Saber Electronica 023

5/26/2018 Saber Electronica 023

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C P CIMETRODIGIT L

PEQUENOS MorORESDECORRIENTECONrlNU


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I111I1I1M

1' .181m.z

FORMULAS I TRANSFORMADOR I.lRlrH1VOt ' t r R , , " l C 'La relacin entre las ten siones da pr imario y secundario de untransformador depende de la relacin entre las espiras de los dosbobinados, la frmula que permite hacer el clculo es la siguiente:

V1N2 _ N1/N2

Donde:Vl es la tensin aplicada en el pri-mario '10115)V2 es la tensin obtenida en elsecundario (volts)NI es el nmero de espiras de'primarioN2 es el nmero de espiras delsecundario .,It---- -II1IIIIII la ;la

CMOS 19

4-Po\e Double Throw oat. SelectorR ~ ~ ~ V O~ t l ' ~ A O N I C . l

En esta cubierta existen 4 puertas selectoras ANOIOR con selec-cin de lgica comn. las cuatro salidas son controladas por la entra-da Salect A Se)ect B (SA y S8 .Si SA fuera puesta a tierra, S8 tambin, todas las cuatro salidaspermanecen a tie rra. Si SA fu era positiva. y S8 a tierra, las cuat ro sali-das siguen las entradas A. Si SA fuera puesta a tierra y S8 positiva,todas las salidas siguen las entrad.s B. Si SA y SN8 lueran positivas,las salidas correspondern a la fUTn lgica OR de las emradas.Tiempo de propagacin i tV

10V) 85 ns r - u , : ' 7 . ~ ' ; ; f ' ; ; i - ' - ' ; ; ' ,(5V) 200 nsCorriente por cubierta

(5V) 1,6 mA , 0 5 ' 3 2 112' 11'I OV) 3.2 mA~IzI ~ ~tI1I11I1II

TABLAS I NOTAS MUSICALES A R ~ H I V OItlYRON1CADamos en la labia de abajo la Escala Cromtica Igualmente Tem-perada de las notas musicales.A_LA 8. SI C DO O.RE E MI F_FA G SOL,t octava 2' oct.v. 3' octava

e .10,352 C _ 32,703 C= 65.406C- ... 17.324 C- .., 34,648 C- _ 69,2950 ... 18,354 0-36,708 0_73.4160-=19.445 o- _ 38,890 0-.77.781E,.. 20.60 1 E_41,203 E , 82.406F=21.826 F . 43 ,853 F ,. 87,307F- _23,124 F- _46.249 F- = 92.499


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FORMUL S TRANSFORMADOR

la r.'-cl6n entre la impedancia de primario YMCUndario de unu.nsformedor depende d . la relacin entre tu espUs d . 1 1: dos_.-s. MIlO. la ligulonl. lnnula:Z11Z2 _ N121N22

Oondo:Z1 es la Impedancia deprimario ohms)12 .s la impedancIa d .secundarlo (ohm )NI 8S el nmero de espiras del prlm81ioN2 nmero d. npiras del secundario

CMOS

' , 1111:

eom dor Rlpp 1 _ 8 divisor por 16384)Est. conttldof cuenta en direccin a los valores alicientes ~counter) usando tga poA:ivaNo elCistan i d a s ~ a las .tapas segunda tercera.

Freculcla m b lrntl de operacin('OY) ........................... ..... 7MHz

IIIIIIII_ i I5Y) .............................. 2,5 1 Hz

COrriente por cubierta('OY) ....................... 0,4 mA5V) ............... ............ . 0.2mA

IIII. _ _ _ _ _ _ JTABLAS NOTAS MfJS CALES

. . OClOva SO OClOva . . OClOvae_130.81 e_261 ,63 C_623 .25C. 138.69 c- _ 277,18 c-_ 5M.370-146 .84 0_293 ,66 0_687 ,330- . 155 .56 0-_311.13 O- _ 822.25E_184 ,81 E _ 329.63 E_659 ,26F _ 1H .61 F. -349,23 F _ 698 ,46f-_184 .99 F-_369 ,99 F _739 ,99G _ 195,99 G _ 391,99 G_183.99G- - 207,65 G-_41S .31 _830,6A _ 220,OO A_440,OO A_BSO,OOA- _ 233 ,08 A--466 .18 A- _ ~


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DELEDHORL LECTOR

Bien, amigos de SABER ELECTRONICA, un nmero ms de la revistaUOO en Latinoamrica est en sus maoos ysiempre con novedades para todos.Este mes toda nuestra labor se ha dedicado para que ustedes pudiesen teneracceso a una novedad mundial , casi simultneamente con Japn. Se trata delindescriptible sonioo de Holophonics.Infelizmente la cantidad de grabaciones que el descubridor del sistema,Hugo Zuccarelli, puso en el mercado es muy limitada yquienes primero la reser-ven la tendrn.Por ser algo completamente indito. vamos a emp lear el sistema americanode que. si el producto no corresponde a 10 que fue anunciado. inmediatamenteser.1 devuelta la cantidad correspondien te abonada.Es tan fantstico lo que se escucha, que estamos seguros de poder afumarque el sistema Holophonics va a revolucionar lOdo lo que sea grabaciones en elfuturo prximo.Todos los que escucharon , me afinnaron que era muy superior a lo descrito.Eso es verdad, porque no hay palabras para describ ir lo que se oye. Una graba-cin, en mono, de he licpteros en vuelo fue hecha con el sisLema Holopllonics.presentada durante un intervalo en la Bienal que se est realizando ahora en Buenos Aires y las personas pensaban que eran helicpteros de verdad que se desplazaban en el ciclo. Cuando se dieron cuenta que era una grabacin,las reaccionesfueron enloquecedoras. La grabacin en venta a travs de SABER ELECTRONICA exclusivamente es an mejor pues es estereofnica . AhorJ usted podrtener esto en su casa sin necesidad de equipos especiales.Lea con dedicacin la materia ms ade lante. Para los aftcionados del aud ioesto es el fruto de nues tro trabajo.El artculo de tapa sigue la fnea de trJbajo que ustedes so licitaron en lasencuestas. Trabajos fruLo de la genialidad de Newton y su sobrino Alexandre, deAquilino y otros au tores que ya son conocidos por los elcctt6nicos de toda Am-rica continan siendo el alma de la revista.A partir del mes que viene estarn leyendo nuestras pginas tambin nues-tros hennanos de Per.Estamos cada vez ms convencidos que tenemos buenas cabC7.as pensantesen nuestro pars . No esperemos soluciones que vengan de arriba. Nosotros somoslos que hacemos. Mostremos a los dems lo que sabemos hacer. Envfen sus pro-yectos, pongamos en venta lo que producimos, comentemos con los amigos, seamos positivos. Juntos somos muchos, unidos somos fuenes, fuertes movemosobstculos. SABER ELECTRONICA interesa a ms personas del grem io quecualquier otra publicacin.Ustedes forman parle de esta gran ramilia .Un abrazo

Pro/ EIio S ~ i

SABER ElECTRONCA NI l AIIIIlll1teditorialQUARK

- '--ftndI .. . . . . 10. 1 CfipIIII(tOIITl. ..1.,.LI lCTRONICAEdItor Rllp:1 .- '1.~ J S. RuaquaIM

DI. . . .orT.. .-:Pral. EIo SoINIc:t*II. . . . . .RIII.ccI5n:CIado_

. lf l l l cf6n;A. C . . . ,COUIOAADORU:

~ _ 1 O n ,AnnedG:_........._......_. ...........-,ao- .C . . . . . II. . . . . ..-:_..II'II"aU 11:. . . ~ . . J .Av. s.r. F. 712 1(111 1.(1141) AoMaa TE. 747 ...10.... IUnea,ltat ....CInoIIIro e HIID. E ~ 2488 C . cap.tnt. . . .OiIll'itUdote8errinSA.c.San. MIgdJIena 541 . c.p.Ur. . . :-,- ' 7 5 0 ~ R O . uTE. 112.0723 )' 10-5155

SA8ER ELECTRONICA .. pubk8dn_aueI de E c I ~ OUARK. t ' dba , . . ..... deloa ctar.choI en eu\llllMo.Editor Int..,.uIcMl:HeIilIFI,-,

oncwT4cnIoo' ' 'UICIIn- :NldlnC . , .CoJ+righ. by EdiIata SD r l .... BtMII

o.r.a- de 1...,,-: R N' 1soeImPfiOn:Compal'll. ImprelOfll ArgentinaBuInc,..... . . . . . . . .

la ecIIDIII no _ ,...ponNbIIa por el c o nd . Iu no-. 1imIedN. TlIdot Inrnwuu . . _ .. . . lII'I 1M eIJCIDI ptMW .... wvido .. 1KIor. )' no . . . . . . . . . _ponNbIIded . . . . . . . , . . Escl p O/'IibIdJ. . .loc.I o rdaI del lMIIrIaIdo en . . . . . . . . . . u f como .. 1 n c I ~)'/0 c:omen:IaIiZlld6n de loa ...... o ldMJ que.,...can en loa rMI'Id ;.soa . l I I0 I _ ... .es. aandonal leO. . . . YO ~ &IIOriu-ci6n por aKri., da la EdllCIrW.


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SRII HESt CCiONES Fij sDel editor al lectorLibrosSeccin del lectorArcn

RTculo dE T lCapacmetro digital

AyudA l PRiNcipiANTEElectrnica digital paraprincipiantes 2da. parte)

COMO FUNcioNAConozca las pilas y las bateras

MoNTAjESControl trmico para estufasCargador de bateras

TCNicA GENER LUsando reguladoresde tensin integrados

udioHolofona

504678

6

20

30

3642

48

A f t ~~ 3 ABRl o989 R J .

;

RAdioARMAdoRMedicin de la potenciairradiada por una antena 62El transmisor: Amplificadorde 25 W para 450MHz 63

RAdiocOfflROlPequefios motoresde corriente continua 65CURSOSEl circuito oscilante 70

MONTAjES DidCTicos57 Oscilador de frecuencia 76


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C P CIMETRODIGIT L ; lexandre Brega

En la revista SABER ELECTRO: ojICA : oj 10 publicamosun proyecto deMdulo Contador Digital que omo dijimos en l artculo servira paramuchas aplicaciones prcticas. Entre las aplicaciones sugerida.s en esa edi-cin, se encontraban un Contador Optico y un Sorteador Electrnico, que sepublicaron en ese mismo nmero y un Frecucncimetro Digital de 3 M Hz,publicado en SABER ELECTRONICA : oj 16. Ahora le lleg el turno a unCapacmetro Digital, un instrumento de taller muy til para la lectura decapacitancias entre 100 pF Y10.000 J.lF . Sencillo de montar con componen-tes bastante comunes la precisin de las lecturas depender exclusivamentede los ajustes erectuados por el propio armador.SABER ELECTRONtCA N 3


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ARTcuLo dE TApA

Un capacmetro digital es uninstrumento de gran utilidadtanto en el laboratorio del pro

yectista como en el taller del reparador. En el primer caso, por elhecho que en determinados proyectos necesitamos conocer el valorexacto de un capacitor, no s610 elvalor marcado en su exterior. En elcaso del tcnico reparador, el capacfmetro servir para indicar cuandoun capacitor sospechoso deber ono ser sustituido.El capacmetro digital presentado en este articulo- lee capacitancias en la faja de 100 ~ F presentando el resultado en la forma decuatro guarismos significativos, osea , a travs de cuatro displays.Usando dos mdulos contadoresde SE-Met, este circuito puede seracondicionado en el mismo gabinete del frecuencimetro digital yapublicado, bastando apenas que seadicione un conmutador multipolarpara que se pueda usar los mismosmdulos contadores ya para un instrumento o para el otro.

Para aumentar la precisin delas lecturas, nuestro instrumentoposee ocho escalas de medida,siendo tres en nanofarads (nF), tresen microfarads IJ,F), y dos en milifarads (mF). El capacimetro poseetambin un indicador de o v e r f l o w M(sobrecarga), o sea un led que indica el uso indebido de las escalasdel aparato.Caractersticas delcapacmetro digital

A li mentacin de 9 V (fuente obatera)Consumo de 250mA.Led ind icador de MoverflowM(sobrecarga)Tiempo de medicin no superioralos 10s

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Uso de circuitos integradosMOS

Ajustes a travs de trimpotsOcho escalas de lecturaMide capacitares en la banda de100 pF a 1 0 0 0 0 ~ F

Principio de funcionamientoExisten varios mtodos paramedir la capacitancia. Podemos,por ejemplo, montar un generadorde senal triangular y enseguida undiferenciador cuyo capacitar es elelemento a prueba; como resultadotendremos una sena rectangular deamplitud proporcional al valor delcapacitar. Aplicando esta senal a un

voltmetro podremos facilmentemedir la capacitancia del componente. Otro mtodo bastante usadoes el llamado Monversor capacitancia/frecuencia", que consiste simplemente en un multivibrador astable comandado por un monoestablecuyo perodo es determinado por elvalor del capacitar bajo prueba.Normalmente, los capacmetros quese basan en este principio sonimplementados con dos integrados555 un 556 y funcionan acopiados a un frecuencmetro digital.En nuestro proyecto, sin embargo, no usamos ninguna de las ideascitadas. El capacmetro presentadoen este articulo se basa en los tiem pos de descarga del capa'citor amedir.La ecuacin que proporciona losvalores instantneos de la tensinen el capacitar, durante su descarga. es

donde:UC '" tensin instantnea en elcapacitar en voltsUo .. tensin con la cual el capacitarestaba cargado, en volts

e :: base de logaritmos neperianos(e 2,72)t :: constante de tiempo t :: R x C)

en segundost = tiempo - variable independienteen segundosAhora, si permitimos que el capacitar a prueba se descargue apenasdurante una constante de tiempo

t = RG , tendremos:t= t

Uc = Uo . e-t/'tUc = Uo. e-1Uc = 0,37. Uo

lo que significa que despus de eseintervalo la tensin sobre el capacitar es igual a 37% de la tensin inicial de carga. Como usamos unatensin de carga de 9V, despus de1 t tendremos 3,33V sobre el capacitar.Pues bien, 1 que hacemos ennuestro capacmetro es permitir queel capacitar a ser medido se descargue apenas durante 1 t , siendo quedurante este tiempo los pulsos declock generados por un osciladoalcanzan los mdulos contadoresque registran entonces el propiovalor del capacitar.Pero para que esto ocurra, necesitamos de un circuito de contro

que se quede constantemen teleyendo el valor de la tensinsobre el capacitar en descargacomparndolo con la referencia de

3,33V. Nada mejor para esa funcinque usar un amplificador operacional como comparador de tensionesEn la entrada no inversora del operacional tenemos la tensin sobre ecapacitor, y en la entrada inversoraun divisor de tensin que proporciona la referencia de 3,33V.De este modo. a salida del compa rador permanece en nivel lgico


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alto mientras la tensin sobre elcapac itar fuera superior a 3,33V(37% de 9V); por otro lado. pasa.nivel bajo cuando esta tensin fueraigualo inferior a la referencia.Para los que gustan de las matemticas, es la demostrac in literalde que el nmero registrado por loscontadores (t) es realmente proporcional al valor del capacitar (C),siendo la constante de proporcionalidad igual al valor del resistor dedescarga (R):I _ periodo de descarga s 11 - A . C, . R . eC=VRlo que significa que para saber elvalor de un capacitar basta conocersu tiempo de descarga el respectivo resistor. Como el resistor esconocido, pues es parte del circuito,nos resta medir el tiempo de descarga; quienes 'ejecutan esa funcin son justamente los mduloscontadores .

1

La funcin de los ajustes efectuados en el instrumento. antes del usodefinitivo, es alterar los valores delresistor (R) del numero que representa el tiempo de descarga (1)hasta que el cociente VA sea numricamente igual al valor del capacitar, o sea, a su capacitancia.El circuito

En la figura 1 damos el diagramaen bloques del capacmetro digital,por donde inicaremos la descripcindel funcionamiento del circuito. Elprimer bloque es el circuito de desca rga, que consiste en un transistoren la configurac in colector comunen cuya base conectamos un circuito Re paralelo, donde el capacitar en cuestin es el componenteque se desea medir.Conforme podemos observar porel diagrama esquemtico de la figura 2, tenemos 5 redes de descargadiferentes seleccionadas por la llave52a. Cada una de esas redes ser

I-oCOI IT OL f-L o . * l o aOfe ,,,.o.t.ta

usada para una determinada bandade valores de capacitancia . Lostrimpots P1 a P5 ajustan la impedancia correcta de cada red para larespectiva banda de capacitanciasestos ajustes deben ser hechos concapacitares de precis in, segunexplicaremos en el subtitulo Calibracin

La llave S1 , de 1 polo x 2 posic iones, sirve para cargar descargar el capacitor a prueba. En laposicin de carga la misma conectael capacito r directamente al resistoR9, haciendo que se cargue con latensin de la fuente (+9V); vea queesa carga es prcticamente instantnea, pues el resistor A9 es deapenas 1n, lo que nos da u,:,a constante de tiempo ('t .. A . C) bastantepequena. Despus de cargado ecapadlor, la llave S1 se pasa parala posicin de descarga, conectando el elemento a p rue ba a lasredes resistivas seleccionadas pola llave S2a. Mientras el capacrtose est descargando el transisto

;

I Ie JI a , -,... .ooULO e O N . o . o o ~ .ooULO tOl 'OU_S[ - _ Cl n - _el

~ ~ e u J O --- f- f -lIICUIlO . . . uMOt L o e v. iMO; ) t U6A flllaIO_ ~ Y e I l T . o . ",,,"fOIl A I OIILA CUfJfT. LA CUtNT.ILLAVE.U .f CTOIIA IJfTfl\FllII TOA IHo,e_ c OllI e : ~ ~ 1 4 c ~ ~ } _ o. CI f- ..... VIa ool l 1-~ ' ' CONT.o.CTO O, MOfIOfST.o..L t~ O I I ~ O I I lIIO.. N fAJIIIO o v t ~ L

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2 .O l .,-- . LJ. '-'eII 1111111 ,... >- ., .. r


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POSICIONDE LA BANDA DE LECTURAlLAVE1 OO,OlnF.99.99nf, OOO,lnF I 999,9nF3 000lnF I 9999nF, 00,01 f,I, F GG.99p. F5 000.1 .... F . 999,9p. F 0001 .... F.9999 ... F7 000, lmF I 999,9mF ,.)e 000lmf 999 h1F 1 1( ) tericamente, pues no podemos cons-INr capac:itores de valores tan elevados.TABLA 1

El bloque al cual denominamoscircuito puerta no es ms queuna puerta NANO de familiaeMOS (obtenida a travs del integrado 4011) . la funcin de estapuerta es permitir el pasaje de lospulsos de clock para los mduloscontadores solamente mientras elcapacitor a prueba se estuvieradescargando. De este modo , lo

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Placa base delcapacfmetro digitalCI- - ~ 7 4 - amplificador operacionalCI-2 - C04011 - circuito integradoCMOSCI-3, CI-4 - C04518 - circuitosinlegrados CMOSCt-S - ~ - circuito integradotemporizador0 1, 02 - BCS47 - transisloresNPN de uso generalLEO 1 - led rojo comnS, - llave de 1 polo x 2 posicionesS2 - llave rotativa de 3 polos x 8posiciones53 - interruptor de contactomomentneoC'1 - 10 nF - capacitar cermico ode polisterC2 - 22 nF - capacitar cermico ode polisterC3 - 220nF - capacitar ce rmicoo de polisterC4 - 'OOIlF - capacitar electroltico de 16V

3u . u , oo. ~ , , ''oo':{)iI- ~ 5 ... 11o. ' '00. ,oo

~ _ =f .L.que los contadores estarn registrando ser un nmero proporcional al tiempo de descarga delcapacitor, o sea, a su capacitancia .Actuando sobre los trimpots deajuste, podemos facilmente hacerque ese nmero proporcional coincida con el propio valor del capacitar, obteniendo entonces la lecturadirectamenle de los displays.

LISTA DE MATERIALESCS - 100nF - capacitar cermico.o de polisterRl - , 00 ohms - resistor (marrn,negro, marrn)R2 , R14 resistores (arriarillo,violeta, rojo)R3 - 56k - resistor (verde, azul,naranja)R4 , R6 - 1 M - resistores (marrn,negro, verde)RS - 12M - resistor (marrn, rojo,azul) .R7 - Sk6 - resistor ve rde , azul,rojo)R8 - 3k3 - resistor (naranja,naranja, rojo)R9 - 1 ohm x SW - resistor dealambreR,O, R,5 - 330 ohms - resistores(naranja, naranja , marrn)R - 220 ohms resistor (rojo ,rojo , marrn)R1 2 - 10k - resistor (marrn,negro, naranja)R13 - , OOk - resistor (marrn,negro. amarillo)P1 - 1k - trimpot

Los pulsos aplicados a la entrada de la puerta NANO, que irnexcitar los modulas contadoresson generados por un osciladoCMOS formado por las tres puertarestantes del 4011 . La frecuenciade ese oscilador es calculada pola fnrula :1. _- - 1

1,4 . R . C

P2 - , Ok - trimpotP;l , P4 - 100k - trimpolP5 - 4M7 - trimpotP6 . 470 ohms trimpotMdulo contador(se deben tomar dOS)CI- , CI-2 - C04029 circuitosintegrados CMOSCI-3, CI-4 C04511 circuitosintegrados CMOSCI-5 - ~ 7 8 0 5 regulador de ten$i6nOS.I , OS.2 - MCO 198 K - displays d ~ catado comne l - 220 nF - capacitar cermicode polisterRl a R16 - 220 ohms - resistores(rojo . rojo, marrn)Varios placas de circuito impreso,zcatos para los integrados, disipador de calor para el reguladorde tensin , conectores para circuito impreso con tornillos, cable fle xible de 18 vas paralelas. alambres, soldadura, fuente dealimentacin o balera de 9V, etc.

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siendo R en ohms, C en faradsy f en hertzs. En nuestro circuito,calculamos los componentes demodo de obtener una frecuenciade 100 kHz, siendo que el resistorfue sustituido por un trimpat, puesslo as podemos ajustar el oscilador exactamente en la frecuenciadeseada.Despus del generador de clocktenemos tres divisores por 10, queen verdad son contadores de O a9. Para esa finalidad usamos dosintegrados CMOS 4518, pues cadauno de ellos posee internamentedos contadores de dcada. Coneso obtenernos senales de 10kHz,1 kHz y 100 kHz, senales queseran aplicadas, juntamente con lade 100kHz, al segundo polo de lallave 82 (82b). Esa llave seleccionara cul ser la senal que seraplicada a los contadores , deacuerdo con la banda de valoresde capacitancia.

,,4 u,'T

' J

El tercer polo de la llave 52(52c) es usado para controlar elencendido de los puntos decimalesde los disptays, segn la escala delinstrumento en que estemos efectuando la lectura. En la tabla 1, enque relac ionamos las P'lsiciones dela llave con las respectivas bandasde valores de capacitancia, podemos observar como vara el encendido de los puntos decimales.

La llave 83, un interruptor decontacto momentneo, tiene la funcin de llevar a cero (resetear) loscontadores; el reset debe seraccionado por el propio usuario delcapacimetro antes de efectuar lamedici,n.En cuanto al indicador de Mover-flowM, este est constituido simplemente por un mullivibrador monoestable disparado por la salida "vaunoMdel ltimo contador. El integrado usado para esa funcin es elfamoso 555, cuyo pin de disparo

", :2 0 . F F: ,' , el 5 , O H

puede ser conectado directamentea la salida Mva uno del contadorpues son compatibles.El funcionamiento de esa etapadel circuito es la siguiente: cuandoen el himo contador del mdulo, econteo pasa de 9 para O, el nivelgico de la salida "va uno- varade 1 a O. Como ese pulso estsiendo aplicado a la entrada de disparo del monoestable, ocurre queinmediatamente la salida de esecircuito pasa al nivel lgico 1, permaneciendo asl durante el perk>dode temporizacin . Ese perodopuede ser calculado por la frmulaT = 1,1 x R13 . C4 siendo R enohms, C en farads y T en segundos. Con los valores de los componentes indicados en el diagramaese tiempo queda alrededor de10s, lo que juzgamos ms que suficiente para alertar al usuario deque la lectura debe ser efectuadaen una escala mayor.

36 1 T. . "-J. eo' te . 0 5 CO , -- . , , , , 9 1O~ 3 / \ / / / \ 111' 6 2 2 0" , II t ' 111\ ' ~ A1 l AH """ " " " " " " " " "r - ' , , v " " , , ,., e'-e l . , 4' ' n , , " 1 . .," ," " " "" " " " " " " "1: 1: ~ 4 -r: 1: , 1 . 1"L " " " " 0 0 " " ",, ~ 1" V


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Para la alimentadn de todo elaparato se puede usar tanto unabaterra de 9V como la fuente dealimentacin de la figura 3.En la figura 4 damos el dIagrama esquemtico del mdulo contador SEMC1, publicado en SABERELECTRONICA NO 10 , Y en latabla 2 resumimos las func ionesdesempenadas por cada pin deeste mdulo. Eso facilitar la comprensin del circuito por parte delmontador.Montaje

En la figura 5 damos una sugerencia para la placa de circuiloimpreso del capacimetro digital, yen la figura 6 el dibujo de las placas del mdulo contador SE-MCt.Si desea un aparato ms compacto , puede unir las tres placas (ladel capacrmetro y la de los dosmdulos) en una sola; pero si suObjetivo es poseer un aparatomodular, que pueda usar los mismos mdulos contadores de suFrecuencfmetro Digital (si es quelo mont ), la mejor solucin es elmontaje de las placas independientes e interconectadas poralambres comunes de conexin.Recordamos tambin que las placas de los mdulos contadorespueden ser adquiridas mediante lahoja de pedido a Editorial Quark.En cuanto al montaje propiamente dicho, este no ofrece grandes dificuhades, debindose recordar solamente los cu idados yrecomendaciones convencionales,como:

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usar zcalos para los circuitosintegradosatencin al sokiar los componentes polarizadosno olvidar de soldar los jmpersde la placarevisar todo el montaje antes deconectar el aparato, y en espedal ias conexiones entre las tresplacasusar placa de circuito impresode buena calidad y prestar bastaJ1te atencin durante la con -

PIN FUNCION1 clock2 entrada P2 para lectura paralela3 entrada Pt para lectura paralela4 entrada de control para lectura paralela5 entrada P3 para lectura paralela6 entrada PO para ~ u r paralela7 enable del contador8 salida va uno9 control para la cuenta en binar;o o en dcada

10 control para la cuenta creciente o decrecienteenable del codificador

12 clock13 entrada P2 para lectura paralela4 entrada P1 para lectura paralela

15 entrada de control para lectura paralela16 entrada P3 para lectura paralela17 entrada PO para lectura paralela18 enable del contador19 salida va uno2 control para la cuenta en binario o en dcada21 control para la cuenta creciente o decreciente22 enable del decodificador23 punto decimal del display de las decenas2. tierra del circuito25 alimentacin +7 a 35V)26 punto decimal del display de las unidades

TABLA 2 - Disposicin de los plns del mOdulo contador SE-Me1

o'ji8:Il"c::z"V'ji8:Il"...~"mz3

feccin (ihay casos de montajesque no funcionan debido a ranuras casi microscpicas en laplaca de circuito i"llreso .

los ajustes el trimpot P6 puede sersustituido por un modelo muhivueJ ta9'.La llave $2 es de 3 polos (tressecciones) y 8 posiciones, pudiendo ser sustituida por una mayor encaso de dificultad de obtencin.Los resistores son de 1 8

t /4W excepto el A9 , que debe serde 5W. Los capacitores pueden sercermicos o de polister, y el nicoelectrotitico (C4) debe tener unatensin de trabajo de 16V.Para obtener mayor precisin en

Calibracin y usoDespus del montaje, al conectarse el capaclmetro podr aparecer en los displays un nmero cualquiera, as como elled indicador de

~ o v e r 1 l o w podr estar encendido.En ese caso se debe presionar latecla reset (llave 53) y aguardar aque el led se apague ; con estodeber aparecer en todos los displays el nmero cero.

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A continuacin, con la llave S1en la posk:in de carga C) , conecte un capacitor de 1 IlF (no electroltico de buena calidad) a los terminales ex, colocando la llave S2en la escala 4. Ajuste el potencimetro P6 para aproximadamente3/4 de su curso el P3 para 1/2curso; pase la llave 51 para taposicin de descarga O) . En esteinstante deber aparecer en losdisplays un nmero bien prximo a01,00 IlF (nole que el punto deci-SABER ELECTRONICA Ni 23

mal del segundo display deberestar encendido) . Para corregir elvalor indicado en los displays, volvindolo lo ms prximo posible alj.J.F, acte primeramente sobre elpotencimetro P6 y enseguidasobre el P3 .El prximo paso en el ajuste delcapacimetro es calibrar la escala 1.Para eso, conmute S1 para la posicin de carga conecte un capacitor de 10 nF (1 de tolerancia) alos terminales ex . Despus de pre-

sionar la tecla -reset-, pase S a lapoSicin de descarga, observandosi el nmero indicado en los displays est prximo a 10.000 nF; encaso que no lo est, acta sobre elpotencimetro PS y, en ltimocaso, levemente sobre el P6.El mismo capacitor de 10 nF 1 de tolerancia puede ser usadoen el ajuste de las escalas 2 3cuyo procedimiento es el mismo,siendo que el potenCimetro deajuste (P4) es el nico para esas

3


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dos escalas. De la misma lormaque en las otras escalas si lueranecesario se puede relocar levemente el ajuste de P6.Para calibrar las escalas 5 6 7Y8 se procede de la misma lormausando capacitores de OJ l F paralas escalas 5 y 6, Y de 2200 J I Fpara las dos restantes . Observeque en la escala 7 el capacitor de2200 J I F aparecer en los displays4

como 0022 mF del mismo modoque en la escala 8 aparecer como0002mF pues la lectura es hechaen mili1arads 10 -3 F) . los potencimetros de calibracin en estoscasos. son P3 . P2 Y . reSpec1iva mente. Es importante recordar quela precisin del c p clmetrodepender exclusivamente de losajustes electuados. Por ese motivorecomendamos que los mismos

sean hechos y rehechos hasta quse obtenga un resultado satisfactorio . Del mismo modo. los capacitares de calibracin deben ser duna tolerancia bien baja porqudepender de l ~ s la precisin deaparato .Concluidos los ajustes. se debponer unas gotas de parafina etodos los potencimetros a Jin devitar que los ajustes sean altera

S BER ElECmONIC Ni 3


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dos por simple ransporte del instrumento. Para verificar el funcionamiento del indicador de ~ o v e r -f l o w basta conectar a losterminales del instrumento uncapacitar m yor Que el fondo deescala de la posicin S2 en queestamos operando. Po r ejemplo, siqueremos medir un capacitar de220 J 1F en la escala 4, el led deMoverllow deber encenderse.

En lo que se refiere a la medicin de capacitares electrolticos,es bueno estar atento al hecho deque la capacitancia de estos componentes no es una magnitudconstante que permanece invariable bajo cualquier cond icin deuso . La temperatura tiene graninfluencia, y adems, la capacitancia CA (importante en capacitaresde filtro y acoplamiento) dependetambin de la frecuencia de medicin. La variacin de la capacitancia crece tanlo con el aumento dela temperatura de operacin como

con la comente nominal de ondulacin impuesta al capacitar. Poresto, no se asuste si 'su capacfmetro indica 800J.lF, o incluso 1100 I1F,para un capacitar en cuya cubiertaest marcado 1000 J 1FPara que usted no quede enteramente perdido al efectuar lasmediciones. y principalmenteencuentre que su capacfmetro estill1'reciso. reproducimos en la tabla3 la variacin de la capacitanciapara los capacitares electrolflicostipo I (alta conliabilidad) segn lanorma OIN 41420.

Ahora su aparato est listo parausarlo. Si desea probar el valor deun capacitar cua lquiera , bastaconectarlo a los termina les del instrumento con Sl en la x>sicin decarga, presionar la tecla reset(llave S3) y enseguida pasar S1para la posicin de descarg a. Si elled de ~ o v e r l l o w no se enciende,basta efectuar la lectura directamente en los displays, verificandota unidad a travs de la posicin dela llave S2 . En caso que et ledencienda se debe pasar S2 parauna escala m yor y repetir el procedimiento , hasta que el mismopermanezca apagado.

Versin alta confiabilidadTensin nominal (V)

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6,3 1S'- 30%+ S% - lS

TABLA 3

10/2S 40 I 100 > lOO 10% . 10 .. 10%- 20% - 15. ,+ . + . .- 12 - 10%

5


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~ y u d AL PRiNcipiANTEELECTRONICA DIGITAL

CIRCUITOS LOGICOSFUNDA MENTALES(Continuacin)Circuito Lgico O

Consideremos el circuito lgico dela figura lOen el cual los contactos A yB de los rels Al1 AL2 se encuen-tran dispuestos en paralelo . Compareeste circuito con el circuito de la figura5 (publicado en el nmero anterior) yconstate que, en este ~ j m o , los referi-dos contactos se encontraban enserie.Dejando las entradas a y b segnaparecen en la figura 10, o sea, abiertas, la lmpara LPD 1 no enciendepues no recibe alimentacin a travsde los contactos de cada uno de losrels cuyos solenoides estn en unpotencial nulo (cero volt). De todo estopodemos establecer lo siguiente:2

or Aquilino R Leal

PARA PRINCIPIANTES2 ~ Parte)

a .... L O) l ' .... L(O)-b )

-- -

lmparaapagada

, '

,

donde a y b indican las dos entradasde l circuno de la figura 10 y s su salida.Ahora. supongamos Que s610 seaplica la tensin de la batera (suponemos Vcc vol ) en la entrada b (figura

FIGURA 10

,, ' LPDI

Un operador "O" a rels, ele dos entradas a y b, Yen cuya salida tenemos una lmpara LPDl como carga.

SABER ELECTRONICA N' 23


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FIGURA 11 fiGURA 12O o

O lPOl -, /

lPDI-- ec, , Rl2 , , ' .... ,.-La aplicacin de un nivel alto a la entrada a (6 a la entrada b)Moa qua la lampara (carga) se encienda.

