Cómo usar una fuente de PC para comunicaciones

Cuando pensamos en una buena fuente de alimentación para nuestros tranceptores o equipos nos imaginamos un título de esta naturaleza en alguna revista especializada de electrónica, obviamente en inglés cargada de punta a punta de complejas fórmulas matemáticas capaces de enloquecer hasta al más competente de los ingenieros electrónicos y ni hablar de lo que nos tocaría a nosotros los que somos simplemente entusiastas de conectar cuatro cables, hacer unas pocas soldaduras, tres fierritos locos... y a comunicar se ha dicho.

La fuente de la que vamos a hablar en estas líneas no es ningún invento de quien escribe esto, dado que este tipo de alimentadores ya fué ampliamente contemplado y explicado en publicaciones tales como THE RADIO HANDBOOK y vaya a saber uno cuantas veces más, pero lo que me invita a escribir, es una experiencia realizada de forma simple, muy simple, y que me brindó resultados más que satisfactorios .-

Todos los que han destapado alguna vez su computadora (PC) habrán visto y reconocido muy facilmente cual es la fuente de alimentación de la misma, esa cajita metálica de donde sale un gran manojo de cables rojos, amarillos y negros, es la que vamos a reformar y adaptar para nuestro propósito final: obtener una exelente fuente de alimentación para nuestros tranceptores.

Las fuentes más comunmente utilizadas son las conocidas como "de regulación serie", las que usan un poderoso y pesado transformador de alimentación el cual nos provee de aproximadamente 15-16 volts y muchos amperes, un puente rectificador de gran tamaño más su disipador, cuando no usamos 2 o 4 diodos por separado y aquí también más sus disipadores, los voluminosos capacitores electrolíticos para el filtrado inicial de 30.000 a 50.000 microfaradios, los transistores de regulación serie con sus disipadores, o sea todo es grande y pesado. Además cabe agregar como desventaja adicional al exesivo peso y volumen, los problemas inherentes a las variaciones de la tensión de línea y la imposibilidad de tener un ripple constante con cargas variables .-

Como cereza del postre tenemos el RENDIMIENTO de las mismas el cual podemos decir que es verdaderamente muy pobre. Entiéndase por rendimiento a la relación entre la potencia electrica absorbida desde la línea de alimentación y la potencia entregada a la carga .-

Para finalizar podemos decir que la fabricación de una fuente de este tipo que resulte eficiente para consumos elevados es siempre muy costosa y voluminosa. Todo esto impulsó a los diseñadores a crear fuentes de menor costo y mayor rendimiento, cosa que se ha conseguido con las del tipo conmutadas .-

LA FUENTE DE LA PC

No es mi intención hacer un exhaustivo análisis del funcionamiento de la fuente porque sería demasiado extenso y aburrido, pero sí vamos a ver todo lo que resulta de la magia fabricada por los asiáticos y cómo la vamos a reformar para nuestros propósitos.

La fuente de una computadora es del tipo de las "SWITCHING" o conmutada la cual básicamente trabaja de la misma manera que lo hace un fly-back de T.V. convencional. Una idea básica la tenemos en la siguiente figura:

 

La idea de funcionamiento es aplicar una tension (+B) sobre el primario del tansformador y hacer conducir el transistor, al cual se le limita el tiempo de conducción y la corriente máxima que drenará en su estado de saturación la cual sera muy importante, además como la tensión será alta (300v. aproximadamente) , la energía del campo magnético generado será capaz de inducir en un secundario de pocas vueltas y gran sección con corrientes de 15 o 20 Amperes .-

Los transformadores de las fuentes conmutadas son capaces de entregar entre 100 y 150 Watts de potencia hacia la carga, o sea que podríamos decir que a nuestra PC le puede entregar las distintas tensiones para su funcionamiento distribuída más o menos así:

 

Salida (V) CORRIENTE (A) POTENCIA (W)

5 15 75

12 3 a 4 36 a 48

-5 1 5

-12 1 12

TOTAL 20 a 21 130 a 140

Los valores empleados para la cuenta anterior no son rigurosamente exactos en cuanto a suministro de corriente, pero están muy cerca de serlos ; (y lo que es mejor es que no todas las fuentes son iguales en capacidad por lo que podremos conseguir más grandes que nos entreguen hasta 200 Watts) lo que nos sirve para darnos cuenta del rendimiento de este tipo de fuentes, ya que si alguna vez tuvimos una en nuestras manos habremos visto que mencionan 200 Watts, por lo que tenemos un rendimiento del 70 al 80 % o más ! , pero acá no termina lo mejor sino que recién comienza .-

Y ahora es donde viene la idea principal. Ya que tenemos una fuente tan pequeña, de poco peso, y capaz de entregarnos una potencia de 140 Watts ¿porque no la usamos para obtener nuestros 13,8 Volts 10 Amperes? Y ¿si conseguimos una más grande y de los 200 Watts que puede entregarnos le sacamos 13,8 Volts 15 Amperes? Ya no necesitamos ni los 5 Volts, ni los -12 Volts, ni los -5 Volts por lo que toda la energía será para una sola salida .-

A todo lo auspicioso que venimos viendo hay que sumarle que la conmutación del circuito primario (+300 V) se realiza a una frecuencia de entre 25 y 50 KHz. con un ripple ínfimo del orden de algunas decenas de milivolts pudiendo decirle adiós definitivamente a los problemas de zumbidos . Y en el peor de los casos en que el consumo fuera exesivo sería inaudible !

Ahhh ... me olvidé decir que tienen protección contra sobrecargas y cortocircuitos ya incorporadas .-

MARAVILLOSO ! ! ! !

 

PASO A PASO

1) Lo primero que tenemos que reformar es el transformador de núcleo de ferrite de mayor tamaño que posee (hay otro mas pequeño que es el que exita los transistores de conmutación) que en la parte exterior de su bobinado posee lo que denominamos secundario. Una atención muy especial habrá que tener al intentar desarmarlo ya que los que conocemos el ferrite sabemos que nada tiene que ver con cualquier material ductil a la hora de trabajarlo. Cualquier error o mal esfuerzo y crack!, por lo que será conveniente tenerle mucha paciencia y especial cuidado si queremos aflojar el barniz que lo recubre con cualquier solvente ya que si este último penetra demasiado en el interior del trafo puede afectar la aislación del bobinado primario al cual por ahora ni pensamos tocar .-

Ya que los alambres que trae en el secundario son de una sección no muy grande (0,70 aprox.) y además no se ocupa toda la ventana con bobinado dejando 1mm de espacio podremos "desenebrar" vuelta por vuelta sin que sea algo muy fastidioso ya que se trata de pocas vueltas .-

Primero encontraremos cuatro vueltas de alambre doble de 0,70 mm de diámetro las cuales son las terminaciones del bobinado de 12 Volts .-

Luego vienen tres vueltas de triple alambre en una primer capa más otras tres en una segunda para formar la seccion de 5+5 Volts saliendo de la unión de ambas el punto medio del secundario. Pero esto es algo que no tocaremos ya que es la etapa inicial para el bobinado de 12 Volts o bien dicho 12+12 Volts.-

Nuestro trabajo será rehacer las primeras cuatro vueltas según creamos conveniente "con el agregado de una vuelta mas" para de esta forma llegar a 13,7 v aprox. porque si antes teníamos 12 Volts con 7 vueltas ( 3+4 ) la relacion espiras -volt es de 1,7; ahora tendremos 8 espiras por 1,7 lo que nos dará 13,6 - 13,7 Volts centavos mas centavos menos, "MAS QUE SUFICIENTES PARA NUESTRO PROYECTO"

Y estas cinco vueltas las realizaremos de la siguiente forma:

a) si tenemos suficiente espacio en la ventana, bobinarlas con alambre triple de 0,70 mm para lograr obtener la misma capacidad de corriente para todo el bobinado desde el principio al fin.

b) hacerlo con alambre doble de 1 mm o 1,2 mm de diámetro dependiendo de lo que consigan.

Si bien la superficie total final de los tres alambres no será la misma que con dos se obtendrán también buenos resultados (en mi caso particular usé la opcion b).

Las demás tensiones que genera la fuente (-5 y - 12 Volts) se obtienen colocando los diodos en sentido inverso pero siempre a partir de los bobinados de 5 y 12 Volts.

 

2) Ahora que ya tenemos el trafo para exprimirle 13,6 Volts pasamos a considerar las características de los diodos rectificadores.

Los utilizados por estas fuentes son del tipo Schottky Barrier Rectifiers Dual; o sea diodos rápidos capaces de trabajar a la frecuencia de conmutación de nuestra fuente; que pueden ser ECG6087 - ECG6088 de una capacidad de 15 Amperes por diodo en la salida de +5 Volts. En la salida de +12

Volts originalmente traen diodos para 3 o 4 Amperes entoces lo que haremos sera invertir su posición y pasar los diodos grandes a la salida de 13,6 Volts y los de los antiguos 12 Volts a la salida de 5 Volts.

Esto nos permitirá utilizar un Handy, un BC o una base de VHF o lo que se nos ocurra con total comodidad; pero sería conveniente darle un margen mayor de seguridad a los diodos utilizando un ECG6091 - ECG6092 que son para 20 Amperes por diodo. De esta forma trabajarían con una base de VHF @ 50 Watts conduciendo 9 o 10 Amperes que sería el 50% de su capacidad mientras que los otros diodos lo harían al 70% con el consiguiente aumento de temperatura ante usos prolongados (léase ponchos).

 

3) Paso siguiente será sacar el toroide que se ubica después de los rectificadores y aquí la tarea es muy simple: desarmar el doble bobinado de +5 Volts que ya no necesitamos que sea de gran sección y reemplazarlo por uno único de menor diámetro y al de +12 Volts (ahora 13,6 Volts) hacerlo doble, de alambre de 1 mm de diámetro ya que por allí circulará la gran corriente de salida.-

 

4) Después sigue un electrolítico de 2200 microfaradios por 16Volts que pueden llevarlo a 4700 microfaradios por 25 Volts para que el ripple sea despreciable. También podemos colocarle capacitores ceramicos de 100 y 10 nanofaradios para minimizar residuos de RF.

5) Para lograr una regulación inicial en vacío de la fuente (sin carga) vamos a colocar en la salida que quedó de +5 Volts una resistencia de 47 a 51 ohms 3 Watts la que consumirá tan sólo 100 mA y una potencia de 0,5 Watts que será despreciable. Algunas fuentes ya la traen incorporada de fábrica por lo que en ese caso nos ahorraremos el trabajo de hacerlo.-

 

6) Una vez realizado todo lo expuesto hasta aquí ya podemos conectar nuestra fuente a 220 VCA y comenzar con las pruebas iniciales.-

Como primera medida en nuestro taller se le quitaron los cables ahora sobrantes de salidas de -5 Volts, -12 Volts y +5 Volts dejando dos cables para positivo y otros dos para negativo en la salida de 13,6 Volts .-

 

7) Conectamos luego una lámpara de óptica de automóvil con solamente un filamento conectado, un amperímetro en serie con fondo de escala en 25 Amperes y al encender observamos un consumo de 3,2 Amperes; luego conectamos el otro filamento y la corriente trepó a 6 Amperes; después ubicamos otra lámpara y conectamos un primer filamento y la corriente subió a 9,5 Amperes. Luego de 15 minutos a este consumo (flor de poncho) controlamos la temperatura de los transistores de conmutación y notamos que apenas habían entibiado mientras que los diodos de salida de 13,6 Volts habían calentado más pero era una temperatura totalmente normal de funcionamiento y para nada riesgosa; todo esto con los diodos que traía originalmente la fuente en la parte de +5 Volts (recuerden que le pueden poner diodos de mayor capacidad de corriente).

