Varios circuitos elektor

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i-TRIXX collection

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Electronics inside out !

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31-10-2008 14:40:48

collection CONTENIDO

Una selección de pequeños circuitos Como ya hicimos el pasado año, en esta edición de Diciembre incluimos una selección de pequeños y útiles circuitos para construir uno mismo, y que son perfectos para las largas tardes de invierno. La colección previa generó reacciones positivas y muchos lectores de Elektor descubrieron por primera vez realmente lo que i-TRIXX ofrecía. El resultado fue un incremento de las suscripciones a la revista electrónica en la que venían estos circuitos. i-TRIXX es un e-zine editado semanalmente, una revista electrónica en formato e-mail. i-TRIXX ofrece cada semana unos cuantos de los más interesantes, útiles y algunas veces raros o incluso absurdos gadgets en las áreas de PCs, ratones u otros periféricos. Además de esto, noticias, historias interesantes o consejos y trucos, como si de funciones de un nuevo firmware se tratase, y más, y más, y más... Además de esto, i-TRIXX nos brinda también pequeños circuitos “designed by” el laboratorio de ELEKTOR. Esta electrónica para construir uno mismo se rige por la regla de la sencillez, siendo bastante asequible y cuyos componentes tienen un precio razonable, además de rápidos de montar. En esta edición de ELEKTOR hay un extracto de ellos. ¿Interesado en más pequeños circuitos? No hay problema: tras la suscripción gratuita a i-TRIXX en www.i-trixx.es no sólo recibirá la edición del e-zine semanalmente por e-mail, sino que también tendrá acceso al archivo completo. Aquí aparecen todas las ediciones de i-TRIXX hasta la fecha, ¡con más de 150 cosas! ¡Qué os lo paséis bien soldando! Pierre Kersemakers Redactor jefe de i-TRIXX

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i-TRIXX collection - 2007

Altavoz externo .....................4 Interruptores con relés ..........5 Batería de macetas ................6 Espantapájaros común...........7 ALarma acústica para la localización de maquetas de aeromodelismo .....................8 Intercom de 6 componentes ..9 El huevo de colón ............... 10 Extensión de Control Remoto .............................. 11 Servidor ecológico...............12 Sensor de párking (también para hombres...) ...............13 Luz de led para bicicleta ..... 14 ¡Theremin vive! ....................15 Regleta controlada por USB.............................16 Ojo de gato electrónico ........17 Cerradura con código ..........18 Luz intermitente caprichosa ..19 Dispositivo de Alarma con galvanómetro..............20 Luz nocturna con LEDs .........21 Cerradura por código con 6 componentes............ 22 Señalizador LED ................. 23 i-TRIXX collection

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Altavoz externo Diseño: ingeniero Franz-Peter Zantis (Alemania) Lamentablemente, muchas minicadenas sólo disponen de una salida para conectar altavoces auxiliares. Si uno simplemente conecta otros dos en paralelo, podría llegar a dañar la etapa de salida del amplificador, ya que es muy sensible a cambios en la impedancia que ve la etapa de potencia. Si queremos situar altavoces en otro lugar (por ejemplo una habitación o nuestro estudio), no estaremos exentos de problemas.

LS3

Rmin

LS1

R1

La solución aquí descrita es muy útil si hemos adquirido una minicadena sin altavoces, o queremos utilizar otros altavoces secundarios (normalmente inferiores). Necesitaremos unos altavoces principales cuya impedancia sea mayor que la mínima permisible. Si la salida con menor impedancia del equipo tiene 4 Ω, utilizaremos altavoces de 6 o mejor de 8 Ω. Si la mínima impedancia es de 6 Ω, entonces serán altavoces de 8 Ω o incluso mejor de 12 Ω. La ligera pérdida de volumen que esto conlleva puede subsanarse con la potencia de los amplificadores de hoy en día. Además, la sensación de volumen no es lineal, sino logarítmica en función de la potencia. Para los altavoces externos LS3 (izquierdo) y LS4 (derecho, no representado) se elige una impedancia, siempre igual o mayor que la de los altavoces principales LS1 (izquierdo) así como LS2 (derecho, no representado). El principio es simple y puede verse en el dibujo. Ya que la impedancia de los altavoces principales es mayor que la mínima admisible por la minicadena, tenemos cierto margen y podemos situar los altavoces secundarios con una resistencia de ajuste. El valor mínimo de la resistencia en serie se calcula mediante: R1 = (Rmin ú ZLS1 + Rmin ú ZLS3 – ZLS1 ú ZLS3) : (ZLS1 – Rmin)

Pmax

070110 - 11

Rmin representa el mínimo valor posible de la resistencia de los altavoces vista por el amplificador. La capacidad de carga (PR1) de la resistencia R1 se obtiene de la siguiente fórmula: PR1 = (Pmax ú R1) : ((ZLS3 + R1)^2 : ZLS1 + ZLS1ú R1) De forma análoga se calcula también la de los altavoces externos: PLS3 = (Pmax ú ZLS3) : ((ZLS3 + R1)^2 : ZLS1 + ZLS1ú R1) Los altavoces principales soportan como máximo esta potencia: PLS1 = Pmax : (1 + ZLS1 : (ZLS3 + R1))

S1

S2 LS1

LS3

R1

Con una configuración típica de Rmin = 4 ê, Pmax = 50 W, ZLS1 = 8 ê y ZLS2 = 8 ê uno puede hacer más o menos los cálculos mentalmente. Eliminando R1 (es decir 0 ê), los dos altavoces se reparten la carga, cada uno con 25 W. Si tenemos sin embargo en ZLS1 un valor de 6 ê, entonces obtendremos que R1 = 4 ê, PLS1 = 33,3 W, PLS3 = 11,1 W y PR1 = 5,6 W. El esquema final del circuito muestra el contrario (solamente se ha dibujado el canal izquierdo). Una resistencia idéntica (R2) se conecta en serie con R1 (R1=R2). Con un total de tres conmutadores (de doble polo) se puede conseguir lo siguiente:

R2 S3

070110 - 12

El conmutador S1 permite conectar y desconectar el altavoz principal. Mediante S2 se conecta o desconecta el altavoz adicional. De esta manera se puede optar por conectar solo el altavoz que está en la otra habitación. El conmutador S3 permite elegir entre dos niveles de sonido en los altavoces adicionales. Si está cerrado, los altavoces están al máximo volumen. Si está abierto, el volumen baja un poco.

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Los semiconductores, especialmente triacs y tiristores, están desbancando cada vez más a los clásicos relés. Sin embargo, esto no significa que no podamos montar con interruptores electromecánicos circuitos interesantes y útiles.

Interruptores con relés Diseño: Thomas Scarborough (Sudáfrica) En la práctica existen multitud de aplicaciones en las que es necesario activar un aparato o encender una lámpara con un breve pulso, o presionando brevemente un botón, y posteriormente hacer lo mismo para apagarlo. Este método, también conocido como “toggle” se utiliza por ejemplo en multitud de edificios públicos para encender las luces mediante relés con temporizadores incorporados (como los famosos “Eltako”). Los relés son perfectos para esto. Un relé con dos contactos conmutados aislados encaja en esta clase de trabajo. Los relés están disponibles en muchos casos en versión encapsulada, con una mejor protección de los contactos ante la corrosión y el polvo. En principio no importa que fabricante utilicemos, con tal de que cumpla su función. Tanto los contactos como el bobinado han de estar especificados para soportar la tensión y corriente necesaria. Aquí puede verse uno de los contactos (RLA1b) encendiendo y apagando una carga (por ejemplo una lámpara, una máquina o un motor). El segundo contacto (RLA1a) sirve para “mantener” al relé. Esto no significa más que mientras el relé permanece inactivo, el contacto normalmente abierto permanece en ese estado. Al pulsar S1, RLA1a se cierra y mantiene cerrado a S1. Hasta que no se levante el pulsador, mientras fluye corriente a través del relé. Este flujo únicamente finaliza con una breve interrupción. Ésta se da al pulsar el normalmente cerrado S2. En lugar de S1 o en paralelo con éste se pueden conectar obviamente otros interruptores externos como por ejemplo un detector de movimiento. Si se desea, también puede activarse independientemente la bobina del relé mediante una tensión adicional (Conmutación Opcional).

EXISTEN NUMEROSAS APLICACIONES PARA ESTE CIRCUITO:

INTERRUPTOR DE RED SEGURO Imagine la siguiente situación: en una carpintería se está utilizando una sierra circular de mesa, y de repente se cae la luz. No queda otra que dejar de trabajar y tomarse un descanso mientras. Si al descuidado dueño se le olvida desconectar las máquinas tras el corte de alimentación, éstas volverán a funcionar por sí solas cuando vuelva la energía. ¡Puede ser muy peligroso! Con el circuito de arriba esto no ocurrirá: la sierra circular permanecerá apagada y sólo podremos reactivarla de nuevo pulsando el interruptor S1. Para que sea realmente profesional, podemos poner un gran pulsador de seguridad verde en S1 y otro rojo para S2, disponibles en la sección de material eléctrico de cualquier tienda especializada.

ALARMA ANTIRROBO Se sustituye S1 por un interruptor con contactos normalmente cerrados y se coloca el objeto que queremos proteger (por ejemplo un PC) encima del interruptor, de modo que su propio peso lo mantenga pulsado. Al levantar el objeto el interruptor se cerrará y activará una sirena en RLA1b que sonará hasta que pulsemos S2 (oculta en otro lugar).

CONMUTACIÓN OPCIONAL

Circuito de broma

Para terminar el artículo, una pequeña anécdota del autor: de pequeño, una vez hizo un circuito igual que este para un cubo de basura. Al abrir el cubo, una corriente fluiría por una bombilla incandescente (sin el cristal), y encendería las mechas de unos petardos. Para llamar la atención de víctimas potenciales, Thomas pegó una nota en el cubo diciendo que éste no debía ser abierto bajo ninguna circunstancia. Cuando su padre llegó al anochecer del trabajo, preguntó a que venía esa nota, si él mismo había abierto el cubo y no había ocurrido nada. Y su hijo pensó que algo en su circuito no había funcionado, así que se fue directo al cubo a comprobar qué había pasado, y al abrirlo se encontró con una lluvia de centelleantes explosiones de petardos. Su padre le había visto esa misma mañana construyendo esta particular “alarma”.

ALARMA PARA MOTOCICLETA Los interruptores de contacto reaccionan ante los movimientos. Si utilizamos uno de estos en S1 y el circuito completo es montado en un ciclomotor, scooter o motocicleta, tan pronto como el ladrón toque nuestro vehículo la alarma se disparará.

ALARMA ANTI-INTRUSOS Si S1 es sustituido por un contacto de puerta o ventana, este circuito también servirá como protección contra intrusiones. Con esta variante pueden conectarse tantos contactos como se quiera en paralelo con S1. En este caso puede también ponerse en el lugar de S2 un interruptor con llave, de modo que sólo pueda ser desactivada por el propietario de la casa.

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Batería de macetas Ideado por: Thomas Scarborough (Sudáfrica) Por increíble que pueda parecer, el autor ha alimentado recientemente un módulo de reloj con LCD con un grupo plantas en sus macetas. Una “estación de alimentación biológica” de este tipo puede recordar a las bien conocidas baterías de manzana y limón, en las que dos electrodos hechos de distintos metales se pegan a una trozo de fruta para formar una sencilla célula galvánica. Sin embargo, en este caso las células de la batería toman su energía directamente de las plantas, en vez de un proceso electroquímico. ¿Significa esto que realmente las plantas están generando electricidad?

caso la tierra compartida por ellas actuaría como una especie de “tierra común” en el estricto sentido de la expresión. Las macetas han de estar situadas en sobre una superficie no conductora. El diagrama muestra cómo se pueden conectar en serie cinco tiestos para formar una batería biológica con cinco células. Cinco o seis plantas son suficientes para alimentar un reloj LCD de 1,5 V o un termómetro LCD sencillo. Como si de una célula de batería convencional se tratara, cada planta tiene dos terminales. El primer terminal está ubicado en una rama de la planta. Se puede hacer pegando una aguja o un pequeño terminal en algún punto de una rama de la planta y conectando en él una pinza de cocodrilo. El otro terminal está

No hay duda de que una batería de plantas suministra energía de manera gratuita. No es mucha, pero sigue siendo energía. Aparentemente esta energía no se genera por un proceso electroquímico, sino directamente de las plantas. Las plantas siguen suministrando energía mientras se mantengan vivas. Thomas no entendió exactamente cómo

funciona esto pero, por experiencia propia, sabe que funciona. Se puede medir una diferencia de potencial de aproximadamente 0.4 V entre las planta y la tierra en la que crece. Esta tensión puede suministrar una potencia de aproximadamente 0.8 microwatios, independientemente de si se trata de una pequeña planta de interior o de un arbusto. Por supuesto, esto es demasiada poca potencia para la mayoría de las aplicaciones, pero es suficiente para hacer funcionar un pequeño módulo de reloj con LCD. Obviamente, para ello es preciso colocar en serie varias plantas en tiestos separados para formar una batería. Esta conexión en serie no funcionaría si las plantas estuvieran todas en la misma maceta, en ese

en contacto con la tierra de la maceta. Una varilla de metal relativamente larga clavada en la tierra, también conectada con una pinza de cocodrilo, es suficiente para este propósito. Todo esto queda bastante claro en las fotos. De esta manera se pueden conectar entre sí cinco o seis macetas para formar un circuito serie como el mostrado en el diagrama. Ahora podemos conectar un dispositivo electrónico, como un reloj LCD de muy bajo consumo, a los terminales de esta batería. El terminal positivo del reloj se conectará a una rama que esté libre de la primera planta de la serie, mientras que el terminal negativo se conecta a la tierra de la última de ellas.

¿CÓMO FUNCIONA?

El principio de funcionamiento de la batería de macetas es actualmente objeto de grandes discusión en numerosos foros. No queremos tomar partido desde aquí en esa discusión, pero podemos presentar unos cuantos hechos expuestos por el autor para contrarrestar los argumentos de sus oponentes: 1. La objeción de que esto es simplemente una reacción electroquímica corriente puede demostrarse como falsa utilizando electrodos bañados en oro, dado que el oro es un metal noble y no toma parte en reacciones electroquímicas. No obstante, la batería de plantas produce electricidad si se utilizan electrodos bañados en oro. 2. Se ha sugerido que la energía procede de la recepción de señales de radio. Esta teoría puede ser desmentida debido al hecho de que la batería también funciona cuando se encuentra en el interior de jaula de Faraday. 3. Un experto en plantas ha sugerido que la electricidad es generada por el AND de la planta. El autor considera que esta es la explicación más plausible. (Discusión cerrada)

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02-11-2008 12:57:43

Espantapájaros común Diseño: Thomas Scarborough (Sudáfrica)

A la gente le gustan los pájaros. En todas partes cuelgan casitas o bebederos, y estos emplumados conciudadanos no sólo son percibidos durante el invierno con sus melodías, también en los meses más cálidos, picoteando migas de pan, granos y semillas. El canto de los pájaros es interpretado erróneamente por nosotros como una especie de agradecimiento por nuestros buenos actos. Quizá sencillamente sólo esperamos inconscientemente una recompensa. Los amantes de las verduras y las frutas que tienen su propia huerta o plantaciones profesionales no gustan tan gratamente de la presencia de estos animales voladores. Existen mejores ayudantes para las cosechas que los pájaros...

(c)Tomo.yun (http://www.yunphoto.net/en/)

Zumbador Piezoeléctrico

Como todo aficionado a la jardinería sabe, sólo los espantapájaros sirven. Se les ve ocasionalmente con viejos vestidos, protegiendo a las solitarias semillas extendidas por el campo. Y como todo el mundo sabe, tras un cierto tiempo éstos pasan a ser una mera plataforma de observación desde la que los pájaros tienen buenas vistas de los manjares disponibles. Los pájaros no le tienen ningún respeto a algo que está tontamente quieto y no hace absolutamente nada – si no fuese así, tendrían que levantar el vuelo con cada alerta. Mucho más precavidos son con los sonidos provocados por cualquier ser vivo. Ante el disparo de un rifle – los pájaros se han adaptado a los tiempos modernos –, por ejemplo, ¡éstos salen pitando! Thomas Scarborough ha construido un espantapájaros electrónico. Y lógicamente, su idea se basa en generar un sonido que resulte aterrador para los pájaros. Ya que se ha prescindido del movimiento, el diseño consta de algo de electrónica y un altavoz piezoeléctrico, que resulta efectivo al consumir poca energía. Una prueba en plena naturaleza se salda positivamente: los pájaros echan a volar. Pero sólo funciona durante un determinado tiempo, pues los pájaros a la larga parece que más o menos se acostumbran a lo que sea. Sin embargo este principio del sonido fue utilizado originalmente en las cosechas de vino, para evitar los trastornos causados. Una vez que los pájaros se acostumbran al sonido, la mayor parte de la cosecha ya se ha recogido.

La clave del circuito es el contador binario CMOS 4060B (IC1). Este circuito integrado tiene un reloj interno cuya frecuencia está determinada por R1 y C1. Internamente hay muchos divisores binarios en serie. Las salidas aquí utilizadas Q4 y Q14 se han dividido entre 24 (= 16) y 214 (= 16.384). Con los valores dados la frecuencia en Q14 es muy lenta y se mide en fracciones de 1 Hz. Esta frecuencia no es audible, pero mediante TR1 activa y desactiva el altavoz. El resultado es un ruidoso pitido que suena periódicamente. Si quiere hacerlo más efectivo, puede sustituir en X1 el pequeño zumbador piezoeléctrico (sin electrónica interna) por una buena bocina de alto volumen. Este dispositivo espantador puede funcionar a pilas sin ningún problema. Para que el circuito pueda funcionar durante semanas, lo más rentable es una batería de plomo y ácido. Se puede añadir también al circuito una fotocélula para que, por el bien tanto de los vecinos como de uno mismo, éste no suene por las noches (al fin y al cabo los pájaros también duermen). Colocamos sencillamente una LDR entre el pin 12 (reset) y masa. Luego podemos conectar un potenciómetro de unos 10 kê entre el pin 12 y +12 V. De este modo podremos regular a qué hora del anochecer queremos que deje de sonar nuestro espantapájaros. i-TRIXX collection

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Alarma acústica para la localización de maquetas de aeromodelismo

de reposo con unos pocos μA no consume apenas energía. La batería del receptor tiene todavía carga aunque éste ya no responda, por ello la señal acústica deja de sonar mucho más tarde (cuando la batería está realmente agotada), lo que ya de por sí es una buena solución. Naturalmente, se puede también añadir una batería extra para la alarma acústica. Pero entonces tendremos que pensar en activar la alarma (y apagarla de nuevo tras finalizar el vuelo), pues si nos olvidamos todo esto habrá sido en vano.

Mientras tengamos todo bajo control, las maquetas de aeromodelismo resultan divertidas. Pero, ¿y si el modelo no tiene un comportamiento ejemplar y deja de responder al radiocontrol o incluso sigue recto sin detenerse hacia el horizonte? En ese caso podemos perderlo de vista, y podría haber aterrizado en cualquier lugar. La pregunta es: ¿dónde? Una pequeña complicación técnica puede convertirse en una búsqueda que dure horas. Podremos buscar en todos los arbustos y empaparnos los pies en un arroyo, y aún así no encontrar el maldito chisme. Quizá deberíamos buscar nuestra maqueta con el oído además de con la vista. Con una señal acústica se añade esta posibilidad.

Debido a su simplicidad, podemos construir el circuito en un pequeño trozo de una tarjeta perforada. Tras la instalación en el modelo de aeroplano es obvio que tendremos que comprobar que se enciende si apagamos el control remoto. Después de esto podremos afrontar el vuelo con más tranquilidad. La alarma podrá ser encendida y apagada por el receptor o conectada al mismo interruptor que éste. Debemos encender el control remoto antes que el aeroplano, entonces se oirá la señal acústica durante un corto periodo de tiempo y sabremos que todo está en orden.

Cuando uno ha invertido tanto tiempo, dinero y energía en su propio modelo de avión, debería tener en cuenta el poder encontrarlo siempre de nuevo. Una posible inversión contra el extravío y a un precio razonable es la siguiente: un señalizador acústico permitirá encontrarlo a distancias mayores y sin ayuda externa. El pitido rítmico se activará sólo cuando el avión se detenga estando fuera del alcance del emisor, ocurra un fallo técnico o, debido a un bajo nivel de la batería, la recepción se haga imposible. Cubrimos todos estos casos cuando los servos no reciben impulsos.

+4V8...+6V

R1

14

470k

IC1 7

220k

IC1.A

el

D1

1

C1

D

R2

3

&

2

1k

1N4148

180n

IC1.B

T1

5

C3

4

&

6

100n

BC547 IC1 = 4093 IC1.C 10

El circuito puede alimentarse sin problema la batería del receptor, ya que en estado

R3

de

≈ 1 ms

& 8

≈ 20 ms

IC1.D 11

R4

C2

& 9

12 13

BZ1

22k

El circuito es mucho más simple de lo que parece. La entrada sencillamente va a una salida para servo del receptor que sea por supuesto regulable desde el control remoto. Cuando los impulsos del servo cesan, IC1. A deja de garantizar que C2 se cargue mediante D1 y R2. Tras un corto periodo de tiempo IC1.B comenzará a funcionar como un oscilador de baja frecuencia que encenderá y apagará a su ritmo zumbador piezoeléctrico BZ1. Eso es todo. Las entradas de las puertas IC1.C e IC1. están conectadas a masa para desactivarlas (su salida estará entonces a nivel alto).

El localizador acústico nunca debe ser utilizado, como es lógico debido a la electrónica que lleva, en situaciones en las que la maqueta pueda caer a un lago y sumergirse bajo el agua. ¡La electrónica se lleva mal con el agua!

10μ 6V

5V

070234 - 11

4093

8

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BC547

C

E B



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Intercom de 6 componentes Desarrollo: Thomas Scarborough (Sudáfrica)

Muchos aparatos eléctricos tienen funciones reversibles: de un motor por ejemplo podemos sacar una dinamo, y de un altavoz un micrófono. Gracias a este principio podemos por ejemplo construir un intercom (intercomunicador) súper simple que funcione a la vez de comunicador para bebés. Dos altavoces piezoeléctricos, que cumplen a la vez el papel de micrófono y de altavoz, y unos cuantos componentes más, seis en total, son suficientes.

