Reparaciones y montajes electrónicos Archivos - Página 21 de 34

Cargador USB con sensor táctil

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

Control táctil TTP223

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

Detalles del montaje

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

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

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

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

Iluminación de seguridad – Security light

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

Reparación

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

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

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

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

Comprobador de diodos – Diode tester

Construcción de un comprobador de diodos, alimentado con una batería recargable. El comprobador incluye un voltímetro y un amperímetro digital, pudiendo mostrar la tensión y corriente de forma simultánea. Este medidor suministra una tensión de salida de 25V, muy útil para comprobar diodos de AT, diodos LED de potencia, diodos Zener. También se puede modificar la corriente máxima de salida, ajustable entre 1,5 y 23 mA aproximadamente, permitiendo conocer la tensión de funcionamiento exacta de un diodo, cuando trabaja con su corriente nominal.

Funcionamiento de un diodo

Para poder interpretar las medidas que muestra este comprobador de diodos, hay que conocer los principios básicos del funcionamiento del diodo que vayamos a comprobar. Algunos diodos están pensados para funcionar en modo directo, polarizados con tensión positiva en el ánodo con respecto al cátodo (diodos rectificadores, LED, detectores), y otros en modo inverso (zener).

Todos los diodos permiten el paso de la corriente en un sentido y a partir de un umbral de tensión, pero ese umbral cambia en función del tipo de diodo. Si es un diodo rectificador de silicio convencional, el umbral es de 0,6-0,7V; pero cuando el diodo es de alta tensión, ese umbral suele superar los 10V. Lo mismo sucede con los diodos LED, dependiendo de su potencia y características varía su tensión y corriente de funcionamiento. Para que un comprobador pueda medir cualquier tipo de diodo, es necesario que suministre una tensión alta, pero al mismo tiempo limitando la corriente máxima para evitar que el diodo supere su corriente máxima de funcionamiento y se destruya.

Detalles del comprobador de diodos

Este comprobador de diodos suministra una tensión de 25V, tensión suficiente para verificar la mayoría de los diodos. También limita su corriente de salida entre 2 y 20 mA, pudiendo seleccionar y medir la corriente mediante un potenciómetro. De esta manera se puede medir la tensión de funcionamiento de un diodo LED cuando está trabajando con su corriente nominal, y así poder calcular de forma precisa el valor de su resistencia de limitación.

En este caso he utilizado un doble medidor (voltímetro/amperímetro) de tipo digital. Para poder utilizar este medidor, es necesario modificar la escala de medida de corriente. La modificación se realiza cambiando el SHUNT de medida por una resistencia de 10 ohmios. De esta manera la medida de corriente que mostrará en su display serán mili amperios (mA) en lugar de amperios (A).

Esquema

Este comprobador de diodos se alimenta con una batería recargable de 3,7V y dispone de un módulo de carga con protección TP4056. La tensión de salida de 25V se consigue mediante el módulo Step Up Converter MT3608. La tensión de salida del comprobador está limitada por una resistencia de 1K en serie con un potenciómetro de 10K, el cuál permite modificar el valor de corriente que circulará por el diodo bajo prueba.

Este comprobador se comporta como una fuente de alimentación de 25 VDC con una resistencia interna alta y ajustable… funciona como una pila/batería de 25 V agotada.

Ajustes

El primer ajuste que hay que realizar en este comprobador, es subir la tensión de salida al máximo que permita el módulo MT3608. El ajuste se realiza con el potenciómetro que incluye el propio módulo, y midiendo la tensión de salida con un polímetro.

Después habría que calibrar el voltímetro del comprobador. Moviendo el ajuste central de la parte trasera del medidor, y ajustando el valor de tensión que muestra su display hasta conseguir el mismo valor en las puntas de salida del comprobador. Esta comprobación la haremos con un voltímetro/polímetro calibrado.

El ajuste de corriente lo haremos a un valor alto, poniendo el ajuste de corriente al máximo (20mA aproximadamente). Conectaremos un amperímetro o polímetro (calibrado) en serie con un diodo de alta luminosidad en las puntas de salida. En este caso también se podría conectar directamente el amperímetro en las puntas de salida del comprobador… no es imprescindible conectar un diodo en serie. El ajuste de corriente de este medidor, es la resistencia ajustable que está situada cerca de los conectores.

Una vez realizados los ajustes, el comprobador ya está dispuesto para realizar medidas. En la imagen siguiente se puede ver la medida que muestra un diodo rectificador de alta tensión. Como se puede ver en la imagen, el umbral de este diodo es de 13,7V, de manera que no sería posible comprobarlo con un polímetro convencional.

En el video siguiente se muestra todo el proceso de montaje y ajustes con más detalles.

Vúmetro RGB con ARDUINO

Construcción de un vúmetro LED RGB, controlado por Arduino. Este montaje consiste en un par de tiras RGB de un metro, con 30 LED SMD de tipo inteligente (WS2812) cada una. Este tipo de diodos incluye en su interior su propio controlador. Los diodos WS2812 disponen de una entrada de datos, la salida y los dos pines de alimentación. La información se transmite en serie, desplazando los datos de un pixel hacia el siguiente, y cada pixel utiliza 24 bit de información… 8 bit por cada color (RGB). El control de este vúmetro LED se realiza con Arduino. El sonido se capta mediante un micrófono amplificado, de manera que no es necesario realizar ninguna conexión eléctrica entre el reproductor de audio y el vúmetro. Para facilitar el uso de este vúmetro en cualquier lugar, la alimentación de 5V se suministra con el módulo ‘Step Down-Converter‘ MP1584. De esta manera es posible alimentar este vúmetro con cualquier alimentador de continua, entre 6 y 28 voltios. Así podría utilizarse también dentro del coche, alimentado desde los 12V de la batería, y mostrar los efectos luminosos al ritmo del sonido del auto radio.