Comportamiento del circuito de la figura 1O cuando a ambas sele aplica el astado alto. (H). Note qua ambos contactos de losrels estn cerrados.10). Como ambos extremos de l sole noide de Rl 2 estn sometidas a unaddp (diferencia de potencial) de Vcc

v o ~ implica la conmutacin del contacto B asociado a ese rel; consiguiente mente, la lmpara lPD 1 se encendercaraderizando el estado lgico alto enla salida de l circuito.Para este caso tenemos, entonces ,las siguientes cond iciones :a ..l O) .1+ s -+ H 1) - lmpara

encendidab->H (1)la lmpara lPD 1 tambin seencender cuando el solenoide de lrel Rl 1 fuera debidamente alimenta do (XIn la tensin, Vec, de la batera -figura 1, .Tenemos entonces:

a->H(1) \

I -+ H (1) - lmparaencendidab -> L(O)la ltima hiptesis por analizar escu ando ambas entradas del circuitolgico "O- son llevadas, simultaneamente, al nivel o sea a Vec vol .Es obvio que la salida del circuHo, lacual dispone de lPD 1 como carga,asum ir el estado lgico alto (H), y,evidentemente , la lmpara se encender como en los dos ltimos casos

(Iigura 12).Organizando los resultados obten idos en forma de cuadro, llegamos a latabla (tabla verdad) que sigue:SABER ElECmONtCA NI 23

fHTAA(lA SALIDAa b sO O OO 1 11 O 11 1 1

En trminos de tensin, la tabla queantecede asume el siguiente aspecto:a bL LL HH LH H

sLHHHen que :l - OyH- l

Res ulta conveniente compararestas tablas con las del operador lgico y ver pub licacin anterior - Parte1). De esto podemos llegar a lasiguiente conClusin :- el operador Y puede ser asociadoa la ope racin multiplicacin-, y eloperador lgico O a "adicin".- el comportamiento de estos doscircuHos lgicos es "dual-: el circuHo Yslo proporciona 1 (6 H) en su salidaunicamente cuando se aplica a ambasentradas el estado lgico 1 (H); la salida del operador lgico O l ) sloasume el estado lgico O (l) cuando,simultneamen te, todas sus entradasson llevadas al estado lgicol).De la misma forma que el circuitoanterior, existen innumerables smbolos para representar grficamente eloperador lgico O. la figura 13 presen -

ta los smbolos com unmente usadospara la representacin grfica del operador O. En el transcu rso de este trabajo adoptaremos el patrn de laA.S.A ., figura 14.Tal como sucede en el circu ito lgico y. el circuito lgico O tambin puedeser implemen tado de muchas manerasdiferentes de la considerada en la figura 10, tambin teniendo aqu particu laimportancia la implantacin con diodosy transistores, usada en los circuitosintegrados. En verdad, no es de intersen este momento saber cmo estconstitu ido inte rnamente uno de estoscircuitos lgicos. l o importante esconocer sus caractersticas , o sea, sufuncin de transferencia, o dicho encriollo: prever 10 que ocurrir con lasenal de salida cuando las entradasson sometidas a k)s ms diversos estados lgicos o seriales.NOTA: El circuHo lgico O tambinsuele ser designado -circuito lgico inclusive", o simplemente -O inclusive-Esto porque como veremos ms adelante, existe otro tipo de 0, el exclusivo(particula rmente no me gusta la terminologa inclusivo ya que el otro tipo de0, el exclusivo, ya proporciona exp lcitamente la debida diferenciacin entrelos dos operadores). Tambin es deuso corriente el trmino ingls OWpara designar el circuHo O.Circuito lgico NOo de negacincircuito inve rsor o de complemenlaci6n)

Consideremos el c i r c u ~ o de la figura15. El interruptor A es comandado porel solenoide del rel Rl 1. Este sole21


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E- -" FIGURA 13 f iGURA 1451mboIol usados en la mayoria d t las internacio-nales para " 'P esentar un operador lgico O ele dos entradas yuna nica salida .

51mbob que seol usado en eS\19 trabap para representar un circuito lgico O de IRIs entradas a. b. e y de salida a.

FIGURA 15

~ -=- 1o,,,t l lF=

, , f I G U 16

Un QraJito "NO" (circuito inversor) a rel. Note que la lmparapetrTlal"l908 enoendda nivel alto) mientras la entrada del circuitoest a cero voIt (nivel b ioConmutacin del rel. por el nivell6gieo alto .picado ala entrada a del circuito. La lmpara pel lTIIIneceri (nivel bItiomientras pen:lJra el estimulo da ennda.

nolde tiene un terminal, que caracteri-za la nica entrada de este circuito(entrada a), est abierta, o sea, sinconexin o, tambin, con potencialnulo. Est claro que en estas condicio nes la lmpara lPD 1 encender (nivelde salida alto) ya que se est usandoel contacto de reposo del rel el cualcierra la malla de alimentacin para lalmpara .En caso que el interruptor A conmu te de la posicin indicada en la figura15 para la posicin inferior, la lmparaindicadora LPO 1 se apagar. Ycuando esto ocurre? La conmutacindel contacto A se hace cuando al ter-minal libre (entrada al del solenoidedel rel se aplica la tensin de la bate ra (Vcc volt), o sea, el estado lgicoallo (1 6 H), ligura 16.Por lo que acabamos de desetibirpodemos resumir as el funcionamien-to del circuito inversor de la figura 15:estando la entrada en nivel bajo (O vott- estado O L) la salida asume elestado ~ o (Vcc voll - estado 1 6 H).En caso que a la entrada se aplique elnivel alto (Vcc vott - estado 1 H) lasalida asumir el estado lgico O 6 L -lmpara apagada. Verificamos que elcircuito invierte (mejor sera decir, com-plementa) el estado lgico aplicado asu entrada, de ah su designacin .Usando la convencin que adoptamos para,1 circuito Y y para el circuito22

o, y atendiendo a las caractersticasfundamentales que rigen el circuitolgico de negacin, podemos decir queel mismo queda completamente defini-do por la tabla que sigue:ElifAAOA

aO1

6 tambin :

a.


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FIGURA 17

1 . ~ ) o - - - - - - -' 1 ' - - - - ' ~

FIG URA 1651mbolos ms usuales, representativos de un circuito de nega-06n. Fotma de representar 1 esquema de un circuito lgico cuandoal mismo est asociado (interna o extamamente) un Inversor.la figura 19 muestra un circuito-NO r de dos entradas y una solasalida, a la cual est ~ c o l g a d a unalAmpara, usando rels. Note la fuertesemejanza con el circuito de la figura 5(primera parte del trabajo, en el numero anterior de la revista) y verificar la

disposicin de los contactos, baterla ycarga (LPD 1) con el circuito presentado en la figura 15.Porque los dos primeros rels seencuentran desactivados (nivel deentradas bajo) sus respectivos conta;tos no proporcionan el camino de(Xmiente para que elterter rel (AL 3)venga aoperar, el cual, en estas c;ondic:iones, proporciona la alimentacin ala carga LPO 1) que pasa a encenderse. Por lo tanto, podemos establecer losiguiente:..... l(O) tI -H ... H 1) - lmparaencendidab ... l O)

En caso que slo uno de los relsRl 1 6 Rl 2 sea activado al aplicarseel estado alto Vc:c volt) a la extremidad loo del respedivo rel, an as eltercer rel permanecer inactivo y lalmpara encendida. Asi podemos esta-flCURA 19 ,, ,, , ,-.=- ,

blecer lo siguiente:

-+s-+ H(l) lmparaa(6 b) -+ L (01b (6 a) -+ H (1) encendida

Al aplicarse, simultneamente, elestado lgico alto (Vcc volt) a ambasentradas I y b del circuito (figura 19),los solenoides de los rels RL 1 Al2son debidamente alimentados y a travs de la conmutacin de los respectivos contactos A y B proporcionan uncamino de tensin para alimentar elsolenoide de Al 3; este ltimo se veforzado a conmutar y a travs de sucont do C se retira la alimentacin dela lmpara, la cual se apagar, caracterizando el estado lgico bajo, deacuerdo con la convencin anteriormente adoptada .De acuerdo con ~ s ltimas condusiones lenemos:a-+H l)l, t S t l O) - lmparab ... H (l)I apagada

Por lo expuesto podemos elaborarla siguiente tabla :,

oI,

-=- RL1 ' ~ ~ ~ ~t L \T t I iCircuito NO Y a partir de rels.SABER ELECTRONICA t i ' 23

fHTA.o.o. 101 .a b sO O 1O 1 11 O 11 1 O

en terminos de tensina bl Ll HH LH H

sHHHL

en que :l -tOyH-+1

Comparando los resuhados de arriba con la tabla verdad del circuito lgico y concluimos que los estados lgicos de sta son complementados enrelacin a los resunados obtenidos arriba . Esto equivale a disponer de unoperador NO en serie con la salida deun circuito lgico Y como muestra lafigura 20, donde las entradas sondesignadas a y b su salida l . Noteque la conexin designada 11 en estafigura corresponde a la salida I de lafigura 9 (Parte 11) y a la enlrada a delos dibujos de la figura 17.Recordemos entonces que la caracterstica fundamental del circuito Y oon-siste en presentar una salida igual a 1cuando, y slo cuando, todas las entradas fueran iguaJes a 1. Algo semejanteocurre aqu : la salida del circuito -NOV ser igual a O cuando, y slo cuan do, ambas entradas sean iguales a 1(vea la tabla verdad que acabamos dedar) .

Cumpliendo la simbologa adoptaday atendiendo a los patrones establecidos, llegamos al simbolo del circuito-NO yo visto en la figura 21. La figura2


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que sigue a continuacin presentaalgunas representaciones grficasbastante d ~ u n d i d a s principalmente enEuropa, para el circuito lgico "NO Y".Un circuito lgico "NO Y ' puede serimplementado de muchas manerasdiferentes de la presentada en la figura10; un ejemplo tipico es el circuito dela figura 23 que tamb in usa rels .Note que este circuito es bastantesemejante al circuito de la figura 10(un operador OR) slo que en estecaso la alimentacin para la carga(salida) fue tomada en los contactosde reposo de ambos rels. Pero, en laaClualidad, la implementacin consemiconductores es la ms usada,especialmente en microcircuitos.Asi como el circuito y, el circuito NOY puede presentar ms de dos entra-das versin integrada, esos tipo deoperadores se presentan con 2, 3, 4 con 8 enlradas como mximo).Por comodidad, el operado r NO Ytambin se conoce por las letras in icia-les o sea: circuito lgico NY. Debido ala proliferacin de obras didcticas delengua inglesa tambin se lo conocepor "NANO" originado en la expresin"lgica NANO gale" o sea puerta lgicaNOY.NOTA : el trmino "puerta" o "com-puerta" para designar un operador lgi-co, es de uso corriente y ampliamentedivulgado en nuestro pa s. Resulta dela traduccin "al pie de la letra de lapalabra "gate" (lase: "gue it").Circuito Lgico NO O

lleg la oportuniad de analizar elcircuito "NO O" o abreviadamenteNOR, por las pa labras inglesas equiva-lentes "no or .Como lo indica la propia designacin, un circuito "NO O" es el resultadode la combinacin de un circuito O conun circuito de negacin en que laentrada de ste est conectada a lasalida del primero conforme muestra lafigura 24 en que vemos un NOA dedos entradas , designadas por a y b Yuna salida indicada por s.La figura 25 muestra uno de losmuchos circuitos existentes para laobtencin de un operador NOA de dosentradas. Los ledores menos obServa-dores pueden llegar a pensar, errnea-mente, que este circuito no es ms queel de un operador Y debido a su seme-janza con el i r u ~ o Y que aparece en24

la figura 5 (romero anterior de SABERELECTAONICA) . Vamos a demostrarque la cosa es un poco dilerenteEn las condiciones en que se pre-sentan los contados A y B de los rels(figura 25) la lmpara LPO 1 enciende.Notar que ambos rels AL 1 Y Al2 seencuentran desact ivados o, lo que eslo mismo, ambas entradas estn ennivel bajo . De esta forma tenemos:a y b L(O) S l H(1) - lmparaencendida

Vamos a suponer que se aplique elnivel alto (batera - Vcc volt) a una (oambas) entrada del i r u ~ o (figura 25).Cmo se comportar el circuito?Aplican la batera a la entrada a o ala entrada b, o bien, a ambas entradassimultn eamente , implica, respectiva-mente , el accionamiento del rel l 1 Rl2, o bien, de ambos rels. Comola conmutacin de cualquiera de losrels invierte, en relacin al presentadoen la 25, el estado del contacto asocia-do, obligatoriamente, ser interrumpidala alimentacin de la carga (LP01) y lalmpara por lo tanto, se apagar carac-terizando el estado bajo de acuerdocon nuestra convencin.Todas las condiciones de arriba, conel respectivo resultado, estn resumi-das en la siguiente tabla :f iG URA 2Q

\ )

ENTRADA I A ~ b sO O 1O 1 O1 O O1 1 O

que reescrita en niveles de tensinasume el aspecto de abajo :a b sL L HL H L (L - .Oy H -.1H L LH H LLlegamos a la conclusin que uncircuito NOA tiene como propiedad

caracterstica el hecho de presentar lasalida I .. 1 cuando, y slo cuando ,todas sus entradas se presentan igua-les a O. Note que el circuito O presentala salida I ,. Ocuando, y slo cuando,todas sus entradas se presentan igua-les aO .Est claro que en los circuitos conms de dos entradas (aqu l no conside-rado por no ser de inters inmediato) lapropiedad caracterstica, que define elorcuito, tambin se mantiene.

