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:

 

 

 

 

 

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: