Saber Electrónica N° 279 Edición Argentina

8/15/2019 Saber Electrónica N° 279 Edición Argentina

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SECCIONES FIJAS

Sección del Lector 80

ARTICULO DE TAPA

Comando multicanal por la red eléctrica 3

DESCARGA DE CD GRATUITA

CD: Manejo de puertos de computadoras 19

AUDIO

Diseño de fuentes resonantes para equipos de audio 20

TECNICO REPARADOR

Cómo reparar fallas en la sección inverter 27Liberación Samsung full. Tenga 30 programas para todos los modelos 57

MANUALES TECNICOS

Proyectos de iluminación con LED 33

MONTAJES

Sonda para pruebas en etapas de AF y RF 49Espanta mosquitos personal 51Relé lumínico selectivo 53Interruptor programable con retardo 55

LIBRO DEL MES

CLUB SE Nº69. Electrónica digital y microcontroladores 67

AUTO ELECTRICO

Escáner con ELM327. Cómo comunicar la interfase con la PC por RS232 y USB 74

Año 23 - Nº 279

OCTUBRE 2010

Ya está en Internet el primer portal de electrónica interactivo.Visítenos en la web, y obtenga información gratis e innumerables beneficios.

www.webelectronica.com.ar

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I m p re s i ón : I m pres i o n es B AR R AC AS S . A . , O sv a l d o C ru z 3 0 9 1 , B s . A i re s , A rg e n t i n aPublicación adherida a la Asociación

Argentina de Editores de Revistas

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Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap.


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DEL DIRECTOR AL LECTOR

DERRIBANDO FRONTERAS

PARA LA EDUCACION

Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encon -tramos nuevamente en las páginas de nuestra re -vista predilecta para compartir las novedades delmundo de la electrónica.

El mes pasado, en este mismo espacio, les co -mentaba los problemas con los que nos encon -tramos para “mantener” el precio de venta al público, tanto de nuestra querida revista como delos productos que ofrece Editorial Quark. Los aumentos no paran… este mesel correo ha aumentado más de un 30% y bien es sabido que es el medio queempleamos para hacerles llegar los pedidos a nuestros lectores. Tal como co -mentamos, durante septiembre mantuvimos los precios… tanto de los CDs,como de los Kits y también los gastos originados por el envío de material pero“no sabemos cuánto tiempo más podemos resistir”. Hasta hora hemos apela -do a la buena voluntad de los anunciantes de Saber Electrónica y de empre -sas amigas pero la situación se está haciendo insostenible…

No queremos alarmarlo sino comentarle la realidad que estamos vivien -do…

En estos día tendremos reuniones importantes con representantes de em - presas que nos “ayudarían a subsidiar estos aumentos” y esperamos que porel bien de todos, lleguemos a buen término.

Hechas estas aclaraciones (que nunca me gustan hacer) tengo el placer deanunciarles que entre el 14 y el 24 de octubre se llevará a cabo el 6º CongresoInternacional de Electrónica organizado por Saber Electrónica y que se re -alizará en Venezuela y México. Si bien aún no podemos confirmarlo, estamoshaciendo todo lo posible para que Ud. pueda seguir dicho evento desde sucasa, a través de videoconferencias ya que cada tema a tratar puede ser de suinterés. De esta manera estaríamos cumpliendo el viejo sueño de “derribar fronteras” para que la educación sea posible para todos aquellos que deseencapacitarse.

Hasta el mes próximo

Ing. Horacio D. Vallejo

SABER ELECTRONICA

Director


Producción

José María NievesColumnistas:

Federico PradoLuis Horacio Rodríguez

Peter Parker Juan Pablo Matute

En este número:

Ing. Alberto PicernoIng. Federico Jesús Lugo Velázquez

EDITORIAL QUARK S.R.L.Propietaria de los derechos

en castellano de la publicación men-sual SABER ELECTRONICA Argentina: Herrera 761 (1295), Ca- pital Federal, Tel (11) 4301-8804 México (SISA): Cda. Moctezuma 2,Col. Sta. Agueda, Ecatepec de More-los, Edo. México, Tel: (55) 5839-5077

ARGENTINAAdministración y Negocios

Teresa C. JaraStaff

Olga Vargas, Hilda Jara, Liliana Teresa Vallejo, MarielaVallejo, Diego Vallejo, Ramón Miño, Ing. Mario Lisofsky,

Fabian Nieves

Sistemas: Paula Mariana VidalRed y Computadoras: Raúl RomeroVideo y Animaciones: Fernando Fernández

Legales: Fernando FloresContaduría: Fernando Ducach

Técnica y Desarrollo de Prototipos:Alfredo Armando Flores

MéxicoAdministración y Negocios

Patricia Rivero Rivero, Margarita Rivero RiveroStaff

Ing. Ismael Cervantes de Anda, Ing. Luis Alberto CastroRegalado, Victor Ramón Rivero Rivero, Georgina Rivero

Rivero, José Luis Paredes Flores

Atención al ClienteAlejandro Vallejo

[email protected]

Director del Club SE:Luis Leguizamón

Editorial Quark SRLHerrera 761 (1295) - Capital Federal

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La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notasfirmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son alos efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan respon-sabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción totalo parcial del material contenido en esta revista, así como la in-dustrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas queaparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones le-gales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial.


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Saber Electrónica

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Proponemos varioscircuitos que sirvenpara el comando dedispositivos a travésde la red eléctrica.Desde sencillas con-figuraciones que sepueden emplearcomo un timbre dellamada sin cableshasta un “radio lla-mada multicanal”con alcance de hasta

2 kilómetros que se puede usar también para controlar diferentes equi-pos y/o eventos, cuando en la salida se conecta algún dispositivo deactivación adecuado. El objetivo de los proyectos presentados fue elempleo de componentes comunes para que cada sistema sea de fácilimplementación y de costo reducido.

TIMBRE INALÁMBRICO

El primer circuito que vamos a describir puede ser

considerado un “timbre” portátil, dado que per-mite la comunicación entre dos puntos de una red

eléctrica, lo que resulta ideal como sistema deaviso para enfermos, para dar señal de que unapersona ingresó a un negocio o simplemente como

timbre que indica cuando una persona está lla-

mando a nuestra casa. En principio, el sistema solo

opera como “intercomunicador para sistema de

aviso”, pero nada impide que pueda transmitirse

una señal de audio para mantener una comunica-ción entre dos personas o colocar un relé en la

salida del receptor para controlar algún equipo.

En principio, podemos decir que este circuito esun “timbre portátil”, porque al ser colocado enuna habitación, puede ser trasladado a otro ámbito

según los requerimientos que se deseen cumplir,

sin tener que instalar cables para su conexión.La ventaja del circuito es que es possible hacer

varios receptores que funcionen con un “único”

transmisor, o varios transistores que funcionen

COMANDO MULTICANALPOR LA RED ELÉCTRICA


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con un único receptor.Además, se puedenconstruir dos transmi-sores y dos receptorespara que el sistemafuncione como interco-

municador. El disposi-tivo básico entonces,puede ser consideradocomo un timbre que noprecisa cables para suinstalación y está cons-tituido por un pequeñotransmisor y un simplereceptor que funcionan en una frecuencia de100kHz.

La señal que genera el transmisor se conducehacia el receptor a través de los cables de la ins-talación eléctrica de su casa y funciona con labase de la transmisión de señales por medio deuna portadora que puede ser recepcionada pordiferentes equipos instalados en varios puntos dela red.

Es por ello, que el circuito tiene sus limitaciones,en especial se debe conectar el sistema demanera tal que las masas tanto del transmisorcomo del receptor queden sobre un mismo con-

ductor de la red, de tal manera que conectando laficha sobre el toma, simple yllanamente no va a funcionar,por lo cual se deberá invertirla ficha. Dicho de otramanera: si al enchufar el apa-rato nada capta, la soluciónes invertirlo.

EL CIRCUITO TRANSMISOR

El sistema está formado porun transmisor y un receptor.

El esquema eléctrico deltransmisor se muestra en lafigura 1. Está constituido portres transistores y un circuitode alimentación, que no pre-cisa transformador reductor.

En serie con la ficha deconexión a la red se conectael pulsador P1, de tal manera

que en el momento de accionarlo, sonará la chi-charra del receptor.

El funcionamiento es sencillo, al accionar estebotón se aplicará la tensión de red al capacitor C5,cuya carga limita la tensión que será aplicada altransmisor. La tensión alterna de alimentación esrectificada por los dos diodos DS-3 y DS-4 y se fil-tra por el capacitor C3.

El diodo zener DZ1, en paralelo con C3, estabilizala tensión de alimentación a un valor de 30V.

El transmisor consiste en un oscilador formadopor Q1 y sus componentes asociados, como la

bobina JAF1, una impedancia de audiofrecuencia

Saber Electrónica

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Artículo de Tapa

Figura 1. Circuito eléctrico del transmisor por la red eléctrica para ser emple-ado como “timbre de aviso”

Figura 2. Circuito impreso del transmisor por la red eléctrica paraser empleado como “timbre de aviso”


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de 1mH y dos capacitores de 4,7nF (C1-C2). Estecircuito genera una frecuencia de alrededor de100kHz, según los valores mostrados.

R2 cumple la función de “conectar” el osciladorcon la masa del sistema.

La señal de 100kHz generada por Q1, llegará alas bases de los transistores Q2 y Q3 que estánconectados en push-pull, y que constituyen laetapa amplificadora final de potencia.

Los emisores de Q2 y Q3 tienen una señal de100kHz con una amplitud del orden de los 25V picoa pico y por medio de la resistencia R3 y el capa-

citor C4, se inserta al cable de la red eléctrica de220V, es decir, que cualquier receptor conectadoen la misma instalación la puede captar. El circuitoconsume corriente sólo al pulsar el botón P1 y suvalor no llega a los 10mA. Cabe destacar que, si sedesea transmitir una señal de audio, como porejemplo la voz humana, en lugar del osciladorhabrá que conectar un pequeño transmisor de AMde los muchos publicados en Saber Electrónica(Saber Nº 5, Saber Nº 28, etc.), esto reduce su ten-sión de alimentación por medio de un reguladorzener y conectará la salida a las bases de Q2 yQ3. Si desea utilizar el aparato sólo como timbresin cable, puede armar el transmisor de la figura 1en una placa de circuito impreso como la mostradaen la figura 2. En la figura 3 se aprecia una vista dela placa de circuito impreso con los componentes.

EL CIRCUITO RECEPTOR

En la figura 4 vemos el esquema eléctrico delreceptor, en el mismo se usan dos transistores yun integrado CMOS tipo CD4528.

El circuito se conecta a un toma cualquiera de lacorriente eléctrica y posee una etapa de alimenta-ción formada por el capacitor C1, la resistencia R2

Saber Electrónica

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Figura 3. Vista de la placa de circuito impresoarmada del Tx del timbre de aviso por la redeléctrica.

Lista de Materiales del Transmisor

R1 = 100k!R2 = 3k3R3 = 47!R4 = 1k!R5 = 10M!C1, C2 =4,7nF - capacitores de poliésterC3 = 100µF x 25V - capacitor electrolíticoC4 = 47nF x 400V - capacitor de poliésterC5=330nF x 400V - capacitor de poliésterD1 a D4 = diodo 1N4007 diodos rectificadoresDZ1 = diodo zener de 30V x 1 wattJAF1 = impedancia de 1mHQ1 =NPN tipo BC237 o BC548Q2 =NPN tipo BC237 o BC548Q3 =PNP tipo BC328 o BC558S1 = pulsador normal abierto

Lista de Materiales del Receptor

R1 = 10M!R2 = 1k!R3 = 47!

R4 = 3k3R5 = 330k!R6 = 10k!R7 = 120k!R8 = 100k!R9 = 27k!R10 = 22k!C1, C6, C7, C8 = 0,1µF - capacitores cerámicosC2 = 47nF - capacitor de poliésterC3 = 47µF x 25V - capacitor electrolíticoC4 = 4,7nF - capacitor cerámicoC5 = 2,2nF - capacitor cerámicoD1, D2 = 1N4007 - diodos rectificadoresDZ1 = diodo zener de 15V por 1WL1, L2 = ver textoQ1, Q2 = BC548 - transistores NPN de uso gene-ralIC1 = CD4520 - Circuito integrado CMOS divisorpor 10.Tr = Transductor piezoléctrico

VariosPlacas de circuito impreso, gabinetes para elmontaje, cables de conexión, fichas para 220V,estaño, etc.

LISTA DE COMPONENTES de los CIRCUITOS de las FIGURA 1 y FIGURA 4

Comando Multicanal por la Red Eléctrica


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y los dos diodos rectifica-dores DS1-DS2. El capaci-tor electrolítico de filtro C3 yel diodo zener DZ1 estabili-zan la tensión de alimenta-ción en 15V. C2 cumple la

función de “captar” la señalde 100kHz generada por eltransmisor y conducirlahacia la bobina L1. El arro-llamiento de L1 está hechosobre un núcleo toroidalcomún que tiene un segundoarrollamiento (L2), de formatal que la señal que está enL1 pasará inductivamente aL2. El arrollamiento secun-dario hará sintonía con la

frecuencia de 100kHz pormedio del capacitor C5 de2,2nF.

La función de Q1 es la deamplificar la señal débil queestá en la bobina L2, paraaplicarla a la entrada del cir-cuito integrado por medio desu pata 10. Este integradoCMOS se utiliza para dividir

por 20 la señal de 100kHz,por lo tanto en su salida(pata 3), se verá una fre-cuencia audible, que sepuede emplear en la chicha-rra piezoeléctrica marcadaen el esquema eléctricocomo CP1.

El transistor Q2 cumple lafunción “ s q u e l c h ”, quequiere decir, que desecha

todas las interferenciasespúreas que están en lalínea de red y bloquea elfuncionamiento del integradodivisor que no están en lalínea de los 100kHz emiti-dos por el transistor.

Si va a utilizar el sistemacomo intercomunicador devoz deberá cambiar esteesquema: conectará en

paralelo con C6 un receptor

Artículo de Tapa

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Figura 4. Circuito eléctrico del receptor por la red eléctrica para ser

empleado como “timbre de aviso”

Figura 5. Circuito impreso del receptor por la red eléctrica para serempleado como “timbre de aviso”


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Artículo de Tapade AM sintonizado a la frecuencia del transmisor.Para ello, deberá levantar R4 y desechar Q1, IC1, Q2y todos sus componentes asociados.

Si va a utilizar el sistema como timbre sin cables,puede armar el receptor de la figura 4 en un circuito

impreso como el mostrado en la figura 5.

Al montar el circuito transmisor de la figura 1 debetomar en cuenta que Q1 y Q2 son dos NPN claseBC237, y que Q3 es un tipo BC328.

Con un osciloscopio, se puede verificar si entre losdos emisores de Q2 y Q3 y la masa, está la señalpresente de onda cuadrada de unos 25V pico apico, de 100kHz.

ATENCION:

Los componentes están conectados a la tensión dered de 110V/220V en forma directa, de modo que nohay que tocarlos para que no sufra una fuerte des-carga eléctrica.

Para armar el receptor, lo primero que hay que efec-tuar es el arrollamiento alrededor del núcleo toroidalde las bobinas L1 y L2.

Para efectuar el arrollamiento se usará cable recu-bierto de plástico, o alambre esmaltado de 1 mm dediámetro.

Para la bobina L1 se darán 6 vueltas alrededor delnúcleo, para la L2, 16 vueltas alrededor del núcleo.Se aconseja montar IC1 en un zócalo o base.

Para verificar el funcionamiento del timbre, se debecolocar el transmisor en un tomacorriente y el recep-tor en otro, dentro de una misma habitación, luegose aprieta el botón de llamada, y se verifica la repro-ducción en el piezoeléctrico del receptor. Si no seescucha la chicharra, invierta la ficha sobre el toma yvuelva a repetir la experiencia.

Si la masa del transmisor y la masa del receptor noestán en el mismo cable de la red eléctrica, el cir-cuito no funcionará, luego si se invierte la ficha (sólola del receptor) pero el sistema igualmente no fun-ciona, quiere decir que hay algún error.

Si se tiene un Generador de BF, para verificar el fun-cionamiento del receptor , se puede aplicar unaseñal de externa de 100kHz de onda cuadrada enparalelo con la bobina L2. Hay que tomar en cuenta

que en todo el circuito impreso circula la corrientede red de 110V/220V, por lo tanto no se debentocar las pistas con los dedos, luego, girando lasintonía del generador llegará un momento en quese produzca el zumbido del transductor piezoe-léctrico.

Si el receptor funciona de esta forma, quiere decirque el error está en el transmisor, por lo cual sedeberá verificar su funcionamiento.

RADIOLLAMADA MULTICANAL POR LA RED ELÉCTRICADE GRAN ALCANCE. PARA INSTALACIONESMONOFÁSICAS Y TRIFÁSICAS

Describimos un sistema simple de llamada (mul-ticanal) para utilización dentro de empresas o degrandes ambientes, sin la necesidad de cablea-dos . Con él es posible localizar a una personaque estando en algún lugar determinado, use unaseñal de RF que se propaga por la red eléctrica.El sistema posee un gran alcance y puede serempleado aunque el transmisor y los receptores

estén conectados en diferentes fases.

Aclaremos que en un sistema de radiollamadaexiste una estación transmisora que envia seña-les codificadas que son reconocidas por aparatospreviamente programados (receptores).

En los sistemas tipo “pager antiguos”, una per-sona se comunicaba con una central a la cualdejaba un mensaje, luego desde la central seenviaba una señal que hacía sonar un bip, queindicaba que alguien se estaba intentando comuni-

car. En este caso se debía buscar el teléfono máspróximo y llamar a la central con el objeto de

Figura 6. Vista de la placa de cir-cuito impreso armada del Rx deltimbre de aviso por la red eléctrica.


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Artículo de Tapaescuchar el mensaje. En los sistemas modernos,una vez que la señal es reconocida, el receptorregistra el mensaje enviado en forma digital y se lepresenta en una pantalla de cristal líquido. De esto sedesprende que quien posee el receptor no debe lla-mar a la central para pedir el mensaje dejado por

alguien.

Estos sistemas operan en la banda de VHF y poseenun buen radio de alcance, pero tienen las mismaslimitaciones de los teléfonos celulares en relación aciertas zonas donde existen obstáculos grandes oalto nivel de interferencia que impiden que se esta-blezca la comunicación.

Para un sistema que dé cobertura a una ciudad,precisamos de un transmisor de alta potencia(varios kilowatt y receptores sensibles).

También, podemos contar con versiones de potencialimitada para operación dentro de una empresa. Enestos sistemas hasta es posible eliminar la necesidaddel uso de un transmisor de radio y, dependiendode las condiciones locales de propagación, se emple-arán otros medios que puedan ser más eficientes.

La idea presentada en este circuito es usar una señalque se propague por la red eléctrica y que pueda sercaptada en cualquier punto en que exista un tomaco-rriente (figura 7).

De esta manera una persona llevará el receptor con-sigo y lo conectará en un tomacorrientes delambiente donde se encuentre. Cuando este usuarioprecisa ser localizado, se emite una señal desde lacentral que activará un elemento sonoro en el recep-tor; el sonido indicará al usuario que lo están bus-cando.

Al “sonar” el señalizador, el usuario sabe que estásiendo buscado por la central, se dirige al teléfonomás próximo y se informa de qué se trata.

Como el circuito opera en una banda bastanteamplia de frecuencias, entre 40kHz y 120kHz, sepueden conectar varios receptores a distinta frecuen-cia o construir un "telecomando por la red eléc-trica" multicanal.

En general, la sensibilid del sistema es tal que selogra cubrir un alcance considerable cubriendo másde 1.800 metros de cable de recorrido (hemos hechopruebas con éxito), pero si el receptor se conecta auna fase diferente a la del transmisor, pueden exis-tir inconvenientes.

El transmisor propuesto posee una potencia de2,5W y opera en frecuencias comprendidas entre10 y 120kHz. La frecuencia se varía con el ajustede circuitos RC.

El receptor es del tipo PLL. Ambos circuitos se

alimentan directamente con la tensión de la redeléctrica.

El transmisor usa un oscilador tipo RC, con elconocido circuito integrado CD4093 para generaruna señal en la frecuencia de 40 a 120kHz.