,Realizacin de un circuito NO Y" a panir de un Y y de un circuito de negacin .

FIG URA 21 D ,.Representacin grfica del circuito lgico NO Y.FIG UR,\ 22 ~ :::tI-'-

j 8 FOtros slmbolos usados para representar un circuito l6gico del tipo NO YSABER ELECTRON1CA NI 23


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FIGURA 2J flGUM 2S : O , ,O I I O O I I I Q ~ D I -.::;. I ~PDI- I , -- ,, ' -:;::: oc 'I ;Circuito "NO Y" usando solamenl8 un par de rels en vez eletres como en el circuito ele la figura 19. Circuito "NO O" de dos entradas a rel.los smbolos ms us'uales pararepresentar un circuito NOR de dosentradas estn representados en lafigura 26. En este trabajo utilizaremosel slmbolo presentado por esa figura

en el ngulo inferior derecho .Creemos que no hay necesidad derepetir la importancia de la implemen tacin de los circu ito NOR usandocomponentes de estado slido, yasean activos y/o pasivos, en especialen os circuitos integrados .Circuito lgicoOEXCLUSIVO"

Daremos por cerrado el estudiobsico) de los circuitos lgicos fundamentales con el an lisis de l circuito OEXCLUSIVO". En verdad, aqul englobamos dos estudios , el pr imero sobreel circuito "O EXCLUSIVO Y el otrosobre el circuito NO EXCLUSIVO",Antes de hacer cua lquier considera cin terica es buena idea diferenciarel O (inclusive) ya estudiado y el 0EXCLUSIVO" . Para esto, consideremos la siguiente afirmacin: "Mananayo ir a la playa o al cine"; con tal afirmac icn nada me impide ir unicamentea la playa o ir slo al cine , iO bien, ir alos dos De hecho: iYo no dije quesolamente iria a uno de estos sitios derecreacin Tenemos aqu i el denomi-fiGURA H

nado "O INCLUSIVO estudiado) elcual, como vimos, tambin incluye lasdos hiptesis de la afirmacin anterior:ir a la playa y tamb in ir al cine .Modifiquemos ligeramente la frase:"Manana ir sotamente a la playa osolamente ir al cine" . Note que se elimina la hiptes is de que ocur ran losdos hechos.

NOTA : Puede ser que la explicacindada no sea correcta cuando se laanaliza a la luz de la lg ica pura , peroes uno ms, de los muchos trucosdidcticos que permiten al principiantevislumbrar estos mecanismos tanimportantes .Pues bien, consideremos el circuitode la figura 27 , aparentemente un pococomplejo , pero que si observamos conatencin veremos que est constituidopor tres circuitos lgicos ya estudiados,como veremos:un circuito O + Rl 1 Rl2un circuito NAND -+ Rl3 Rl 4un circuito Y i Al5 RL 6Para facilitar el anlisis del circuito

consideremos cada una de las cuatrocombinaciones posibles con sus dosentradas a y b f igura 27).' )a .... O(L)yb .... O(L)

fiG URA 26

Como las entradas a y b estn ennivet bajo O vol tierra) los rets RLa Rl 4 mantienen sus respectivos cortados A, B, C Den la posicin indicada en la figura 27 . Como consecuencia, Rl 5 opera gracias a la presencide l nivel alto aplicado a l vla los contados C y D; la operacin de RL 5 cierra el contado E, pero la tensin de lbaleria es incapaz de alcanzar la lmpara porque Al 6 se encuentra desactivado y su contacto F abierto . Por ltanto, la lmpara lPD1 permaneceapagada.Tenemos entonces: a y b en O (l-+ s en O (l) - lmpara apagada2) a .... O(L) yb .... , (H)Estando la entrada b en nivel altotanto Rl2 como Rl 4 ope ran , pero lconmutacin de este ltimo no impidla desactivacin de Rl 5 debido a lpresencia (activa) del contado Cde R3 que est inactivo. Ocurre que la conmutacin de Al 2 enva una batera abobinado de Rl 6 el cual cierra su con

t do F que, con el contacto E, alimentar lPD1, encendindola. La figura 2muestra la nueva dispos icin de locontactos A a FDe todo esto llegamos a la conclusin:

j ~ . [)I>-----j > ~Composici6n de un circuito lgico del tipo NO O" a partir d dosoperadores bllsicol 51mbolos usuales para representar un circuito lgico del tipo "NOO" ,

SABER ELECTRONICA N' 23 25


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aenO(L) \I s en 1 (H) lmparaencendidaben1(H)3)a-+1 (H)yb-+O(L)Estando solamente la entrada I ennivel alto. le cabe al rel RL1 operar ya travs de su contacto A proporcionala debida alimentacin al so lenoide deAL 6 el cual cierra su contacto Fencendiendo la lmpara ya que la con -

FIG URA 27

: .,

mutacin de RL 3 por el nivel alto presente en la entrada I no alecta ennada el componamienlc rte Rl 5 elcual se mantiene activado gr_1lS a lapresencia del oontacto O de RL 4. Elcircuito equivalente para esta otra oondicin se muestra en la figura 29.Por esa razn podemos escrt>ir:a en 1 (H),

J' -+ s en 1 (H) lmparaencendidabenO(L), o,,T : o , ,,,o ,,,

,,,,, :._- '-- ' ; - + ----. ,,,- ::--: 8':':;' '---'1' --+: --'l...Il . l . , RL2 .. IILl

r r r,, ,

4)0-+1 Z(H)yb-+1 (H)El nivel alto en ambas .ntradahace operar a ambas rels Al1 y ALLa conmU1acin de RL 1Y RL 2 haceque RL 61amb1n openI. cenando pacialmente. el vrnculo de alimentacipara la lmpara. Ocurre que en escaso tanto Rl3 como RL 4 estn ene

gizados y el solenoide de Al 5 no recbe alimentacln 1 su contacto E pemanece en la condicin de repos(abierto) imposibilitando circula

CirtUi1o'O EXCLUSIVO' usando rels como elementos da conrmrtaci6n. Note que el RL 5 encuenn KivIIdo.fiGURA 28 , o , oy , ;, ,, ,p o , , , , ,,, , , ,, , , , ,, o , , , ,., , , , . '., " /, , , .., , , LPOI, , , , 1 , , ", /, , . ..I , , , I,

l I , ,I , ,~- j iD ~ 4- '" , , ~ FIL ~ ~ L l FlL'- " ( (f r r-=-Circuito equivaJenle al ele la figl.l'8 anterior aJando, unicamen., la entrIda b 811.11 . el nivel alto.26 SABER ELECTRONICA NI 2


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oorrienle a travs de lPD 1 que que-dar apagada. la figura 30 muestra laposicin de los contactos A a F bajoestas condiciones. Estas condicionesnos permHen escribir:aen 1(H)l

J 7 S en o l) . lmparaapagadaben 1 (H)Englobando en un nico cuadro

FIG URA 19

. o:-,

o ,, . L.:..- - Rll-::;- ,1 ,

,

todas las conclusiones obtenidas con en trminos de tensin se tiene:

,,,,,,

el circuito de la figura 27 llegamos a latabla verdad del circuito lgico ~ OEXCLUSIVO mostrado abajo'eOlTRAOA SA lIO a bO O OO 1 11 O 11 1 O

b1 ; o, :01 , ,,, ,, ,, ,, ,G l

.j: L Z RU RL 4

d :

a b sL L LL H H L-tOyH- 1H L HH H L

A partir de las tablas que antece-den, extraemos la siguiente propiedad

, o , o,,, ,,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ?iPD1, ,, ,,, , / ' .,, ,, ,,RL S : ' RLf>r

Disposicin de los contactos inlemoa del circuito O EXCLUSIVO de la figura 27 al aplicar el nivel alto a la entrada .

FIGURA .3, o,,, ,, ~,,, :o- ,,o , o ,, , ,, ,, , , ,,, ; 1 ,, o ,, , ,, , 1 ,, , , ,, , , , LPO I, , , , , , , , , : ,, ,, , , , l' ,, , ,, , , , , , , , , , ,1 , j , , ,~ ,- ~ +- I/Ll .:, flU RU j ~ L 6- I RL4 '

:;;.

( ( r rConfiguracin del circuito de la figura 27 cuando ambas entradas 8 y b son llevadas simultneamente al nivel allO (H). Observar que lalmpara LPD 1 est apagada .SABER ELECTRONICA Ni 23


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fiGURA 31 FIGURA 33 - / L.. \ , I I- , I } D

CO lstruc:ci6n de un circuito 0 EXC LU SIVO" a partir de puer18,lgIcaS .sicas convenien18menle interconectadas. Otras representaciones grfica, para el circuito "O EXC LU SiVO".f iGURA 32, ~ D - - - f iGURA 341mbolo normalmente usado para representar el circuito ' 0EXCLUSIVO". Formacin del circuito -NO O EX CLUSIVO" a partir do un arcuitodel lipo O EXCLUSIVO ".f lCUR A J6

I r, , FIGURA 35

~ Otros slmbelos menos empleado, para el circui to "N OR EX". Reptesootaan grfica de un circuito "NOR EX

caraC1erstica del operador ~ O EXCLU S I V O ~ ; su salida se presenta en Ocuando,y slo cuando, las entradassean igua les entre s (o ambas igualesa O6 ambas iguates a 1). Esta propiedad es importantsima porque p e r m ~ eusar combinaciones de estos i r u ~ o spara efectuar adiciones de nmeros,como es el caso, por ejemplo, de lasmodernas calculadoras . En publicaciones futuras trataremos sobre este fascinante tema .Como vimos, el circuito "O EXCLUSIVO est formado por un Y, un O yun NANO (NO + Y) convenientementeinterconectados entre si tal cual aparece en el circuito de la figura 27. De esecircuito se extrajo el i r u ~ o lg ico presentado por la figura 31 que muestra ladeb ida interconexin de estos tresoperadores bsicos para formar otrooperador lgico ms complejo.El smbolo del circuito O EXCLUSIVO utilizado en los catlogos de lamayoria de los fabr icantes de compo nentes electrnicos , est representadoen la figura 32. Note que este smboloes resultado de agregar un arco alsmbolo del circuito OR (figu ra 26).iPero no piense el leaor que se es eln ico simbolo para el circuito."OEXCLUSIVO" la figura 33 muestrados smbolos ms bastanle difundidos2.

os libros didcticosrincipalmente en Ide procedencia alemana.casos anteriores,simplificar, desig-'slamos analizando :"As , como en loses costumbre, paranar el circuito que ecomo "O EX que

miento del trminoEn idioma ingls seSIVE ORo o abreviaexpresin sta de usdo en nuestro idioma

es slo un acorta-0 EXCLUSIVO",lo llama "EXCLU damente "EX ORo,o bastante difundi-alidas de los ope-s, como a las sradares O e Y fuero n asociados circut-tos de negacin para formar sus re spectivos complementarios NOR y NY( NANO) tambin en este caso podremos asociar un i r u ~ o de negacin ala salida del circuito 0 EX dando ori

gen al denominado circuito lgico "NOO EXCLUSIVO (figura 34 ) o abrev iadamente "NOR EX".Se ra demas iado abu rrido tener querepetir prcticamente, viendo lo queacabamos de ve rificar para el circuito EX", para llegar a la conclusin quela sa lida de l circuito "NOR EX" se presenta complemen tada en relacin a lade su "hermano". Siendo as, resolve"mas omitir el "bla-bl" y presentar unjcamente los e s u ~ a d o s que se obten dras si procediramos como siempre.Tales resultados estn resumidos enlas labIas que siguen a continuacin .

[ 1011'1 '0 . l'DJ\a b sO O 1O , O, O O, , 1a b sl l Hl H lH l l H -+ l y l --. OH H H

El drOJito "NOR EX tambin es conocido como "EX NOR", trmino originadoen la expresin "EXCLUSIVO NOT OA"de procedencia inglesa, y acostumbra serrepresentado graficamente por el smbolomostrado en la figura 35 que se encuadraen los patrones anteriormente establecidos. Existen otros simbolos representativos de este operador l6gioo corro pode mos ver por la figu ra 36. Un circuitolgico tanto del tipo O EX corro NOR EXpuede ser implementado de muchasmaneras diferente s, pero tiene partiCUlarimportancia la implementacin con oomponentes electrnicos modernos como eltranslslOf y el diodo. Bajo la forma de circuito integrado encontramos cuatro deesos circu itos, tanto O EX como NOREX, en un l.tliCO "Chip.

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COMO FUNcioN

CONOZC L S PIL S Y B TERI S

] ]JDJ

, , , .,

or Newton C Srtlg

DOJ

in pilas o bateras la mayora de los apara/os electTnicos porttiles no podranfuncionar. Saber c6mo f llncionan los tipos disponibles en el mercado y algunoscuidados relalivos a su uso es tan importante como conocer el propio equipo queenverti, la energla liberada en unareaccin qumica en energla elctrica: sta es la funcin de una pila .Esta energla disponible puede enlonces

uitilizarse para poner en funcionamientolos mAs diversos aparatos que vandesde linternas, radios porttiles, hastasistemas de sel'lalizaci6n y transmisoresen satlites artificiales.El tipo de pi la que siempre tomamoscomo base para explicar su principio defuncionamie nto se llam a Pila de Volla ,nombre en hom enaje de su inventor,AI9jandro Volta.

La misma consistia simplemente enuna estructura como la que aparece enla figura 1, en que discos de cobre y zincse alternaban, teniendo entre ellos discos de tejido embebido en una solucin3

alimentan.de cido sulfrico en agua.

Cada par de discos puede proporcionar una tensin en abierto del orden de1,2 a 1,6V siendo el polo positivo eldisco de cobre y el polo negativo el discode zinc. la tensin disponible, naturalmente, sera dada por la cantidad depares de discos montados en la estructura. A partir de este primer tipo de pila,cuyo desempei'io y durabilidad dejanmucho que desear, se produjo una largaevolucin. De este modo, lo que tenemos actualmente son pilas y baterla biendistintas, tanto en la forma corno en eldesempeo, pero que en cuanlo al principio de funcionamiento no se apartanmucho del tipo basico.

Antes de analizar todos los tipos depilas comunes con que podemos contar

en estos momentos y sus principalescaracterfsticas, tenemos que hat:er inicialmente algunas consideracionessobre los trminos usados en este artIculo.

Comencemos por dejar bien claroque ex iste una diferencia entre lo que llamamos pila y lo que Itamamos baterla.

la pila o clula es la unidad de provisin de energla, o sea, el conjunto bsico de elementos que permite obteneenergla a partir de reacciones qulmicas.

la baterla consiste en una asociacinde clulas o pilas, con al fin de obteneuna cantidad de energla mayor, que unapita o clula nica no conseguirla (fig.ra2). Como ejemplo, podemos decir queuna pila de linterna es realmente una pilaporque consiste en una unidad de provi

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,COBIUlC'DOlitO'

. ',, , J ZINC1(,,1100 COAGUA-t H2 S0 ,

PILA

..l.:..- SIueOLO-T ..r:r-I-T-IT-+T I I 90TH .~ x 1.$Y=, 1Figurasi6n de energla con un el84trodo positi-vo uno negativo y una solucin activa.La balarla de un automvil est formadapor una cierta cantidad de clulas queson asociad s de modo de obtener unatensin mayor.A continuacin debemos aclarar ladiferencia entre lo que llamamos clulasprimarias y clulas secundarias.las pilas de linterna comunes sonclulas primarias, pues al ser fabricadasya poseen energla, pero s610 por unavez, o sea, despus de descargadas nopueden recibir ms una nueva carga.Las clulas secundarias, al ser\lbricadas, no pueden proveer inmediatamente energla, y precisan antes depasar por un proceso de carga. Y despus que se descargan, pueden serrecargadas un cierto nmero de vecesantes de terminar su vida til.En la ligura 3 mostramos los ciclosde vida de estas pilas o clulas.La clula primaria tiene apenas unciclo de operacin en su vida til. mientras que la secundaria tiene varios.

En la misma figura mostramos lostipos de clulas ms comunes de los

' ,''.T NSIOH [ LO$ 1.2TfRMlNALU .0


dos grupos. Cambiando ahora de tema:si existen varios tipos de pilas y bateras, cmo saber cul debe usarse encada aplicacin? Esto es lo que intentaremos responder de ahora en adelante,analizando el funcionamiento y lascaractersticas de las principales pilasdisponibles en nuestro mercado.Pila seca, leclancheo zlnccarbono

Sin duda esta es la pila ms comnde todas Es la pila seca, o pila de radio,que encontramos en venta en las princi pales tiendas, supermercados, quioscosy dems locales.Se fabrican en tres tamaos bsicos,AA, D Y C, segn el uso, conocidos tambin corno pequeas , -medianas ygrandes, aunque hay tamaos menos

comunes . En la figura 4 tenemos laestructura interna de una pila de estetipo, a partir de la cual analizaremos sufuncionamiento.La cubierta externa de la pila es unvasito de zinc que tambin sirve cornoelectrodo negativo. Un bastn de carbo-

CH U'- U O ~

~ f ~ G 1 /~ :

Figura 3

IIIII

Figura 2no, que tiene en la parte superior un casquito de metal, forma el electrodo positivo, en la parte central. Alrededor delelectrodo central. que es el bastn, existe una mezcla de carbono en polvo y dixido de manganeso que se denominadespolarizante. la finalidad de esta sustancia es absorber las burbujas de hidrgeno que se pueden formar durante elfuncionamiento de la pila y que, con supresin. podrlan hacerla explotar, eso sinhablar del aumento de la resistenciainterna ( ).

El restante espacio interno del vasitose llena con una pasta de cloruro deamonio, que es el electrolito, o sea, lasustancia activa de la pila.La tensin encontrada en los terminales de esta pila, sin carga, es del ordende 1,5 a 1,6V. La corriente mximadepende de su tamao: pilas mayorespueden proporcionar ms corriente.Cuando estn en uso, las pilas deeste tipo presentan una curva caracterstica del tipo que muestra la figura 5.A cada ciclo de uso, la tensin caegradualmente, hasta el momento en quees desconectada. Cuando esto ocurre, latensin sube, pero no vuelve al valor inicial. Con el tiempo, la pila cada vez mspasa a proveer tensiones menores a lacarga hasta el punto en que no se lapuede usar ms.Para una pila comn, se puede obtener un buen nmero de ciclos de funcionamiento si la corriente exigida por lacarga no es elevada. Es el lipo de funcionamiento que se nota en radios port-

(-)La resistencia interna. alaumentar, hace que la capacidad de una pila para producircorriente se vea reducida.

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TU IOM ( "lO . f l l lYl" ' \U 1

" IVI

igura

Figura jtiles y otros aparatos de bajo consumo.Si las corrien tes e)(igidas fueran elevadas, se debe usar el tipo a v y u t y ~Servicio Pesado), proyectada para proporcionar muchos ciclos de alto consumo, sin problemas. Es lo que ocurre enla afimernaci6n de grabadores pequeos, linternas y juguetes donde el consumo es mayor.

las pilas secas. como de otros tipos,tambin sienten los efectos de la temperatura . la temperatura ideal de funcionamiento es la situada entre 20 y 27l'C.Por debajo y encima ocurren diversostipos de problemas. Por debajo de 15QC,por ejemp lo . tanto la tensin como lacapacidad de corriente caen acentuadamente, y por debajo de 5QC su uso sevuelve prcticamente imposible.Otro tipo de problema que ocurre coneste tipo de pila es el v a c i a m i e n t o ~ . Dehecho, el vaso e)(terno, q ue es el electrodo negativo. puede ser consumidototalmente en las condiciones en que see) ige n grandes corrientes, lo que ocurreprincipalmente en las linternas, y estopermite que el electrolito, bastante corrosivo, se salga. El resultado no necesitae) p licarse para los que ya ha n visto unalinlerna o una radio ~ c o m l d a s por unapila en estas condiciones.En las aplicaciones en que se exigentensiones mayores con comentes toda-32

igura 6VI" I'. \ co

\0 01 \0 \

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via no muy alias. se pueden montar laspilas secas en cubiertas nicas fo rman-do bateras.En la l igura 6 mostramos dos lipos delos ms comunes.la primera es la balera de 4,5V for

mada por 3 pilas de 1 5V conectadas enserie . Estas son ciHndricas, como laspilas comunes que se venden por separado. En las bateras de 9V tenemos unmontaje diferenle. Son clulas planas,apiladas de modo que forman en serieun conjunto que resulte en la tensindeseada.Recordamos que las batedas de 9Vde este lipo son dispositivos de bajacorriente, y por lo tanto se gastan enseguida si se las usa inadecuadamente.Se las puede reactivar?

Muchos lectores deben conocer lacreencia popular segn la cual colocando en la heladera o en agua caliente unapila de este tipo. la misma ~ s e carga,pudiendo usrsela todavia por ms tiempo. En verdad, lo que ocurre en estecaso no es realmQnte una recarga, sinouna reactivacin. En el caso de la heladera, influye muello ms el tiempo que lapila queda en reposo, permitiendo asque el despolarizante entre en accin elimi nando los gases formados que la

'0

igura 7

( lll PO f lfltemperatura propiamente dicha ; ecuanto al caso del agua caliente, reamente se puede con ella reactivar lo quresta de la solucin, permitiendo as e

iuncionamiento de la misma por algtiempo ms.Pilas alcalinas

Es un tipo de clula que puede proveer mucha ms energa, en comparacicon las pilas secas, y se las recomiendpara los casos en que se exige mayocorriente, y mayor autonomfa. todo en uvolumen menor.En la figura 7 tenemos un grfico eque se compara el desempeflo de esttipo de pila con una pila seca corron.Con-p podemos ver p::lr el grfico, ldurabilidad de una p il a alcalina , en lamismas condiciones de funcionamientque una pila seca comn, es muy superior. Su costo ms alto puede perfecta

mente ser compensado por la mayodurabilidad.Es importante resallar que el factotiempo por factor capacidad de corrientno corresponden de una forma lineaEsto quiere decir que si una pila puedfuncionar durante una hora proporcionando corriente de 100mA, la misma nfuncionar 10 horas si la corriente fuerde 10 mA . Para una corriente meno

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igura8

.... 1_ DI . roigura

durante mayor tiempo, la durabiMdadpuooe ser extendida. Este lacta r 8S muyimportante en la eleccin de una pilapara una apl icacin.En estas pil as la cubierta externa esde acero, consistiendo tambi n en e'polo negativo mientras que el electrodopositivo consiste en bolitas de zi nc. Elel etroli1o es hidrxido de potasio, unasustancia alcalina , de ah el nombre dela pila. Recordamos que este tipo de pi laes una c lula pr imaria, y po r lo lanto nopermite la recarga.eaterla plomo-cido

Pasamos ahora a una fuente deenerg la secundaria, ya qu e este lipo debateda puede ser recargada.En la figura 8 tenemos su estructurasimplificada, donde mostramos slo unaclula . Se sumergen dos placas deplomo en una solucin de cido sulfrica, que es el electrolito. Cuando secarga la bateda, una de las placas permanece como plomo, mientras que laotra se modifica quimicamente.Cada clula de eSle tipo ma nifiestauna tensin sin ca rga en tre sus termina les entre 2,3 a 2,4V cuando est plena-


11

\igura JO

mente cargada. Con carga, esta tensincae a valores entre 2 y 2,2V.

