Alarma simple con tiristor

Se puede construir una sencilla alarma contra ladrones usando un tiristor y resistencias para ser usada con dos tipos de sensores o interruptores: N.A y N.C, es decir normalmente abiertos y normalmente cerrados.
El interruptor normalmente abierto puede usarse en el piso bajo una alfombra para que al ser pisado por alguien sea activado (cerrado). El normalmente cerrado puede colocarse en una puerta ( usando un interruptor magnetico para puerta de bajo costo ) de manera tal que si es abierta se desbloquee la entrada a tierra a la entrada del gate del tiristor y active el circuito.
Para activar la alarma podemos usar un interruptor ON/OFF (conectando la bateria), si se cierra el switch SW2 ( normalemte abierto ) , se aplicará un voltaje positivo a la compuerta del SCR, haciendolo conducir y por tanto el buzzer sonará.
De igual manera si luego de armarse la alarma (conectando la bateria), se abre el switch normalemte cerrado, se aplicará un voltaje positivo a la compuerta del SCR, haciendolo conducir y enclavandolo. El led se encenderá y el buzzer se activará también avisando sobre la situación de alarma.
La unica manera de detener esto es desconectando la bateria del circuito o pulsando el switch que está en paralelo con el SCR.
También podemos amplificar esta señal para que nos sirva para manejar cargas de 220 V AC en este caso el buzzer se reemplaza con un relay de 12 voltios para que encienda una lámpara , prenda un motor , active una sirena u avisador de potencia.

Voltimetro simple con comparadores y leds

Este es un detector de voltaje tambien llamado barra gráfica de leds. La idea es que cada led se vaya encendiendo de acuerdo al nivel de voltaje continuo presente en la entrada , es decir si solo hubieran estos 4 leds calibrados para pasos de 1 voltio por led y se encendieran 3 leds diriamos que el voltaje de entrada es mayor que 3 voltios y menor que 4 voltios , si pusieramos más comparadores en cadena podemos tener 8 -12 -16 niveles con lo que se tendría mejor aproximación.
En el circuito usamos el conocido LM 339 quad comparador , cada opam de este circuito es usado para comparar la entrada Vin contra un voltaje fijo de comparación tomado de la fuente misma de alimentación mediante un divisor resistivo. Este nivel de voltaje con el cual se efectuará la comparación con la entrada está fijado por el potenciometro R1.
Por defecto cuando no hay entrada todos los leds estarán OFF o apagados porque todas las salidas del 339 estan en alta desde que el voltaje en cada entrada no inversora es más alto que su correspondiente entrada Vin en el terminal inversor o entrada inversora.
Conforme el voltaje de entrada vá creciendo va excediendo el voltaje de threshold de cada opam haciendo que cada led se vaya encendiendo conforme aumente la entrada , podemos tener mayores leds para mayor aproximación poniendo más comparadores y repitiendo el esquema o expandiendolo hacia tierra . Usando 4 LM 339 podemos tener 16 leds , aunque este es solo el principio básico para entender el circuito , para hacer un real voltimetro la entrada debe ser escalada , es decir en la entrada se pone un atenuador o divisor de voltaje .
De tal manera que si nuestro circuito de mediciòn funciona con 5 voltios y queremos medir voltajes de 0 a 30 voltios por decir ,y queremos tener una precisión de 1 voltio por led necesitamos poner 30 leds ( es decir 7 y medio LM 339 ) , tambien necesitariamos 30 resistencias iguales de 1 k .
La entrada debe ser dividida por 10 de tal manera que la Vin del voltimetro sea 30/10 = 3 voltios para estar al nivel de los 5 voltios con que funciona el comparador, supongamos que hemos implementado los 30 leds ( uno por cada voltio ) entonces para la calibración del voltaje de referencia hacemos la escalada de tensión mediante el potenciometro R1 , cuando este potenciometro esté en corto el voltaje en la primera entrada del bloque de comparadores será de 5 voltios o Vcc , debemos ir incrementando la resistencia mientras medimos con un multimetro digital u osciloscopio para tener 3 voltios exactos a la salida de R1 que es tambien entrada del primer comparador ( pin 5 de la figura ) las demas entradas como vemos están divididos en pasos iguales y como en la primera de ellas hay 3 voltios cada comparador discriminará 3/30 = 0.1 voltios que se comparan con el voltaje escalado de la entrada.
De esta manera si en la entrada se tiene 12 voltios los 12 primeros comparadores tomados desde tierra hacia arriba estarán activados y se tendrán 12 leds encendidos es decir se leerán 12 voltios.

Punta de prueba con inversores Cmos

Se puede implementar una punta de prueba muy práctica usando solo un chip Cmos 4069 que trae 6 inversores en su interior , alimentando el circuito y poniendo a tierra las entradas no usadas tendriamos el siguiente circuito que funciona muy bien como punta de prueba Cmos y TTL , la tabla de funcionamiento es la mostrada.

Punta de prueba de lógica de dos estados

Ahora consideramos una punta de prueba lógica más ambiciosa que tenga una indicación positiva para cada uno de los dos estados a detectar, que pueda distinguir un elemento de circuito con voltaje lógico y tambien uno que está flotando.
El diagrama muestra un circuito que hace esto. Es básicamente una combinación de ambas puntas de prueba de lógica del circuito del post anterior reunidas en uno. La diferencia principal es que necesita incluir los resistores de base Rb que mantengan los transistores en OFF cuando la punta de prueba no está conectada con un estado lógico. Sin los resistores de polarización , la base de cada transistor se iría hacia 2.5 V, haciendo conducir ambos. El análisis del circuito demuestra que la polarización apropiada seriá obtenido si

Donde VBE es la caida de voltaje entre base y emisor y VCC es el voltaje de alimentación , usando VBE = 0.6 V y VCC = 5 Voltios obtendriamos un apróximado para Rb de RP/5.

El circuito final sería :
La entrada de prueba es VP si el voltaje es un "1" lógico el led HIGH se enciende , si la entrada VP toca tierra o nivel "0" se enciende el led LOW .Si la punta de prueba está flotando no se enciende ningún led.
Un idea para construirla en forma práctica sería la siguiente

Punta de prueba lógica de un solo estado

Presentamos un par de circuitos, que pueden detectar solamente un estado de la lógica digital. Éstos tienen la ventaja de ser extremadamente simples, y así que pueden ser implementados en un pequeño cilindro como el de un bolígrafo o lapicero. La conexión de la punta de prueba se indica por Vp.
En el diagrama (a) el LED se enciende si la punta de prueba está conectado con la lógica alta "1".
En el diagrama (b) el LED se enciende si la punta de prueba está conectada con la lógica BAJA "0".
Los valores de los componentes dados en la figura son para que la punta de prueba sea utilizada con lógica TTL . Para otras familias lógicas, los valores de los componentes necesitarían ser ajustados convenientemente.
Observe que si la punta de prueba del circuito (a) está flotando (desconectado), la corriente de base es cero y así que el transistor está apagado. Así, este diseño de punta de prueba no puede distinguir entre un nivel BAJO de la lógica y un elemento flotante en el circuito que es probado. Asimismo el circuito del diagrama (b) no puede distinguir entre un nivel ALTO de lógica y un elemento flotante. No obstante, esta punta de prueba tiene el interés puesto en que es absolutamente más fácil de construir que la punta de prueba del dos estado que se presentará más adelante. Usted puede construir una punta de prueba para detectar con seguridad los puntos de nivel "0" de su circuito y una punta de prueba para comprobar los "1" y mantener ambos a mano.

Punta de prueba digital con transistores

Construida con dos transistores comunes esta punta de prueba digital nos puede indicar niveles lògicos "1" o "0" en un circuito a implementar o a reparar, como se indica , la alimentación tiene un amplio rango y puede ser tomada del mismo circuito o una fuente externa , las tierras de los circuitos si deben ser comunes , la entrada E 9 o punta de prueba ) es la que detecta el nivel lógico del punto a examinar , si este es mayor que 5 voltios el diodo zener conducirá y la primera etapa o primer transistor se comportara como un seguidor de emisor reflejando entre este punto y tierra un valor de voltaje aproximado a 4.3 voltios que alimentará al led encendiendolo ( importante : en serie con el led debe ir una resistencia limitadora de unos 330 ohmios para evitar que el led supere los 20 mA típicos de consumo y se destruya rápidamente ).
El problema que puede presentar la sonda de la figura , reside mayormente en los niveles lógicos, forzados por el diodo zener, rango del TTL , se pueden presentar conflictos si la entrada fuera 5 voltios o menos , de acuerdo a los circuitos a probar podemos experimentar con valores zener un poco mas bajos como un zener de 3.7 voltios.
El inconveniente de este tipo de puntas de prueba es que si bien pueden detectar una entrada de voltaje de nivel lógico no pueden distinguir entre un cero lógico o una entrada desconectada o flotante , solo son seguros para detectar "1" ´s sin embargo no nos aseguran los ceros , pero es un buen inicio para experimentar en el diseño de nuestro propio equipo de laboratorio.

Puertas lógicas con diodos para interface Cmos

En algunas ocasiones necesitamos solo una puerta lógica Cmos para algún proyecto de no muy alta frecuencia , entonces nos vemos en el problema que los nands , nors , inversores vienen en paquetes de 4 o 6 por chips de los cuales solo vcamos a usar uno , o a veces tenemos solo inversores y necesitamos usar ands u nors , aprovecharemos entonces los conceptos de lógica DTL (diodo transistor lógica ) de los años 70´s para implementar alguna de estas puertas en caso de emergencia.
El primer circuito a mostrar será una puerta AND and hecha solo con un diodo y una resistencia de 100 k , si observamos , cuando A y B sean ambos "1" lógico el diodo de entrada en reversa bloquea A pero la resistencia deja pasar la señeal B y se tiene una salida "1". Si la entrada A es "0" el diodo lleva la señal a tierra y se obtiene un "0" a la salida . Si A es alto y B es baja la salida es "0" por el bloqueo en A y si las 2 entradas son ceros la salida tambien lo es , como vemos es una puerta AND que funciona solo limitada por las caracteristicas de frecuencia del diodo a usar, el circuito es el siguiente:

Puerta AND

De la misma manera y usando los conceptos de funcionamiento anteriores podemos implementar los siguientes circuitos:

Puerta OR

Puerta AND de tres entradas

Puerta NAND usando solo un inversor

Puerta NOR usando solo un inversor

Puerta NAND de tres entradas

Combinación NAND / NOR

Es bueno recordar que estos circuitos trabajan muy bien en bajas frecuencias o en proyectos didacticos , esto por la limitaciòn de los diodos , usando diodos de señal de alta frecuencia podemos obtener mejores resultados .

Testeando el contador Cmos 4553

En el laboratorio y usando el protoboard podemos testear el contador Cmos 4553 ,este circuito nos permite contar 3 digitos en presentación BCD o display reuniendo en un solo chip 3 contadores y 3 circuitos latch , trabaja en multiplexado ,como se explicó en el post anterior , cada secuencia implica un barrido usando los transistores de tipo PNP como interruptores a sus respectivos displays . Usando el 4511 decoder y un bloque de 3 displays multiplexados en catodo común el circuito se veria asi:

Notemos que entre los pines 3 y 4 se pone un condensador de 10 nF para establecer la frecuencia de barrido del oscilador interno del contador , esto determina la velocidad con la que se conmutaran las salidas al 4511. Para un simple testeo del contador en el protoboard y con fines didacticos necesitamos generadores de pulsos digitales , los llamados debouncers , es decir eliminadores de rebotes , es bien sabido que un interruptor mecanico tal como un switch o pulsador mecánico en la entrada de un circuito digital genera un pulso central y muchos "rebotes" que ocasionan problemas , es necesario tener pulsos limpios para no causar disturbios en los circuitos digitales en general , muchos métodos se pueden usar , si bien la entrada de pulsos a contar pueden provenir de un 555 como astable , el pulso para el reset proveniente de un swicht mecánico ocasionaria problemas por el rebote , usando un quad nand schmitt trigger en su versión Cmos el 4093 podemos generar los pulsos de entrada a contar y el pulso de reset , el circuito es el siguiente :

Cada vez que se presione el pulsador de clock la cuenta se incrementa en uno , presionando el pulsador de reset la cuenta se limpiará a cero (clear).

Contador de 3 digitos en un chip : El Cmos 4553

El 4553 es un contador Cmos BCD de 3 dígitos que puede alimentar a tres displays de 7 segmentos usando un solo decodificador/driver de siete segmentos : el 4511 , multiplexándolos (es decir accionando a cada display individualmente vía su cátodo a una velocidad muy rápida, de tal manera que la multiplexación no sea visible al ojo humano).
El IC 4553 tiene tres contadores BCD internos , tiene entrada de lacht o crreojo , de reset o puesta a cero y de inhabilitaciòn , completa un ciclo de multiplexado con cada uno de estos contadores usando las salidas de los pines 15 , 1 y 2 para conmutar cada exhibición en anillo , haciendo que su transistor correspondiente conduzca y habilite al correspondiente display mostrando el dígito apropiado .
Las salidas BCD del 4553 (pines 9 ,7 ,6 ,5 ) se conectan a las entradas BCD del decoder 4511 , este es un decoder Cmos simple que será usado secuencialmente para cada cuenta y para excitar ( cuando le corresponda ) a cada uno de los displays , que por el hecho de actuar temporalmente habilitados usan solo 7 resistencias de limitación.
Los displays deben ser de cátodo común , los pulsos de disparo son positivos y el clock o tren de pulsos a contar debe entrar por el pin 12 , si quisieramos un acarreo para un segundo contador el pin de carry o carreo es el número 14 , con lo cual podemos tener contadores de 6 digitos solo con 4 chips , ideales para construir , por ejemplo , un frecuencimetro digital

Puente en H con transistores

Este es un puente H que usa transistores bipolares . Un puente H es un arreglo de transistores que permite un pleno control del circuito sobre un motor eléctrico estándar de C.C. Es decir, con un puente H un microcontrolador, una poco de lógica, o un transmisor de radio con su receptor se ordena electrónicamente al motor que vaya adelante, al revés o que frene.
Este H-puente puede funcionar desde una fuente de energía desde hasta sólo dos casi-agotadas baterías AAA' (2.2V) hasta una batería fresca 9V (9.6V). Los transistores son los populares(2N3904/2N3906 contra 2N2222A/2N2907A ) usando un motor común pequeño.
Q2, Q4 son transistores PNP y conectan el motor con +2.2V con +9.6 V (terminal positivo de la batería). Los resistores R1-R4 evitan que demasiada corriente pase a través de la base (etiquetada B) del transistor. El valor del resistor de 1 kilohm (1000 ohmios) fue elegido para proporcionar bastante corriente para saturar el transistor.
Una resistencia más alta consumiria menos energía, pero haria al motor recibir menos energía. Los diodos D1-D4 proporcionan una trayectoria segura para que la energía del motor sea dispersada o vuelta a la batería cuando se ordena al motor que arranque o pare desviando los transistorios.
En muchos circuitos de puente H no traen estos diodos , sin los diodos, un impulso de voltaje del motor puede pasar a través de los transistores desprotegidos, dañándolos o destruyendo.
M1 es un motor continuo (C.C.). Éstos son muy comunes se pueden encontrar en juguetes descartados. El motor debe tener solamente dos terminales.
Esta es la teoria básica pero el control real no es tan sencillo hay condiciones que no se deben emplear para esto se emplean circuitos de control excluyentes como los siguientes:

Se llaman puentes H por la forma que tiene el esquema, cuatro transistores y un motor en el medio formando una H.
Funciona de la siguiente forma: si aplicamos un "0" en la entrada 1 y un "1" en la entrada dos la corriente fluirá desde el transitor Q1 hacia el Q4 polarizando el motor y haciendolo girar. Si lo hacemos al revés (un "1" en la entrada dos y un "1" en la entrada "0) la corriente irá desde el transitor Q2 arrina a la derecha hacia el Q3 polarizando el motor al revés que antes y por lo tanto haciéndolo girar en sentido contrario , ¿que pasa si ponemos dos "ceros" en las entradas? en este caso el motor no está polarizado y se queda en modo "libre", es decir, lo podemos hacer girar con la mano en cualquier sentido. Si ponemos dos "unos" el motor se queda "bloqueado" no lo podemos mover con la mano en ningún sentido de giro. En la tabla siguiente tenemos las cuatro posibles combinaciones de las entradas de un puente H.
Entrada 1 Entrada 2 Estado del motor
0.......... 0.......... Libre
0.......... 1.......... Sentido 1
1.......... 0.......... Sentido 2
1.......... 1.......... Bloqueado