Una de las puertas de este circuito integrado esconectada como un oscilador, cuya frecuencia sevaría con el ajuste de un pre-set multivueltas.

Si imaginamos la existencia de tres canales (para

comunicarse con tres receptores distintos, habrátres trimpots que deben ser ajustados indepen-dientemente para frecuencias bien diferentes).

La señal resultante se aplica a las otras puertasdel circuito integrado 4093, que funcionan comoun buffer-amplificador digital.

La señal de salida amplificada es llevada a un tran-sistor de potencia que envía la señal modulada ala red eléctrica a través de un transformadorconstruido sobre un bastón de ferrite. El acople

con la red se realiza por medio de dos capacitoresde poliéster.

La fuente de a l i m e n t a c i ó n consiste en unpequeño transformador conectado a la red eléc-trica, dos diodos y un capacitor de filtro.

No hay necesidad de regulación, pues el circuitofunciona bien con tensiones de 6 a 15V.

En cada uno de los receptores (en el caso queestamos analizando, tendremos tres receptores

iguales pero sintonizados a frecuencias diferen-tes), tenemos inicialmente un transformador con

Figura 7. Conexión del comando multicanal en

la red eléctrica monofásica.


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núcleo de ferrite acoplado a la red eléctrica por

medio de un capacitor de poliéster de 10nF. Poreste transformador pasan las señales de alta fre-cuencia que deben ser aplicadas a la entrada deun P L L construido con el circuito integradoCA/LM/NE567.

Los dos diodos en oposición conectados en laentrada evitan que picos de alta tensión de la redpuedan causar problemas a los circuitos integra-dos. La sintonía del PLL se realiza con un pre-set,que debe ser ajustado para la frecuencia corres-pondiente del canal del transmisor seleccionado.

En cuanto el circuito integrado PLL no reconocela señal del transmisor, su salida permanece en elnivel alto y el LED indicador permanece apagado.

La señal de salida del PLL se conecta a una de laspuertas del CD4093 y como está conectada comoinversor, tiene su salida en el nivel bajo.

Eso hace que los osciladores montados en tornode CI2b, y CI2c se mantengan desactivados.

Cuando el circuito PLL reconoce la señal de la

estación transmisora la salida va a estado bajo, la

primera compuerta conmuta su tensión y se habi-

litan los osciladores.

El resultado es la producción de una señal deaudio intermitente producto de las señales genera-das por ambos osciladores y mezcladas en laúltima compuerta digital.

De esta manera, se genera en un buzzer un "bip",cada vez que se activa el transmisor. La frecuenciade los bips es dada por C6 y la intermitencia esdada por C7.

La fuente de alimentación consiste en un transfor-mador, dos diodos y un capacitor. La tensiónmáxima de alimentación es de 10V, dado que éstees el valor máximo que soporta el 567.

Como dijimos al comienzo, tendremos problemasde enlace si existe algún medio que derive a masalas señales del transmisor, como por ejemplo untransformador de aislación, un medidor decorriente o, en especial, si el transmisor estuvieraconectado a una fase y el receptor a otra de unamisma instalación. En un caso como éste, el pro-

blema puede ser resuelto con la conexión de un

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capacitor de 120nF x 600V entre las dos fases, con-forme a lo sugerido en la figura 8.

El capacitor ofrece un camino de baja impedanciapara las señales de alta frecuencia que puedenentonces pasar de una red a otra, sin embargo, su

resistencia será elevada para los 50HZ (ó 60Hz) dered e incluso, hasta favorecerá la corrección del fac-tor de potencia de la instalación.

En la figura 9 tenemos el circuito completo deltransmisor. Este transmisor puede ser montado enuna placa de circuito impreso, conforme a la figura10. Vea en la figura 11 cómo queda la placa montada

El transistor de potenciapuede ser cualquierNPN Darlington de por

lo menos 3A d ecorriente máxima decolector y debe sermontado en unpequeño disipador dec a l o r. Puede tambiénser usado un FET depotencia sin alteracio-nes en el circuito.

L1 es formada por 80v u e l t a s de alambreesmaltado de 0,8 mmde diámetro en un bas-

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Artículo de Tapa

Figura 8. Conexión del comando multicanal enla red eléctrica trifásica.

Figura 10. Circuito impreso del Tx por la red eléctrica para ser empleado como “sistema multicanal”

Figura 9. Circuito eléctrico del Tx por la red eléctrica para ser empleado como“sistema multicanal”


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tón de ferrite de 0,8 a 1 cm de diámetro y de 10 a15 cm de largo.

L2 consiste en 180 vueltas del mismo alambre,devanado sobre L1.

Los capacitores C3 y C4 deben tener una tensiónde aislación de por lo menos 400V.

Para la fuente de alimentación, el transformadordebe tener un bobinado primario de acuerdo con lared de energía local y una tensión secundaria de

6 + 6V x 1A.

En la figura 12 tenemos el diagrama completo delreceptor que hace el uso de un PLL.

El montaje del receptor en una placa de circuito

impreso es mostrado en la figura 13. Vea en lafigura 14 cómo debe quedar la placa con sus com-ponentes montados.

Conviene que el receptor se aloje en un pequeñogabinete plástico de los empleados en fuentes de

alimentación portátil que posee el conector paratomacorrientes, de manera que el usuario sólotenga que conectar "la caja receptora" en untomacorrientes del ambiente donde se encuentre.

El transformador de acoplamiento de RF está for-mado por los arrollamientos L1 y L2. L1 consisteen 150 vueltas de alambre esmaltado de 0,8 mmde diámetro en un bastón de ferrite de 0,8 a 1 cmde diámetro y de 10 cm de largo.

L2 es un arrollamiento de 150 vueltas devanado

sobre L1.

C1 es un capacitor de poliéster de 600V de ten-sión de trabajo.

El transductor es una cápsula piezoeléctrica.

Para la fuente de alimentación, es usado unpequeño transformador con nucleo de granoorientado (para disminuir el tamaño) de 6V+6V x100mA de bobinado secundario.

Para los test iniciales de ajuste conecte el trans-misor y el receptor en un mismo tomacorriente(emplee un triple). Coloque inicialmente P1 deltransmisor para una posición correspondiente a1/3 de su giro. Después accione S1 que activa eloscilador cuya frecuencia es controlada por P1, y

ajuste en el receptorel trimpot hasta cap-tar la señal. Cuandoeso ocurre, el LEDdebe encender y eloscilador entrar en

acción.

Tenga cuidado parahacer la s i n t o n í ac o r r e c t a, puesestando cerca, paraestar seguro, coloqueel receptor en otrotoma alejado y verifi-que la recepción; sino ocurriera, ajustenuevamente el pre-

set del receptor.

Figura 11. Vista de la placa de circuito impresoarmada del Tx del sistema multicanal por la redeléctrica.

Figura 12. Circuito eléctrico del Rx por la red eléctrica para ser empleado

como “sistema multicanal”


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Para hacer el ajuste fino mantenga S1 accionado ycoloque el receptor en una sala distante. Ajuste elpre-set para la sintonía correcta.

En la figura 15 damos un circuito adicional quepuede ser usado para aumentar la sensibilidad delreceptor, necesario en los locales más distantes delambiente de operación.

Comprobado el funcionamiento de un receptor, repi-tiendo los pasos recién explicados, se efectúa elajuste de otro canal. Con más de 5 canales puede

ser difícil fijar la sintonía, pues el sistema PLLpuede disparar con cierta facilidad cuando capta fre-cuencias armónicas de la señal fundamental emi-tida. Si un canal fuera ajustado a 40kHz y otro a80kHz, existe la posibilidad de interferencia entreellos.

Las frecuencias ideales de ajuste son: 40kHz, 55kHz,70kHz y 95kHz para 4 canales y 40, 60 y 95kHZ parael caso de tres canales.

Tenga en cuenta que el tamaño del receptor (que

deberá llevar la persona que deberá ser localizada),

depende en gran medida del largo del bastón deferrite. Por tal motivo, puede realizar pruebas conbastones más pequeños. Por ejemplo, para unbastón de 5 cm de largo, con un incremento del15% en la cantidad de vueltas tanto de L1 como de

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Artículo de Tapa

Figura 13. Circuitoimpreso del Rxpor la red eléc-trica para serempleado como“sistema multica-nal”

Figura 14. Vista de la placa decircuito impreso armada del Rxdel sistema multicanal por la redeléctrica.


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L2, hemos conseguido resultados satisfactorios.

Al efectuar nuestro montaje, tuvimos dificultad enhacer oscilar el circuito transmisor; dicho incon-veniente fue solucionado al colocar un circuito inte-grado CD4093BP (la terminación BP es impor-tante), con un componente cuya terminación es“BE”, la oscilación se torna inestable.

También realizamos pruebas colocando un tran-sistor modulador en el transmisor, con el objetode poder emplear el circuito como intercomunica-dor, el resultado fue bueno para un ancho debanda de 2kHz que emplea un BF494B con un

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transformador driver en emisor, para inyectar laseñal de audio. En el receptor, tuvimos que “des-intonizar” levemente el PLL para poder obtener laseñal modulada.

La información de audio la obtuvimos por medio de

un diodo (1N4148) colocado en pata 8 del 567, conun capacitor de 10nF conectado a masa. Comoamplificador de audio empleamos un circuito paraautorradio con TDA2002. Cabe aclarar que estaexperiencia tiene fines didácticos y si bien los resul-tados fueron satisfactorios, no creemos recomen-dable que sean efectuados por hobbistas sinexperiencia.

Por último, debemos aclarar que por estar pre-sente la tensión de red en algunas pistas de los cir-cuitos impresos, se deberá tener sumo cuidado en

la manipulación del sistema, dado que si, pordescuido, se tocan dichas pistas, el armador reci-birá una descarga eléctrica. El armado no revisteinconvenientes y la construcción de las bobinasno es crítica.

INTERCOMUNICADOR POR LA RED ELÉCTRICA

Este sistema Tx - Rx permite utilizar el tendidoeléctrico domiciliar para transmitir señales de

Figura 14. Modificación a realizar en el sistemamulticanal para obtener mayor sensibilidad.

Lista de Materiales del Transmisor

CI1 - 4093- circuito integrado CMOSQ1- TIP111 o equivalente - transistor darlingtonde potencia de 3AD1, D2- 1N4002 - diodos rectificadores de silicio.R1- 1M!R2, R3, R4- 3k3R5- 1k2

P1-P2-P3 - pre-set multivueltas de 100k!C1- 0,001µF - cerámico o poliéster.C2 - 2.200µF/16V - electrolíticoC3, C4 - 0,01µF - poliéster de 600V o másS1, S2, S3 - Interruptores de presión NA (pulsa-dores para impresos)T1 - Transformador de 220V a 6V+6V x 1A.L1, L2- Bobinas- ver texto

Lista de Materiales del Receptor

CI1 - NE567 - circuito integrado PLL

CI2- 4093- circuito integrado CMOS

D1, D2 - 1N4148 - diodos de uso generalD3, D4 - 1N4002 - diodos rectificadores de silicioLED- LED de 5 mm de cualquier color.R1 - 1k2R2 - 47k!R3 - 680k!P1 - pre-set multivueltas de 100k!C1 - 0,01µF - poliéster para 600V o más.C2- 1.000µF x 16V - electroliítico

C3- 4,7nF- cerámico o poliésterC4- 0,022µF- cerámico o poliésterC5- 0,01µF- cerámico o poliésterC6- 33nF- cerámico o poliésterC7- 1µF- electrolítico x 16VC8- 0,1µF- cerámico o poliéster.L1, L2 - bobinas- ver textoT1- transformador de 220V a 6V+6V x100mABZ- transductor cerámico (ver texto).

Varios:

Placas de circuito impreso, gabinetes para mon-

taje (ver texto), estaño, cables, etc.

LISTA DE COMPONENTES de los CIRCUITO de la FIGURA 9 y FIGURA 12


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Saber Electrónica

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Artículo de Tapa

audio desde un punto hacia uno o más parlantesremotos. El alcance promedia los 100 metros efecti-vos dentro de la misma vivienda o hacia otra quecomparta la misma fase eléctrica.

En la figura16 se muestra el circuito del transmisorel cual básicamente obtiene la señal proveniente deuna fuente estéreo, las suma en una única señal y

las coloca sobre el potenciómetro de 10k! que hacelas veces de control de sensibilidad o volumen deentrada.

Un capacitor desacopla la componente de conti-nua que pudiese existir. Posteriormente la señalingresa al VCO del integrado LM566, el cual seencarga de modular la señal entrante sobre una por-tadora de 200kHz.

Dicha frecuencia es determinada por el resistor de18k! y el capacitor de 82pF. La salida del integrado

nos da 6Vpp de señal, que es amplificada por el tran-sistor, el cual la coloca sobre el transformador deacoplamiento T1 y éste sobre la red eléctrica. Estetransformador debe ser sintonizado a la frecuenciade portadora (200kHz).

Por último los dos capacitores de alto voltaje aíslan eltransformador de la red eléctrica.

El conjunto opera con 12V estabilizados provenien-tes de la fuente elaborada a partir de T2, los dos dio-dos rectificadores, los capacitores y el regulador en

serie 7812 que se encarga de estabilizar la tensión.

Este regulador no requiere de disipador térmicodado que trabaja a muy baja corriente de carga. Eltransformador de alimentación (T2) es de primario220V (o la red eléctrica que sea) y secundario15+15 con 100mA de corriente.

En tanto el transformador T1 es de FI (frecuenciaintermedia) para 455kHz (lo puede encontrar en

radios de AM en desuso y lo identificará por elcolor amarillo pintado en el núcleo de ferrita ajus-table).

En la figura 17 se puede observar el receptor, elcual explicamos a continuación.

La señal proveniente de la red eléctrica es ais-lada por los capacitores de alta tensión e insertadaal transformador de FI marcado como T1.

Este está sintonizado a 200kHz que es la fre-

cuencia de portadora empleada para la transmi-sión de audio.

La resistencia de 3k! se encarga de limitar elancho de funcionamiento para que los posiblestransitorios de la línea no pasen a la etapa poste-rior y desde ella al parlante. Los cuatro transistoresse ocupan de elevar la señal en su tensión para asíentregarla al circuito detector PLL incluido dentrodel circuito LM565.

A la salida de este integrado tenemos una señal

de audio demodulada lista para ser aplicada a un

Figura 16. Circuito eléctrico del transmisor de unintercomunicador por la red eléctrica


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Saber Electrónica

7


amplificador de audio convencional, el cual ledará la potencia necesaria para mover la bobina de

un parlante (bocina) y así producir sonido. Elpotenciómetro de 10k! permite ajustar con pre-cisión la frecuencia de enganche del PLL permi-tiendo así su correcto funcionamiento.

Un error en este ajuste haría que parte de la por-tadora pase como si fuese audio escuchándoselluvia o ruidos molestos en la salida. Al igual que enemisor, el receptor se alimenta de un transforma-dor de 15V+15V pero en este caso con 250mA decorriente. En tanto el transformador de frecuen-cia intermedia es idéntico al empleado en el trans-misor.

Es sumamente simple ajustar el conjuntosiguiendo algunos pasos.

Inicialmente hay que sintonizar los transforma-dores de FI para lo cual será necesario conectar ala red eléctrica tanto el emisor como el receptor. Noes necesario conectar señal de audio a laentrada del emisor en esta fase de la calibración.

Con un voltímetro de CA de alta impedancia (cual-

quiera digital sirve) medir la tensión presente en el

secundario del transformador de FI del receptor eir ajustando los núcleos de ferrita hasta obtener la

máxima lectura posible.

Es posible que necesite retocar este ajuste si secoloca el receptor mas allá de los 70 metros deltransmisor. Siempre ajustar primero el transmi-sor y luego el receptor. Repetir esta prueba conmás sutileza cada vez hasta obtener la lecturaóptima.

Con esto quedarán sintonizadas las unidades.Luego ajustar el potenciómetro del receptor hastaobtener la mayor limpieza de señal posible. Esteserá un punto que se encontrará cerca del centrodel recorrido.

Habrá que ajustar cuidadosamente este potenció-metro a fin de rechazar la mayor cantidad posiblede ruido causado por reductores de intensidadelectrónicos para lámparas que suelen interferirbastante RF en el tendido eléctrico.

Por último habrá que ajustar el nivel de modula-ción en el emisor para evitar que una sobre-modulación afecte la calidad de audio distorsio-nándolo. Coloque el potenciómetro m a r c a d o

Figura 17. Circuito eléctrico del receptor de un intercomunicador por la red eléctrica


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Saber Electrónica

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Artículo de Tapacomo VOL en su, extremo cercano a la masa(mínimo) y ahora si inyectar una señal de audio pro-veniente de una radio o estéreo en las entradas delsistema.

Controle que el o los receptores estén encendidos y

con volumen para poder percibir cuando el sistemafuncione correctamente. Comience lentamente asubir el nivel de modulación (actuando sobre elpotenciómetro VOL) hasta que se comience a escu-char distorsión en el audio. Reducir ahora el cursorhasta el máximo posible sin deformar el audio y ésteserá el tope de modulación. Este potenciómetropuede ser empleado para bajar o subir el volumen detodos los receptores simultáneamente sin ir uno poruno a moverlos.

NO TA S: En algunos transformadores de FI s e

incluye internamente el capacitor de 1nF, compro-barlo antes de soldar el capacitor previsto en el cir-cuito.

De no conseguir los transistores LM se los puedesustituir por los reemplazos que ofrezca el comerciosiempre que trabajen dentro de los 200kHz.

Recuerde que se esta trabajando sobre la redeléctrica la cual es muy peligrosa. Mas allá detener transformadores aisladores un error en lassoldaduras hará que recibamos una descargaque, dependiendo de nuestra resistencia, inclusonos puede matar. Por ello revise varias veces el

circuito antes de enchufarlo y luego de hacerlo noconectarlo a un sistema de audio hasta haber rea-lizado las pruebas rutinarias y el ajuste.

Como observará, el secundario del transformadorde FI posee una derivación no simétrica, que seencuentra más cerca de uno de los extremos quedel otro. Para saber cuál es el extremo más cer-cano bastará con medir con un óhmetro la resis-tencia entre el centro y los extremos. Hacia dondehaya menor valor será el extremo más cercano.

En nuestro caso dotamos al sistema de un ampli-ficador de Audio con circuito integradoTDA2002dado que proporciona 6W sin distorsionar ú ochocon algo de esfuerzo. Si se requiere emplear elequipo en recintos amplios se pueden colocaramplificadores más potentes como el LM12CLKo el LM3886TF. !


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CÓ M O DE S C A R G A R E L CD EX C L U S I V O PA R A LE C TO R E S D E SA B E R EL E C T R Ó N I C A

CD: Manejo de Puertos de ComputadoraEditorial Quark SRL, Saber Internacional S.A. de CV, el Club SE y la Revista

Saber Electrónica presentan este nuevo producto multimedia. Como lectorde Saber Electrónica puede descargar este CD desde nuestra página web,grabar la imagen en un disco virgen y realizar el curso que se propone. Pararealizar la descarga tiene que tener esta revista al alcance de su mano,dado que se le harán preguntas sobre su contenido. Para realizar la des-carga, vaya al sitio: www.webelectronica.com.ar, haga click en el íconopassword e ingrese la clave “CD-1285”. Deberá ingresar su dirección decorreo electrónico y, si ya está registrado, de inmediato podrá realizar ladescarga siguiendo las instrucciones que se indiquen. Si no está registra-do, se le enviará a su casilla de correo la dirección de descarga (registrar-se en webelectronica es gratuito y todos los socios poseen beneficios).

Este producto es un CD

Multimedia interactivo que se

encuentra dividido en los siguien-

tes 7 módulos:

MÓDULO 1: Te o r í a .Descripción de Puertos.

MÓDULO 2: Manejo dePuertos de PC.

MÓDULO 3: Mas Te o r í aRecomendada.

MÓDULO 4: Programacióndel Puerto Serie.

MÓDULO 5: Programacióndel Puerto Paralelo.

MÓDULO 6: Lenguajes deProgramación.

MÓDULO 7: Domótica.

El contenido de cada módu -

lo es el siguiente:

Módulo 1: Teoría.

Descripción de los Puertos

Puerto paralelo.

Puerto serie.

Puerto USB.

Puerto Infrarrojo.

Puerto Wirless.

Puerto Bluetooth.

Módulo 2: Manejo de

Puertos de PC.

Características generales y

nociones principales.

La computadora como siste-

ma de control.

El puerto de la PC.

Descripción del conector

físico.

Acceso al puerto.Registros.

Protocolo del puerto de

impresora.

Interrupciones con el puerto

paralelo.

Velocidad.

Acceso básico al puerto

paralelo.

Actividades.

Interfaces básicos de E/S

con el puerto paralelo.

Distinguiendo los sistemas

operativos.

Display de 7 segmentos.

Los drivers, comunicando

Hard&soft.

Soporte de programación.

Simple vs. complicado.

Niveles de trabajo.

Adquisición de datos placa

interna.

Adquisidor externo.

E/S en DOS.

E/S directa con Windows.

IO.DLL: un recurso más

que útil.

Ejemplos en Visual Basic.

Módulo 3: Mas Teoría

Recomendada.

En este módulo encontrará

una serie de notas de descrip-

ción y distintos tipos de dispositi-

vos y aplicaciones adaptadas a

los puertos de las PCS.

Módulo 4: Programación

del Puerto Serie.

Teoría y práctica de progra-

mación del puerto serie.

Módulo 5: Programación

del Puerto Paralelo.

Teoría y práctica de progra-

mación del puerto paralelo.

Módulo 6: Lenguajes de

Programación.

Descripción de los lengua-

jes más utilizados en la progra-

mación de puertos de compu-

tadoras.

Módulo 7: Domótica.Módulo 7.1 Curso de

Domótica.

Módulo 7.2 Teoría.

Manuales Técnicos.

Módulo 7.3 Programas

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Circad Demo

EcadPlus Demo

Elcad

ELECTRE NT

See Technical

WSCAD Demo

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Introducción

Como nuestros lectores saben, és-ta es una serie de artículos muy espe-cial. La idea es diseñar juntos unafuente pulsada; es decir que yo aún notengo la solución mientras estoy escri-biendo estos artículos y además ni si-

quiera me animé a asegurar que pue-da llegar a una. Quedamos en que decualquier modo la aventura de apren-der es siempre provechosa y decidi-mos meternos en el tema con todo.

Me animé a escribir porque leí unartículo en una revista española endonde explicaban parcialmente laconstrucción de una, evidentementebasada en un articulo en Inglés al queno tuve acceso. Pero a medida que fuiingresando en el diseño me dí cuenta

de que tenía grandes falencias y nopude resolver la sección del secunda-rio del transformador.

Releyendo mis propios artículossobre fuentes llegué a la conclusiónde que las fuentes de alta potencia demejor rendimiento se utilizaban en losTV de plasma y son fuentes que no sepueden clasificar como pulsadas aun-que funcionen con pulsos. Se llamanfuentes resonantes y como es clásico

en nuestro curso vamos a estudiarlasa fondo.

El Efecto Resonante Mecánico

La resonancia mecánica es unefecto sumamente utilizado en mu-chos dispositivos y debemos estudiar-la antes de entender cómo funcionauna fuente resonante.

El péndulo es la máquina resonan-

te más conocida de todas las épocas yla más didáctica para entender el pro-blema del rendimiento. Vamos a anali-zar un péndulo con aguja rígida, pesoy rulemán en su punto de pivote. Ver lafigura 1. Este dispositivo es una má-quina transformadora de energía gra-vitatoria en energía térmica, si consi-deramos que el rulemán no es ideal ytiene un determinado rozamiento.

Las transformaciones que se pro-ducen son las siguientes:

A) Se levanta el peso dándole energía potencial gravitatoria y se suelta.

B) La aguja hace oscilar al peso que llega al punto central; en ese lugar la energía potencial gravitatoria es nu - la porque el peso no puede bajar más allá de esa posición. Toda la energía

potencial se transformó en energía ci - nética.

C) La energía cinética lleva al pe - so hacia la izquierda hasta una altura algo menor que la derecha.

D) El rulemán se calienta por el ro - zamiento, generando una energía tér - mica exactamente igual a la pérdida de energía potencial gravitatoria.

E) La energía potencial algo redu - cida comienza a convertirse en ener - gía cinética con dirección contraria a

la anterior. Pasa por el punto central y comienza a reducirse aumentando la energía potencial.

F) Cuando el péndulo se detiene totalmente lo hace a menos altura que desde donde partió y comienza un nuevo ciclo de descenso. En ese mo - mento el martillo golpea al peso y re - cupera la energía térmica generada en el rulemán.

Note que si el rulemán se oxida, elsistema debe realizar un esfuerzo ma-

Habíamos discutido hace varias ediciones cuál era la mejor topología para una fuente de audio. Y cuando quiero “optimizar” la topología

elegida me encuentro con problemas difíciles de resolver. Por eso en esta entrega vamos a plantear un nuevo método de resolver el proble -

ma con una fuente no pulsada.

AUTOR: ING. ALBERTO H. PICERNO [email protected] [email protected] www.picerno.com.ar

A UDIO

Figura 1 - Oscilador a péndulo.


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yor sobre el mismo y se produce másenergía térmica. El péndulo sube me-nos y el martillo debe dar un golpemayor para mantener al sistema fun-cionando a amplitud constante.

El Sistema Resonante Eléctrico

En la resonancia eléctrica se utili-zan las características opuestas delcapacitor y del inductor. El hecho deque uno se oponga a las variacionesde tensión y el otro a las variacionesde corriente hace que colocados enserie o en paralelo sean ideales paratransferirse la energía de uno a otro

generando una oscilación amortigua-da (como la del péndulo). Cada circui-to busca reponer la energía perdidaen cada ciclo de modo que la oscila-ción se realice en forma permanente.El problema es que los circuitos de-ben completar la posibilidad entregarla energía perdida en cada ciclo conla posibilidad de retirar potencia con-tinua hacia el amplificador y que latensión de continua pueda ajustarsepermanentemente con un sistemarealimentado.

En la figura 2 se puede observarel circuito básico que nos ayudará aexplicar el funcionamiento.

El circuito resonante está consti-

tuido por la inductancia de primario deT1 que es de 330µHy y el capacitorC5 de 12 nF. El generador que proveeenergía al sistema es XFG3 que co-mo podemos observar es de ondacuadrada con una amplitud de 310Vpap es decir la tensión rectificada porun puente en redes de 220V, 50 Hz ode un circuito doblador en redes de110V, 60 Hz.

La salida de tensión del circuito seobtiene del bobinado secundario conpunto medio de T1 que debe tener laamplitud deseada de 32V aproxima-damente. Cuando se carga el circuitoocurre lo mismo que en el símil mecá-nico; la oscilación se atenúa y el ge-nerador debe entregar mayor energíaal sistema.

Esto se puede lograr de dos mo-dos: el primero es trabajando con elperíodo de actividad de las llaves conel circuito driver creado anteriormentecon un comparador para que nuncaquede un circuito abierto. El otro mo-do consiste en trabajar fuera de la fre-cuencia de resonancia para que el cir-cuito sintonizado reciba menos ener-gía debido a que le llega fuera detiempo.

En la figura 3 se puede observar

la curva de resonancia del circuito re-

Figura 2 - Circuito básico.

Figura 3 - Curva de resonancia del circuito.

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sonante serie medida con un medidorde Bode.

Este circuito resonante posee unacurva de resonancia con una máximode 30 dB a la frecuencia central de78kHz. Según la figura, al trabajar a100kHz, la tensión de salida es menora lo necesario, pero basta con acercar

la frecuencia a unos 90khz para lograrla tensión requerida y luego variarsuavemente la frecuencia ante varia-ciones de la tensión de carga.

Demás está decir que una combi-nación de los dos modos de variar lasalida permite obtener un cambio no-tablemente grande de la misma. Porejemplo si llevamos la frecuencia a unvalor de 80kHz. podríamos cargar lafuente con una resistencia de 4,3

Ohms generando una potencia de sa-lida 10 veces mayor.La forma de señal de salida es

realmente algo para analizar. Si el cir-cuito resonante se excita con una se-ñal cuadrada podríamos pensar quela señal de salida del transformadores también una señal del mismo tipo.Pero en la figura 4 podemos observarque no es así que la señal de uno delos secundarios es casi una señal se-noidal. Como podemos observar en

rojo aparece la verdadera señal de

primario como una conmutación de lasalida del puente de rectificadores o eldoblador es decir con 310V la mitaddel tiempo y con una conexión a ma-sa viva el resto del tiempo. Esa señalse aplica al LC formado T1 y C5 quegenera el intercambio energético co-rrespondiente a un circuito resonante

serie.Aunque la tensión aplicada al cir-

cuito sea cuadrada la corriente quecircula corresponde a la carga conec-tada sobre ese generador y no a la se-

ñal del generador. En el límite si el Qdel circuito resonante es infinito la for-ma de señal puede ser cualquiéra quela corriente que circula es siempre se-noidal. En nuestro caso como el Q noes infinito, la señal de corriente por elprimario no es perfectamente senoidalsino una combinación de senoidal con

una pequeña cuadrada. El campomagnético en el núcleo es proporcio-nal a la corriente de primario y por lotanto varía de la misma forma. Y porúltimo; la tensión de los secundarios

Figura 4 - Señal de los secundarios.

Figura 5 - Circuito completo del secundario. Nota: los capacitores C1 y C2 lue - go serán agrandados considerablemente; no lo hacemos ahora para que no se

lentifique la simulación.


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es proporcional a la variación del cam-po magnético del núcleo y por lo tantoes senoidal con la misma distorsiónque tiene la corriente de primario.

Lo importante es que se trata deuna señal simétrica y que la variación

del pulso positivo es igual a la del ne-gativo que es nuestra principal preo-cupación.

En el circuito básico colocamoscomo carga del secundario, simplesrectificadores de media onda pero elcircuito se puede completar con unpar de diodos más y realizar un recti-ficador de onda completa como puedeobservarse en la figura 5.

El Generador de OndaCuadrada con Llaves Controladas

Ahora nos queda por conectar elprimario a las dos llaves controladaspor tensión que posteriormente seránreemplazadas por transistores MOS-FET digitales de potencia. Ver la figu-ra 6.

