCR (diodos
controlados) que interrumpen la corriente negativa de cada serie, la parte positiva es el
común de las 4 series.
El diodo controlado (SCR) más común en luces navideñas es el PCR406 (J-G)
Aunque existen varios tipos de controles para luces de navidad, la idea que mantienen
es muy similar a esta.
Debemos recordar que manipular estos controles conectados a la linea de corriente es peligroso,
ya que podemos sufrir una descarga eléctrica.
Control para 2 series:
En algunas luces solo se interrumpen 2 salidas, para series que por lo general
llevan mas de 25 bombillas cada una, o 2 series por salida.
Podemos notar que solo utilizan 2 SCR y por lo general no hay más salidas del
circuito controlador (QD2) el circuito es similar al anterior, pero con solo 2 salidas.
La tarjeta de control de estas cajas mencionadas es impresa o bien de bajo costo, pero también existen los circuitos integrados en versión normal como el UTC-8156 y el HJ-94015
Para este proyecto estudiaremos los circuitos integrados LM3914 y el LM3915 que aunque las conexiones son iguales, el comportamiento no, debido a que la escala de LM3914 es lineal y la escala del LM3915 es logarítmica.
Con una escala lineal podemos hacer que los leds se enciendan cada voltio, con la logarítmica no, ya que está diseñada para audio, en decíbeles.
Utilizando alguno de estos integrados en la conexión más básica obtenemos las diferencias mostradas en la tabla.
Voltaje necesario en la entrada para encender cada led
LED
LM3914
LM3915
1
125mV
60mV
2
250mV
80mV
3
375mV
110mV
4
500mV
160mV
5
625mV
220mV
6
750mV
320mV
7
875mV
440mV
8
1V
630mV
9
1.125V
890mV
10
1.25V
1.25V
Conexión básica del LM3914 y el LM3915
Si es para equipo de medición es mejor el LM3914, pero si es como "Vumetro" se vé mejor el LM3915 aunque los dos funcionan.
El pin 9 es el que determina el modo, conectado al positivo trabaja en el modo tradicional o "Barra", si el pin 9 se conecta al pin 11 se activa el modo "Punto", o sea led por led.
Estos circuitos integrados pueden operar de 3 a 20 voltios. Para ayudar a la estabilidad se puede colocar un capacitor electrolítico entre positivo y negativo, cerca del circuito integrado, según el fabricante con 2.2 microfaradios es suficiente, puede ser mayor (en el ejemplo 10 microfaradios 25 Voltios).
Para aplicaciones electrónicas prácticas, donde se debe ajustar podemos agregar una resistencia variable o potenciómetro en la entrada. Y si es con audio mejor colocar un capacitor de 1 microfaradio o un poco más. Conecciones del potenciómetro o resistencia variable:
Cada salida de estos circuitos integrados controla la corriente, por ello no es necesario colocar alguna resistencia limitando la corriente, además se pueden conectar leds en serie en cada salida para lograr un efecto de mejor presencia.
El LM3914 es equivalente al NTE1508 y el LM3915 al NTE1509.
Estos circuitos integrados son muy rápidos para responder al sonido por ello en modo punto puede ser que paresca que no funciona como debiera, para que el efecto sea más agradable hay que rectificar el audio, y si lo usamos con audio puro hay que amplificarlo con algún amplificador operacional.
Ejemplo de amplificador y rectificador de audio:
Los diodos (D1 y D2) son mejor de germanio (bigote de gato), pero se puede usar 1n4148. Como el 1N4148 necesita más de medio voltio para polarizarse es bueno aplicar un voltaje de polarización de esta forma:
D3 y D4 mantienen el voltaje necesario para que D1 y D2 queden polarizados.
En este proyecto veremos como hacer indicadores de leds para conectar a nuestros equipos de audio, computadora,
o puede incluirse un micrófono para que se iluminen los leds con el sonido de nuestra habitación.
Primero para estos proyectos mostraré los circuitos integrados más comunes y como conectarlos.
Algunos circuitos integrados son bastante comunes como BA6124, KA2284, que son equivalentes al NTE1561.
Diagrama de conecciones del BA6124 o equivalente:
Este circuito integrado puede funcionar desde algo menos de 4 voltios hasta 16 voltios. R1 puede ser de 10K a 20K, C1 de 2 a 10 MicroFaradios. R2 es una resistencia variable de 20K, puede usarse de 10K a 50K. El Led que se ilumina primero es el conectado al pin 1. Los leds se conectan sin resistencia porque el circuito integrado tiene un limitador de corriente en cada salida (aproximadamente 15 mA).
Dibujo de conecciones del BA6124 o similar:
Si es para adornar se pueden utilizar 2 leds por cada salida o más, se ve igual que los de 10 leds que son menos comunes.
Los led se conectan en serie:
Además se puede agregar un preamplificador y micrófono para que se iluminen con el sonido ambiente.
Diagrama del preamplificador con un micrófono eléctrico:
R1 puede ser de 3.3k en 6 voltios a 6.8k en 12 voltios. C1 puede ser de 0.1 microFaradio o más. Mic es un micrófono electrónico (Electret Mic) Q1 es un transistor de audio, puede ser un C945, C458 o equivalente. C3 es de .001 microfaradios, si desea dar énfasis a los bajos puede ser más alto. R3 puede ser de 330K en 6 voltios, hasta 1M en 12 Voltios. R4 es de 10k, puede ser menor en 6 voltios. R5 es de 1000 ohmios (1K) C2 y R2 pertenecen al circuito del control de luces BA6124. Con R2 ajustamos el nivel donde se muevan mejor los led con el sonido.
Con los valores del ejemplo en el dibujo siguiente puede funcionar bien desde los 6 a 12 voltios:
Este circuito integrado es muy sencillo y no tiene pines de ajuste, de una forma normal no se pueden conectar en serie y está diseñado para medir audio, y por eso es logarítmico.
El primer led se ilumina en -10dB, el segundo en -5dB, el tercero en 0dB (50mv), el cuarto led en 3db y el quinto led en 6dB.
Para equipos de medición (indicador voltio a voltio, etc.) se utilizan los circuitos integrados Lineales. Tambien existen circuitos integrados a los que se les puede ajustar el voltaje de referencia y con ello conectar varios en serie. Los mejores que he utilizado son el LM3914 equivalente al NTE1508 (Lineal),y el LM3915 equivalente al NTE1509 (Logarítmico) también el LM3916 que es equivalente al NTE1949 (Logarítmico). Son de 10 salidas para leds y se pueden ajustar de muchas formas, por ejemplo que suba los leds de uno por uno, etc.
Ley de Ohm.
Para saber más
La ley de Ohm.