Para los que no saben las fuentes traen incorporado un ventilador de refrigeración el cual estaba en funcionamiento.

Después retiramos un filamento, la dejamos trabajando en 6 Amperes por un lapso continuo de una hora y al controlar la temperatura vimos con alegría que los disipadores no tenían ni siquiera fiebre o sea estaban apenas tibios.-

Con estos consumos; y esto lo quise dejar para el final; la variación de la tensión de salida que fué medida para cada exigencia varió en un primer ensayo un 6 a 7% y en un segundo ensayo con otro transformador mejor bobinado (más prolijo, mejor acompañadas las vueltas una al lado de la otra, no olviden que "no" desarmé el trafo sino que enhebré vuelta por vuelta) y las variaciones fueron de 4 a 5%. Esto quiere decir que los más habilidosos podrán lograr variaciones del orden del 2% a lo largo de toda una exigencia de 1 a 10 Amperes.-

 

8) Como comentario final podemos decir que por distintos motivos puede resultar que la tensión de salida no quede a un valor aceptable de 13,5 a 13,8 Volts sino que nos resulte baja, obteniendo 13 - 13,1 Volts o sino muy alta 14 - 14,5 Volts .-

En estos casos o en los otros también podemos agregarle un preset para lograr un ajuste fino de la tensión de salida .-

Todas estas fuentes utilizan un circuito integrado que es el encargado de comandar los transistores de conmutación que siempre es un TL 494 o DBL 494 o KA 7500 que son todos iguales y tienen a travéz de la pata 1 la entrada de referencia de la tensión de salida para mantenerla constante . De la salida de +5 Volts viene una resistencia generalmente de entre 3K9 y 6K8 y de los 12 Volts una de entre 22K y 33K. Lo que debemos hacer es colocar un preset intercalado en la resistencia de referencia de los 12 Volts de tal forma que con el preset al mínimo la resistencia sea un 10% menor a la existente y con el preset al máximo sea un 10% mayor . Ubicado en su punto central de recorrido el preset debemos tener la misma resistencia total que antiguamente existía .-

De esta forma podremos regular la fuente entre valores de 12,5 a 15 Volts aprox.-

 

CONCLUSION

Repito lo expuesto al comienzo. Hasta aquí no hemos inventado nada nuevo pero sí tuvimos la posibilidad de adecuear algo tan barato y tan práctico a nuestras necesidades con un gasto practicamente despreciable y un rendimiento altamente eficiente.

Prometo para una próxima entrega una segunda parte donde veremos como reformar esta misma fuente a 13,6 Volts @ 30 Amperes (para el HF) , que con lo poco visto hasta aquí ya muchos se estarán dando cuenta como hacerlo .-

Espero sepan disculparme todos aquellos preparados teórica y prácticamente por la liviandad con la que se tomaron los cálculos y las reformas, pero lo creí así conveniente para demostrarle a los que están a un paso de agarrar el soldador, que lo hagan y así lograrán dos cosas 1) la inmensa alegría de construirse algo uno mismo y 2) seguir alimentando la pasión de la radioafición, porque RADIO no es solamente estar detrás de un micrófono y hablar bonito .-

Fuente para laboratorio de 1.2 a 35V x 3A

Uno de los instrumentos mas requeridos en el laboratorio electrónico es la fuente de alimentación regulable, la cual permite alimentar cualquier circuito bajo prueba o desarrollo con la tensión y corriente que estos precisen.

El circuito aquí mostrado no es mas que una fuente de alimentación lineal, con su puente rectificador y sus capacitores de filtrado a la cual se le ha adosado un regulador de tensión en serie. Adicionalmente se han dispuesto un par de instrumentos fijos los cuales nos permiten conocer en todo momento la tensión provista en la salida y la corriente que la carga está demandando. Para que este circuito funcione adecuadamente la carga debe ser de al menos 5mA. De conectar circuitos de menor consumo se recomienda conectarlos en paralelo con algún suplemento resistivo como una lámpara o resistencia de alambre. El integrado posee un encapsulado estilo TO-3, como el conocido 2N3055 o el BU208 para citar un par de ejemplos que le resultarán familiares a todos. Abajo presentamos la forma de identificar cada terminal del integrado LM350K.

Refrigerar adecuadamente este componente es la clave del éxito para lograr una correcta regulación y estabilización de la tensión en la salida. Este componente dispone de corte por sobre temperatura, por lo que si está mal disipado se desconectará. Una alternativa muy fiable es montarlo en un disipador de microprocesadores AMD Athlon, los cuales tienen el tamaño y el ventilador adecuado. Si no va a aislar eléctricamente el integrado deberá suspender el conjunto disipador del gabinete a fin de evitar cortocircuitos.

Fuente estabilizada regulable de 1.2 a 57V / 1.5ACon protección contra corto circuito

En todo taller es necesario disponer de una fuente capaz de proveer cualquier tensión y suficiente corriente dentro de un rango aceptable de posibilidades. Este dispositivo va mas allá de las fuentes convencionales (que rara vez superan los 24V de salida) dándonos un máximo de 57V con una corriente de 1.5A.

Los 220V de la red eléctrica ingresan al transformador pasando previamente por el interruptor de potencia con lámpara de neón incorporada. Esta llave además de controlar en encendido del equipo lo señaliza. La salida del transformador presenta una tensión de 40V la cual luego de ser rectificada y filtrada sube a aprox. 57V. El capacitor de 100nF mejora el desempeño de la fuente frente al rizado. El circuito integrado LM317 en su versión de alta tensión se encarga de regular la tensión saliente por medio del divisor resistivo formado por la resistencia de 220 ohms y el potenciómetro de ajuste (el cual debe ser multivueltas). El capacitor de 10µF en la vía de regulación impide fluctuaciones de regulación mientras que los diodos 1N5404 previenen que la descarga de éste capacitor dañen el circuito integrado. Los dos capacitores de salida se encargan de filtrar adecuadamente la tensión resultante.

La protección contra corto circuitos es interna del circuito integrado, el mismo posee un corte por sobre temperatura. Al poner en corto la salida la temperatura del integrado trepa rápidamente y la protección salta desconectando la salida hasta que no cese el corto circuito.

El disipador de calor debe ser del tipo multi aletas de 10 x 5 cm tal como se ve en la foto de abajo, junto a él se puede ver el formato del circuito integrado y su conexionado. Observar que la carcaza esta viva por lo que debe ser aislado con mica y bujes.

El puente rectificador puede ser del tipo metálico. De ser así se recomienda fijarlo al disipador de calor. Caso contrario puede ser armado con cuatro diodos como el 1N5404 los cuales pueden ser montados en el circuito impreso, pero separados de él para evitar calcinarlo.

Fuente Variable de 15A

Esta fuente para taller proporciona una salida cuya tensión puede ser ajustada entre 1.5 y 15 voltios y entrega una corriente de 15 amperios.

Como ve observa en el esquema eléctrico la fuente proporciona semejante cantidad de corriente gracias al trabajo en paralelo de cuatro transistores de potencia, los cuales deben ser montados en un buen disipador de calor. El ajuste de tensión lo realiza en integrado LM317, el cual también debe ser disipado mecánicamente.

El transformador debe tener un primario acorde a la red eléctrica, mientras que el secundario debe proporcionar 16 voltios y 15 amperios. Los capacitores electrolíticos deben ser montados en paralelo para sumarse entre sí. El puente rectificador debe ser de al menos 50 voltios y 20 amperios. Se recomienda usar uno metálico y montarlo sobre el disipador de calor.

Por medio del potenciómetro lineal se ajusta la tensión de salida. Las resistencias conectadas a los emisores de los transistores deben ser de al menos 10 watts.

Dado el tamaño de los componentes una alternativa válida para el montaje de esta fuente es hacerlo sobre una regla de terminales, soldando los componentes pasivos sobre ella, mientras que los transistores, el integrado y el puente rectificador se montan sobre un generoso disipador de calor.

Fuente estabilizada regulable de 1.2 a 25V / 4A

Todo taller o laboratorio que se precie de tal debe tener una fuente de alimentación para propósitos generales capaz de suministrar suficiente tensión y corriente como para permitir funcionar a los montajes que se realicen.

En esta ocasión tenemos un circuito que nos han enviado desde España que permite obtener en una salida una tensión comprendida entre 1.2 y 25V con una capacidad de corriente máxima de 4A. A continuación sigue la nota provista por el autor:

Como se observa en el circuito se puede decir que consta de tres etapas. La primera (formada por el transformador, el puente rectificador y el capacitor electrolítico de 10000µF) se encarga de aislar y reducir la tensión de red, rectificar y filtrar. La segunda etapa (formada por el transistor de BC327, el circuito integrado y los componentes anexos) se encarga de proporcionar una tensión de referencia la cual será empleada para determinar, junto con el potenciómetro y sus resistencias de tope, la tensión a aplicar sobre el transistor driver y éste sobre el de potencia. La tercera etapa (formada por los transistores BD137 y 2N3055) se encargan de dejar pasar la corriente en forma controlada, por así decirlo, haciendo las veces de reguladores serie. Cabe aclarar que éstos efectúan una regulación resistiva y no conmutada (switching) por lo que la tensión en el emisor no es pulsante. Luego tenemos un pequeño filtro de salida formado por el capacitor electrolítico y los bornes.

El transformador debe proporcionar una tensión de 25V con una capacidad de corriente de 6A y la tensión de su primario deberá ser escogida de acuerdo a la red eléctrica de tu zona. El transistor 2N3055 deberá estar montado sobre un buen radiador de calor, mientras que para el BD137 bastará con un radiador del tipo clip. El capacitor de 100nF, conectado en paralelo con la alimentación del µA741 deberá estar lo mas próximo posible a éste para optimizar el filtrado de la fuente.

Si bien en el esquema no lo hice, en el modelo que uso en mi taller le he colocado un LED con una resistencia de 2.2Kilos en serie, tomado desde la salida del puente rectificador para indicar su funcionamiento. El color de la lámpara queda a vuestro antojo. Pero no le pongáis de las parpadeantes porque producen ruido e interferencia, aunque mínimo siempre estorba.

Si desea conectar un voltímetro para tener medición permanente de la tensión deberá colocarlo en paralelo con los bornes, siempre verificando la correcta polaridad de dicho instrumento. Si quiere conocer la corriente que circula por el circuito alimentado deberá colocar un amperímetro en serie con la vía positiva de la salida de esta fuente. Recuerde que la actual salida ingresa al terminal negativo del instrumento y el termina positivo del instrumento representa la nueva salida. Si en alguno de los medidores (o en ambos) optase por colocar instrumental electrónico (que requiera alimentación) ésta deberá ser tomada siguiendo el siguiente esquema teórico: A la salida del transformador colocar un pequeño puente de diodos con capacidad para 1A. Filtrar la continua resultante con un electrolítico de 4700µF y con un cerámico de 100nF. Colocar un regulador de tensión en serie de la línea 78xx de acuerdo a la tensión requerida por el o los instrumentos. Es aconsejable, a la salida del regulador de tensión, colocar otro capacitor cerámico de 100nF en paralelo para filtrar el posible rizado que genere el circuito regulador. Si bien era mas fácil colocar

un regulador a la salida del puente rectificador de potencia; si la fuente fuese cargada al límite de su capacidad el puente entraría en calor, haciendo caer ligeramente la tensión continua y esto puede afectar la operación de los instrumentos. Recordad que la mayoría de estos instrumentos utilizan tensiones de referencia que cogen desde la línea de alimentación y no desde la vía a medir. Y que peor que un instrumento de taller que esté rengo?

Quiero agradecer a Pablo por la librería de símbolos para realizar esquemas con el Paint del Windows ya que sin ellas hubiese tenido que pillar un libro de OrCAD o Protel. Desde Barcelona, España os saluda, Chelo.

Punta lógica TTL de tres estados

Esta herramienta es sumamente útil para aquellos que trabajan en el desarrollo o reparación de circuitos de lógica TTL.

La punta lógica se alimenta de la misma fuente de tensión del circuito bajo examen, conectandose el terminal cocodrilo (-) a la masa y el terminal cocodrilo (+) al positivo de 5 voltios. El funcionamiento es muy rudimentario y gira entorno a un transistor NPN que actúa como conmutador y tres compuertas inversoras. Hay solo tres posibles estados que puedan hacerse presentes en la punta (marcada como Pta.).

Estado Bajo:En ese caso sobre la base del transistor no habrá tensión por lo que no conducirá y hará que en la entrada de la compuerta inferior (terminal 5) haya un estado lógico bajo, presentando esta compuerta el valor opuesto en su salida (estado alto). Esto impedirá que el LED brille de color rojo. Volviendo a la punta (cuyo estado estaba en bajo), la entrada de la compuerta superior izquierda (terminal 1) presentara también un estado lógico bajo, haciendo presente en su salida (terminal 2) un estado alto. Este estado hace que, a la salida de la segunda compuerta superior (terminal 4) haya un estado bajo, lo cual probocará que el LED bicolor brille de color verde, indicando un estado BAJO.

Estado Alto:

Si en la punta se presenta un estado TTL alto la base del transistor se polarizará y este componente entrará en conducción por lo que en la entrada de la compuerta inferior habrá un estado lógico alto, lo que probocará un estado bajo a su salida y hará que el LED ahora brille de Colorado. Como en la punta hay un estado alto, a la salida de la primera compuerta superior habrá un estado bajo, haciendo que la salida de la segunda compuerta sea alta. Esto impedirá que el LED verde ilumine.

Estado de alta impedancia (sin conexión):Si, en cambio, dejamos la punta sin conectar a ningún lado la base del transistor no se polarizará, por lo que (siguiendo el caso de estado bajo) el LED rojo no brillará. Pero, como para las compuertas de lógica TTL un estado de alta impedancia o desconexión es visto como un estado ALTO, la salida de la compuerta superior izquierda será BAJA, por lo que la salida de la segunda compuerta será alta y tampoco brillará el LED verde. Esto hace que, cuando la punta esta sin conexión el LED no brille de ningún color.

Dada la sencillez del circuito se lo puede montar al aire, dentro de un tubo plástico pequeño y luego se lo puede rellenar con plástico fundido. También se lo puede armar sobre un circuito impreso universal. Para los bornes positivo y negativo es recomendable utilizar pinzas de cocodrilo y, para la entrada de señal una punta de tester o similar.

Cálculo de la resistencia para un LED

Todos sabemos que un diodo LED enciende con dos pilas AA o AAA en serie pero que, para otras tensiones, es necesario utilizar una resistencia limitadora en serie para evitar que la excesiva corriente lo queme.

En realidad la fórmula a aplicar no es otra cosa que la tradicional ley de ohms aplicada a un circuito en serie:

RS = (Vdd - Vf) / If

Donde Rs es el valor de la resistencia, Vdd es la tensión de alimentación, Vf es la tensión requerida por el LED y If es la corriente del mismo.

Veamos un ejemplo para colocar un LED en el auto...

RS = (12v - 1.7v) / 20mA = 10.3v / 20mA = 515 ohms

Es conveniente siempre ir al valor estándar superior de resistencia para mayor seguridad, en este caso podría ser 590 ohms o bien 680 ohms.

DISPLAY'S LCD / ¿Cómo usarlos?

Muchas aplicaciones microcontroladas requieren mostrar datos de diversas formas. Para ello se puede emplear fácilmente un display LCD.Estos módulos son la solución ideal en los casos donde se desea mostrar menúes al usuario, respuestas a determinadas secuencias de comandos, para lo cual el hardware de control se resume en un par de teclas del tipo cursos. También son muy útiles en sistemas de mediciones múltiples y simultaneas, donde de otra forma habría que emplear cantidades de decodificadores BCD y transistores para comandar displays de 7 segmentos convencionales. Ni hablar del tiempo que esto le quita al software del µC.

Conexionado:La conexión del módulo LCD y el circuito puede realizarse por medio de un cable plano de 14 hilos, similar al que se emplea en las disketteras o discos duros. Admitiendose que el display está conformado por un controlador del tipo HD44780, de la japonesa Hitachi. Lamentablemente la disposición de los terminales en el LCD aún no estan normalizadas, por lo que el montador deberá conseguir la hoja de datos al momento de comprar el display y así poder usarlo tranquilo. Si bien los terminales no son normalizados, los tipos de señal manejados por ellos son casi estándar, por lo que no hay casi diferencia entre cada uno de ellos. Puede variar uno que otro comando, pero no el cableado del módulo en lo que a señales se refiere. 