Común Común

El funcionamiento de un intercom no es demasiado complicado; basta echar un vistazo al esquema. El circuito recibe la voz y los sonidos desde una distancia de unos pocos metros y los envía amplificados, con una potencia máxima de 0.5 W, al receptor situado a una gran distancia a través de una línea normal. Funciona mediante el llamado principio de masterslave (maestro-esclavo), en el que el master tiene el control absoluto del sistema: decide cuando quiere escuchar a la otra parte o hablar él. Las posibilidades de aplicación son casi ilimitadas, y van desde para el telefonillo de la puerta de la casa al comunicador para bebés. Si no contamos la fuente de alimentación ni el interruptor S1, el circuito está formado únicamente por seis componentes. Con el conmutador de dos líneas (S2) el funcionamiento del circuito se invierte completamente. Este es el motivo por el cual los “altavoces-micrófono” han de ser exactamente idénticos. Realmente con dos altavoces normales el circuito ya funcionaría, pero la utilización de dos piezoeléctricos (altavoces de tonos agudos X1 y X2), ajustan perfectamente gracias a su relativa alta impedancia y mantienen el número de componentes necesarios al límite. El elemento amplificador de señal del intercom es el operacional de potencia LM380N (IC1). En la posición del conmutador S2 representada en el esquema, X2 actúa como micrófono y X1 como altavoz. Actuando sobre S2, X1 y X2 se intercambian los roles; el conmutador se monta con uno de los dos altavoces piezoeléctricos (X1 o X2) y el resto del circuito se introduce en la carcasa de la unidad master. El otro altavoz piezoeléctrico se lleva con un cable de dos líneas al lugar donde deseamos ubicarlo (puerta principal, caseta del jardín, habitación de los niños, etc.). X1 y X2 han de ser altavoces exactamente del mismo tipo. Una buena opción es por ejemplo el KSN1020A, un “tweeter” de 2” de Motorola. Naturalmente pueden utilizarse de otros tipos, pero bajo ningún concepto altavoces magnéticos con bobinados en su construcción. El intercom es tremendamente sensible. Esto hará que durante las fases de prueba se produzcan acoplamientos acústicos si los dos piezoeléctricos están en la misma habitación. Colóquelos si es necesario en cuartos separados y/o ajuste la sensibilidad cambiando el valor de C1. El circuito tiene unos requerimientos energéticos alrededor de 12 mA y puede alimentarse en caso de necesidad mediante pilas. Una mejor alternativa es colocar un adaptador a la red con una buena tensión continua estabilizada a 12 V – de otro modo el intercom funcionará de forma atenuada o durante muy poco tiempo. i-TRIXX collection

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El huevo de colón Desarrollo: Rob Reilink (Países Bajos) Preparar los huevos para el desayuno en su punto justo de dureza y suavidad definitivamente no es un juego de niños. Según Loriot [1] incluso los matrimonios más duraderos discuten por esta cuestión... Para preservar la paz en el hogar es necesario una cazuela para huevos y un reloj, o incluso mejor, ¡un temporizador para huevos! Y para un ingeniero electrónico esto se fabrica directamente en casa. El montaje llevado a cabo por Rob Reilink es una curiosa variación al respecto. Incluso su diseño de tarjeta –como también puede variarse– tiene forma de huevo:

D11 Q1

R4 R2

R5

R1

Hard

U1

So ft

SW2

C1

C2 R3

SW1

10

SW3

La parte esencial del circuito RC consiste en el paralelo entre C1, C2 y R3. Dos pequeños condensadores son menos voluminosos que uno grande sólo, y de ahí que utilicemos esta conexión en paralelo. Los pulsadores SW2

R2 2k7

D1

B1 Q1

C2

R4

3 2

RLO

BC560

4

R3

2k7

C1

180k

SW2

1 18 17 16 15 14 13 12 11 10

D3 D4 D5 D6 D7

R5 330

SW3

IN

D11

D8

V-

SW1

3V

V+

LED1 LED2 U1 LED3 6 LED4 RHI 7 LED5 REF OUT LED6 LM3915 LED7 8 REF ADJ LED8 LED9 LED10 5

R1

MODE

9

D2

1k

Un temporizador puede diseñarse en electrónica de muchísimas formas. El temporizador de huevos aquí mostrado es una modificación del clásico para tareas culinarias: con dos pulsadores se configura el tiempo, y después comienza la cuenta atrás hasta llegar a cero. Aparte de la función trivial de contabilizar el tiempo, cuenta con diez LEDs que se irán apagando uno tras otro a medida que éste avance. Está claro que el temporizador de huevos tiene un funcionamiento digital. Cada LED tiene que iluminarse durante un determinado tiempo, y además, la lógica tiene que tener en cuenta el orden de éstos en según avance la cocción. Entonces, ¿utilizamos unos cuantos integrados lógicos o incluso un pequeño microcontrolador? ¿O quizá algo totalmente distinto? Realmente es mucho más simple. Podemos construir un temporizador para huevos también con tecnología analógica. Como elemento primordial utilizaremos una simple red RC, que quizá un ingeniero de electrónica por cuyas venas circule sangre digital sólo conoce de las clases de física del colegio ;-) Si un condensador C se descarga con una resistencia R, la curva de la tensión tiene una forma típica (línea roja). Esto corresponde a una función exponencial. Si hemos asignado a cada LED una caída de tensión de por ejemplo 0,5 V, el primer led se apagará en poco tiempo, el segundo necesitará un poco más, el tercero más todavía, etc. Esto podría no ser completamente ideal. Tenemos que remarcar que si consideramos esta tensión como si fuese lineal, sería una chapuza. La solución al problema reside en la utilización del circuito integrado LM3915. Es uno de los llamados controladores de “display Dot/Bar” (visualizador de barra de puntos) para 10 LEDs. En el integrado hay una cadena con 10 comparadores, cada uno de ellos contrasta en cada caso la tensión de entrada con las tensiones de referencia. En el LM3915 dichas tensiones de referencia Medium están graduadas exponencialmente, lo que compensa la también la curva exponencial de tensión de la red RC. Como resultado, el tiempo por cada LED es el mismo.

VCC VCC

D9 D10

330u 330u GND

070398- 11

y SW3 sirven para fijar el tiempo. Pulsando SW3 aumentamos el tiempo deseado y mediante SW2 lo acortamos. Una vez que tengamos el tiempo deseado, el temporizador de huevos comenzará a contar. El transistor Q1 limita la tensión máxima de C1 y C2. Sin este transistor los condensadores podrían cargarse con la tensión máxima, lo que supondría mucho tiempo para que el primer LED se apague. Q1 limita la carga hasta aproximadamente 0,6 V sobre la tensión de referencia (pin 7 de U1). Con R4 aseguramos que con la tensión de referencia no se superen los 0,5 mA. Del mismo modo, así también fijamos la luminosidad de los LEDs, ya que la corriente que fluye por estos depende a su vez de la corriente debida a la tensión de referencia. Con la ayuda del diseño de tarjeta mostrado, es posible construir nuestra propia tarjeta para el temporizador de huevos. Para una correcta exposición es necesario que la superficie de cobre con las pistas del circuito se imprima antes en un papel transparente. En la página web de este artículo puede encontrarse un archivo PDF con el diseño de la palca. Basta con hacer clic en el fichero para que se abra en el Adobe Reader. Con disponer de la hoja transparente, ya podemos ir a una buena tienda de electrónica y encargar nuestra tarjeta con el circuito impreso, si no nos manejamos bien con los productos químicos. La tarjeta ha de ser montada primero con las resistencias y después con los condensadores. Luego vienen los LEDs y el transistor. Posteriormente el integrado, y para finalizar los pulsadores y un portabaterías para dos pilas AAA de 1,5 V en el reverso de la tarjeta. Variando las capacidades de C1 y C2, así como el valor de R3, modificamos el tiempo máximo posible de cocción. Enlace: [1] http://de.sevenload.com/videos/ x8vdR0L-Loriot-Das-Fruehstuecksei

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Extensión de Control Remoto +5V

R6 10R R1

R3

C4

10k

R2 10k

10k

47R

R7

470n GND T2

En pocas palabras, el principio de funcionamiento de la solución que aquí presentamos es colocar un receptor IR en el lugar donde el mando del control remoto IR es visible. La señal recibida, en forma eléctrica, se procesa y se reenvía de esta manera a través de un LED emisor IR (y un poco de cable si es necesario). De esta forma no solo se incrementa el alcance, además mágicamente se manejan aparatos “en la otra punta” de la casa con el control remoto. También puedes apagar la música del cuarto de estar cuando la comida ya está servida en el comedor, y mucho más. En lo referente al mando IR, hay que tener en cuenta que no hay un principio de funcionamientos único, por el contrario, hay multitud de tipos de señales, esquemas de modulación y códigos. Cada fabricante, como Sony, Philips, Sharp o Panasonic, pensaron que tenían que crear su propio estándar. El único factor común es que utilizan pulsos de luz infrarroja. In otras palabras, las señales se transmiten como una sucesión de pulsos largos o cortos en una frecuencia base específica. Las anchuras de los pulsos están en el margen de unos pocos milisegundos. El uso de luz IR modulada provee una mejor unidad al ruido procedente de la luz solar o de la iluminación doméstica. La frecuencia de modulación está típicamente entre 30 y 45 kHz. En aras de la simplicidad, se puede usar un receptor con un valor medio de 36 kHz, ya que los módulos receptores no discriminan demasiado. El Osram SFH5110-36 (IC1) es un receptor IR totalmente integrado (ver foto) que funciona a 36 kHz y genera señales de pulsos a partir de la luz infrarroja recibida. Los circuitos integrados de este tipo están disponibles en unas cuantas frecuencias más, pero nuestros experimentos demuestran que la mayoría de los mandos a distancia también funcionan con la versión 36 kHz. No obstante, se pueden utilizar para este propósito un SFH5110-33 (33 kHz) o un SFH5110-40 (40 kHz).

0

8

4 R 2 C1

C2

100u 16V

1n

DIS

IC2

THR TR

OUT

R5

3

27R

6

15k

BC547B

7

NE555

C3 100u 16V

D1

1

R4

SFH5110

BC639

CV

3

T1 1

2

No te preocupes – no estamos pensando en reinventar las unidades de control remoto por cable utilizadas en los años 60. Puedes continuar utilizando tu colección de mandos a distancia IR (uno distinto para cada aparato que puedas imaginar), usar controles remotos por infrarrojos puede resultar incluso más conveniente que antes. Una unidad de control remoto es poco útil si la distancia es demasiado grande o el dispositivo a controlar está en una habitación diferente (o peor aún, oculto en un armario). Podemos cambiar esto.

IC1

5

Diseñado por: Jeroen Peters (Países Bajos)

LD274 GND

C:*** C:***

78*),7 78*),7

78+(. 78+(.

