Adquisición de datos analógica por RS232

Este circuito es una placa de adquisición de datos analógicos por puerto serial bajo norma RS232.
El mismo lo que hace es tomar los niveles de tensión de sus canales análogos y enviarlos por serie a la pc, de esta forma se pueden armar tablas temporales que permiten generar estadísticas sobre las mediciones tomadas.
El funcionamiento es en base al micro-controlador PIC16F876A (se podría usar otro que tenga ADC) el mismo toma los valores a medir en cada uno de sus 5 canales ADC luego los procesa para enviarlos por el puerto serial, en el circuito se incluye el conversor TTL/232 para la correcta comunicación con el ordenador.
Con cualquier programa receptor de 232 se pueden extraer los datos de la placa.
La configuración RS232 de esta placa es: 9600-8-N-1-H
A continuación se dejara el circuito, pcb y programa.





#include <16f876a .h="">
#device adc=10
#FUSES XT,NOWDT
#use delay(clock=4000000)
#use rs232(baud=9600, xmit=pin_c6, rcv=pin_c7, bits=8, parity=N)
#define LED0 PIN_C0
void main(){
   int16 q,r,j,a,c;
   float p,o,k,b,d;
   setup_adc_ports(all_analog);
   setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_2);
   while(TRUE){
      set_adc_channel(0);
      delay_us(10);
      q=read_adc();
      p=5.0*q/1024.0;
      if(q==1)
         p=0;
      set_adc_channel(1);
      delay_us(10);
      r=read_adc();
      o=5.0*r/1024.0;
      if(r==1)
         o=0;
      set_adc_channel(2);
      delay_us(10);
      j=read_adc();
      k=5.0*j/1024.0;
      if(j==1)
         k=0;
      set_adc_channel(3);
      delay_us(10);
      a=read_adc();
      b=5.0*a/1024.0;
      if(a==1)
         b=0;
      set_adc_channel(4);
      delay_us(10);
      c=read_adc();
      d=5.0*c/1024.0;
      if(c==1)
         d=0;
      printf("V1: %02.3f - V2: %02.3f - V3: %02.3f - V4: %02.3f - V5: %02.3f \r", p,o,k,b,d);
      delay_ms(20);
      output_toggle(LED0);
   }
}

Amplificador para termocupla 10mV/ºC

Este circuito sirve para amplificar la tensión que entrega la termocupla y para estandarizarla a 10mV/ºC (la misma tensión de salida que entrega el integrado LM35) de todas formas en algunos momentos es necesaria la termocupla por las temperaturas elevadas de medición ya que el LM35 solo llega a 150ºC.
El circuito fue extraído del datasheet del fabricante del amplificador operacional, esta realizado en base a dos amplificadores de National el LM321 y LM108.



Sniffer RF con salida AF

Este circuito es capas de detectar ondas de radio con un ancho de banda bastante amplio, la finalidad de este dispositivo fue la de captar señales de equipos UHF como transmisores, wifi y celulares.
Si bien no se pueden escuchar comunicaciones codificadas, este mismo puede escuchar modulaciones en amplitud (sin codificar).
El circuito esta formado por un detector de AM con un circuito tanque que cumple la función de sintonizar el detector en la frecuencia deseada.
Para modificar la frecuencia hay que modificar la cantidad de espiras de la bobina, a mayor cantidad de espiras menor sera la frecuencia, y lo mismo a la inversa.
Luego de este detector se emplea un amplificador de alta ganancia con un operacional el cual a su salida nos entrega AF lista para conectar audífonos o procesarla en audio, por ejemplo con un vumetro (Ej: AN6884) se podría analizar el nivel de señal y con un pequeño amplificador +/-1W (ej: LM386) se podría conectar un speaker.
El diodo Schottky debe ser de alta velocidad, aunque es mas común utilizar un diodo común de germanio detector (ej: 1N60).
El circuito es el siguiente:

Amplificador de audio de 150Wrms

Este circuito se trata de un amplificador de audio transistorizado con una potencia final de 150Wrms alimentado con una fuente lineal simétrica de +/- 50Vcc 3A.
Este amplificador también puede funcionar con una RL de 4 ohm pero es recomendable disminuir la tensión de alimentación a +/- 35Vcc.
También es posible expandir nuestra potencia, usando transistores finales en paralelo, es decir en este circuito usamos un par complementario de MJ15003, podría agregarse otro par complementario igual a este con el fin de aumentar la corriente de salida total que impactara en nuestra potencia entregada, claro que también hay que modificar los drivers de este amplificador ya que van a manejar el doble de corriente a drenar en las bases de los finales y también modificar un poco el feedback de salida.
Tener en cuenta que al duplicar la cantidad de finales, hay que duplicar la cant de corriente de la fuente, en este caso serian 6A, y algo si como 300W.
El circuito es el siguiente:

Blink Led - Amortiguado

El presente circuito es un oscilador de baja frecuencia para hacer destellar un led pero con un efecto amortiguado, es decir en lugar de que el led cambie de estado entre apagado y encendido de forma binaria, lo hace de forma lenta, de alguna forma imita a una lampara incandescente de potencia.

El circuito esta desarrollado en base a un timer 555 el cual genera una señal cuadrada que en este caso es variable mediante el potenciómetro y seteada a una frecuencia baja por medio del capacitor de 100uF (se puede modificar esta frecuencia re-configurando el circuito RC del 555)., luego por la salida de señal cuadrada del 555 tenemos otro circuito RC en base a una R de 10k y un capacitor de 470uF, esta R va a cargar el capacitor de 470uF (el tiempo de amortiguación del led va a estar dado por este factor también), y por ultimo queda un diodo que cumple la función de enviar al transistor la señal envolvente del oscilador con el fin de generar esa amortiguación.

El circuito tiene un led de alto brillo de baja corriente por ello con una R de 1k en el transistor se logra buen brillo, peor si se usa led de mayor potencia, o mas leds, es necesario agregar otra etapa amplificadora con otro transistor mas de mayor potencia.



Amplificadores de Audio Integrados

Listado de circuitos integrados amplificadores de audio. Están ordenados por potencia, de todas formas la potencia de la lista es la que se encuentra en sus Datasheet, que es posible que no sea la misma que en la practica. De la misma forma los canales, algunos tienen 4 canales de los cuales en la lista dice 2, porque se interconectan en clase H "BTL", pero también se pueden usar en 4 canales de menor potencia. Se recomienda una lectura mas profunda de su datasheet.
El símbolo "#" indica la recomendación propia en función de practicidad, facilidad de puesta en marcha, calidad y precio.


NOMBRE | CANALES | TENSION | PROBADO | #
------------------------------------------
TDA2822 - 2 x 01W - 4,5V - OK - #
TDA7053 - 2 x 01W - 6,3V - OK -
TDA7056 - 1 x 03W - 9V - -
TDA1013 - 1 x 04W - 12V - -
TDA1905 - 1 x 05W - 24V - OK -
TDA1519 - 2 x 06W - 12V - OK -
TDA2611 - 1 x 06W - 20V - -
TDA2002 - 1 x 08W - 12V - OK - #
TDA7057 - 2 x 08W - 12V - OK -
TDA2003 - 1 x 10W - 12V - OK - #
TDA2004 - 2 x 10W - 12V - -
TDA2005 - 2 x 10W - 12V - OK - #
TDA7269 - 2 x 10W - 12V - -
TDA1516 - 2 x 12W - 12V - -
TDA1518 - 2 x 12W - 12V - -
TDA1521 - 2 x 12W - +/-12V - OK - #
TDA2006 - 1 x 12W - +/-12V - -
TDA2616 - 2 x 12W - +/-12V - OK - #
TDA8561 - 4 x 12W - 12V - OK -
TDA2030 - 1 x 14W - +/-18V - OK - #
TDA2040 - 1 x 20W - +/-20V - OK - #
LM1875 - 1 x 20W - +/-25V - OK -
TDA7262 - 2 x 20W - 30V - OK -
TDA1552 - 2 x 22W - 12V - OK -
TDA1557 - 2 x 22W - 12V - OK - #
TDA1558 - 2 x 22W - 12V - OK -
LM1876 - 2 x 23W - +/-22V - OK - #
TDA1563 - 2 x 25W - 12V - OK -
TDA7264 - 2 x 25W - +/-25V - -
TDA7265 - 2 x 25W - +/-25V - OK - #
TDA8567 - 4 x 25W - 12V - -
TDA7377 - 2 x 30W - 12V - OK - #
TDA7256 - 1 x 30W - 12V - -
LM4782 - 3 x 32W - +/-25V - -
TDA2050 - 1 x 32W - +/-25V - OK - #
LM4781 - 3 x 35W - +/-28V - -
TDA7375 - 2 x 35W - 12V - -
TDA1560 - 1 x 40W - 12V - OK -
TDA7386 - 4 x 40W - 12V - OK - #
TDA8560 - 2 x 40W - 12V - OK -
TDA8563 - 2 x 40W - 12V - OK - #
TDA8571 - 4 x 40W - 12V - -
LM4766 - 2 x 42W - +/-30V - OK -
LM2876 - 1 x 45W - +/-30V - -
LM3875 - 1 x 45W - +/-35V - OK - #
TDA1514 - 1 x 50W - +/-25V - OK -
TDA2025 - 1 x 50W - 32V - -
LM3876 - 1 x 60W - +/-35V - OK - #
LM4780 - 2 x 60W - +/-35V - OK -
TDA2052 - 1 x 60W - +/-25V - -
LM3886 - 1 x 68W - +/-35V - OK - #
TDA1562 - 1 x 70W - 12V - OK - #
TDA7295 - 1 x 80W - +/-35V - -
TDA7293 - 1 x 100W - +/-55V - -
TDA7294 - 1 x 100W - +/-45V - OK -

Cajas Acusticas Bafle

A continuación se dejaran los cálculos para cajas acústicas Bass Reflex (abierta con tubo de descarga o sintonia) y para cajas acústicas cerradas o hermética.

Bass Reflex


Cerrada o Hermética



Contador Up/Down 40110

Se trata de contador Up Down (ascendente y descendente) con entrada de clock y salida directa a display de 7 segmentos en cátodo común. Esto nos facilita el tener que usar un codificador binario y un decodificador para display.


El circuito es el siguiente:


Se puede usar con un solo display o bien se pueden concatenar, por ejemplo el circuito de arriba son dos display concatenados, la salida de carry del contador de unidades alimenta la entrada ascendente del contador de decenas, si se quiere aumentar el contador a centenas, miliares, etc... hay que seguir el mismo principio. lo mismo pasa si seria descendente, solo que en lugar de usar la entrada Up se usa la entrada Down.

El mismo cuenta con un reset para poner a cero el contador. y una salida para que cuando sea cero envié un 1 lógico en la salida, esto podría servir como timer para activar algún rele o alguna otra carga.

http://youtu.be/SsIHdcz5vN4

Amplificador 2x30W 12V TDA7377

El circuito a presentar es un amplificador de audio con alimentación simple de 12Vcc, es un integrado muy utilizado en estéreos (Auto/Moto) en equipos de sonido (Minicomponentes/Microcomponentes/HomeTheater).
Los circuitos fueron extraídos directamente del datasheet ya que no presentan cambio para el correcto funcionamiento.
El mismo lo eh implementado varias veces y siempre con excelentes resultados.
A continuación dejo tres circuitos básicos con este integrado (El mismo debe montarse en un disipador de calor).
Configuración cuadrafonica 4x10W (2ohm), 4x6W (4ohm).

Configuración estéreo bridge 2x30W (4ohm).

Configuración 2.1 2x6W (4ohm) + 1x30W (4ohm).

Todos los circuitos se alimentan con 12Vcc y tienen un consumo máximo (medido en la practica) de 2A, por lo que lo hace ideal para sistemas de sonido pequeños, por el costo de la fuente.
Lo único que resta es hablar del pin ST-BY (StandBy) este pin mediante una resistencia y un capacitor (como se ve en los circuitos) se encarga de llevar el amplificador a modo standby osea que se mantenga "semi-apagado" usualmente yo no lo uso y conecto la resistencia a Vcc quedando siempre activo el amplificador y lo apago desde un interruptor principal.

PCB de la configuración 2.1

Disposición de componentes 



Inversor 12Vdc a 220Vac 75VA

Antes de comenzar, se debe tener precaución con la manipulación de este dispositivo así como también las mediciones que se hagan en el mismo. Este dispositivo eleva la tensión al rededor de los 220Vac y proporciona 75VA de potencia en su salida, lo cual puede ser un riesgo para la salud si no se manipula con el mismo cuidado que la tenemos a los 220Vac del toma de la pared.
Lo mismo con la etapa de 12V, se requieren picos de corriente que pueden provocar calor y en empalmes mal realizados podremos generar resistencia de contacto y calentamiento.
No nos responsabilizamos por la mala manipulación de este dispositivo como así también el mal uso.

 
Un inversor o convertidor de tensión elevadora, es un dispositivo que básicamente ingresa un nivel de tensión y forma de onda, y salda otro nivel de tensión y forma de onda.
En nuestro caso ingresaremos 12V de corriente continua y obtendremos en su salida 220V en corriente continua a 50Hz.
Claramente como todos los circuitos de electrónica vamos a encontrar diversas versiones, algunas simples y otras mas complejas. En casi todos los casos las versiones complejas son las mas acertadas, en este caso tenemos una versión sencilla que cumple su función pero que es ampliamente mejorable.
Cuando digo que es básica y mejorable lo menciono ya que por ejemplo este circuito no esta tomando una muestra de la salida de 220V como para "saber" que la tensión se encuentra en ese valor y así corregirlo si esta fuese mayor o menor (producto de la carga), lo mismo sucede con los 50Hz y lo mismo sucede con la eficiencia, ya que no posee modulación en ancho de pulsos "PWM" para controlar eficientemente este transformador.
Otro tema es la forma de onda, en mi caso preferí sacrificar un poco la eficiencia sin PWM para que en la salida de 220V obtengamos una forma de onda que al menos tenga los hemiciclos positivos y negativos de un periodo similar, si usamos PWM sera diferente y esto nos juega en contra para alimentar algunas cosas desde el convertidor o inversor.
Es muy importante que un buen convertidor o inversor DC/AC posea algunas características, como mantener los 50Hz, garantizar una tensión de salida estabilizada y poseer una forma de onda lo mas cercana a la senoidal.
Los inversores DC/AC comerciales de bajo costo, no son muy diferentes a este, pero uno de buena calidad posee una señal de salida muy similar a la que podremos encontrar en nuestro toma de pared.


El circuito inversor funciona en base a un transformador de 50Hz de primario según el suministro domiciliario y secundario a elección, en este caso se utiliza un transformador con primario de 220V y secundario con punto medio de 18V o 9V+9V. La corriente del mismo es de 4A. Si bien el uso principal de este transformador es como reductor, nosotros en este circuito lo invertimos y nos queda como un transformador elevador.
Claro esta que como toda bobina funciona con corriente alterna y no con continua, en nuestro caso haremos un híbrido y excitaremos el primario con una etapa push-pull de simetría complementaria de continua pulsante.
Esto se logra gracias a un oscilador que nos entrega una frecuencia de +/-50Hz en una salida a 0° y otra a 180° (Q y Q negado) , es necesario que la frecuencia sea de 50Hz por eso se puso un preset en el oscilador (4047), lo ideal seria medir la frecuencia que tiene este circuito con un frecuencimetro, ya sea en el gate de los transistores (para baja tensión) o si cuentan con instrumental profesional se puede medir directamente en la salida de 220V (pero deben leer el manual antes de hacerlo para que no se destruya el frecuencimetro).
Los transistores en este caso son MOSFET canal N, se utilizo el IRFZ44 porque es un transistor de bajo costo y de alta prestaciones, los transistores deben ser disipados ya que en función al consumo incrementaran temperatura. (tener en cuenta que si se ponen los dos transistores en el mismo disipador se deben aislar eléctricamente).
El circuito es el siguiente:






Osciloscopio con matriz de 10x10Leds

Este circuito se trata de un Osciloscopio a leds, si bien esta muy lejos de ser una herramienta para el laboratorio, el uso es didactico y para el aprendisaje.
Se emplea una matriz de leds de 10 x 10, un
contador Johnson en este caso el CD4017 que posee 10 salidas, las cuales usaremos para generar el barrido horizontal. Y el barrido vertical esta desarrollado en función del LM3915 que es un vumetro de 10 niveles.

Tanto la ganancia de entrada como la velocidad del barrido horizontal son configurables mediante sus dos potenciometros, el nivel de entrada se varia en la entrada del LM3195 y la base de tiempo del barrido horizontal se varia mediante el potenciometro del timer LM555 que comanda el clock del CD4017.
A continuación se mostrara el diagrama electrónico y su PCB.



Aqui actualizo el circuito con algunas fotos, tomadas el dia de hoy ya que lo arme recien para testearlo, tambien hay un video.
Testeo con Generador de Señales:

Testeo con Musica:

Amplificador 25W+25W con Pre 12Vcc





Este circuito fue desarrollado con el integrado TDA8563 como base, el mismo según datasheet proporciona 40W+40W sobre una RL de 2ohm, pero en un comportamiento mas normal con una RL de 4ohm o 8ohm la potencia disminuye casi a la mitad, por ejemplo con 4ohm se lograron casi 25Wrms y con 8Ohms unos 16Wrms, según el datasheet posee una distorsión total de THD=0.5% en 4oh.

Este es un circuito integrado del tipo BTL (Bridge-tied load), es decir bridge o puente, en su interior posee 4 etapas amplificadoras en configuración totem pole que se conectaran de a dos.

Este integrado consta con protección por cortocircuitos y sobre temperatura, es decir se apagara si se presenta alguna de estas.

La sensibilidad de entrada es de unos 25dB, lo cual es suficiente para ser excitado mediante una salida de 200mVpp pero en algunos casos es un poco baja, por ello se ha empleado un pequeño preamplificador de audio en base al LM358 (que podría cambiarse por otro de mejor calidad), este preamplificador tiene una ganancia de 10 veces lo cual nos proporciona los niveles necesarios para utilizar este amplificador con fuentes de sonido menores a 200mVpp.

El circuito se ha probado con carga resistiva pura a 4Ohms y no presenta distorsión por cruce o recorte simétrico a 1kHz con un máximo de 17Wrms que se pueden obtener en base a la tensión pico al cuadrado sobre 2 veces la resistencia de carga (esto se debe medir con el osciloscopio con una carga resistiva).

La alimentación típica del amplificador es de 14Vdc.

NOTA: Este integrado puede ser cambiado por el TDA1552 o TDA1557 que son de menor potencia y también de menor costo. El pinout es el mismo y eso nos facilita el intercambio sin modificar el circuito.



El circuito es el siguiente.



Preamplificador de audio HiFi con entrada JFET de 12Vcc.

El circuito que se presenta se desarrolla con la finalidad de realzar el nivel de audio para luego exitar una etapa de potencia, el integrado utilizado es el TL082 pero se puede utilizar cualquier otro operacional, yo emplee este por tener entrada JFET.
La alimentación es de 12Vcc, no requiere de alimentación simétrica lo que nos facilita la utilización junto a etapas de potencia de auto.
La ganancia como bien se puede observar en el circuito es de 10dB, ya que la resistencia de entrada es de 47k y la de realimentación es de 470k, recurriento a la formula Vo=Vi*(Rf/Rs) siendo Vo la tensión de salida, Vi la tensión de entrada, Rf la resistencia de realimentación y Rs la resistencia de entrada.
Por ejemplo para una señal de entrada de 100mVpp será: Vo=100mVpp*(470k/47k)=1Vpp para saber los dB seria n°dB=10log(Vo/Vi) para este ejemplo son n°dB=10log(Vo/Vi) resulta que: n°dB=10log(1Vpp/100mVpp) = 10dB.
Claro esta que si se quiere cambiar la ganancia ya sea para reducirla o aumentarla se debe modificar la relación Rf/Rs ya que si se usa una Rf de 100k y se mantiene la Rs de 47k va a dar que la ganancia es de 100k/47k=2.12 veces o bien 3.27dB.
De esta forma se puede ver que disminuimos la ganancia, en cambio si aumentamos la Rf o disminuimos la Rs por ejemplo Rf=1M Rs=10k dara una ganancia de 20dB es decir una ganancia de 100 veces (con 50mVpp de entrada tendremos 5Vpp de salida).
NOTA: tener en cuenta que mientras mas ganancia tenga mayor sera la distorsión, también que el integrado esta alimentado con 12Vcc por lo que la amplitud de salida no podría ser nunca mayor a eso, de echo mientras mas nos acerquemos a ese valor mas distorsionada estará la señal y menor calidad de audio tendrá.
La alimentación debe estar estabilizada para mejorar el rendimiento del amplificador, para ello se empleo un regulador 7812, el mismo debe tener una tensión de entrada minima de 14,6Vcc segun datasheet, por eso le puse 15Vcc (que es lo que aparece a la salida de un transformador de 12Vca al rectificarla y filtrarla.
A continuación se puede ver el circuito:

[Guia] PCB

1) se debe obtener el diseño PCB en alto contraste, ya sea una copia, digitalización o creación de un diseño.


2) Luego se debe imprimir el mismo, en escala 1:1 con los componentes electrónicos para que los mismos encajen en el PCB. Esta impresión se realizara en un papel especial. El papel puede ser el Transfer que se venden en los comercios de electrónica o simplemente (como el utilizado en este caso) papel satinado de fotografía. La impresión debe ser Láser ya que es fundamental para este proceso, la impresora pega el tóner en el papel y Lugo este tóner se transmite a la placa virgen.


3) Una vez impreso el PCB en el papel satinado, se toman las medidas y se procede a marcar la placa virgen para luego ser cortada.


4) Una vez cortada la placa se debe limpiar, para ello se pule con una lana de acero fina hasta que el cobre se torne como un espejo.


5) Una vez pulida la placa se poner sobre ella el diseño impreso anterior mente y se lo sujeta a la placa por medio de cintas de papel autoadhesivas es importante que sea de papel y no de plástico para que no se derrita. Nota: el papel debe estar alineado a la placa, de otra forma saldrá torcida la transferencia.


6) Luego se procede a la transferencia del diseño del papel hacia la placa, para ello con una plancha a máxima temperatura se comienza a planchar el papel (del lado que no esta la cinta adhesiva, se debe planchar por unos 2 minutos hasta que se empiece a transparentar el diseño del PCB (la transparencia es muy pobre pero se nota) de esta forma sabemos que el tóner se transfirió correctamente a la placa.


7) Una vez esto, debemos quitar el excedente de papel para ello la mejor opción es el corte de forma transversal para que se mueva lo menos posible el papel donde se transfirió.


8) Una vez cortado el excedente de papel se debe sumergir en agua para que el mismo papel se comience a ablandar y se pueda extraer con solo frotarlo con el dedo. Se puede ayudar con un sepillo.


9) Luego una vez que se extrajo el excedente de papel (en algunos casos se rompe parte del diseño para ello se puede reconstruir con un marcador de tinta al solvente, en nuestro caso no se rompió nada por lo que no fue necesario utilizarlo). Con un alfiler quitamos el papel que queda entre medio de pistas y dentro de los agujeros de los PAD del PCB.


10) Ahora debemos introducir la placa tal cual esta en un recipiente plástico con Acido (Percloruro Férrico). Nota: tener en cuenta que este acido macha y es dañino a la saludo, tomar precauciones de higiene y seguridad. El proceso del acido puede tardar mas o menos dependiendo de la temperatura del mismo, si se hace con el ácido a temperatura ambiente puede llegar a tardar unas 2 horas, si el acido se calienta con algún forzador o alguna otra forma el proceso puede disminuir a 15 minutos, también ayuda mover el acido de un lado al otro lentamente.


11) Luego de esto quitamos la placa del acido, la limpiamos del acido con agua y quitamos el papel sobrante y tóner en el cobre con una lana de acero fina.


12) Ahora hay que realizar los agujeros según corresponda y limpiar nuevamente con lana de acero para quitar posibles rebabas y preparar la placa limpia para el siguiente paso.


13) Una vez que la placa este limpia y agujereada se procede a el baño de flux o bien resina, este baño ayuda en la protección del cobre contra el oxigeno logrando que la misma no se oxide y también actúa como decapante para el estaño al momento de soldar. (el proceso de secado del flux puede variar según la cantidad de capas que tenga del mismo.


14) Una vez seco el Flux del PCB se encuentra listo para el montaje de componentes y terminado del circuito.