Pin Símbolo E/S Función

1 Vss -0V (Tierra)

2 Vdd -+5V ± 0.25V (Tensión positiva de alimentación)

3 Vo(*) -Tensión negativa para el contraste de la pantalla

4 RS ESelector de Dato/Instrucción*

5 R/W* ESelector de Lectura/Escritura*

6 E EHabilitación del módulo

7 DB0 E/SBUS

DE

DATOS8 DB1 E/S

9 DB2 E/S

10 DB3 E/S

11 DB4 E/S

12 DB5 E/S

13 DB6 E/S

14 DB7 E/S

(*) ver figura siguiente.

El potenciómetro debe ser de entre 10 y 20 Kohms

Obs.: En la práctica el LCD es perféctamente visible con una tensión de 1.2V, haciendo innecesaria una fuente simétrica, con sólo subir la corriente de alimentación al LCD el tema está terminado

Clasificación de los códigos de Instrucción:Para sincronizar la velocidad de trabajo del controlador interno con las posibles velocidades de los sistemas de control a los cuales puede ser conectado, los módulos multi-matrix disponen de dos registros que puoden ser accedidos por los µC ó µP externos.

Los registros internos de instrucciones (RI) y los de datos (RD) almacenan temporalmente la información de control y la que deberá mostrarse para poder adecuar los procesos a los tiempos que la tecnología LCD requiere.

En condiciones de uso normal, las instrucciones mas empleadas son las de transferencia con la RAM interna, la cual envía datos al display. Pero como el contador interno incrementa automáticamente (o decrementa) en una unidad la dirección de la RAM posteriormente a cada instrucción de escritura de datos el número final de instrucciones del programa se ve reducido a un puñado.

Durante cada operación interna del µC, el bit 7 permanece activo (estado alto), esto es usado entonces como busy flag ó bandera de ocupado. Asimismo, cuando se desee una velocidad de operación alta, alrededor de 50KHz, el estado de este bit o bandera deberá ser constantemente monitorizado, a fin de mantener la sincronicidad de los sistemas sin pérdida de cadenas de datos.

 

Juego de Instrucciones:

Limpiar (Borrar) Pantalla:

Esta instrucción escribe el caracter ASCII 20H, que corresponde al vacío, en todas las direcciones de la DD-RAM (Display Data RAM), provocando que todo mensaje escrito desaparezca y el cursor retorna a la posición más izquierda de la primera línea (en caso de tener más de una).

RS R/W DB7           

DB0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

 

 Retorno:

Hace que el cursor vuelva a la posición mas izquierda de la primera línea (si tiene mas de una) y hace volver a su posición inicial a los mensajes que hayan sido desplazados (animados de un lado a otro de la pantalla).El contenido de la DD-RAM (Display Data RAM) no se modifica.

RS R/W DB7           

DB0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 x

 

Selección del modo de operación:

I/D: Incrementa (I/D = 1) o decrementa (I/D = 0) la dirección de la DD-RAM (Display Data RAM) en una unidad cada vez que es usada una instrucción de lectura o escritura. El cursor se mueve hacia la derecha cuando el bit I/D está en uno.Lo mismo se aplica para la CG-RAM (Character Generator RAM).

S: cuando S = 1 el mensaje se desliza hacia la izquierda (si el bit I/D = 1) o hacia la derecha (si el bit I/D = 0).El cursor acompaña el movimiento de los caracteres.

RS R/W DB7           

DB0

0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S

 

Control de encendido del display (Activo/Inactivo):

D: El mensaje aparece (se hace visible) cuando D = 1 y desaparece (invisible) cuando D = 0, pero como el contenido de la DD-RAM permanece inalterado, el mensaje no cambia cuando D = 1.

C: El cursor apacere (es visible) cuando C = 1 y desaparece (invisible) cuando C = 0. Los datos contenidos en pantalla no se ven afectados por operaciones en este bit.. El cursor es representado por cinco puntos de la octava línea cuando la matríz de caracteres es de 7x5 o de 8x5 y utilizando cinco puntos de la décima línea cuando la matríz es de 11x5.

B: Cuando B = 1 y C = 1 el cursor aparece alternando con el texto en ese segmento con la matríz con todos sus pixels (puntos) encendidos (negros) en intervalos regulares de 0,4 segundos. Cuando B = 1 y C = 0, obtenemos la activación de un cubo negro (todos los pixels de la matríz activos) con intervalos regulares de 0,4 segundos, quedando relegado el texto que hubiese en el display.

RS R/W DB7           

DB0

0 0 0 0 0 0 1 D C B

 

Desplazamiento del cursor con respecto al mensaje:

Desplaza el cursor con respecto al mensaje hacia la derecha o izquierda sin la necesidad de escribir o leer datos del display. Esta función se emplea normalmente para modificar sólo algunos datos en pantalla evitándonos la necesidad de limpiarla (borrarla) y escribir nuevamente todo su contenido.

S/C R/L Efecto

0 0Desplaza el cursor hacia la izquierda (decremetna el contador de direcciones en una unidad).

0 1Desplaza el cursor hacua la derecha(incrementa el contador de direcciones en una unidad)

1 0Desplaza el cursor, junto con el mensaje, hacia la izquierda.

1 1Desplaza el cursor, junto con el mensaje, hacia la derecha.

RS R/W DB7           

DB0

0 0 0 0 0 1 S/C R/L x x

 

Configuración de el modo de funcionamiento:

DL: Estabelece el número de bits de interconexión. Los datos son transportados en 8 bits (DB7 - DB0) cuando DL = 1, y en 4 bits (DB7 - DB4) cuando DL = 0. Cuando los datos viajan en 4 bits, es

preciso efectuar dos operaciones en vez de una. En una primera instancia viajan los bits mas significativos y, en una última, viajan los menos significativos.