8

:

: 7

H;=*&&% H;=*&&%

7 8

&

'

(

IC2 funciona como oscilador. Mientras T1 esté a nivel alto, en la salida aparece un tren de pulsos a la frecuencia deseada de 36 kHz. La frecuencia está determinada por R3, R4 y C2. Aunque la frecuencia puede variar ligeramente debido a la tolerancia de los componentes no tiene un efecto significativo en la práctica. En resumen, podemos decir que cada vez que el receptor detecta luz infrarroja, el circuito emite luz infrarroja a una frecuencia de 36 kHz mediante IC2 y el LED IR (D1). El transistor T2 es una etapa amplificadora que suministra la corriente al LED (aproximadamente 60 mA). Los pulsos de corriente son filtrados por R6 y C3 para reducir los picos de carga en la alimentación. Dado que la máxima tensión de alimentación es 5.5 V, un 7805 es una buena elección para obtener una tensión de alimentación regulada partiendo de una tensión continua no regulada de entre 8 y 12 V. Hay que tener cuidado de que la luz del LED no incida sobre IC1, ya que el circuito no funcionaría como debe y emitiría constantemente luz IR, lo que lo haría inútil como extensor de control remoto. Si fuera preciso, puede utilizarse un trozo de cable para conectar el transmisor IR a la placa. Esto ha funcionado bien con el prototipo con una distancia de hasta 3 metros con un par de cables trenzados. Probablemente sean incluso posibles mayores distancias.

Aquí T1 funciona como un inversor, así en R2 hay una señal con la polaridad correcta para IC2. Cuando IC1 recibe luz IR, su salida pasa a nivel bajo y el colector de T1 pasa a nivel alto. Esta señal controla la entrada Reset del integrado temporizador (IC2), que actúa como una fuente de señal controlada.

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31-10-2008 14:41:35

Servidor ecológico

Idea y desarrollo: Dr. Thomas Scherer (Alemania)

¿Quiere poder compartir con amigos y conocidos fotos, vídeos o textos en privado o tener las imágenes de sus subastas en eBay completamente bajo control? Esto puede hacerlo ya con su propio PC, pero para ello tendría que tenerlo permanentemente encendido, que resulta caro y poco ecológico, además de tener que abrir puertos en el firewall del PC y en el router, no queda otra. Quizá sea mejor un pequeño, elegante y silencioso servidor con un consumo de tan sólo 2 W. Esto nos sale por menos de 100 €... Un pequeño servidor para casa puede tener la misma apariencia que el de la foto: un Mac Mini. Este es realmente un servidor y no precisamente un “pequeño” Mac. Si busca con las palabras clave “Landisk Mac Mini” en Google, encontrará multitud de puntos de distribución del equipo. Además, existe uno de construcción tipo NAS con un puerto USB adicional. En eBay u otras buenas tiendas se puede conseguir uno por menos de 50 € con los gastos de envío incluidos. Y uno se ahorra en proporción bastante dinero. En la parte trasera, al lado del mini-ventilador y el interruptor, encontraremos dos LEDs de señalización para el estado de la red, un conector a 12 V para la fuente de alimentación de bajo consumo, un puerto USB 2.0 y un conector Ethernet de 10/100 Mbit. Aparte de servir como unidad de disco externa USB, dentro se esconde un pequeño y completo PC en Linux con software de servidor integrado, y que incorpora el protocolo SMB para las comunicaciones con Windows, así como el FTP para su acceso vía Internet. Su simple administración (el usuario configura y protege los directorios) se lleva a cabo desde una página web integrada. Un PC con Linux no podemos montarlo por ese precio. En la foto podemos ver los cables de alimentación y datos vía cable plano para un disco duro IDE. El micro-PC completo requiere apenas 150 mA a 12 V. Con este consumo tan bajo, esto está bastante cerca de construir un servidor puramente electrónico con tarjetas flash. Y dicho sea de paso, las tarjetas Compact Flash se comportan eléctricamente igual que los discos duros y se encuentran disponibles ya de muchos GB. Entonces podremos quitar la conexión del ventilador. Lo que necesitamos por ahora, es un adaptador para pasar del ancho conector IDE del cable plano a los diminutos contactos de la tarjeta CF. Podemos conseguir uno por apenas 10 €. Ya que estos adaptadores se alimentan exactamente igual que una unidad de disquete, nos hará falta también un cable para ello. Desafortunadamente, el conector IDE de los adaptadores para tarjetas CF es casi siempre hembra, y no macho como en los discos duros normales. Por ello, podemos comprar un extensor de IDE o construirnos un intercambiador de género como el de la foto, con dos conectores macho de 2x20 pines y un poco de cable. Eso es todo. Para la tarjeta CF basta con una de las más lentas, de 4 GB y con 40x de velocidad es más que suficiente y podemos adquirirla por unos 10 €. La corriente de funcionamiento es de aproximadamente 170 mA a 12 V = ¡2 W! Una vez montado, el conjunto queda así: El mini-servidor terminado puede colocarse fácilmente en una estantería. Debido a que no tiene ventilador, ¡es absolutamente silencioso! Mediante el SMB podemos cargar la tarjeta CF con datos y demás. En el firewall del router uno sencillamente abre el puerto 21 para la dirección IP del servidor. Quizá tenga sentido establecer esta IP en el mismo rango que el router (por ejemplo, 192.168.1.100 si el router tiene la 192.168.1.1) y estando desactivado el servicio DHCP del servidor. Su máxima velocidad de transferencia de datos es de unos 3,5 MB/s holgadamente. Para terminar, una captura de la página web integrada, y así hacernos una idea del proceso: De cara a problemas un pequeño servidor resulta muy seguro, ya que su software se halla en una ROM flash y difícilmente puede éste ponerse en peligro.

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31-10-2008 14:41:40

Sensor de párking

(también para hombres...)

LM380N

Diseño: Thomas Scarborough (Sudáfrica) Supuestamente, las mujeres no aparcan nunca correctamente o al menos no como los hombres. Este tópico ha recibido incluso fundamentación científica [1]. Actualmente, estas deducciones se han puesto en duda [2]. Todo esto tiene que ver con la llamada visión espacial. Probablemente sea una excusa mantenida por puro machismo en beneficio de algunos. La que no necesita ninguna demostración científica es esta afirmación irrefutable: para una persona de mente abierta no está justificado basar las opiniones en un único supuesto estudio, sin importar lo concluyentes que sean los resultados. Recientemente, nuestro jefe editorial en i-Trixx, Pere Kersemakers, se tiene por un conductor experto, pero en una de esas intentó aparcar su coche en la calle, entre otros dos, y finalmente no pudo y se tuvo que tragar su orgullo, mientras en un bar cercano dos jovencitas le miraban entre risas. El hecho de que los hombres desempeñaban algunas tareas con mayor soltura que las mujeres era su excusa más típica. Si hubiese dispuesto de un sensor de ayuda de parking electrónico, hasta un experto, se hubiera aprovechado de él. Tras los últimos estudios científicos se ha comprobado que una mayoría de “homo electrónicus” tienen los cromosomas X e Y, lo que significa que son hombres, por ello creemos que muchos lectores se beneficiarán de este proyecto. Si en el título hubiésemos puesto “para chicas”, muchos de ellos tan sólo habrían pasado a la siguiente página, creyendo que no necesitan de estas cosas. Pero hay otros, los afines a la tecnología, a los que puede resultarle interesante. Y en caso de que fuera necesario colocarlo en el coche de la novia/ mujer/suegra, ¿también puede hacerse, o no? Thomas Scarborough de Sudáfrica desarrolló esta sencilla pero efectiva ayuda electrónica. Con tan solo cinco componentes y un par de horas puede construirse y equiparse un vehículo con un sonar. Éste es el acrónimo de “sound, navigation and ranging”, la tecnología que mediante ultrasonidos calcula la distancia a un objeto. Funciona especialmente bien bajo el agua (medida de la profundidad y aplicaciones militares), pero también en el aire, para detectar otras naves entre la niebla, por ejemplo. El sonar fue el resultado de investigaciones casi paralelas tras la impresión que causó el hundimiento del Titanic en 1912, para intentar detectar a tiempo los icebergs. El sensor de parking aquí descrito es un sonar activo. El circuito es capaz de detectar obstáculos en un rango de aproximadamente 1 m. El sonar casero no tiene porque ser necesariamente incorporado al automóvil. Podemos por ejemplo colocarlo en la pared del garage. Si se acerca un coche, éste pitará. El funcionamiento del circuito es sorprendentemente simple, tanto que uno se preguntará como no se inventó antes: una realimentación o un acople producido cuando tenemos delante un buen reflector (la pared del garaje u otro coche) capaz de generar suficiente energía de eco. La barrera ha de estar cerca y ser lo suficientemente grande. El componente principal del circuito es el operacional de potencia LM380N (IC1), un pequeño amplificador con una ganancia fija de 50. El zumbador piezoeléctrico X2 emite la señal amplificada por IC1, que consiste en ruido ambiente captado por X1. Normalmente (sin reflector) la potencia de sonido recibida en X1 no es suficiente para iniciar una realimentación en X2, debido al hecho de que: ganancia

Zumbador Piezoeléctrico Zumbador Piezoeléctrico

total >1. Sin embargo si la señal emitida por X2 se refleja rápidamente, es captada por X1 y amplificada por IC1 de nuevo, empieza una realimentación positiva rápidamente. El silbido que aparece es la frecuencia de resonancia de los altavoces que se encuentra dentro de la banda baja de kHz, y depende solo ligeramente de la distancia a la que nos encontremos. El sonido emitido es el nivel máximo capaz de suministrar el zumbador. Para la aplicación en X1 y X2 no sirven los zumbadores con electrónica incorporada, tienen que ser del tipo simple. Deben ser exactamente iguales, para que su frecuencia de resonancia sea la misma. C1 eleva el nivel de acoplamiento de IC1 y hace al circuito más sensible. C2 aísla la corriente continua del “altavoz” X2. Mediante la utilización de piezoeléctricos simples conseguimos una distancia de respuesta de más o menos 1 m. Si utilizamos los piezos más caros, podemos aumentarla hasta casi 2 m. Con un valor de 470 pF en C1 el circuito es más que suficiente para la mayoría de situaciones. X1 y X2 han de montarse alejados una distancia de un metro y ambos en la misma dirección. Si quitamos C1 el circuito es mucho menos sensible. Para este caso, a la hora de montar X1 y X2 basta con que los separemos unos pocos centímetros. Con la segunda opción el rango de detección se reduce a entre 1 y 10 cm. Con dos circuitos, uno a la izquierda y otro a la derecha, ya dispondremos de un buen sensor de parking electrónico. Pruebe a cambiar el valor de C1 hasta alcanzar el rango adecuado para su caso. Si colocamos el circuito en la pared del garaje, probablemente necesitemos conectarlo a la tensión de red mediante un pequeño adaptador a 12 V. Ya que el circuito en estado de espera consume sólo alrededor de 12mA, no supone un problema ecológico el tenerlo encendido continuamente. Con pilas o baterías sin embargo sólo duraría unos pocos días. Situando los zumbadores X1 y X2 en una puerta pueden servirnos como alarma contra intrusos o sencillamente como señal acústica recordando: “¡cierra la puerta tras de tí!”. Del mismo modo, de esta manera podemos proteger armarios u otros contenedores de aperturas indeseadas. Sin ir más lejos, podemos colocarlos en un portátil y evitar robos por descuido (X1 y X2 en la parte de abajo), pues al levantarlo éste pitará. Enlaces: [1] http://www.zeit.de/2005/06/Finger [2] http://www.spiegel.de/kultur/ gesellschaft/0,1518,482104,00.html i-TRIXX collection

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31-10-2008 14:41:44

Luz de led para bicicleta Idea y desarrollo: Dr. Thomas Scherer (Alemania)

Imagínese que se ha comprado una nueva bicicleta con luz trasera, dinamo y toda la parafernalia – pero ¿cómo se queda uno si tras unos pocos kilómetros se funde la bombilla halógena delantera? ¡Es frustrante! Esto mismo le pasó a Thomas Scherer en su primer paseo nocturno con su nueva bicicleta. Como quería un “nunca más” rotundo, sencillamente comprar una nueva bombilla al día siguiente (y otra de repuesto) no era una opción. Mejor equipar la lámpara con LED de potencia. Después, podremos pedalear durante 20.000 horas sin tener que cambiar bombillas... El autor nunca habría imaginado que una pequeña bombilla halógena de 2.4 W no duraría siquiera una hora en la bicicleta. Desde una perspectiva técnica, esto es lo que se llama la “curva de la bañera”: la mayoría de cosas fallan la primera vez o ya duran muchísimo tiempo. En este caso, probablemente fue tan sólo mala suerte ¿o definitivamente no? ¿Quizá tuvo la culpa la dinamo? Esta resultó ser su primera experiencia con generadores a la última en bicicletas. Como todos sabemos, no hay nadie que se ponga manos a la obra tan rápido como un aficionado a la electrónica; así que a la mañana siguiente ya tenía la lámpara de bicicleta desmontada en la mesa de la cocina. Descubrió que además del interruptor, esta incluía un antiparalelo con dos diodos zener de 6.5 V para proteger a la bombilla de las sobretensiones. No hay problema – ha sido mala suerte. Pero las bombillas en una flamante bicicleta no tenían lugar, ya que al final siempre había que cambiarlas. En conclusión, tomó una firme decisión: ¡tenía que poner un LED! Los LED en comparación con un filamento bobinado dentro de una ampolla de cristal, no sólo tienen la ventaja de una mayor vida útil y un brillo más constante durante esta, además los LED actualmente tienen mayor eficiencia que las bombillas halógenas. La elección no era entonces difícil: LED = más luz + ¡nunca volver a cambiar bombillas! Afortunadamente, existen desde hace poco LED de potencia de 3 W y son ideales para esta aplicación. Con los de 1 W tendríamos una luz tenue en lugar de una lámpara de verdad. Ahora ya estaba claro: había que encargar un LED de 3 W con la lente correspondiente. La lente es necesaria ya que los

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LED tienen un ángulo de emisión demasiado amplio, de más de 120 º, y no puede utilizarse el reflector existente en la lámpara para un LED como es debido. Las lentes con un bajo ángulo de refracción, de 20 a 30 º son ideales para esto. Con tan sólo el LED y la lente no es suficiente: Una dinamo suministra nominalmente 6 V de corriente alterna y una potencia de 3 W, que es lo ideal. Los LED necesitan corriente continua, luego hace falta un rectificador. Un LED de 3 W Luxeon consume aproximadamente unos 700 mA a una tensión típica de 3,7 V. Esto no concuerda demasiado bien con los 6 V / 0,5 A de la dinamo. Un puente rectificador tiene dos series dos de diodos, y sumando LED + rectificador queda una tensión de unos 5,2 V. Con la resistencia protectora de 1,2 ê y 2 W en serie caen 0,84 V a una corriente máxima de 0,7 A (una dinamo de rueda no puede suministrar más de ningún modo). Para esto, la salida de la dinamo debería ser mayor que 6 V. El LED soporta pulsos de corriente superiores a 1 A. Para el montaje: normalmente hace falta cortar por detrás un poco del material reflectante para hacer sitio a la lente del LED. El autor ha rellenado el espacio entre el reflector y la lente con pegamento térmico. Así la unión con el reflector está a prueba de bombas. La pequeña placa de aluminio del LED ha sido sustituida por una mayor, de unos 4 cm de largo, para que se disipe mejor el calor. En esta placa se hicieron cuatro agujeros para que ajusten las pestañas de la parte trasera de la lente. Una vez colocada la placa, podemos hacer presión con un soldador caliente en las pestañas para fijar bien el LED en su sitio. En cualquier sitio de la lámpara tendremos que alojar el pequeño puente rectificador y la resistencia. Postdata: Debido al ajuste improvisado, este tipo de montajes con el LED de 3 W no brilla mucho más que una bombilla halógena. Otro punto a tener en cuenta, es que las leyes de tráfico en algunos países (ya lo hemos comentado en otras ocasiones ...) son muy estrictas y no permiten estos diseños caseros. Sin embargo, lo normal es que no le multen por ello, ya que una brillante luz es siempre mejor que una bombilla fundida.

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31-10-2008 14:41:46

¡Theremin vive! Diseño: Thomas Scarborough (Sudáfrica)

Lamentablemente, Léon Theremin (o mejor Lev Sergeiwitch Termen), un inventor ruso, ya no está entre nosotros desde 1993, pero en 1919 inventó y diseñó un instrumento musical que lo haría permanecer relativamente inmortal [1]. Aquí se encuentra una versión moderna para este místico instrumento que suena sin siquiera tocarlo. Con tan sólo una hora de soldadura uno puede fascinar a sus oyentes con extraños sonidos. El fundamento interno de un verdadero Theremin es realmente más complicado que en este circuito: mediante la aplicación de un emisor AM de onda media como componente adicional y exterior, habremos tenido éxito en nuestra tarea de reducir al máximo el número de componentes. El principio de un Theremin no es más que un pequeño emisor HF, en el cual con el movimiento de nuestra mano (en una distancia de unos 30 cm) se modifica su frecuencia. Este cambio en la frecuencia (modulación) deriva en un efecto de acople capacitivo, que puede ser oído si se regula correctamente la frecuencia y se utiliza un receptor adecuado. Con un poco de ejercicio, aprenderá rápidamente cómo mover manos y brazos en el aire cercano al Theremin, y así impresionar a sus oyentes con melodías íntegramente generadas por usted – un proceso que a los oyentes que desconozcan su funcionamiento les parecerá magia. Desafortunadamente, el Theremin presentado en este circuito dista de uno real en que no puede variarse el volumen de los tonos producidos. El circuito se basa en el integrado CMOS 4093. El prototipo ha sido montado con un ejemplar del MC14093BCP de Motorola. De sus cuatro puertas lógicas sólo son necesarias tres. La entrada de la puerta no utilizada IC1d es conectada a la tensión de alimentación para evitar perturbaciones. Las primeras dos puertas funcionan como osciladores: IC1a oscila con una frecuencia de unos 3 MHz. La fórmula de la frecuencia es: f = 1 / (2,2 x R x C). En la práctica la frecuencia real del oscilador cae ligeramente. IC1b oscila aproximadamente a 100 kHz. Las frecuencias de ambos osciladores se mezclan mediante IC1c. Únicamente esta señal resultante es la responsable del tono audible, que puede recibirse en una radio colocada cerca – no sólo a 3 MHz, sino

en otros muchos puntos del dial: la recepción es incluso posible en el rango de onda corta. Con la electrónica encendida, gire el mando de sintonía de la radio hasta que encuentre el punto en el que la señal tenga máximo volumen y mínimas interferencias. Después podrá escuchar un tono constante en los altavoces. Al mover la mano en las cercanías del sensor (marcado en el esquema del circuito), incrementamos con nuestro cuerpo a modo de conexión en paralelo la capacidad de C1. Esto modifica la frecuencia del oscilador IC1a y por consiguiente también la del tono audible. Con un poco de práctica con la mano seremos capaces de ejecutar las melodías que deseemos. El sensor (que puede ser un trozo de papel de aluminio o una tarjeta recubierta con cobre) ha de ser soldado firmemente al circuito mediante un cable corto. En la foto, la conexión se ha hecho mediante la pinza de cocodrilo amarilla (con propósito de pruebas). La salida del circuito (pinza de cocodrilo verde en la foto) es llevada mediante un poco de cable coaxial a la entrada de antena de la radio AM adjunta, y la masa del cable ha de conectarse a la masa general del circuito. Hoy en día es difícil que un receptor de radio no disponga de una entrada para onda media, así que podemos ajustar una pinza de cocodrilo al final del cable y fijarla en el nucleo de ferrita de la antena del receptor. El Theremin puede ser utilizado también como detector de personas o ya “forzándolo”, como alarma ante posibles ladrones: si como sensor colocamos un trozo grande de papel de plata en el marco de la puerta, un cambio en la frecuencia alerta ante la llegada de un visitante. Naturalmente puede utilizarse un marco metálico como sensor. Puede utilizarse también como protección antirrobo, si se coloca un objeto en el extremo del sensor, éste pasa a ser también parte del sensor. Esto significa que al retirar dicho objeto variará el tono. El sensor en sí no tiene por qué ser un objeto conductor de la electricidad (sirve un mantel, un libro, etc.). El circuito puede funcionar a pilas o mediante una fuente alimentación estabilizada a 12 V, y requiere únicamente unos pocos mA.

A la antena OM Pantalla

Enlace: [1] www.thereminvox.com

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31-10-2008 14:41:50

¿A quién no le suena esto?: apagamos el PC, pero el monitor, los altavoces, la impresora, etc. siguen consumiendo energía debido a que hemos olvidado desconectar todos los periféricos. Por supuesto que existen regletas con interruptor, pero definitivamente no quedan demasiado bien encima de la mesa, y si está colocado debajo de la mesa es posible que no lleguemos a ella. O que sencillamente se nos olvide apagarla... Sin duda es mejor y más cómodo una regleta maestro-esclavo (o master-slave), cuyos periféricos (slaves) sólo tengan corriente si el master (PC) la tiene. Sin embargo, muchos modelos tienen problemas en cuanto a regular la sensibilidad, como todo aparato utilizado con un PC. Para que la regleta master-slave funcione, ésta tiene que medir la corriente demandada por el master y dar o quitar potencia a los periféricos cuando la corriente supere o esté por debajo de un determinado valor. Esto no es sólo cómodo, sino también muy útil. Por ejemplo, si un equipo que demande mucha potencia, por ejemplo un sistema RAID con muchos discos duros y un PC de gran fuente de alimentación (que increíblemente hoy pueden tenerlas de hasta 1000 W), corremos el peligro de que salte el limitador de potencia. Si los periféricos están conectados como slaves, su encendido se retrasará un pequeño lapso de tiempo debido a que la electrónica tarda en responder. Un pequeño efecto secundario, que hace que todo funcione bien... Triste pero cierto, este dispositivo no siempre trabaja bien en un PC. Los ordenadores modernos no se desconectan completamente de la red con un interruptor (lamentablemente). En lugar de eso, un botón controla una electrónica que a su vez activa la etapa de potencia de la fuente de tensión. Los apagados del PC se hacen ya normalmente con “Inicio” > “Apagar equipo”. Como resultado de esto, el PC pasa por tres estados: 1. funcionamiento normal, 2. varios estados de espera y 3. desconectado –e incluso aquí demanda corriente. Los diversos modos de operación no los distingue claramente el circuito, con el resultado de que algunas veces los dispositivos slave son encendidos y apagados muchas veces en poco tiempo. Esto no sólo es malo para los periféricos, sino que además puede causar un deterioro prematuro de los contactos del relé que suelen llevar las regletas...

USB

Esclavos

230 V Entrada

Pero a pesar de todas las adversidades, al menos sólo hacen falta cuatro componentes electrónicos para construir una sencilla a la vez que funcional regleta controlada por USB, como puede verse en el diagrama del circuito:

Regleta controlada por USB Idea y desarrollo: Dr. Thomas Scherer (Alemania)

Puede verse que lo único necesario es una resistencia, un LED (rojo) y un llamado relé de estado sólido o relé-semiconductor. Estando IC1 debidamente refrigerado puede soportar hasta 8 A, llegando hasta casi 2 kW a 230 V. Ya que normalmente tanto no suele ser necesario, el circuito se ha protegido con un fusible F1 de 3,15 A (lento). Funciona de este modo: cuando se enciende el PC, sus puertos USB se ponen a +5 V. Seguidamente aparece un flujo de corriente sobre R1, el LED D1 y la entrada de control de IC1. Esta corriente de control basta que sea de 8 mA, pero para asegurarnos, la que fluye por la resistencia de 150 ê R1 es de 13 mA. Pero ojo: sólo con un integrado del tipo S202S12 [1] es posible prescindir de más componentes. Esto se debe a que no sólo incluye un detector de cruces con cero, sino además una red snubber que suaviza los picos de tensión en los arranques. En el montaje: este circuito funciona bajo tensión de red, la cual puede tener consecuencias nefastas para un trabajador descuidado. Uno nunca debe soldar simplemente los cuatro componentes y meterlos en una caja o dejar el circuito al descubierto. ¡Bajo ningún concepto! Estos son los pasos a seguir: 1. Consiga los cuatro componentes. 2. Compre una pequeña caja de plástico con un enchufe incorporado. 3. Hágase con un portafusibles (del tipo de montaje en panel). 4. También portaled, así el LED quedará más estable. 5. Corte el conector “B” del cable USB, pele su extremo y separe a su vez los cables individuales. 6. Coja una regleta (de tres conectores) y corte el enchufe. 7. Para los pasos 5 y 6 se recomienda utilizar pasacables ajustables tanto para los cables tanto del USB como de red para evitar que se rompan y caigan los hilos fácilmente. ¡Importante! Una vez que tenemos todo listo, fijamos a IC1 en la carcasa del enchufe a red con tornillos y ajustamos el LED en su pequeña base (de plástico). Ahora pasamos los cables por las guías y los fijamos fuertemente. El cable sobrante no debe ser muy largo. Para terminar el circuito, utilícense cables para conectar el resto (fino para el LED y más gruesos para los pines 1 y 2 de IC1). Cuando se parezca a esto, ya podremos cerrar la tapa de la carcasa, poner el fusible en el portafusibles y conectar la caja a la tensión de red. Si no suena nada (ni nada explota) y no se ve humo, utilice un tester de red en el conector USB. Si no se detecta ninguna tensión en ninguno de los contactos, entonces puede arriesgarse a conectarlo al PC. Si se enciende el LED rojo cuando encendemos el PC, aparentemente habremos hecho todo correctamente y podremos conectar los cables de red del monitor y otros en los enchufes de slaves. Con el fusible de 3,15 A pueden los aparatos de hasta 500 W funcionar perfectamente como slaves. Enlace: [1] www.datasheetcatalog.net/de/ datasheets_pdf/S/2/0/2/S202S12.shtml

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31-10-2008 14:41:53

Ojo de gato electrónico Diseño: Thomas Scarborough (Sudáfrica)

No sólo pasa con el lince, sino con casi todos los felinos, cuyos ojos son mucho más sensibles ante la oscuridad que el correspondiente órgano humano. Los gatos ven con poca luz casi el doble que nosotros, captando prácticamente cualquier movimiento en su rango de visión, lo que para los grisáceos roedores no resulta demasiado bueno. Esto significa que un gato es realmente un excelente “perro guardián”, pero las especies Felix catus tienen en general poco interés por los intrusos. Con un ojo de gato electrónico como detector de intrusos, nuestro animal de compañía podrá darse despreocupadamente a la caza de ratones. El autor decidió que iba a utilizar el sensor de luz más simple y sencillo posible para desarrollar el ojo de gato electrónico. Este “ojo que todo lo ve” es un sensor pasivo que capta cambios en la luminosidad. En completa oscuridad incluso este sensor no sirve, necesita una fuente auxiliar de luz. Sin embargo, el circuito funciona en la mayoría de ambientes con luz tenue de manera óptima. Ya que responde a variaciones en la luminosidad, este “e-ojo” está indicado para detectar coches pasando por un carril de entrada o detectar a ladrones que, en lugar de una linterna, prefieren servirse de la luz de las farolas. Ajustando la sensibilidad al nivel crítico el e-ojo reaccionará ante un corte en la luz que incide sobre él, y puede utilizarse para asegurar una zona de aproximadamente 10 m. Como sensor principal se ha utilizado la LDR R5 del tipo A 9060. Si colocamos la LDR en un trozo de tubo oscurecido (ver la foto), el dispositivo bastará para detectar sombras en una pared completamente blanca a unos 2 metros de distancia. Si queremos ampliar el rango puede añadirse una lente convexa con una distancia focal acorde con la LDR.

T1

1M

7

C1

6

BT1

G

12V G

S D

C2

100u 16V R1

2

100n C3

R2

C4

Carga Load

1N4148 T2

DIS

IC1 THR TR

OUT

3

NE555

IRF510

1M

S

4k7

D

D1

R3 8

BS170 R4 1k

1

*

4

P1

R

S1

CV

R5

NE555

5

D

47k

IRF510

BS170

100n

100u 16V

El circuito utiliza la versión CMOS en su variante TLC555 del timer 555 como detector de umbral. El integrado se ha conectado como multivibrador monoestable: cuando se aplica una señal de disparo en el pin 2, aparece en el pin 3 un pulso positivo, cuya longitud está determinada por R3 y C4 (t = 1,1 x R3 x C4 = 1,1 x 47k x 100μ = 5,2 s). El pulso se da cuando la tensión en el pin 2 cae hasta un tercio de la tensión de alimentación. Funcionamiento: la corriente a través de la LDR iluminada crea una caída de tensión en R1. Si hay menor luz en la LDR, la corriente se reduce y por lo tanto la caída de tensión en R1 es menor. Este cambio en la tensión de R1 puede captarse mediante C2 (en combinación con P1 y R4), resultando en que sólo los cambios bruscos de luz pueden disparar el monoestable. Con P1 puede ajustarse la sensibilidad (= lo que varía la luz), necesaria para que se produzca el disparo. El sensor reacciona como un gato ante los cambios bruscos y permanece estable ante los lentos (por ejemplo las nubes o el anochecer). Un funcionamiento estable depende de la combinación de los componentes C1, T1, R2 y C3: cuando monoestable se dispara, la salida positiva hace que T1 y D1 conduzcan. El pin 2 está conectado a la tensión de alimentación para evitar detectar las oscilaciones en la luz. Ya que C1 se descarga lentamente, IC1 permanece cerrado 0,1 segundos más que la duración del pulso de salida. Estos cuatro componentes no son estrictamente necesarios – el circuito puede funcionar sin ellos. La salida de IC1 activa el DMOS FET de potencia T2, que a su vez puede controlar una carga. T2 puede a 12 V soportar sin ninguna refrigeración hasta 1 A. Con un disipador adecuado es posible hasta un máximo de 5 A. Puede ajustar la máxima sensibilidad mediante P1 para que IC1 deje de dispararse automáticamente. R1 evita que la tensión de la fuente de alimentación pueda cortocircuitarse por T1. El consumo en estado de espera en oscuridad es aproximadamente 0,5 mA. Se eleva con luz clara hasta un máximo de 2.5 mA. Puede experimentar con los valores de C1 y/o R1 para ver cómo cambia el comportamiento del circuito. Para evitar que el circuito se dispare al encenderlo, puede colocarse un condensador electrolítico de 1000 μF en la entrada de reset de IC1 (pin 4) a masa y una resistencia de 100 kê a +12 V. i-TRIXX collection

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31-10-2008 14:41:56

Cerradura con código Desarrollo: Rob Reilink (Países Bajos) La escena en la que los ladrones abren la caja fuerte hallando la combinación con un estetoscopio es siempre la más interesante en las películas de gángsters. Pero ya es historia. Hoy en día el “hacker gángster” conecta un extraño cacharro electrónico y – por arte de magia – en la pantalla aparece el código correcto. Y cualquier espectador con unas mínimas nociones sabe que esto no es posible. Y debido a ello, aquí mostramos una cerradura con código electrónico diseñada por Rob Reilink. ¡Ahora intente crackear esto! Los candados mecánicos ciertamente están muy extendidos. Pero el progreso ha hecho que se incrementen las cerraduras electrónicamente protegidas por una contraseña. Actualmente ya están pasados, y los nuevos tiempos han hecho que ni las horquillas, ni las ganzúas, ni los duplicados de Mister Minit sirvan. La más famosa cerradura electrónica es la del teclado numérico. Puede construirse muy sencillamente, y resulta realmente segura. El circuito se basa en el integrado CMOS 4017, un contador de diez etapas tipo “Johnson”. Con cada pulso de entrada se da una salida a nivel alto, y tras la novena salida comienza otra vez con la entrada 0. Para la entrada del código es necesario un teclado en el que todas las teclas tengan una línea común. Los teclados con ordenación en matriz (por ejemplo los de los antiguos teléfonos de teclas) no sirven. Por supuesto, uno puede montar su propio teclado mediante botones o adaptar uno de los mencionados matriciales. El número de teclas no ha sido elegido aleatoriamente. Cuantos más botones, más posibilidades potenciales y por ello mayor seguridad. Así que poner más botones tiene sentido. Existen dos limitaciones

C1 R4 C2 + O E C 7 6 5 4 3 2 1

Q2

R1 R2 R3

Q1

Code Lock

U1

J1

5 VCC

100n

16

Q1

100n 3 GND 2 4 7 10 1 5 6 9 R4 11 12

1 2 3 4 5 6 7 COMM 8 OUT EN 9 OUT 10 11 12

1k

R3

8

CTRDIV10/ 0 DEC 1 2 14 & U1 3 4 13 5 6 4017 7 8 15 CT=0 9 _5 CT>

1k

C1

C2

R2 220k

220k

R1

J1

J2

1 2 3 4 5 6 7 8 COMM 9 OUT EN 10 OUT 11 12

1

6

2

7

3

8

4

9 0

OUTPUT

Q2

BC550 GND

18

GND

para el código que puede tener un máximo de seis cifras de largo. Y en principio incluso puede constar de una sola tecla, lo que no es muy recomendable... El código se obtiene dependiendo de cómo esté conectado el teclado electrónicamente. La salida común de todos los botones ha de conectarse a “COMM”. El primer lugar del código va a la salida 0 (pin 3) de U1. La tecla para el segundo lugar del código va a la salida 1 (pin 2), etc. Una vez conectadas todas las cifras del código en sus correspondientes salidas del integrado, la siguiente salida libre se conectará a la línea “OUT EN”. En el circuito dibujado se ha establecido el código “1234”. Todas las teclas que no se utilizan en el código se han conectado a masa. La cerradura funciona así: tras un reset (pulsando un botón que no se halla en el teclado) se pone la salida 0 a nivel alto. Mediante R1 y R3 se regula la base del transistor Q1 y la entrada de reset del circuito integrado (CT=0) se mantiene a nivel bajo. En la entrada de reloj del integrado (pin 13) hay alrededor de 0,6 V, que se interpretan como un nivel bajo. Si se pulsa la tecla correcta 1, COMM se pone a nivel alto. Si se vuelve a pulsar la tecla 1, la entrada de reloj vuelve a nivel bajo y se finaliza un pulso completo para dicha entrada. Esto resulta en que la siguiente salida con el número 1 se pone a nivel alto. Con cada pulsación correcta avanzaremos un lugar en la fila hasta terminar el código. Una vez que la última cifra pone un nivel alto en “OUT EN”, Q2 se activa y pone la salida general de la cerradura “OUT” a masa. Aquí puede activarse un relé o una cerradura mecánica controlada eléctricamente, mientras sus requerimientos de consumo no superen los 100 mA. ¿Pero qué ocurre cuando se pulsa una tecla errónea? En ese caso la línea de COMM se pone a nivel bajo, Q1 entra en corte y el integrado se reinicia. Las salidas falsas del integrado llevan de cualquier modo a un nivel bajo y las teclas que no se utilizan están conectadas a masa. El código ha de ser introducido de nuevo desde el principio. Con la ayuda del diseño de la tarjeta mostrado (ver la página de este artículo en la web de Elektor) es posible construirla. Para una correcta exposición es necesario que la superficie de cobre con las pistas del circuito sea impresa previamente en un papel transparente de 40,6 x 29,2 mm.