La generación de la onda cuadra-da se realiza del siguiente modo. En el

primer tiempo se cierra la llave J1 apli-

cando la tensión de fuente al extremosuperior del transformador. Cuandotranscurre el 50% del periodo de la se-ñal la llave J1 se abre y se cierra la lla-ve J2 enviando el terminal superior deltransformador a masa. Esto significa

aplicar una onda cuadrada de 310Vde pico a pico desplazada de cero demodo que el semiciclo negativo coin-cida con masa.

Parecería que se aplica una ten-sión continua de 155V al primario deltransformador, pero esto es imposibleporque en serie con el primario está elcapacitor C5 que se carga justamentea un valor medio de -155V desplazan-do la onda cuadrada de primario enforma simétrica a masa.

En la figura 7 mostramos el oscilo-grama de tensión sobre el LC y la ten-sión del secundario inferior para queel lector lo pueda comparar con el dela figura 5 para demostrar que los cir-cuitos son equivalentes.

Ahora vamos a medir la tensiónsobre el primario de T1 y la vamos acomparar con la tensión sobre el LC.Ver la figura 8.

Como se puede observar la ten-

sión es perfectamente alterna sin nin-

guna componente continua super-puesta, pero también podemos obser-var que el valor de tensión de pico so-bre cualquiera de las llaves supera losvalores que pueden soportar losM O S F E T porque llega a ser de

1500V.En el ítem siguiente indicaremos

el modo de solucionar este problema.

La Tensión Sobrelos Transistores Mosfet

Si sobre un circuito resonante se-rie se quiere reducir la tensión sobrelos dos componentes; se debe reducirla energía que los excita o reducir el

Q. En realidad hay que realizar lasdos cosas al mismo tiempo para novariar la tensión de salida.

Para reducir la energía entregadaal circuito sólo nos queda reducir eltiempo de actividad, pero tal como lohicimos anteriormente con un circuitoque mantenga baja la impedancia desalida del generador en todo momen-to; es decir que no vale mantener lasdos llaves abiertas al mismo tiempo.

Con esto ya se reduce la tensión

Figura 6 - Circuito con generador a llaves.

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sobre las llaves pero como se va a re-ducir la tensión de salida es necesarioreducir la relación de espiras deltransformador para obtener la mismatensión de salida.

Esto aumenta la carga sobre el cir-

cuito resonante con lo que se reduceaún más la tensión sobre las llaves

pero aumenta la corriente que las re-corre. Esto es un mecanismo de co-rrección de errores que debe ser apli-cado reiteradamente hasta obtener elresultado deseado. Lo ideal es buscaruna tensión de alrededor de 600V pa-

ra poder utilizar cualquier MOSFETdefuente de TV.

Conclusiones

Más adelante veremos al circuitopero con el excitador de doble compa-rador. Reduciremos el tiempo de acti-vidad y ajustaremos la relación de es-

piras para lograr el diseño del trans-formador. !

Figura 7 - Oscilograma de tensión sobre el LC y el secundario inferior con el generador a llaves.

Figura 8 - Oscilograma sobre el primario del transformador.


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EDICION ARGENTINA

Nº 130 DICIEMBRE 2010Distribución:

Capital: Carlos Cancellaro e Hijos SH, Guten-berg 3258 - Cap. Interior: Distribuidora BertránS.A.C., Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap.Fed.

U r u g u a y:RODE-SOL: Ciudadela 1416 -

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SABER ELECTRÓNICAHerrera 761/763 Capital Federal (1295)

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Hay que trabajar metódica-mente; pero el método detrabajo depende del equipa-

miento que posea cada técnico. Loideal es poseer una fuente regu-lada de 0 a 30V que entregue unacorriente de 4A y trabajar a circuitoabierto. El método es similar al quese utiliza para reparar fuentes dealimentación pulsadas de TV. Enlugar de alimentar el Royer desdeel Buck se lo desconecta y se locarga con una carga adecuada;luego se alimenta el Roger desdela fuente regulada levantándoladesde 0V y se observa el funciona-miento con un osciloscopio o conun medidor apropiado. Si el Rogerfunciona bien se observa que elBuck genere tensión sobre la resis-tencia de carga. Si no genera ten-sión se pasa a observar la presen-

cia de señales emitidas por elgenerador PWM y potenciadas por

el driver. Y si éste no emite se pasaa controlar la realimentación delRoger al generador PWM y las pro-tecciones.

Si Ud. no tiene una fuente de4A debe usar otro método menosespecífico. Es decir que no podráreparar buscando la falla paso apaso sino que deberá suponer queciertas etapas funcionan bien verifi-cando las secciones fáciles de con-trolar.

Supongamos que Ud. solotiene una fuente de 12V, 1A. Antesde alimentar el inverter verifiquecon el óhmetro que no esté cortadaR29 indicando un valor de 510Ohm (si estuviera cortada el inver-ter arranca y se detiene de inme-diato). Luego desconecte Q4 paraevitar que el Buck arranque y tireabajo a la tensión de la fuente de

12V 1A. Alimente con 12V entre laspatas 1, 2, 3 y las 6, 7, 8.

¿Qué tensiones se deben medir en la sección de protección para indicar que ella funciona correctamente?

El fabricante no indica las ten-siones sobre el plano, así que tuvi-mos que dibujar el circuito en unlaboratorio virtual para poder resol-ver el problema. Nosotros dibuja-mos todo el circuito pero en lamayoría de los casos solo hacefalta dibujar una parte del mismo.

En la figura 1 se puede obser-var el circuito de protección aisladodel resto para estar seguro que élfunciona correctamente y no estáafectado por el circuito del genera-dor PWM.

Lo primero es reemplazar lostubos por un resistor equivalenteque soporte 2kV indicado como R1en el circuito.

El primer problema es cómoexcitar al circuito y cómo controlar

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Cuaderno del Técnico Reparador

T E L E V I S O R E S Y M O N I T O R E S D E P A N TA L L A P L A N A

Cómo Reparar Fallas EN LA S ECCIÓN I NVERTER

¿Cómo se repara un circuito de protección yun inverter completo? Por lo general esimposible determinar la condición de lasprotecciones tratando de hacer funcionar elcircuito normalmente. Lo único que se consi-gue, es ver que no hay generación de tensiónpara los tubos pero no se sabe si es por unmal funcionamiento del Roger, del BuckConverter del generador PWM o de las protec-ciones. En este artículo analizaremos diferen-tes procedimientos para localización y solu-ción de fallas en el invertir.

Autor: Ing. Alberto Horacio Picerno


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sus salidas. Como dijimos tododepende del instrumental que Ud.tenga en su taller. El generador quese necesita realmente y que estádibujado en el circuito no existe enningún taller pero esperamos dise-

ñarlo en algún momento. Se tratade un generador sinusoidal de50kHz de 0 a 1500V. Mientras tantose puede trabajar con un EVARIACconectado en lugar del generadorXFG1 pero modificando el resistorR1 para que por el circuito circuleuna corriente normal y modificandola conexión del generador. En lafigura 2 se puede observar el cir-cuito de prueba incluyendo la medi-ción de las dos salidas con undiodo verde para el corte por pocacorriente por los tubos y uno rojopara el arranque suave.

Enumeremos los componentesagregados para realizar la prueba yque no forman parte del circuitoreal:

R16) 27k , 5W . Remplaza la carga de los tubos al alimentarlos con 300V

R21) 10k , 5W. Limita la corriente por los diodos zener.C1) 0.1µF, cerámico disco.

Evita oscilaciones debidas a la rea - limentaciónn por R34.

R23 Led 1 rojo) Sensor de ope - ración del arranque suave.

R22 Led 2 verde) Sensor de protección por baja corriente por los tubos.

V2) Fuente de 5V, agregada si no se usa la fuente interna.

EVARIAC) Fuente ajustable de 0 a 300VCC. Reemplaza al invertir.

J4) Para realizar una prueba muy sencilla si no tiene EVARIAC.

La prueba de la protección esmuy simple y se basa en la utiliza-ción del EVARIAC. Comience conel EVARIAC en cero. El led rojodebe estar apagado y el led verdeencendido indicando que el gene-rador PWM está cortado porque nocircula corriente por los tubos (por

ejemplo tubos desconectados).Debido al arranque suave existe laposibilidad de que el sistema noarranque nunca debido a que antesde encender los tubos no consu-men. Para evitarlo existe la cons-tante de tiempo R35 C15 de 200 mque retarda el encendido del ledverde. Ese retardo se puede obser-var a simple vista teniendo en

cuenta el momento que se conectala fuente de 5V y el momento enque enciende el led. Si quiere estarseguro del retardo utilice un osci-loscopio conectado sobre el colec-tor de Q12 evidentemente la ten-sión de colector no puede subir a5V en forma inmediata ya que C15se deberá cargar mediante R35.

Luego comience a subir la ten-sión del EVARIAC lentamente. Con

2V ya se apaga el led verde porquela tensión sobre el diodo D6

alcanza para polarizar la base deQ12 y saturarlo y en consecuenciase corta Q13. El rojo permaneceapagado porque sobre R29 no haytensión debido a que hay que ven-cer los dos zener de 75V en seriepara que circule corriente por larama de retorno del transformador.

Con 150V en el EVARIAC sobreR29 aún no hay tensión; recién

cuando la tensión llegue a 220Vaparecen algo más de 3V sobre lascompuertas de Q11 y Q14 produ-ciéndose el encendido de ambosdiodos leds rojo y verde. Subiendola tensión hasta 300V no se produ-cirá ninguna variante.

Si Ud. no tiene un EVARIAC nopuede probar el circuito de loszener y la red de entrada D11 R31.Alimente el diodo D6 con una

fuente de baja tensión de 5 o 12V.Al cerrar la llave J4 se deben


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Figura 1

Figura 2


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encender ambos leds. El rojo deforma inmediata y el verde con unretardo de 200 ms. En la simula-ción puede poner el EVARIAC en12V y operar la llave con un osci-loscopio sobre el terminal de dre-

naje de Q14 (negro) y sobre elcolector de Q12 (en gris, rojo encolores).

El primer paso; el funciona-miento de las protecciones ya estácontrolado. Realmente hacer laprueba es bastante complejo perono hay otra posibilidad si Ud. notiene una fuente regulada de bajatensión y alta corriente para moveral inverter en reemplazo del gene-

rador PWM. Justamente el análisisque vamos a realizar a continua-ción sobre el método de prueba delgenerador y el driver PWM nos per-mite realizar una prueba a lazoabierto que permite generar señalde 1200V a 50kHz. Por supuestono le aconsejamos usar jamás lostubos reales como carga porquecomo ya dijimos, son componentesque tienen resistencia negativaluego del encendido. Es decir que

encienden con un dado valor detensión alterna y se ceban de modoque la corriente aumenta enorme-mente por ellos a la tensión deencendido. Esto requiere unareducción inmediata de la tensiónaplicada que no puede hacerse losuficientemente rápido manejandola tensión del Buck converter a

mano. Si no existe el adecuadoloop de realimentación no use lostubos del propio TV. Reempláceloscon “tubos simulados” por resisto-res de potencia y recién despuésde haber reparado el inverter y

haberlo medido adecuada y con-cienzudamente conéctelo a lostubos reales. Operar de otra formapuede significar quemar uno otodos los tubos o lo que es peorhacerlos explotar cerca de la pan-talla destruyéndola.

En la figura 3 se puede obser-var el circuito detallado de la sec-ción generadora de la señal PWN.

Como estamos trabajando con

la plaqueta separada del TV debe-mos considerar que no existenseñales por el conector de entrada.Recordemos que por el conectorJ1 ingresan no sólo fuente de 12Vy masa, sino dos señales muyimportantes que son encendido(indicado on-off en el circuito) yVbri. La señal de encendido sirvepara que los tubos estén apagadosen ausencia de video y la señalVbri es un ajuste de la iluminación

de back ligth en función del tipo deseñal de entrada que proviene dela plaqueta digitalizadora. En nues-tro caso ambas señales deben serreemplazadas por una llave la pri-mera y por un preset la segunda.

Para no cargar la fuente de 12Vsacamos el mosfet del buck con-verter. Esto implica que el diodo D2

se quede sin realimentación. Poreso agregamos un preset más quereemplace la salida del buck con-verter. Por supuesto es todo muytrabajoso pero es un peaje quetenemos que pagar por no tener

una fuente adecuada que permitaprobar el inverter completo.

Observe que además tenemosanulada la protección por bajacorriente por los tubos y cortada larealimentación de alterna prove-niente de los mismos (equivalentea los tubos desconectados. Enestas condiciones y con los presetsagregados al 50%, se producen lastensiones indicadas en el circuito.

Es decir U2 con salida baja porqueen el terminal (-) hay más tensiónque el (+). Lo mismo ocurre con U1haciendo que la salida esté prácti-camente a potencial de masa.

La reparación de esta sección anivel de continua es muy simple yconsiste en medir los potencialesde los terminales que luego no tie-nen señal aplicada (los terminales(+). Si no tienen los valores indica-dos hay que revisar primero la

fuente de 5V generados por Q3. Lasalida es, en realidad, de 4,86Vque están dados por el zener D1que debe estar en 5,6V. Si la basetiene la tensión correcta y el emisorno, quite la carga y vuelva a medir.Luego desconecte la fuente y midalos resistores con el óhmetro.

¿Se puede probar el generador PWM sin excitar los tubos?

Se puede y es lo que se debehacer para evitar que los tubos sequemen o exploten por exceso decorriente. Repetimos, nunca uselos tubos como carga. Primeropruebe toda la sección de potenciausando cargas resistivas y cuandoestá seguro del funcionamientocorrecto y de una buena regulaciónentonces puede probar con lostubos como carga.

Para probar la sección PWM se

requiere un Generador de audio oun generador de onda rectangular

Cómo Reparar Fallas en la Sección Inverter

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Figura 3


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que funcione en 50kHz. Lo ideal esun instrumento múltiple que sirvapara realizar varias pruebas en TVsa TRC y LCD: un driver simuladodel cual existen varias versiones. Elautor está diseñando un circuito

con un PIC que resuelve el pro-blema general del driver de TV aTRC de 15.625 Hz, 31.250 y62.500Hz con salida para base deltransistor de salida horizontal ypara base del excitador; salida de50kHz tipo PWM para prueba defuentes pulsadas e inverters y algu-nas aplicaciones más.

Como fuere, ingresando señalde unos 50kHz,10V (teóricamentedebe ser senoidal pero podría sercuadrada aunque es preferible quesea triangular) sobre la entrada derealimentación de CA; con un resis-tor de 1k! en serie se logra excitaral circuito y probar el funciona-miento del generador PWM.

En la figura 4 observamos eloscilograma a la salida del primercomparador.

Como se puede observar lasalida en una señal rectangular;

pero lo más importante es que elperíodo de actividad depende de laamplitud de la señal de entrada. Enla figura 5 observamos lo que ocu-rre cuando esa señal la reducimos(poco brillo en los tubos. Y en la 6vemos qué sucede cuando laaumentamos (mucho brillo).

Del mismo modo se puedeobservar que el ajuste del presetque simula la señal Vbri prove-niente de la plaqueta digitalizadora

también produce un cambio en eltiempo de actividad ajustando elnivel de brillo de los tubos al tipo deseñal de entrada como se observaen la figura 7 en donde el preset seubicó al mínimo.

El segundo comparador operatambién como generador PWMporque la señal rectangular del pri-mero se vuelve a integrar en R36 yC4 formando una nueva señaltriangular recortada por la señalcontinua de la entrada positiva, que


Saber Electrónica

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Figura 4

Figura 5

Figura 6


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opera como detector de tensión desalida nula del buck converter. Enefecto si la entrada de 12Vaumenta a valores peligrosos el

diodo D2 corta el funcionamientopor exceso de tensión y si la ten-sión de salida es muy baja tam-bién. Es decir que D2 es un diodo

de protección contra sobretensio-nes o tensiones bajas de 12V y sepuede comprobar su funciona-miento moviendo el preset R22 enla simulación y observando el corteen el terminal de salida de U1.

Posteriormente se observa lallave de encendido del osciladorque tiene una disposición en gatecomún y entrada por sumidero.Esta disposición es similar a la debase común y entrada por emisoren un transistor bipolar.

El circuito se comporta comouna llave para tensiones de sumi-dero altas, pero la tensión del ter-minal de fuente no puede bajar

mas allá del valor de conduccióndel gate. Con esto se logra que laexcitación no llegue a cero sino aun valor de unos pocos voltios y sealeja al mosfet de potencia de ten-siones peligrosas entre los electro-dos de gate y de fuente. Ver lafigura 8.

Como el lector puede observar,para la reparación, todo se reducea realizar un seguimiento de laseñal desde el primer comparador

hasta el gate del mosfet de poten-cia del buck converter. Si Ud. notiene osciloscopio deberá seguirlas señales de salida con unasonda de valor pico a pico; peroconvengamos que realizar unareparación de 250 dólares sin tenerun instrumento que cuesta aproxi-madamente ese mismo valor notiene mucho sentido.

Si Ud. desea reparar el buckconverter le aconsejamos armaruna fuente regulada de baja ten-sión y alta corriente. Por lo generalbasta con una fuente de 30V, 4A.

Vuelva a colocar el mosfet delbuck converter cargado con unresistor (R20) de 10 Ohm 10W o de4,7 Ohm, 25W. Por supuesto elRoger debe estar desconectado yconectado a nuestra fuente de 30V4A ajustada en su valor mínimo.

Para reparar el Roger debe

tener en cuenta los siguientesdetalles.

Cómo Reparar Fallas en la Sección Inverter

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Figura 7

Figura 8

Figura 9


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Los tubos fluorescentes debenestar desconectados y reemplaza-dos por 6 resistores de 100k!, 1Wen serie.

El osciloscopio debe estarconectado a uno de los colectores

del Roger según la figura 9.

NOTA: el circuito real poseedos transformadores con los prima-rios en paralelo para alimentar dosconjuntos de 2 tubos como el quese ve en el circuito. Es decir queUd. debe tener 4 resistores decarga de 600k!, 6W. Estos resisto-res debe estar adecuadamente ais-lados porque son alimentados conalgo de 1kV y con corrientes relati-vamente importantes que puedeprovocar un paro cardíaco en casode descarga accidental.

El Roger es un circuito muy rea-limentado y por lo tanto tiene todoslos problemas que caracterizan adichos circuitos: la falla en un com-ponente hace que deje de funcio-nar el circuito en forma total y elreparador no puede determinarcuál es el componente dañado.

Esto hace que deba repararse enbloque y por mediciones conside-rando la probabilidad de falla decada material. Sin embargo reco-mendamos emplear el siguientemétodo de trabajo:

Conecte el osciloscopio pero nunca directamente. El colector se debe medir con una punta divisora por 10 y la alimen - tación de los resistores

que reemplazan a los tubos con un divisor por 100. También se puede armar una sonda rectifica - dora para alta tensión teniendo en cuenta que se deben utilizar diodos recu - peradores de TV color que soporten por lo menos 1800V. Por supuesto los capacitores deben sopor - tar dicha tensión o deben colocarse varios en serie.

Retorne el diodo de la izquierda de los dos dobles diodos a masa.

Desconecte la red de realimen - tación.

Aumente la tensión de la fuente y observe si el Roger arranca. Con

un par de voltios ya debería oscilar aunque indicando baja tensión sobre los tubos. Recién a los 6V aproximadamente debe indicar unos 600V que pueden conside - rarse como normales.

Recuerde que si el Roger notiene carga es muy probable queno oscile. La carga está compuestapor los resistores de 600k! pero elretorno del bobinado es tan impor-tante como la carga misma. Encaso de falta de salida desconectela fuente y mida la red de retorno.No es fácil medirla sin tener los dis-positivos adecuados. En principioun simple téster permite medir labarrera directa de los zener.

Para realizar una medicióncompleta se debe utilizar el EVA-RIAC conectado a los zener a tra-vés de un resistor de 10k!, 1W e ir

levantando la tensión mientras semide con el téster sobre los zener.En cualquiera de los dos sentidosse debe observar que a los 75V seproduce una regulación de la ten-sión. Nota: no aplique más de 100Vpara no dañar el resistor de 10k!.

Si el retorno funciona correcta-mente la falla está en el oscilador.

Con 6V de alimentación y sin osci-lación se debe medir la tensión deambas bases que debe ser de600mV. Si obtiene un valor de 6Ven algunas de las dos bases signi-fica que ese transistor tiene la jun-

tura abierta. Si al subir la tensión a6V con el EVARIAC o la fuenteregulada los mismos se cortan,entonces existe un cortocircuito y lomás probable es que uno de lostransistores esté quemado.Sáquelos de a uno y observe sidesaparece el corto. Cuandosaque un transistor compruebe quelos resistores de base no esténalterados utilizando el téster comoóhmetro. Si las dos medicionesdan bien, el problema se circuns-cribe a un capacitor C9 abierto o alos capacitores C8 y C7 en corto-circuito. Se impone cambiarlos yvolver a probar. Por último se debesospechar del transformador T1.

T1 no es un componente quepueda comprarse en una casa deelectrónica. Para probarlo serequiere un circuito de conmuta-ción forzada que puede construirse

con el mismo Roger. Desconecte elcolector de Q10 y conecte un gene-rador de funciones a la base de Q9mientras observa la señal de colec-tor en el osciloscopio. Utilice unaonda rectangular de 1kHz de por lomenos de 5V pap. En el oscilosco-pio se debe observar una ondaamortiguada después del flanco

ascendente de la ondacuadrada, cuando seconecta la fuente

regulada a 3 o 4V. Laseñal amortiguadadebe tener una fre-cuencia aproximadade 50kHz (período 20 µs) y debe llegar prác-ticamente de flanco aflanco. Una amortigua-ción mayor o una fre-cuencia mucho másalta significa un corto-circuito en el transfor-

mador. !


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Figura 10


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M ANUALES TÉCNICOS

Proyectos de Iluminación con

LED

Aunque la teoría de funcionamiento de los diodos emisores de luz (LED) data de la década del 50 del siglo pasado, recién en 1963 aparecen los primeros ejemplares comerciales, a precios muy altos y con rendimiento luminoso extremadamente bajo.En la actualidad los LEDs se producen de a millones, con diferentes materiales, a precios muy bajos y con rendimientos excelentes. Los tipos básicos o comunes como el rojo, el ámbar, el verde y el infrarrojo cuestan casi lo mismo que un con - densador, lo que ha dado paso a la fabricación masiva de los diodos LEDs especiales como los bicolores, los de alto brillo,los “Flushing LEDs” (que en su encapsulado poseen un circuito integrado), los LEDs azules y los de luz blanca. Estos dio - dos especiales son un poco más caros que los comunes pero su precio está altamente justificado.

La idea de utilizar energía renovables y “cuidar” el medio ambiente con el empleo de dispositivos de alto rendimiento ha favorecido la investigación y el desarrollo de los LEDs de luz azul y de luz blanca e, incluso, los diodos intermitentes de 2 a 3Hz que no requieren de un circuito externo para producir el destello intermitente.Entre los últimos desarrollos que comienzan a popularizarse en el mercado podemos mencionar los LEDs de luz ultraviole - ta que persiguen producir el mismo efecto que los tubos BLB de luz ultravioleta con la sorprendente ventaja que se pueden alimentar con pilas comunes de pequeño tamaño y el montaje se puede realizar en bases o zócalos comunes, como los que se emplean para cualquier LED. Estos LEDs pueden reemplazar directamente a los tubos de BLB.Todos los tipos de LEDs para alumbrado, con base o zócalo, llevan su resistencia incorporada. En general, para iluminación se emplean los LEDs de luz blanca, de alto poder o rendimiento luminoso que permiten la colocación en la misma base de conexión de un racimo (cluster) de LEDs para obtener mayor iluminación. El alumbrado con LEDs representa una interesante novedad por su característica de alto rendimiento, bajo consumo, casi nula generación de calor, su gran robustez (no explo - ta ni se daña con golpes como ocurre con una lámpara incandescente o CCLF de bajo consumo) y su larga duración que

puede superar sin problemas las 100.000 horas, o sea, más de 11 años de trabajo ininterrumpido.El LED como elemento de iluminación es, cada vez, mas tenido en cuenta, no sólo por todas las ventajas mencionadas sino también porque su instalación es pequeña y no emiten ningún tipo de disturbio o interfencia (especialmente sónica, como ocurre con los balastros).

Informe Preparado por Horacio Daniel Vallejo


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Introducción

El LED (Light-Emitting Diode:Diodo Emisor de Luz), es un dis-positivo semiconductor que emiteluz incoherente de espectro redu-

cido cuando se polariza de formadirecta la unión PN en la cual cir-cula por él una corriente eléctrica .Este fenómeno es una forma deelectroluminiscencia, el LED es untipo especial de diodo que trabajacomo un diodo común, pero que alser atravesado por la corrienteeléctrica, emite luz . Este disposi-tivo semiconductor está común-mente encapsulado en una

cubierta de plástico de mayorresistencia que las de vidrio queusualmente se emplean en laslámparas incandescentes.

Aunque el plástico puede estarcoloreado, es sólo por razonesestéticas, ya que ello no influye enel color de la luz emitida.Usualmente un LED es una fuen-te de luz compuesta con diferen-tes partes, razón por la cual elpatrón de intensidad de la luz emi-

tida puede ser bastante complejo.Para obtener una buena inten-

sidad luminosa debe escogersebien la corriente que atraviesa elLED y evitar que este se puedadañar; para ello, hay que tener encuenta que el voltaje de operaciónva desde 1,8 hasta 3,8 volt aproxi-madamente (lo que está relacio-nado con el material de fabrica-ción y el color de la luz que emite)y la gama de intensidades quedebe circular por él varía según suaplicación. Los Valores típicos decorriente directa de polarizaciónde un LED están comprendidosentre los 10 y 20 miliampere (mA)en los diodos de color rojo y deentre los 20 y 40 miliampere (mA)para los otros LED. Los diodosLED tienen enormes ventajassobre las lámparas indicadorascomunes, como su bajo consumo

de energía, su mantenimiento casi

nulo y con una vida aproximadade 100,000 horas. Para la protec-ción del LED en caso que hayapicos inesperados que puedandañarlo. Se coloca en paralelo yen sentido opuesto un diodo de

silicio común.En general, los LED suelen

tener mejor eficiencia cuantomenor es la corriente que circulapor ellos, con lo cual, en su opera-ción de forma optimizada, sesuele buscar un compromisoentre la intensidad luminosa queproducen (mayor cuanto másgrande es la intensidad que circu-la por ellos) y la eficiencia (mayor

cuanto menor es la intensidad quecircula por ellos).La figura 1 muestra el símbolo

del LED. La figura 2 reproduce laspartes constituyentes de un LED

Existen diodos LED de varioscolores que dependen del mate-rial con el cual fueron construidos.Hay de color rojo, verde, amarillo,ámbar, infrarrojo, entre otros.

Si bien más adelante vamos adetallar los compuestos específi-

cos de los Leds, digamos que losLED rojos están formados porGaP consiste en una unión P-Nobtenida por el método de creci-miento epitaxial del cristal en sufase líquida, en un substrato.

La fuente luminosa está forma-da por una capa de cristal P juntocon un complejo de ZnO, cuya

máxima concentración está limita-da, por lo que su luminosidad sesatura a altas densidades decorriente. Este tipo de LED funcio-na con baja densidades decorriente ofreciendo una buena

luminosidad, utilizándose comodispositivo de visualización enequipos portátiles. El constituidopor GaAsP consiste en una capap obtenida por difusión de Zndurante el crecimiento de un cris-tal N de GaAsP, formado en unsubstrato de GaAs, por el métodode crecimiento epitaxial en fasegaseosa.

Actualmente se emplea losLED de GaAlAs debido a su

mayor luminosidad. El máximo deradiación se halla en la longitud deonda 660 nm.

Los LED anaranjados y ama-r i l l o s están compuestos porGaAsP al igual que sus hermanoslos rojos, pero en este caso paraconseguir luz anaranjada y amari-lla así como luz de longitud de

Manuales Técnicos

Manuales Técnicos

Figura 1

Figura 2


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onda más pequeña, lo que hace-mos es ampliar el ancho de la"banda prohibida" mediante elaumento de fósforo en el semi-c o n d u c t o r. Su fabricaciónes la misma que se utilizapara los diodos rojos, porcrecimiento epitaxial delcristal en fase gaseosa, laformación de la unión p-nse realiza por difusión deZn.

Como novedad impor-tante en estos LED se mez-cla el área emisora con unatrampa isoelectrónica denitrógeno con el fin demejorar el rendimiento.

El LED verde está com-

puesto por GaP. Se utiliza

el método de crecimiento epitaxialdel cristal en fase líquida para for-mar la unión P-N. Al igual que losLED amarillos, también se utiliza

una trampa isoelectrónica denitrógeno para mejorar el rendi-miento. Debido a que este tipo deLED posee una baja probabilidadde transición fotónica, es impor-tante mejorar la cristalinidad de la

capa N. La disminución de impu-rezas a larga la vida de los porta-dores, mejorando la cristalinidad.Su máxima emisión se consigueen la longitud de onda 555 nm.Vea en la tabla 1 los Compuestosempleados en la construcción deLED.

Funcionamiento Físico

del LED

El funcionamiento físico con-siste en que, en los materialessemiconductores, un electrón alpasar de la banda de conduccióna la de valencia, pierde energía;esta energía perdida se puedemanifestar en forma de un fotóndesprendido, con una amplitud,una dirección y una fase aleatoria.El que esa energía se manifieste

en (calor por ejemplo) va a depen-der principalmente del tipo dematerial semiconductor. Cuandoal polarizar directamente un diodoLED conseguimos que por launión PN sean inyectados huecosen el material tipo N y electronesen el material tipo P; O sea los

huecos de la zona p semueven hacia la zona n ylos electrones de la zona nhacia la zona p, producién-dose por consiguiente, unainyección de portadoresminoritarios.Ambos desplazamientosde cargas constituyen lacorriente que circula por eldiodo. Si los electrones yhuecos están en la mismaregión, pueden recombi-narse, es decir, los electro-nes pueden pasar a "ocu-

par" los huecos, "cayendo"

Proyectos de Iluminación con LED

Service & Montajes

Figura 3

Tabla 1

8/15/2019 S

Saber Electrónica N° 279 Edición Argentina

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