Asociando entonces 6 de estas clulas tenemos la conocida bal8fra de 12Vusada en los autos (figura 9) .La capacidad de una bateria de esletipo es normalmente especificada enampereshora (Ah) para una descargade 10 horas.Una baterfa de auto d 40 Ah, porejemplo, puede proveer una comente de4A durante 10 horas. Mi.ntras tanto, eneste caso, la re lacin entre el factor tiempo por el factor corriente no es lineal. Enuna descarga rpida, con corriente delOA, po r ejemplo, la durabilidad de labaterla ya no ser de 4 horas, sinome nor , mi entras que, con una descargabajo me nor corriente, el tiempo podri sermayo r de l calculado.En condiciones de operacin en co rotos intervalos de tiempo, como en elcaso de l arranque de un auto, estasbatedas pueden proporcionar corrientesmuy elevadas, de l orden de hasta centenar es de amperes.El estado de carga o descarga de unabalera de este tipo es dado por la densidad del eJectroli lo, la cual puede sermedida por un aparalo denominado den-

srmetro, que aparece en la figura 10 .En las condiciones de plena carga, eldensfmetro acusar. valores entre 1,21 y

1,27 para el electroli1o, dependiendo deltipo de baler a (tipicamente 1,26 paraautos). La carga de una bateda debehacerse con cuidado.Carga de baterlaplomo-cido

Para una bateda inicialmente descarogada, se recomienda que la corriente decarga sea de 1A para SAh de capacidad,lo que no s lleva a una corr iente de eApara una baterla de auto comn de 40Ah . Esta carga debe durar hasta que elelectrol ito co miQnce a burbujear y la tensin entre los terminales llegue a 2,3Vpara cada elemento. Cuando esto ocu rre, la corriente debe ser reducida a lApara cada 2SAh de capacidad. lo qualleva a aproximadamente 2A para unabateria comn de carro, hasta el fin.Esta es la llamada carga rpida, quepuede hacerse con el circuito de la figura11 , bastante econmico, donde el diodopara la red de 220V debe tener una tensin inversa de pico de 200V y unacorriente de lOA.

33


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oow

RAP'OA, -LENTA

-110 220V

~ E N Z2OV)

igura JEs importante observar que el gas

que burbujea en el electrolito de la balera es hidrgeno, que es combustible. lacarga de la batera debe hacerse tejosdel fuego y en lugares ventilados.la carga que mencionamos ms arri-ba es la carga rpida , que reduce ladurabilidad de la batera y que por lotanto slo debe hacerse en situacionesexcepcionales. Una carga lenta esmucho mejor, siendo usada normalmen-te una corriente de hasta 30 mA paracada 100 Ah. Una batera de auto encarga lenta se podra hacer con 120 mAde corriente, a largo plazo.Pila. y baterla.de nlquel-cadmlo

Este es un tipo muy importante declula secundaria que puede por lo tantoser cargada, y que comienza a difundirse bastante en las aplicaciones electrnicas. Lo que ocurre es que el electrolitolquido 1 la necesidad de ventilacin permanente (a causa del hidrgeno) impiden que las bateras de plomo-cido seusen en otra posicin que no sea la vertical, lo que no ocurre con las de nicadmio (nquelcadmio).Estas pilas poseen como electrolitouna solucin de hidrxido de potasio,mientras que Jos electrodos son formados por acero perforado. En el electrodopositivo tenemos, para llenarlo, polvo decadmio finamente dividido, mezcladocon un poco de hierro para evitar la prdida de la porosidad.

En la figura 12 mostramos la curvade descarga tpica de una batera deeste tipo. En las condiciones de circuitoabierto (sin carga) [a tensin de unaclula de nicdmio es de 1,3 a 1,4V,pero esta tensin cae a 1,2V con una

34

,,,_. U PA (11eV) ] lNOO Lot.ll AAAS 22OV) -=:....- .

CAIIOAOOA_AlY(VI200V,,. .

~ , c ; ' l \ O A ~ N 1011~ ~ .0...._= ~ ~ .. ~ N 311 (H(III.SI

carga. Estas batedas se pueden fabricaren tamaos muy pequeos, del mismomodo que [as pilas comunes. y por esose pueden usar en [as mismas aplicaciones, con ventaja.

La carga se tlace circulando unacorriente en el sentido inverso con unaintensidad que equivale a aproximadamente t ,5 veces la corriente que lleva a[a descarga en t O horas.

Por ejemplo, si una pila de este tipo.se descarga en 10 horas cuando solicita-mos una corriente de 100 mA 1 Ah decapacidad). entonces su carga ideal sehace con una corriente de 1,5 x 100 mA_150 mA.

Para cargar este tipo de pila se pueden usar fuentes reguladas (fuentes decorriente constante), siendo algunasbastante sofisticadas, pero de un modosimple se puede obtener dentro de buenos lmites una corriente constante parala carga de una batera de nicadmio.

Este mtodo aparece en la figura 13 yconsiste en la utilizacin de una fuentecon una tensin mucho mayor que la dela pila o batera a ser cargada, teniendoen serie un resistor que reduzca lacorriente al valor deseado.

Una frmula simple para determinar

,igura 2

el valor del resistor en funcin de corriente de carga es:

R Yo-y1Donde: A es la resistencia en ohmsVa es la tensin de la fuenteV es la tensin de la pila ca

gadaI es la corriente aproximadde carga

La disipacin del resistor es dada poP _ Rxl2

Donde: P es la potencia en watts quse debe disipar\ A es la resistencia en ohmsI es la corriente en amperesEn la prctica, el resistor debe tene

una capacidad de disipacin pormenos dos veces mayor.(Para [os lectores interesados en mdetalles sobre un montaje con este finles recomendamos leer Cargador dPilas de Nicadmio en SABER ELECTRONICA NQ 6).

Atencin: Al usar baterfas de nicadmio, tflrlQa cuidado de no poner en cortsus terminales, pues las mismas puedeexplotar.

IgUra 13SABER ELECTRONICA i


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MONT jE

CONTROL TERMICO P R ESTUF Sor Newton C. raga

El circuito que proponemos posibilita el control trmico de CUalqUT ambientemanuniendo la temperaJura en un determinada l j th valores pudiendc serusado en estufas cmaras e secado incubadoras electTnicas saJas tcomputadoras salas de eslar o reunmes sistemas de refrigeracin demquinas etc. Se trata e un verdadero montaje de electrnica industrial.

Mantener la temperatura de '--1 ::::;::::;:;:;:-;;----,un determinado ambiente Ien una faja establecida pra- .uuITAl>O + ~ . . _ - - - - - - 7 - ( . ; ' \ . ' : : ; : ' "v/amente es un problema que IN lOapuede resolverse con eficiencia siusamos recursos electrnicos.Pe ro cules han de ser estosrecursos?En primer lugar precisamos deun se nsor eficiente que pueda percibir con cierta rapidez (pequenainercia trmica) cualquier v r i c ~ nde la temperatura controlada. Des- fIGURA ,pus precisamos de los recursos L ___________que puedan corregir las aheraciones de temperatura como porejemplo un sistema de calentamiento si la temperatura cae pordebajo de cierto valor, o de refrigeracin si sube ms all de ciertovalor.En los casos en que la faja oon trolada tuviera Ifmites ms all delas variaciones normales de latemperatura ambiente, precisaremos de los dos o o n t r o ~ s calentamiento y enfriamiento. Ese tipo desistema es el que, evidentemente,presenta mayores problemas y dificuhades de proyectar.Si la temperatura que queremoscontrolar supera un determinadovak:lr preajustado, nuestro aparato

debe desconectar el sistema decalefaccin, para que la mismavuelva normalmente a caer. Si elvalor preajustado fuera, empero,inferior a la temperatura ambienteen un determinado instante del dia,incluso aunque de sconectemos elsistema de calefaccin la temperatura no disminuir, debido a la tendencia a igualarse con el ambiente.Se hace necesario en este caso eluso de un sistema de refrigeracinforzada, conectando por ejemploun acondicionador de aire o simplemente un ventilador. El mismomodo, si la temperatura a controlarcae por debajo de un vak:lr prefiJado , y ste fuera superior a la tem-

paratura ambiente, la simple desconexin de un equipo de refrigeracin no permite que a travs de unintercambio de calor espontneo esistema vuelva a su temperaturanormal, por lo que habr necesidadde activar un calentamiento forzado . tAsI, con una faja de temperaturade control en los Irmites internos deuna faja ms amplia de temperaturas ambientes normales, se hacnecesario el control doble. Tenemos entonces que disponer tantode un sistema que dispare consobretemperatura s como con subtemperaturas , activando en uncaso la refrigeracin y en otro lacalefaccin (figura 1).El sistema que proponemos enes te articUlo hace justamente esousando un nico sensor y con posbilidad de ajustarlo para dos temperaturas diferentes , tanto en epaso por ellfmile superior como enel paso por el lmite inferior.Las caracterlsticas del aparatoson:Corriente de control de la carga

2A (posible alll liacin)Sensores usados: NTC o transistorFaja de temperaturas de operaSABER ElECTRON1CA NI 2


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MONT jE

CONTROL TERMICO P R ESTUF Sor Newton C. raga

El circuito que proponemos posibilita el control trmico de CUalqUT ambientemanuniendo la temperaJura en un determinada l j th valores pudiendc serusado en estufas cmaras e secado incubadoras electTnicas saJas tcomputadoras salas de eslar o reunmes sistemas de refrigeracin demquinas etc. Se trata e un verdadero montaje de electrnica industrial.

Mantener la temperatura de '--1 ::::;::::;:;:;:-;;----,un determinado ambiente Ien una faja establecida pra- .uuITAl>O + ~ . . _ - - - - - - 7 - ( . ; ' \ . ' : : ; : ' "v/amente es un problema que IN lOapuede resolverse con eficiencia siusamos recursos electrnicos.Pe ro cules han de ser estosrecursos?En primer lugar precisamos deun se nsor eficiente que pueda percibir con cierta rapidez (pequenainercia trmica) cualquier v r i c ~ nde la temperatura controlada. Des- fIGURA ,pus precisamos de los recursos L ___________que puedan corregir las aheraciones de temperatura como porejemplo un sistema de calentamiento si la temperatura cae pordebajo de cierto valor, o de refrigeracin si sube ms all de ciertovalor.En los casos en que la faja oon trolada tuviera Ifmites ms all delas variaciones normales de latemperatura ambiente, precisaremos de los dos o o n t r o ~ s calentamiento y enfriamiento. Ese tipo desistema es el que, evidentemente,presenta mayores problemas y dificuhades de proyectar.Si la temperatura que queremoscontrolar supera un determinadovak:lr preajustado, nuestro aparato

debe desconectar el sistema decalefaccin, para que la mismavuelva normalmente a caer. Si elvalor preajustado fuera, empero,inferior a la temperatura ambienteen un determinado instante del dia,incluso aunque de sconectemos elsistema de calefaccin la temperatura no disminuir, debido a la tendencia a igualarse con el ambiente.Se hace necesario en este caso eluso de un sistema de refrigeracinforzada, conectando por ejemploun acondicionador de aire o simplemente un ventilador. El mismomodo, si la temperatura a controlarcae por debajo de un vak:lr prefiJado , y ste fuera superior a la tem-

paratura ambiente, la simple desconexin de un equipo de refrigeracin no permite que a travs de unintercambio de calor espontneo esistema vuelva a su temperaturanormal, por lo que habr necesidadde activar un calentamiento forzado . tAsI, con una faja de temperaturade control en los Irmites internos deuna faja ms amplia de temperaturas ambientes normales, se hacnecesario el control doble. Tenemos entonces que disponer tantode un sistema que dispare consobretemperatura s como con subtemperaturas , activando en uncaso la refrigeracin y en otro lacalefaccin (figura 1).El sistema que proponemos enes te articUlo hace justamente esousando un nico sensor y con posbilidad de ajustarlo para dos temperaturas diferentes , tanto en epaso por ellfmile superior como enel paso por el lmite inferior.Las caracterlsticas del aparatoson:Corriente de control de la carga

2A (posible alll liacin)Sensores usados: NTC o transistorFaja de temperaturas de operaSABER ElECTRON1CA NI 2


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cln : 2SoC a +12SoCTensin de alimentacin :11OJ220VCA 12VDCNmero de integrados : 3Como funciona

Se usan dos comparadores detensin con amplificadores operacIonales del tipo 741 .En estos comparadores tenemos dos entradas , una inversora yla otra no inversora, representadaspor -.- y + . Podemos entoneestener dos modalidades de funeto-namiento :a) Si aplcamos una tlmsin dereferencia en la entrada inversora,dada por ei divisor resistivo R1-R2en la figura 2, la tensin de salidapodr variar entre OV y 12V, apro-

xima damente en las siguientescondiciones : cuando la tensinaplicada en la entrada no inversora(venida del sensor) fuera menorque la tensin de referencia, la ten-sin de salida ser prctcamenteoola. Por otro lado , cuando la ten-sin en la entrada no Inversorafuera mayor que la tensin de rete-rencla, la tensJn de salida ser'prcUcamente 12V. La transicinentre esas dos tensk)nes se hacede modo bien acentuado dado laelevada ganancia del alJ1)lHlcadoroperaclonal, del orden de 100.000veces.En la salida de un operacionalconectado de esta forma, si aco-P'arnos un driver PNP su conduc-Qn ocurrir justamente cuando latensin estuviera prxima de cero.Asl, en esta configuracin eltransistor de salida conducir, activando el rel, cuando la tensinproporcionada por el sensor fueramenor que la tensin de referenda .Teniendo en cuenta que un sen-sor oonectado de la forma mostra-da en la figura 2, con coeficientenegativo de temperatura, hacecaer la tensin de entrada cuandola temperatu ra sube, este circuitoopera como un disparo por sobre-tefTl)8ratu ra.b) En esta modalidad, apllca-SABER ElECTRONICA NI' 23

in para los que emplean bateras de aula en diversas aplicaciones como campamento (paraalimentar inversores de I.mparas

l IO uov l t Ie"IIO"DOII U f ~ T I

C O l l l l l f ~ T Ij ~( ~ ( ~ l I f I O ( ; n o 1 \~ f ~ ~ \ .

1ATt:IIIA

fluorescentes o incluso sistemas diluminacin), alarmas o iluminacide emergencia, es disponer de ucargador de baterfa .Cmo funcionanlas baterlas de auto y otros vehlcqlos son del tipo plomo-cido, elas que hay varias placas de plomsumergidas en una solucin de .cidsulfrico. Al contrario de las pilacomunes , estas bateras pueden serecargadas.En una pila tenemos un procesqulmico irreversible que consume ssustancia en el interior para producelectricidad. Cuando la sustancia sconsumi totalmente, la pila no vueve a producir energla y debe ser descartada.En una batera de plomo-.cido, lproduccin de electricidad ocurrtambin a partir de una reacx:in qumica, pero cuando las sustancias quentran en juego en el proceso se consumen, podemos reactivarlas a travs de un proceso de recarga.lo que se hace es pasar por lbatera una corriente en sentidinverso, de modo de invertir la reaccin qulmica de produccin de energla (figura 1). En estas condiciones

la energla gastada es repuesta . y lbatera estar lista para funcionar poSABER ELEcmONICA NI 2


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un buen tiempo.En el auto, la energla que la batera gasta es repuesta constantemente por las dnamos o alternadorescuando el vehlculo estA en movimiento. Estos dispositiVi)S robanuna pequet\a parte de la fuerza delmotor para generar electricidad ydevolver esta energa a la batera.De esta forma, mantenemos labatera siempre cargada. para disponer de energla para el arranque ypara situaciones en que precisamosla electricidad con el vehlculo parado(faros. senalizaci6n, radio. etc.).Aunque no la usemos, la batera va perdiendo lentamente sucarga. Por este motivo, cuando sucarga no es repuesta por la dl14fT10,si un auto queda mucho tiempo detenido, ciertamente al intentar hacerloarrancar encontraremos la baterladescargada.Pero no slo la dnamo puede cargarla. Tenemos tambin los alternadores que entre otras ventajas presentan las siguientes: proporcionancarga elctrica incluso con el motor amarcha lenta, duran mucho y sumantenimiento es mnimo .Pasando de nuevo a los cargadores, para usarlos basta tener unafuente de energa elctrica apropiadaque se pueda conectar a la batera yhacer circular una corriente en elsentido inverso al normal.Sin embargo, la corriente de cargade una batera debe tener caractersticas especiales, ya que de lo contrario, en lugar de cargarla, podemosarruinar la batera.En primer lugar la corriente debeser continua, lo que exige que seusen rectificadores. En segundolugar, debe tener intensidad deacuerdo con lo soportado o recomen dado por el fabricante. Para tener lacorriente en la intensidad deseadaSABER ELECTRONICA NI 23

debemos tener dispositivos limitadores de corriente.Un buen proyecto de cargadordebe entonces diferenciar el usodomstico, en que tenemos unacarga lenta, o sea en que hacemoscircular una corriente ms baja, delos tipos profesionales que exigencorriente elevada.Con un cargador relativamentesimple, en algunas horas podemosentregar a una batera una carga suficiente para permitir la partida de unauto o el funcionamiento de los dispositivos deseados por algn tiempo.Proyecto;

Este el proyecto ms simple y econmico, indicado para los que necesitan de una carga de emergencia,apenas en algunas situaciones especiales.Observando la figura 2, veremosque se trata de una fuente de corriente continua en que un diodo rectificala corriente alternada de la red unalmpara sirve de limitador de corriente La lmpara puede ser de 100 a300 watt, caso en que tendremoscorrientes en la gama de 750 mA(0,75 A) a 2A, lo que lleva a unacarga de partida en algunas horas.El montaje de este cargador en suaspecto real aparece en la figura 3.El diodo usado puede ser de cualquier tipo para 2A o ms de corrientecon una tensin inversa de pico depor lo menos 4QQV para la red de220V.Un inconveniente para que sepueda usar este aparato para cargasfrecuentes, es el hecho que usamosuna simple lmpara como limitadorde corriente. Conectada en serie conla batera en carga, forma un divisorde tensin y consiguientemente un

2.

U l lOf22 V J .CARGANEGROdivisor de potencia. Esto significa quede la energa gastada en el procesode carga, aproximadamente 80%queda en la tmpara, y se pierde enforma de luz y calor, y sto 20% seusa para cargar la batera. No setrata pues de un sistema econmicoen lo que se refiere a energa gastada, aunque s lo sea su montaje. Porotro lado, el gasto se justifica si secarga la batera durante la noche, y laluz de la lmpara se aprovecha en lailuminacin de la casa o el jardn, porejemplo.Para lograr una economa deenerga, si bien con un gasto mayorde componentes, precisamos un proyecto ms sofisticado, si bien relaliva mente sencillo, y que est msindicado para los que desean cargasfrecuentes y ms completas para susbateras.Proyecto 2

Damos a continuacin un circuitoms elaborado que, 'sin embargo, eslo bastante fcil de hacer para que lamayora de los lectores lo arme sindificultad. Lo que diferencia a estecircuito es el transformador y el indi-

LISTA DE MATERIALESPROYECTO 1Fl - fusible de 5AL1 - lmpara comn de 100 a300wanDl - 1N4007 - diodo de 2A x400V (220V)Gl, G2 - pfnzas cocodrilo parabaterfaVarios zcalo para lmpara,soporte de fusible, alambres, soldadura, caja para montaje, etc.

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cador de corriente, adems de unallave que selecciona dos corrientesde carga, o las fases de una carga:inicialmente rpida y de spus mslenta.En la figura 4 tenemos el diagrama esquemtico de esa versin. Eltransformador reduce la tensin de lared de modo que no precisamos unelemento limitador de corriente quedisipe mucha energfa. De esta forma,el rendimiento del circuito es bastan-le mayor, o sea, tenemos ms del60 de la energra consumida en elpr oceso aplicado realmente a lacarga de la balerla. El montaje en unpequeflo puente de term inates apare-ce en la figura 5.El transformador debe tener bobinado primario de 220V. El secundarioes de 15 + 15V x 2A , lo que permiteuna corriente de carga mxima deese orden.Los diodos son de 2A Yel amper-metro es del ~ de hierro mvil, porser de bajo costo, con fondo de esea4

o

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. trov

1&+-1&V

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la de 5A. Un led en serie con unres istor de 2k2 sirve de indicador defuncionamiento .Los resistores sirven de limitadores de corriente, siendo el de cargarpida: de 2,2 n x 20W y el de cargalenta de 10 n x 20 W. ~ n el montaie,estos resistores debAn Astar en lJI'1lugar bien ventilado, pues tienden acalentarse.Cmo usar los cargadores

Antes de hacer la conexin delcargador, abemos desconectar por lomenos uno de los polos de la bateradel auto.La pinza negra va en el polo nega-tivo o en la tira de alambre conductor(cobre) que va al chasis del auto, encaso que sea ste el polo conservadoen la conexin. La pinza roja va alterminal pOS itivo de la balera,debiendo ste es lar desconectado .El tiempo de carga depende delcargador (intensidad de corriente) y

Z ~

del propio estado de la balera.Para una carga lenta. un tiempode 2 horas es suficiente para permitarrancar el auto.El sistema con transformadopuede usarse para una carga completa de un da para el otro, en ecaso de bateras usadas en el campamento, ala rmas , et. Et cargadodebe ser colocado durante las primeras horas en la posicin de cargrpida, y despus en la posicin dcarga ms lenta.En un proceso de carga lenta, dun dfa para el otro, o incluso de cargrpida. la baterla debe colocarse eun lugar ventilado con las tapas dJos elementos retiradas para facilitala eliminacin de gases (principamente hidrgeno) que se forman.

Es importante hacer, antes de proceder a la carga, una inspeccin dlos elementos de la batera, que debtener suficiente solucin para cubrlas placas. Nunca use agua compara completar el nivel; use slagua destilada.Para una batera completamentdescargada, en que la corriente incial puede ser muy intensa, deje elos primeros momentos en la posicide '-rga lenta (resistor de mayovalor en el circuito) hasta quecorriente caiga a menos de 2A.Para bateras de motoso de tamano pequeno, se puede agregar unlercera poste ln de la llave. con uresistor de 22 n x 10W, sirviendpara una comente de menor intensdad .

LISTA DE MATERIALESPROYECTO 2DI. 02 S V x 2A dados de silicioSI inl8fTUJior sirr'IpIeS2 . Uave de 1 polo x 2 posicionesL O - Ied rojo comnTI transformador con primario de220Vy secundario de 15+ 15V x 2AMI amperlmelro de OSA - hierro myjF - 2A usibleRI resistorde 2.2 ohm x 2Owal1R2 - rasisi:lf de 10 ohm x20 wattR3 - resistor de 2k2 x t/2 WGt. G pinzas coco


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SEcciN dEl LECTOREn e,'a 1ci6tt publicaraot w. pNJfJIoc o ... e r n c ' n ~ por

ur.rrOl ltore. w pr'epn' que no I p c ~inferh ,tfWt tJl. t4Jflbiin aclarOMol . tludM pwdtJn ...,-pJOb,. ' nuestro. proytctOl I IJ _dlS. M to proyecto. que .ernpublkGdo ari COMO IDa ca"'" qw _r6 . re- ondi&u en ellll leccinque 11 cril.,-ioM nualro dqHIrtanwnto tcnico. lA redsto no tfetWo b l ~ t J ( i o r w . de publico,. ,oda. Itu co rtOll Ij proyfM que le lkt um,por obr ro:o..,. de .pudo.VENTA DE KITS I

A nuestro amigo leclor WalterDischereit (Crdoba) y a lodos losque suelen escribirnos con ese lin ,queremos aclararles que los nicos kits, paquetes de componentesy libros que vend

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