5V ... 15V

BC550

De acuerdo, quizá una simple cerradura no cumpla los estándares de seguridad de Fort Knox. Un “hacker” podría desmontar el teclado y poner las tensiones necesarias en la línea de COMM. No tiene ni que saber el código. Pero una cosa es segura, tendría que saber cuál es la línea de COMM, cuál la de masa, etc. Así que una cerradura con teclado contra vándalos no resulta una mala medida.

070397- 11

El circuito puede alimentarse en un rango de tensiones entre 3 V y 15 V. Para funcionar con pilas es importante saber que el circuito cerrado requiere a 3 V alrededor de 30 μA. Dos pilas comerciales del tipo AA bastarán durante años. Si se gastan las baterías, o hay un corte de tensión en la red, entonces la cerradura por código permanece cerrada.

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31-10-2008 14:42:01

Diseño: Thomas Scarborough (Sudáfrica) Una de las mejores características de los circuitos electrónicos es su fiabilidad. Cuando enciendes tu televisor, esperas que la imagen aparezca en la pantalla al poco tiempo. Si la pantalla permanece oscura, con toda razón asumirás que algo no va bien en algún sitio. Esta predictibilidad puede también extenderse incluso al comportamiento de algunos circuitos montado por uno mismo y a sus componentes, como puede apreciarse tras la explosión y la nube de humo que normalmente ocurre cuando conectas accidentalmente un condensador electrolítico en la posición errónea. Por expresarlo de una forma breve, es casi imposible construir un circuito cuyo comportamiento no se pueda predecir – pero ¿es esto completamente cierto?

Luz intermitente caprichosa

Por poner un ejemplo, puedes montar rápida y fácilmente un circuito que utilice un multivibrador astable (MVA) para controlar LEDs intermitentes. Un rasgo característico de estos circuitos es que el LED parpadea a intervalos regulares. Sin embargo, podría ser mucho más divertido hacer que el LED parpadee de forma puramente aleatoria, de esta manera su comportamiento podría ser impredecible. El circuito aquí mostrado utiliza tres MVA construidos en torno a inversores trigger-Schmitt (IC1a, IC1b e IC1c) cada uno de los cuales está seguido de un buffer (IC1d, IC1e e IC1f). Para comprender cómo funciona, primero supondremos que la salida del inversor 1 esta a nivel alto. En ese caso, el condensador C2 en su entrada se cargará a través de la resistencia conectada entre la salida y la entrada (R1). Transcurrido un cierto tiempo, la tensión en el condensador alcanza un valor que hace que el inversor cambie de estado, y su salida pasará a nivel bajo. Ahora, el condensador se descargará a través de la resistencia hasta que el inversor cambie nuevamente de estado, tras lo cual volvemos a estar nuevamente en la situación inicial. Esta secuencia se repetirá indefinidamente, o al menos mientras que la batería esté alimentando el circuito. El intervalo de tiempo entre cambios de estado depende de los valores del condensador C1 y la resistencia R1. Hay que tener en cuenta que este pequeño diseño de oscilador solo funcionará adecuadamente con inversores trigger-Schmitt. Los inversores normales (y las puertas lógicas normales) no pueden tolerar valores de entrada “indefinidos” en esa zona gris que hay entre los niveles bajo y alto, puesto que esas

tensiones de entrada tendrán efectos impredecibles en el comportamiento de los circuitos integrados y, en el peor de los casos, pueden llevar a la destrucción del mismo. Por el contrario, los trigger-Schmitt no tienen un rango de tensión de entrada indefinido y los márgenes correspondientes a los niveles alto y bajo están realmente solapados La única tarea que los buffer desempeñan aquí es la de separar los tres multivibradores de los componentes de la parte derecha del esquema. Dado que los condensadores no permiten el paso de la corriente continúa, los condensadores C5-C7 se empelan para convertir los flancos de subida de las salidas de los buffers en pulsos de tensión que hacen que el LED se ilumine de manera breve pero brillante. Esto mantiene el consumo de corriente dentro de los límites, dado que principalmente consiste en breves pulsos de corriente que circulan cuando el LED se ilumina. Los diodos D2, D4 y D6 juntos constituyen una función lógica OR. Como resultado de esta organización del circuito, el LED se ilumina cuando recibe un pulso de tensión a través de cualquiera de los tres diodos. De aquí se deriva la aleatoriedad del circuito. Cada oscilador funciona a diferentes frecuencias, por lo tanto, el patrón de pulsos que resulta la unión de D2, D4 y D6 está cambiando constantemente. Como resultado, el LED se ilumina de manera aleatoria, como podemos ver en el siguiente diagrama. Por supuesto, el comportamiento del circuito no es realmente aleatorio, así que quizás sea más apropiado llamarlo “psueudoaleatorio”. Los tres osciladores funcionan siempre a la misma frecuencia, así el patrón obtenido de la superposición de los pulsos por ellos generados se repetirá cada cierto periodo de tiempo. Sin embargo, este intervalo de tiempo es tan largo que la repetición no podrá reconocerse por la simple observación de los destellos del LED. Los auténticos generadores de números aleatorios se aprovechan de fenómenos impredecibles como el ruido térmico de resistencias y semiconductores. Este ruido es tan débil como fuerte es la amplificación necesaria para poder usarlo. La circuitería precisa para esta labor sería mucho más compleja que el presente circuito. Si alimentamos el circuito con una batería de 9 V, el consumo medio de corriente (medido a lo largo de varios minutos) es de aproximadamente 0.84 mA, al menos con nuestros prototipos. La corriente de pico a través del LED es 16 mA. Ello implica que el circuito puede funcionar durante un mes con un batería de 600 mA. Con una alimentación de 12 V, la impedancia de salida de los transistores del 40106 disminuye, esto provoca que la corriente de pico a través del LED suba hasta aproximadamente 28 mA. Naturalmente, el consumo medio del circuito también se incrementa en la misma proporción. i-TRIXX collection

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31-10-2008 14:42:03

Dispositivo de Alarma con galvanómetro Desarrollo: Bernd Geveshausen (Alemania) Si el término “galvanómetro” no le sugiere nada, decir que es tan sólo un instrumento de medida analógico con aguja anterior a la era digital. En apariencia es similar al tacómetro del coche ;-)

con él no puede ser robada fácilmente sin alertar a los viandantes. Para desarrollar después un dispositivo de alarma basta con un poco de modesta electrónica. He aquí el circuito original del señor Geveshausen:

Hace poco recibimos en el laboratorio de Elektor la carta de un lector. Bernd Geveshausen envió un dispositivo de alarma de funcionamiento muy simple, gracias al cual protegía su moto de los ladrones y además según él era bastante difícil de sortear. Nos ofreció el circuito para publicarlo, adjuntando además una foto de su prototipo. Se trata de este:

Y aquí visto en el modo “Elektor”: La carga adicional en el indicador ha sido colocada por el señor Geveshausen en el puntero mediante un aislante. Ha utilizado dos galvanómetros, formando un ángulo de 90° y colocados en las esquinas para evitar el movimiento de éstos. Lo único que falta ya es amplificar sustancialmente las señales que éstos dos conectados en serie envíen. Un operacional 741 normal y corriente y unos cuantos componentes más son suficientes. Mediante el potenciómetro de 4k7 se ajusta la sensibilidad de la alarma. Si la tensión de salida del 741 es suficientemente alta, el transistor (por ejemplo un BC547B) alerta de una vibración mediante un LED conectado tras él. El diodo (por ejemplo un 1N4148) protege al transistor de una tensión negativa. Uno puede conectar la salida (entre lso terminales 12 V y OC, Open Collector o Colector abierto) a un pequeño zumbador que requiera unos 100 mA. Un pequeño timbre a 12 V ya puede repeler a cualquier ladrón potencial e indicar un bamboleo mediante una señal acústica. El circuito puede montarse como el prototipo en un pequeño trozo de tarjeta perforada. No importa demasiado el tipo de galvanómetro que utilicemos. Lo único a tener en cuenta es que las resistencias en serie (a modo de divisor de tensión) deben ser retiradas. Un viejo vúmetro como el de la imagen es perfecto. Funcionando como alarma de motocicleta el circuito puede permanecer activo más de un mes, ya que tan sólo consume unos 2 mA en modo de espera. Con un TL061 en lugar del 741 esto se prolonga fácilmente incluso hasta medio año, sin tener que cargar la batería.

Por el momento la idea de su circuito es muy interesante. Después de analizar sus principios de funcionamiento, se desmontaron bastantes galvanómetros en el laboratorio de Elektor. Y si de repente se pregunta que a qué viene todo esto, la historia es la siguiente: Al señor Geveshausen le vino la idea de que un indicador puede funcionar también a la inversa. Muchos efectos en la electrónica son reversibles. Un galvanómetro no sólo es capaz de señalizar algo en función de la corriente que pasa a través de él, ¡puede también generar corriente! Cuando uno mueve el indicador, se induce una corriente en el bobinado debido al campo magnético. ¡Y ésta puede ser medida! El señor Geveshausen explica que: “si ponemos al revés el aparato –de modo que el indicador apunte hacia abajo– y cargamos a dicho indicador con un pequeño peso, entonces la tensión de salida es proporcional a la aceleración en el eje del péndulo resultante”. ¡Aha! En otras palabras: si balanceamos este instrumento modificado, genera una tensión. ¡Un sensor de aceleración! Algunos experimentos en el laboratorio de Elektor nos han mostrado que un sensor de este tipo reacciona sensiblemente a cualquier cambio de posición. La motocicleta protegida

+12V 1k

741

1N4148

47k

330p

BC547B

1μ

1k

330k

1k 4k7

2

7

741

6

OC 1k

C

3

A

1μ

1μ

B 4 1000μ 16V

1N4148

20

1N4148 T1

BC547B

10k

47k

100μ 16V

A

E

070239 - 11

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31-10-2008 14:42:06

Luz nocturna con LEDs Diseño: Dr. Thomas Scherer (Alemania) ¿Luz nocturna fundida? Incluso las luces con una pequeña lámpara fluorescente de 1 W se funden tras un uso continuado de dos a tres años. Entonces uno tiene que comprar una nueva luz para que el niño no tenga miedo, evitar tropezar en el paseo nocturno hacia el servicio, etc. Pero en esta era de la ecología redescubierta tirar las cosas ya no es necesario, lo ideal es reparar la luz con LEDs en lugar de lámparas, que resulta no sólo más ecológico, sino además económico y eficiente. Una lámpara fluorescente no es eterna, y si uno ha tenido experiencias con estas pequeñas luces nocturnas verá que evidentemente esto se cumple. Tras dos o tres años el tubo acaba por quemarse. Si lo extraemos de su carcasa, tendremos disponible un buen encapsulado, aislado y listo para una luz reciclada basada en LEDs. Una carcasa optimizada para tal propósito es realmente necesaria, pues los circuitos conectados directamente a la tensión de red no están libres de peligro. Podemos también obtener una luz nueva como la de la imagen y desechar el tubo (¡la lámpara fluorescente no puede tirarse a la basura!), si queremos tener una luz nocturna de LEDs a toda costa. El hecho que otorga sentido a este cambio es la gran vida útil de los LEDs. Con más de 100.000 horas de aguante, ¡esto significa estar encendida continuamente durante más de 10 años! Además de esto, los LEDs aportan una elevada eficiencia, pues en las pequeñas lámparas fluorescentes ésta es más bien moderada. En otras palabras: uno ahorra energía y, por tanto, dinero. En el circuito normalmente es necesaria una pequeña fuente de alimentación con un transformador para conectar un LED a los 230 V de la red. Sin embargo, esto cabría difícilmente en la pequeña carcasa de la luz. Por ello, utilizaremos un condensador actuando como una especie de resistencia en serie. A los 50 Hz de frecuencia de red la impedancia del “condensador en serie” tiene el valor: Z = 1 / (2è x 50 Hz x C1) Una ventaja de este “condensador en serie” es que en él sólo aparece potencia reactiva (capacitiva), y no tendremos que pagar este supuesto consumo (pues el contador de la luz sólo mide potencia activa). Y todavía mejor: ya que la mayoría de las cargas conectadas a la red son inductivas, la luz nocturna compensará un poquito esto, así que hasta los operarios de las centrales eléctricas saldrán beneficiados... Debido a que un LED es un diodo, la corriente eléctrica circulará a través de él en un sólo sentido. Podemos conectar también dos LEDs en antiparalelo, para que pueda circular corriente alterna. Entonces brillarán alternándose con una frecuencia de 50 Hz. También conectando Br1 tendremos un

pequeño puente rectificador para los LEDs. Con los 100 Hz resultantes dudo que podamos apreciar ningún parpadeo. C2 tiene una doble función: hace de condensador de filtro para obtener de los 100 Hz una corriente continua y que no haya más fluctuaciones. Además, también protegen a los LEDs de los posibles picos de tensión al enchufarlo. Cuando conectemos la luz nocturna directamente a la red, caerá una tensión de 230 V en el circuito y especialmente en C1, así que circulará instantáneamente una gran corriente de carga. El resultado deriva en un sonoro “clic” y un chasquido de la electrónica. R1 limita este impulso a una intensidad a 1 A. Y debido a que C2 todavía no está cargado, éste absorbe la mayoría del exceso de corriente y protege a los LEDs. R2 descarga a C2 al desconectar la luz nocturna, con lo que esta protección vuelve a estar disponible al conectarlo nuevamente. Para que al desconectar la luz no tengamos en los terminales del enchufe los cientos de voltios que tiene C1 cargado y pueda darnos una repentina descarga, las resistencias R3 y R4 en serie de 1 Mê se encargan de vaciarlo. El circuito en serie se debe a que una resistencia común admite tensiones de hasta 250 V, y la tensión de red supera este valor unas 100 veces por segundo. R1 ha de ser una resistencia de carbón de 0,5 W como mínimo, ya que las resistencias de película metálica son mucho más sensibles a los impulsos de la corriente. La pregunta sigue siendo la misma ¿cuánta luminosidad desea uno para la luz nocturna? En el prototipo se han montado, en lugar de tan sólo LED1 y LED2, cinco LEDs blancos de alta eficiencia cada uno con 10.000 mcd a 25 mA. Se obtienen 25 mA con una capacidad de 330 nF en C1. Quizá así obtenemos una claridad exagerada, así que podemos cambiar C1 por otro de 100 nF, lo que reduce la corriente a más o menos 7 mA. Con menos LEDs o utilizando LEDs de menor potencia se logra el mismo efecto. La potencia activa total del conjunto suma tan sólo 140 mW. Por lo tanto, ¡un ahorro de energía excelente! Un último detalle sobre los componentes: C1 ha de ser del llamado tipo X2 para corriente alterna de red, e incorporar la impresión “250~” o más. Una rigidez dieléctrica de 630 V en corriente contínua (igualmente del tipo X2) es también necesaria. Hay que advertir una vez más que la tensión de red es peligrosa y hemos de actuar con cuidado, incluso siendo el circuito muy simple.

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02-11-2008 13:00:15

Cerradura por código con 6 componentes El seis parece ser el número favorito de Thomas Scarborough: tras el intercom, presenta una cerradura por código de también 6 componentes, si no contamos las teclas.

Una cerradura por código no sólo ha de servir para abrir otra electromecánica, sino también para denegar el acceso a cualquiera que no conozca la clave correctamente. Eso hace exactamente este circuito. La cerradura se abre pulsando simultáneamente dos teclas correctas. Al pulsar otras teclas falsas (en el esquema del circuito representadas por S3), se desactivan las posibilidades de introducir otro código hasta pasados 90 segundos de espera. Esto hace que intentar adivinar el código correcto signifique iniciar una historia interminable. En este rango de entrada de 12 teclas, las dos correctas están conectadas en paralelo (y el resto conectadas igual que S3). El hecho de que haya que pulsar dos teclas a la vez y no una tras otra puede considerarse una poderosa medida de protección, ya que la entrada en serie es la más común en cerraduras con código... El circuito utiliza el decodificador integrado CMOS 4028B. Traduce un código binario de 4 bits a un valor decimal. Sin embargo, el uso que le damos no tiene que ver con esta función. El hecho más importante es que sólo aparece un “1” en la salida 0 (pin 3), si las entradas de la A a la D tienen el nivel “0”. En ese caso el MOSFET de potencia TR1 conduce, la cerradura electromecánica empieza a recibir corriente y la puerta se abre. En estado de reposo nos encontraremos con que las entradas C y D (sobre R3) tienen ya el estado “0”. Para abrir la cerradura tienen que ponerse las entradas A y B mediante los las teclas S1 y S2 en el estado de “0”. El pulsar una tecla falsa (S3) lleva a la entrada D al estado “1”. Entonces la apertura de la cerradura se desactiva (un “1” aquí es suficiente para esto.). En este caso el condensador C1 se descarga lentamente a través de R3 y protege el circuito durante los próximos 90 segundos del siguiente intento. Variando el valor de C1 la medida preventiva contra los “crackers de códigos” puede ampliarse cuantiosamente: con un valor en C1 de 1000 μF, a los ladrones potenciales más les valdría traerse la tienda de campaña y el saco de dormir ;-)

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Desarrollo del circuito: Thomas Scarborough (Sudáfrica) Sin embargo, la utilización de un condensador demasiado grande tiene también sus desventajas. Sobre todo si el “amo de llaves” comete un error al introducir el código una vez. Como ya se ha dicho, para la entrada de códigos podemos utilizar un teclado numérico con 12 botones. Dos teclas (arbitrariamente elegidas) se conectan como S1 y S2. Si únicamente se pulsan estas teclas a la vez, la cerradura se abre. El resto de teclas se conectan en paralelo y se implementan en el circuito en el lugar de S3. Preste especial atención a que los botones de multitud de teclados puede conectarse entre ellos. Una conexión común para las teclas falsas S3 no es un problema, porque de todas formas tienen que conectarse en paralelo. Debemos evitar a toda costa que S1 y S2 hagan contacto con cualquiera del resto de teclas (S3), pues se produciría un cortocircuito en la fuente de alimentación. Para evitar esto, en la mayoría de los casos se pueden cortar las pistas del circuito impreso “arañando” su superficie. El MOSFET de potencia puede proporcionar sin problema hasta 10 W. Para una potencia superior (hasta un máximo de 43 W) debería aislarse y montarse un disipador.

Carga

Si es mejor que el circuito funcione con pilas o conectado a la red, depende de la aplicación individual: En estado de reposo el circuito no consume apenas corriente, así que no hay que preocuparse de las pilas. En este caso, debemos dimensionarlas correctamente, puesto que un elevado consumo puede llevar a que se active accidentalmente la cerradura por código. Así que, ¿quizá sea mejor conectarlo a la red mediante una fuente de alimentación? En ese caso debemos recordar que en caso de un corte de tensión la entrada nos será denegada.

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31-10-2008 14:42:11

Señalizador LED Diseño: Thomas Scarborough (Sudáfrica) Una luz llama la atención. Dos luces más todavía. Y si encima parpadean, difícilmente escapan a la vista. Lo que ha funcionado durante mucho tiempo en el sector profesional, en el tráfico y en el control aéreo, puede ser aplicado igualmente a la construcción privada de modelos. ¿Por qué no equipar también una maqueta de aeromodelismo con vistosos efectos luminosos? El sencillo circuito que presentamos a continuación puede intercambiar la iluminación de dos LEDs, cada uno un segundo. El circuito se basa en el integrado CMOS 4093 y unos cuantos componentes periféricos. El integrado consta de cuatro puertas NAND, pero realmente sólo dos son necesarias. Las entradas lógicas no utilizadas de IC1c e IC1d están conectadas a la tensión de alimentación del circuito para evitar perturbaciones indeseadas. El modo de funcionamiento del circuito es realmente simple. Mediante la puerta NAND IC1a se ha construido un oscilador cuya frecuencia es de 1 Hz, y la segunda se ha utilizado como una puerta de buffer. La salida de dicha segunda puerta lógica está conectada mediante los condensadores C1 y C3 con los LEDs D1 y D2.

Cada vez que la salida pasa de “0” a “1”, circula una corriente de carga desde C3 y hace brillar brevemente al LED 2. El condensador se carga realmente rápido, ya que la corriente sólo está limitada por la propia salida de la puerta lógica. El resultado es un corto pulso de corriente que hace iluminarse brevemente al LED y como si fuese un flash. Después la salida pasa nuevamente de “1” a “0”. Ahora se carga del mismo modo C2 con la misma velocidad e igual que pasaba antes con D2 pasa ahora con D1. Los LEDs brillan en pulsos contrarios (o en push-pull). Mediante los diodos D3 y D4 se descargan igualmente los condensadores C2 y C3. Además, éstos protegen a los LEDs de tensiones negativas. El circuito puede alimentarse con una batería de entre 6 y 12 V y requiere aproximadamente 1 mA de corriente. Para obtener esta corriente puede sustituirse la resistencia R1 por un simple cable de conexión. En este caso se amplía el máximo de corriente hasta los 2 mA. Si los intervalos del parpadeo son muy largos, puede elevarse la frecuencia de éste reduciendo el valor de C1. Quien quiera aumentar el número de LEDs en su aeromodelo puede utilizar también las otras dos puertas lógicas disponibles (IC1c e IC1d) repitiendo la parte del circuito que ya hemos descrito. En este caso tendremos que retirar definitivamente R1.

Rojo Ultra

Rojo Ultra

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31-10-2008 14:42:14

Varios circuitos elektor

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