Tiras LED WS2812

Existen varios tipos de tiras LED RGB, pudiendo elegir la separación entre diodos y el grado de protección IP. Cuanto mayor sea el número de diodos LED por metro, mejor será el efecto luminoso que se pretenda mostrar (mayor resolución y brillo), pero el consumo también será mayor. Dependiendo del lugar donde se vayan a instalar las tiras LED, podremos elegir un grado de protección IP. El acabado IP67 permite utilizar estas tiras LED a la intemperie, protegiendo todos sus componentes electrónicos contra el agua y el polvo. Los consumos que se muestran en la tabla siguiente, son consumos máximos (cuando se encienden los tres colores de cada pixel a máximo brillo).

Las tiras LED WS2812 necesitan 3 hilos de conexión, 2 para la alimentación y 1 para datos. Las tiras LED se pueden cortar al tamaño que se necesite, y también se pueden ampliar juntando la salida de una de ellas con la entrada de otra. Cuando se vayan a utilizar tiras de gran tamaño, es importante conectar los hilos de alimentación con cable en varios puntos. Así se evitará la caída de tensión a lo largo de la línea, lo que provocaría un cambio de color y brillo sobre el color que se pretenda mostrar.

Descripción del circuito

Este vúmetro LED no necesita una conexión eléctrica con la fuente de sonido, facilitando así su uso y pudiendo mostrar efectos luminosos al ritmo del sonido de una sala, dentro de un coche, etc.. El sonido se capta por un micrófono de tipo ‘Electret‘, el cual se amplifica con un operacional, hasta conseguir el nivel necesario para excitar la entrada analógica del micro-controlador de Arduino ATMEGA328P .

En el esquema se muestra el montaje del micrófono y el amplificador operacional, pero también podría utilizarse un módulo SMD ya montado, el cuál se vende para el uso con Arduino, y conectar su salida de audio con la entrada A0 de Arduino. Para facilitar el uso de este vúmetro en cualquier lugar, la alimentación de 5V se suministra con el módulo ‘Step Down-Converter‘ MP1584.

Construcción del vúmetro

El circuito de control del vúmetro lo he montado en una placa de circuito impreso de tipo universal.

Posteriormente fabriqué una caja con metacrilato, haciendo la serigrafía con la CNC.

A continuación se muestra el vúmetro LED funcionando.

Firmware ARDUINO

El código de Arduino que he utilizado para este proyecto lo conseguí como un comentario en Internet. No conozco el autor del código, y por eso no figura su nombre en la cabecera. Este código, junto con la librería de control necesaria para el WS2812, se puede descargar desde el siguiente enlace: Vúmetro RGB

Baliza RGB con ARDUINO

Construcción de una baliza LED RGB, controlada por Arduino. Este montaje consiste en un anillo formado por 16 LED SMD de tipo inteligente (WS2812). Este tipo de diodos incluye en su interior su propio controlador. Los diodos WS2812 disponen de una entrada de datos, la salida y los dos pines de alimentación. La información se transmite en serie, desplazando los datos de un pixel hacia el siguiente, y cada pixel utiliza 24 bit de información… 8 bit por cada color (RGB). El control de este anillo LED se realiza de forma muy sencilla, ya que Arduino dispone de unas librerías específicas para su control y además ejemplos.

Esquema de montaje

El esquema de montaje es muy simple, porque este módulo se controla con un solo hilo. El montaje lo podríamos realizar utilizando una placa de desarrollo de Arduino, pero es mucho más barato montar los componentes necesarios y el micro-controlador ATMEGA328P, una vez programado, en un circuito impreso adicional.

A continuación se puede ver el montaje del módulo de control de esta baliza RGB, utilizando un circuito impreso de tipo universal.

Sellado de la baliza RGB

Con el fin de poder utilizar esta baliza en la intemperie, se rellena con adhesivo termo-fundible las dos placas de circuito impreso (CPU y anillo LED). La zona central se oscurece con pintura de color negro mate en spray. El anillo LED se protege también con el mismo adhesivo, pero sin pintarlo.

Alimentación

Esta baliza LED RGB se alimenta con 5V. El consumo podría ser elevado, porque cada diodo LED consumo 20 mA. a máximo brillo. Si multiplicamos esos 20 mA por los 3 diodos que contiene cada pixel RGB y luego por los 16 pixeles que contiene este anillo, podríamos tener un consumo máximo de 20x3x16 = 960 mA. Este consumo nunca lo alcanzaremos, porque esta baliza produce efectos luminosos cambiando colores, y nunca estarán todos los diodos LED encendidos a máximo brillo y al mismo tiempo. No obstante, es conveniente alimentarlo con una batería externa recargable de 5 V, más conocida como Power Bank. De esta forma dispondremos de mayor autonomía, y sólo tenemos que soldar un conector USB tipo ‘A’ en el extremo del cable de alimentación. El encendido de la baliza lo realizaremos conectando el conector USB en el Power Bank, de esta manera no es necesario intercalar un interruptor.

La librería y los ejemplos que he utilizado para realizar este proyecto, se pueden descargar desde el siguiente enlace:

https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel