Luz Rítmica, con fuente capacitiva

Control de luz al ritmo del sonido, integrando el circuito de control dentro del soporte de una lámpara. Se construye un circuito de pequeñas dimensiones, alimentado directamente de la red eléctrica con una fuente capacitiva. La detección del audio se realiza mediante un pequeño micrófono, incorporado en el propio circuito. De esta manera no es necesario realizar una conexión entre el equipo de música y la lámpara… sólo es necesario conectar la lámpara a la red eléctrica.

Esquema de montaje

Esquema: Luz Rítmica

El circuito de control de la luz rítmica lo podemos dividir en tres partes:

  1. Fuente de alimentación capacitiva
  2. Amplificador de audio
  3. Control de encendido

Fuente capacitiva

La alimentación de 5V se consigue directamente de la red eléctrica mediante una fuente capacitiva, sin aislamiento galvánico, lo que implica un riesgo de electrocución si se manipula el circuito cuando está funcionando.

Medida de la fuente 5V

El uso de una fuente capacitiva permite realizar este circuito de pequeñas dimensiones, permitiendo integrar todo el conjunto de control dentro del soporte de la lámpara. Los detalles de funcionamiento de esta fuente de alimentación se detallan en la siguiente entrada del blog:

Interruptor táctil con fuente capacitiva

Amplificador de audio

Este circuito no necesita estar conectado con un equipo de música, el sonido se toma a través de un pequeño micrófono incorporado en el PCB. El sonido captado por el micrófono se amplifica para conseguir el nivel suficiente para encender el diodo LED del Opto-Triac (MOC3020). Se utiliza el amplificador operacional LF356, aunque podría utilizarse cualquier otro equivalente, siempre que funcione con 5V. Para evitar una posible realimentación durante el encendido de la lámpara, por inducción entre  los impulsos de salida de alimentación y la entrada del micrófono, se monta un condensador de 1nF entre el pin de salida y la entrada “-” del amplificador operacional.  El condensador limita la respuesta del amplificador a altas frecuencias, limitando así su respuesta por inducción.

Control de encendido

El umbral de encendido de la lámpara se ajusta modificando el valor de la resistencia limitadora del LED (1K) del Opto-Triac (MOC3020).  El umbral de encendido variable, permite adaptar los destellos de la lámpara con el  nivel de sonido capatado por el micrófono.

Ajuste del umbral

Para el montaje de la placa de control se utiliza un PCB de tipo universal, lo que permite ir acomodando los componentes al tamaño del hueco donde irá instalado.

PCB luz rítmica

El circuito de control se fija con adhesivo termo fundible al soporte de la lámpara. Para evitar que el adhesivo entre en contacto con los componentes electrónicos, antes de pegar la placa de control, se protege con cinta adhesiva Kapton.

PCB dentro del soporte

Todos los detalles de este montaje, se muestran en el siguiente video:

 

 

 

 

 

El DIAC, comprobador de diodos (v2)

Se realizan algunas modificaciones en el comprobador de diodos, para poder medir diodos de tipo DIAC, así como los diodos ZENER de más de 25V. Un DIAC es un diodo bidireccional autodisparable, o DIodo para Corriente Alterna. Este tipo de diodos se utilizan normalmente para controlar el punto de disparo de un TRIAC, con el fin de modificar el ancho de impulso de una señal alterna.

Curva DIACEl DIAC no tiene polaridad y se comporta de manera similar a diodos ZENER de la misma tensión conectados en serie, uniendo sus ánodos o cátodos como punto común y quedando los otros dos terminales para su conexión. En este caso, el conjunto conduciría en ambos sentidos, pero sólo cuando la tensión fuera superior al valor del ZENER. Un DIAC funciona casi igual, pero su tensión de disparo está en torno a los 30V, y cuando se supera este umbral conduce  como un diodo normal, manteniéndose así mientras no baje la tensión por debajo de 20V aproximadamente (dependiendo del tipo y fabricante).   El comportamiento de un DIAC es similar al de una lamparita de neón.

Más detalles de la primera versión del comprobador de diodos:

Comprobador de diodos – Diode tester

Comprobador de diodos (v2)

Este comprobador de diodos funciona de manera diferente al anterior. El primero mantenía una tensión máxima al conectar su alimentación, y con el potenciómetro de ajuste se regulaba la corriente máxima de salida. Con esta versión, el potenciómetro ajusta el valor de la tensión de salida, variando también la corriente que circula por el diodo bajo pruebas. Pero en este circuito es necesario limitar la corriente máxima de salida, por lo que se incluye un circuito limitador de corriente. Al poder variar la tensión de salida con el potenciómetro de ajuste, es posible comprobar la tensión de disparo de un DIAC.

XL6009 (Step Up Converter)El módulo Step Up Converter MT3608, se ha sustituido por el módulo XL6009. El módulo XL6009 permite subir la tensión de salida hasta cerca de 50V, así es posible llegar a la tensión de disparo de un DIAC y comprobar diodos ZENER de más de 25V.

Esquema: Comprobador de diodos (v2)

Limitador de corriente

El circuito limitador de corriente está construido a partir de un regulador de tensión de 5V (7805), conectando sus terminales de una forma especial (ver esquema). El terminal de salida + del comprobador se conecta al punto común del regulador, el cuál se conectará a masa a través del diodo bajo prueba. Entre el terminal de salida del regulador y su terminal de referencia, se conecta una resistencia de 220 ohmios. El valor de esta resistencia es el que determina la corriente máxima, y se calcula según la Ley de Ohm (R=V/I). Siendo V la tensión del regulador y colocando una resistencia de 220 ohmios, la corriente máxima a la salida de este comprobador será 22,7 mA (5/220). Este valor de corriente máxima es aproximado, porque depende de la tolerancia de los componentes utilizados.

Si no consigues entender el funcionamiento de este circuito limitador de corriente, junta las puntas del comprobador simulando un cortocircuito y revisa de nuevo el circuito resultante… la corriente que circula por la resistencia de 220 ohmios, cierra a masa a través del cortocircuito que acabas de hacer. 

 

 

Orientar cámara frontal (Mercedes)

Orientar cámara frontal

Mejorar la orientación de la cámara frontal, instalada en la estrella de un Mercedes clase C (W205). Se modifica el anclaje de la cámara, con el fin de que aparezca en la imagen alguna referencia del frontal del coche. Esta referencia es muy importante para calcular la distancia que hay entre coches, cuando se están haciendo maniobras de aparcamiento.

Todos los detalles de instalación de esta cámara, se detallan en esta entrada del blog:

Cámara frontal (Mercedes)

Cuando realicé la instalación de la cámara, pensaba que su soporte ya venía ajustado con su inclinación adecuada y sólo era necesario montarlo dentro del anagrama de Mercedes, la estrella.

Cámara frontal de origen

Como puede apreciarse en la imagen anterior, en la pantalla no se ve ninguna referencia del frontal del coche (flechas amarillas). Como la óptica de la cámara es un ‘gran angular’, al acercarse se deforma la imagen y es muy difícil calcular las distancias cuando se está aparcando.

Ajuste del soporte

La solución más rápida y fácil, es desmontar el soporte de plástico de la cámara y modificarlo. Calentando la pieza de plástico con aire caliente y la ayuda de un alicate, es posible adaptar la inclinación del soporte para conseguir que la cámara apunte más abajo.

Orientación de la cámara frontal

Una vez corregida la inclinación del soporte, ya aparece en el monitor una pequeña parte del frontal del coche (círculos amarillos en la imagen anterior).

Todos el proceso y detalles de este ajuste, los puedes ver en el siguiente video:

Medir la resistencia interna de una Batería/Pila

Comprobación del estado de una pila/batería, midiendo su resistencia interna. La batería se conecta a una carga electrónica y se mide la diferencia de tensión en vacío y con carga, a una corriente determinada.

Resistencia interna

Resistencia interna

La resistencia interna de una pila/batería produce unas pérdidas, provocadas por la caída de tensión (interna) al paso de la corriente, reduciendo su tensión de salida útil y llegando a ser inservible en algunos casos. El envejecimiento de una pila/batería está relacionado con el aumento de su resistencia interna. De manera que la calidad de una pila o batería nueva, también se podría comprobar midiendo su resistencia interna. Si realizamos esta medida con baterías de características similares y diferentes fabricantes, podríamos conocer cuál de ellas es la mejor. En caso de que tengamos una serie de baterías usadas y necesitáramos reutilizar una, midiendo la resistencia interna de cada una de ellas también podríamos elegir la que estuviera en mejor estado.

Tensión en vacío

Como el valor de la resistencia interna de una pila/batería no lo podemos medir directamente en Ohmios, es necesario aplicar un sistema de medida indirecto. Lo más fácil es medir la tensión en los terminales de la batería, con la batería desconectada (en vacío) y tomarla como referencia.

Tensión con carga

A continuación aplicamos una carga adecuada a la batería que tengamos que comprobar, y medimos la corriente que circula por la carga y el nuevo valor de tensión que tenemos  en los terminales de la batería. Si la tensión que medimos con la batería cargada fuera la mismo que obtuvimos en la primera medida (sin carga), la batería sería ideal (Ri=0). Teniendo estos dos valores de tensión y el de la corriente, sólo tenemos que aplicar la Ley de Ohm para conocer el valor de la resistencia interna (ver imagen anterior)

Interruptor táctil con fuente capacitiva

Diseño de una fuente de alimentación capacitiva, para alimentar un interruptor táctil (electrónico) y sustituirlo por los interruptores mecánicos de una casa. Como el tamaño de este circuito es reducido, es posible ocultarlo dentro de las cajas empotradas que se instalan en las viviendas, para alojar los interruptores de tipo mecánico.

El diseño y funcionamiento del sensor táctil, se detalla en la entrada anterior:

Cargador USB con sensor táctil

Fuente de alimentación capacitiva

Las fuentes capacitivas aprovechan la resistencia reactiva que ofrece un condensador al paso de la corriente alterna (Xc = 1/2πfC), para reducir el valor de la tensión a su salida sin producir un consumo excesivo. La reducción de tensión en una fuente capacitiva se realiza con un divisor resistivo, al cuál se le añade un condensador en serie con las resistencias. Como cabe suponer, este circuito es válido para posteriormente rectificar la tensión y obtener una tensión continua, normalmente con un puente de diodos y un condensador a su salida como filtro. En este circuito, el valor capacitivo del condensador limita la corriente máxima que podemos obtener a la salida, a más capacidad más corriente. Es importante ajustar este valor al mínimo posible, con el fin de obtener un máximo rendimiento (menor consumo y disipación de potencia).

Interruptor táctil

Como se puede observar en el esquema del circuito, los valores del condensador del divisor y la resistencia de carga, son los que determinan el valor de corriente máxima de la fuente de alimentación. La resistencia de carga se debería poner de una potencia superior a la calculada, con el fin de proteger el circuito. Lo más delicado de este circuito es que se abra la carga, porque la tensión a la salida subiría mucho, provocando la avería del equipo que estuviera alimentando… además de la posible explosión del condensador de filtro, al superar su tensión máxima de funcionamiento.  Otro inconveniente que tienen este tipo de fuentes de alimentación, es que no existe un aislamiento galvánico entre su entrada y salida. Podría existir riesgo de electrocución si se manipula el circuito cuando está conectado a la red eléctrica.

Fuente capacitiva

Consumos en reposo

Este circuito tiene un consumo en reposo, el cuál varía en función de la corriente máxima que hayamos fijado en el circuito. A continuación se muestran las medidas y cálculos realizados en función de la corriente ajustada.

Consumo para 10mA

Consumo para 20mAEn el video siguiente se puede ver con más detalle el funcionamiento y las medidas realizadas con este circuito.

Cargador USB con sensor táctil

Adaptación de un cargador USB, incorporando un interruptor para su desconexión, y un sensor táctil para el encendido/apagado de la lámpara en una mesita de noche. Todo el conjunto se monta en una pequeña caja de metacrilato, hecha a medida con la ayuda de la CNC. Con este conjunto se evita el tener que conectar y desconectar cada noche el cargador del teléfono móvil, y se aprovecha la alimentación de 5V para convertir el interruptor mecánico de la lámpara de noche en táctil… facilitando así su localización cuando no hay luz.

Control táctil TTP223

El control táctil se realiza con el módulo TTP223, el cuál entrega un nivel lógico 1/0 a su salida. El sensor de este módulo es capacitivo, sensible a la proximidad del cuerpo humano y su sensibilidad es ajustable. El esquema por bloques y los detalles técnicos del módulo TTP223 se muestran en la imagen siguiente.

TTP223: Esquema bloques

Detalles del montaje

El conjunto de este montaje lo podemos dividir en dos partes:

  1. Circuito de carga USB, compuesto por un cargador de 5V, reciclado de una PDA antigua (PALM), intercalando un interruptor en serie con su entrada de alimentación.
  2. Interruptor táctil, compuesto por el módulo TTP223 (sensor táctil), un foto triac MOC3020 y un triac BT137. Todo este conjunto funciona cuando el cargador está conectado, permitiendo controlar el encendido de una lámpara de mesa, conectada a la tensión de red (230 VAC en este caso) al tocar con la mano en las proximidades del sensor táctil. La sensibilidad del sensor táctil aumenta con su tamaño, pudiendo reajustar su umbral de disparo mediante la colocación en paralelo de un condensador de baja capacidad (entre 0 y 50pF).Cargador con sensor táctil

En el montaje que he realizado, el sensor consiste en un pequeño espiral de hilo, pegado por dentro en la tapa superior de la caja, y el valor óptimo del condensador es de 12pF (ver en el esquema). También es conveniente conectar un condensador de desacoplo en la entrada de alimentación del módulo TTP223. En este montaje he utilizado un condensador de 100uF.

Interior del cargador con sensor táctil

Todos los detalles de montaje, fabricación de la caja, serigrafía y pruebas de funcionamiento se muestran en el video siguiente:

LED, corriente de trabajo

LED, corriente de trabajo: ¿Cómo saber la tensión en bornas de un diodo LED, cuando está funcionando a su corriente nominal?. Conocer la tensión de trabajo de un diodo LED es muy importante para calcular el valor de su resistencia de limitación. Las pruebas se realizan con un medidor de componentes electrónicos y el medidor de diodos LED que hicimos en un proyecto anterior:

Comprobador de diodos – Diode tester

Punto de trabajo de un diodo LED

Para obtener el máximo rendimiento lumínico de un diodo LED, es necesario ajustar correctamente su punto de trabajo. Si disponemos de la hoja de especificaciones del fabricantes, podemos conocer cuál es la tensión y corriente que debemos suministrar al diodo para obtener su máximo rendimiento lumínico, sin  acortar su vida útil.

Cálculo de la resistencia LED

Conociendo los valores de tensión y corriente del diodo, ya podemos calcular el valor de la resistencia de limitación que le tenemos que conectar en serie (resistencia de limitación), aplicando la Ley de Ohm.

Sistemas de medida

Si utilizamos un comprobador de componentes electrónicos o un polímetro para medir un diodo LED, obtenemos un valor de tensión de funcionamiento… pero desconocemos el valor de corriente a la cuál se ha efectuado esa medida. Si utilizamos ese valor para calcular la resistencia de limitación, lo normal es que la luminosidad del diodo LED sea baja.

Comprobador de componentes

Si queremos conocer la tensión de trabajo de un diodo LED con precisión, tendremos que intercalar un medidor de corriente (amperímetro) en serie con el diodo LED y alimentar el circuito con una fuente de alimentación variable. Como protección, sería conveniente intercalar una resistencia en serie con el circuito y subir poco a poco la tensión de salida de la fuente, hasta conseguir el valor de corriente especificado por el fabricante. En este punto, deberíamos medir la tensión en bornas del diodo LED… y esa sería la tensión que deberíamos utilizar para realizar los cálculos, y saber el valor de la resistencia que debemos conectar en serie con el diodo LED. Todo esto lo podríamos hacer con el comprobador de diodos.

Punto de trabajo de un diodo LED

En el siguiente video se muestra una prueba comparativa entre un comprobador de componentes electrónicos y el comprobador de diodos.

 

Iluminación de seguridad – Security light

Iluminación de seguridadReparación de un sistema de iluminación de seguridad automática, controlada por un sensor PIR (volumétrico) y un sensor de luz. Este equipo está fabricado por la empresa UNIVERSAL (USA), y es el modelo HE-100X. El problema que tenía, es que la luz se quedaba encendida de forma permanente y no respondían sus controles.

Reparación

Al acceder al interior, se comprueba que el circuito de control está construido con electrónica convencional (sin micro-controlador). Este circuito realiza todas las maniobras de control a partir de un cuádruple amplificador operacional, 4 puertas NAND y algunos transistores.

Iluminación de seguridad por dentro

Debido a que las temporizaciones se realizan en función de la constante de tiempo de circuitos RC, se sospecha que el problema puede venir de algún condensador electrolítico en mal estado. Al no disponer de esquema, se mide la ESR (Resistencia Serie Equivalente) de los 7 condensadores electrolíticos que contiene este circuito, con la ayuda de un medidor ESR.

Medida ESR

Con este medidor ESR no es necesario desoldar los condensadores del circuito impreso, lo cuál agiliza mucho el proceso de comprobación.  Al comprobar que la mayoría de los condensadores electrolíticos tienen un valor ESR superior al normal, se decide sustituir todos los condensadores electrolíticos. Otra modificación que se hace en la placa, es sustituir el ajuste del tiempo de retardo por una resistencia fija, ajustando el tiempo a 15 segundos. De esta manera se fija el retardo al tiempo que estaba ajustado, evitando posibles fallos por mal contacto del cursor de la resistencia ajustable.

En el siguiente video se puede ver todo el proceso de reparación y pruebas.