N: Establece el número de líneas de la pantalla.

F: Establece el tipo de matriz.

N FNro. delíneas

Tipo deMatríz

Factor detrabajo

Observaciones

0 0 17x5

(8x5)1/8

 

0 1 1 10x5 1/11 

1 x 27x5

(8x5)1/11

Cuando la matríz es de 10x5 no es posible usar dos líneas..

 

Direccionamiento de la CG-RAM:

Establece la dirección de la CG-RAM (Character Generator RAM) en el contador de direcciones como un número binario y, luego, los datos son escritos o leidos por la CPU relacionandolos (vinculándolos) con la CG-RAM.

RS R/W DB7           

DB0

0 0 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0

 

Direccionamiento de la DD-RAM:

Establece la dirección de la DD-RAM (Display Data RAM) en el contador de direcciones como un número binario y, posteriormente, los datos leídos o escritos son relacionados con la DD-RAM. Para todos los displays de una línea el número puede variar de 80H a CFH. Ppara los de dos líneas, el número varia de 80H a A7H para la primera línea, y de C0H a E7H para la segunda línea.

RS R/W DB7           

DB0

0 0 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

 

Lectura directa del Busy flag (bandera de ocupado):

Permite la lectura del bit 7 que funciona como busy flag ó bandera de ocupado. Cuando BF = 1 el sistema está ocupado en alguna operación interna y no acepta ninguna instrucción hasta que BF = 0, o sea que se desocupe. Cualquier instrucción enviada por error no será leida, por lo que será nula. Además de esto, permite la lectura del contador de direcciones expresado por un número binario (A6-A0). Como el contador de direcciones contiene tanto a la DD-RAM (Display Data RAM) como a la CG-RAM (Character Generator RAM) su contenido depende de la instrucción anterior.

RS R/W DB7           

DB0

0 1 BF A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

 

Escritura de datos en la CG-RAM o en la DD-RAM:

Escribe palabras binarias (datos) de 8 bits D7-D0 tanto en la CG-RAM (Character Generator RAM) como en la DD-RAM (Display Data RAM) dependiendo de la instrucción anterior. Posteriormente a la escritura, la dirección es automáticamente incrementada o decrementada en una unidad de acuerdo con el modo de trabajo seleccionado.

RS R/W DB7           

DB0

1 0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

 

Lectura de datos de la CG-RAM o la DD-RAM:

Lee de la DD-RAM o la CG-RAM un dado de 8 bits, siendo que a lectura será de la CG-RAM o la DD RAM de acuerdo con la instrucción anterior. Es importante que, precediendo a esta instrucción de lectura, se lleve a cabo (ejecute) una instrucción de direccionamiento de la CG-RAM o de la DD-RAM, caso contrario el dato leído será inválido. Luego de la lectura la dirección es automáticamente incrementada o decrementada en una unidad de acuerdo con el modo previamente seleccionado.

RS R/W DB7           

DB0

1 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

 

Inicialización:

Cada vez que se conecta la alimentación al módulo debe ser ejecutado un procedimiento para iniciar el LCD, el cual consiste en enviar al módulo un grupo inicial de cuatro instrucciones para configurar el modo de operación para la ejecución de un programa determinado de conexión: establecer las condiciones de uso, activar o desactivar el display y borrar la pantalla.

Programa de inicialización para comunicación con 8 bits:

Características Secuencia de instrucciones

1 Línea - matríz de 7 x 5 (8 x 5) 30H 30H 06H 0EH 01H

1 Línea - matríz de 10 x 5 34H 34H 06H 0EH 01H

2 Líneas - matríz de 7 x 5 (8 x 5) 38H 38H 06H 0EH 01H

Obs.: deve haber un retraso de tempo de aprox. 15 mS entre cada instrución.

 

Programación de Caracteres Especiales:

Estos módulos permiten la programación de hasta ocho caracteres especiales en formato 7x5 (8x5) y hasta cuatro caracteres especiales en formato 11x5. Una vez que estos caracteres están programados en la CG-RAM (Character Generator RAM), pueden ser accedidos de la misma forma que si pertenecieran a la memoria original grabada durante la fabricación. Como la memoria RAM empleada para almacenarlos es volatil, el conveniente diseñar los programas de conexión de manera que, luego de las instrucciones de inicialización, sean escritos los caracteres especiales, en la RAM para su posterior uso, mediante el llamado a rutinas. El segmento de memoria destinado al almacenamiento de los caracteres especiales se ubica en forma continua entre las direcciones 40H y 7FH en grupos de ocho direcciones. Como durante inicialización generalmente se programa al módulo para direccionamiento automático, ingresando una vez el dato correspondiente a la dirección del primer caracter especial no es necesario repetir el direccionamiento en los siguientes caracteres, de modo que los ocho caracteres especiales pueden ser grabados secuencialmente sin la repetición de las instrucciones de direccionamiento. En la tabla se muestran las direcciones de los caracteres programables:

Nro. Caracter Programable Ubicación en Memoria

1º de 40H a 47H

2º de 48H a 4FH

3º de 50H a 57H

4º de 58H a 5FH

5º de 60H a 67H

6º de 68H a 6FH

7º de 70H a 77H

8º de 78H a 7FH

Basado en un proyecto de Frank Hughes. Variación de un popular diseño.

Si se requiere de una fuente de CC (corriente continua o DC) regulada, de voltaje fijo y alto amperaje, he aquí un diseño sencillo y versátil.Puede usarse para construir fuentes de 5, 6, 8, 9, 12, 15, 18 o 24V, y hasta de 10A (o más si se requiere).

Utiliza pocos componentes y de uso corriente.Q1 requiere un disipador de calor de buen tamaño y disipación, dependiendo claro del nivel de corriente para el que se construya la fuente.Por su diseño, el transistor Q1 no requiere aisladores y puede montarse directamente en el disipador o incluso en la caja metálica si se utiliza.

Al ser un diseño sencillo, no cuenta protección contra cortocircuitos o sobrecargas, por lo que se deben tomar precauciones. Es uso del fusible (F1) es una alternativa para ello.

T1 - El transformador debe tener un primario adecuado a la red eléctrica del país donde se va a usar, y un secundario que proporcione un voltaje de un 20 a 30% (aprox.) por encima del voltaje regulado que se desea obtener.Ejemplo: para una fuente de 12VDC, el trasformador debe proporcionar entre 14 y 16VAC.Y, lógicamente, debe poder proporcionar la corriente que será requerida.Ejemplo: si la fuente debe proporcionar un máximo de 4 Amperes, el secundario del transformador debe ser capaz de proporcionar como mínimo 4A.

D1, D2, D3 y D4 - Puede utilizar un puente rectificador o cuatro diodos rectificadores discretos, para voltaje de 50, 100 o más V, y una corriente de por lo menos un 20 a 50% por encima de la que será requerida. Ejemplo: si la fuente es para un máximo de 4A debe utilizar puente o diodos rectificadores que soporten corrientes de 5 o más amperios

C1 - Condensador electrolítico de 2200 ~ 10000 uF (microfaradios) para un voltaje no menor de 80 o 100% por encima del voltaje de la fuente. Ejemplos: para una fuente de 6 o 9V, C1 debe se 16V; para 12V, C1 debe ser de 25V; para 24V, C1 debe ser de 50V. 

C2 y C3 - Condensadores electrolíticos de 2.2 ~ 4.7 uF, 50V

R1 - Resistencia de 3.3 ohm 1W

IC - Circuito integrado regulador lineal negativo de 1A, del tipo 79xx, AN79xx, LM79xx UA79xx o equivalentes, para el voltaje que se va a regular.Ejemplos: para una fuente de 6V se debe usar 7906 o LM7906 o AN7906, etc.para una fuente de 12V debe usar: 7912 o LM7912 o UA7912 o otro equivalente

F1 - Fusible para el amperaje máximo para el cual fue prevista la fuente.

Q1 - Transistor 2N3055, BD130, 2SAD878, NTE130 o similar. Debe ser montado en disipador de calor, de buen tamaño (proporcional a la corriente que manejará), no requiere aisladores.

Fuente regulada, variable de 0 a 15V(con protección contra cortocircuitos)

Esta fuente es similar a la descripta en el proyecto anterior, pero mejorada con la inclusión de un circuito limitador de corriente, el cual evitará que se dañen los componentes de la misma en caso de un cortocircuito o una carga excesiva en la salida. Puede proporcionar tensiones de 0 a 15 Voltios y corrientes hasta 2 Amperios. Las única recomendación importante a tener en cuenta es: * El transistor Q1 debe estar colocado sobre un buen disipador térmico.

Para calibrar el limitador de corriente, si no se dispone de un amperímetro que pueda medir como mínimo 2 Amperios, puede hacerse de la siguiente forma. 1) coloque el potenciómetro R5 totalmente hacia el extremo que esta conectado al Zener. 2) Ajuste mediante R1 el voltaje de salida a 4.4V. 3) Coloque entre los terminales de salida una resistencia de 2.2 ohms 10W. 4) Mueva lentamente R5 hasta que la salida alcance nuevamente los 4.4V y déjelo en esa posición.  

T1 - Transformador de 120 o 220V (según la red) con secundario de 16 + 16V Q1 - Transistor 2N3055 u otro de similares características (ECG130, BD182, etc.)Q2 - Transistor BD137 u otro de similares características (ECG373, etc.)Q3 - Transistor 2SC536 u otro de similares características (ECG85, etc.)C1 - Condensador electrolítico (filtro) 3300 uF 25V

C2 - Condensador electrolítico (filtro) 470 uF 25VC3 - Condensador 0.1 uF 100VD1 y D2 - Diodos rectificadores 1N5402 (ECG5802) o equivalentes.D3 - Diodo Zener de 15V 400mWD4 - Diodo 1N4007R1 - Potenciómetro 47K R2 - Resistor 270 ohms 3W R3 - Resistor 1000 ohms 1WR4 - Resistor 0.47 ohms 5WR5 - Potenciómetro del tipo "pre-set" 470 ohms

Si se desea, se puede agregar un voltímetro (0 a 15V) y un amperímetro (2A) para convertirla en una fuente que nada tiene que envidiar a algunas que se comercializan en el mercado de instrumentos electrónicos. 

Fuente regulada, variable de 1.2 a 33VDC

Esta fuente utiliza el circuito integrado LM350K (encapsulado metálico TO-3) el cual permite variar la tensión de salida entre 1.2 y 33V con corrientes hasta 3 Amper. La única precaución que se debe tomar, es montar IC1 en un buen disipador térmico debidamente aislado.

Componentes:T1 - Transformador con primario adecuado para la red eléctrica (110 o 220V) y secundario de 24V (o 12+12) 3A.IC1 - Circuito Integrado LM350K (ECG970)D1 - Puente rectificador KBU4B o similar. Pueden usarse también 4 diodos rectificadores para 4A y tensiones de 100V o más.D2 y D3 - Diodos 1N4002 ~ 1N4007 o similar. C1 - Condensador electrolítico (filtro) 4700uF 50V C2 - Condensador electrolítico (filtro) 22uF 50V C3 - Condensador electrolítico (filtro) 100uF 50V C4 - Condensador 0.1uF 50V R1 - Resistencia de 270 ohms 1WR2 - Potenciómetro 5Kohms lineal (no logarítmico)