PUNTA LÓGICA 1

Punta Lógica

Muy bien niños vamos a armar hoy una punta lógica con esto vamos a aprender a visualizar en un display de siete (7) segmentos lo que son los unos y los ceros, los positivos y los negativos con el fin de detectar fallas o averías en los circuitos electrónicos lógicos, vamos a utilizar un transistor PNP, ¿si? donde la base decimos que es de valor N, y este es el que va a detectar el negativo o el cero, lo conectamos en la parte superior del protoboard y lo tenemos así, inmediatamente utilizamos otro transistor, un 2N2222 muy famoso y este es de material de base P, es decir, que es un transistor NPN, lo conectamos acá, en la parte de abajo, según el plano, vamos a utilizar unas resistencias de 10 K a la base de cada uno de nuestros transistores, procedamos entonces, vamos primero con la resistencia de 10 K a la base del transistor PNP y la otra base a una resistencia de 10 K de nuestro transistor NPN, aquí lo tenemos, esa es nuestra conexión.

Este circuito llamado Punta Lógica, se encargará de servirnos como herramienta, para diagnosticar fallas o buen comportamiento en los circuitos electrónicos lógicos.  Esta realizado para circuitos integrados de Tecnología CMOS, ya que estos funcionan con 12 voltios, pero se pueden hacer modificaciones  resistivas para tecnología TTL. Para nuestro circuito usaremos un display de 7 segmentos, en este caso usé uno doble, porque estaba reciclando material que ya tenía, pero sólo usaremos un display. Una punta lógica es un dispositivo capaz de informar al usuario que nivel lógico está midiendo.  Entonces en el display se reflejará un uno (1), si se está midiendo un valor positivo o uno (1) Lógico, se reflejará un cero (0) si se está midiendo un valor negativo o un cero (0) lógico y no marcará ningún valor si la punta esta al aire o no existe valor presente en la medición. Este tipo de circuitos son muy útiles ya que cuando estamos construyendo una calculadora o un circuito lógico complicado, se acumulan muchos cables y por error quedan pines sin conectar y esto ocasiona fallas. Al ir midiendo las salidas y observar la falla, se seguirá buscando la falla hacia atrás, siguiendo el plano y saltando de conexión en conexión hasta observar el cero (0) o el uno (1) que no va ahí, en ese punto. Ahora tomemos nuestro protoboard y comencemos a fabricar nuestro circuito.

Usaremos un transistor PNP, 2N3906, para la detección del cero (0), ya que su base es N (Negativo). Este transistor al verlo de frente, es decir, con las letras de frente a nosotros tiene la siguiente configuración en sus pines: Pin Izquierdo es el emisor de material P, se polariza con positivo, Pin del medio es la base de material N, se polariza con negativo (Aquí es con lo que detectamos el cero (0)), y el Pin Derecho es el colector de material P y este pin se polariza al revés por lo que le entregaremos  valor negativo.  Este circuito no representa carga, por lo que este transistor posee la suficiente potencia y el brillo del display será muy bueno.

Ahora usaremos un transistor NPN, 2N2222, con lo que detectaremos el uno (1) lógico ya que su base es P (Positivo). Este transistor al verlo de frente, es decir, con las letras de frente a nosotros tiene la siguiente configuración en sus pines: Pin Izquierdo es el emisor de material N, se polariza con negativo, Pin del medio es la base de material P, se polariza con positivo (Aquí es con lo que detectamos el uno (1)), y el Pin Derecho es el colector de material N y este pin se polariza al revés por lo que le entregaremos valor positivo.  Este circuito no representa carga, por lo que este transistor posee la suficiente potencia y el brillo del display será muy bueno.

La parte más crítica de este circuito o la razón por lo que trabaja bien, es por la configuración de las resistencias, ya que ellas lo obligan a trabajar como queremos, es decir, limitan su comportamiento, ya que los valores de este fenómeno son tan cercanos, que se presentan paradojas, que hacen que el circuito falle si no se construye correctamente. Aunque este circuito es para medir valores lógicos, su construcción y funcionamiento real, es analógico, por lo que la búsqueda de las resistencias que lo hacen trabajar correctamente, son la pieza clave de todo el circuito.

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Vamos a tomar una resistencia de 10 M Ohm (MARRÓN-NEGRO-NARANJA) a la base del 2N3906 de base N y otra a la base del 2N2222, estas dos resistencias similares, se encargarán de limitar la corriente por la base de ambos transistores, ya que tenemos presente en ambas bases la paradoja de la activación continua sin control, ya que ambas entradas se conectan de manera directa a las polaridades positiva y negativa y esa cercanía eléctrica las hace querer abrazarse sin límite. Por lo tanto las resistencias de 10 M Ohm al estar conectadas así proporcionaran una resistencia separadora de 20 M Ohm.

Este paso es muy sencillo y sólo consta de conectar un cable o un circuito o un Bypass, entre ambas  resistencias de 10 M Ohm, con el fin de establecer el enlace entre ambos circuitos detectores y la conexión de la punta que mide. Una vez construido el circuito en su totalidad, podremos montarlo en una bakelita, de manera muy ordenada, con el fin de hacerlo lo más pequeño que podamos para que quepa dentro de una jeringa o inyectadora, en donde la aguja será la punta de prueba que introduciremos en los huecos del protoboard o con la que tocaremos los cables que estemos midiendo. De la jeringa saldrán dos cables con caimanes y serán el positivo y el negativo del circuito. Estos cables se conectarán a la fuente de poder del circuito que estemos midiendo por lo que el circuito en condiciones normales no tendrá energía. Sólo estará energizado cuando queramos hacer alguna medida.

Ahora conectaremos otras resistencias claves para el buen funcionamiento de nuestra punta lógica y son estas resistencias de 660 Ohm, las cuales polarizaran cada base de los transistores detectores con un valor contrario. A la base N del transistor 2N3906 irá conectada esta resistencia y su otro extremo irá al positivo del protoboard, ahora, a la base P del transistor 2N2222 irá conectada otra resistencia de 660 Ohm y su otro extremo irá al negativo del protoboard.

En el video, explique, que como no tenía resistencias de 660 Ohm, uní en serie dos resistencias de 330 Ohm, las cuales al sumarse daban el valor de 660. Esta serie de dos resistencias debe efectuarse tanto para el transistor PNP, como para el transistor NPN. La potencia de todas las resistencias que se usan en este circuito es muy baja puede ser hasta de 1/8 de Watt, ya que este circuito no representa carga significativa, para ninguna de estas resistencias.

Observemos las conexiones en su totalidad:

Resistencia de 10 M Ohm a la base del 2N3906

Resistencia de 10 M Ohm a la base del 2N2222

Corto circuito a los extremos de las resistencias de 10 M Ohm

Resistencia de 660 Ohm a la base del 2N3906 y a positivo

Resistencia de 660 Ohm a la base del 2N2222 y a negativo.

Usaremos un segundo Transistor 2N2222 conectado como inversor de señal del transistor 2N3906, polarizado de manera directa. Conectaremos una resistencia de 10 M Ohm desde la base del segundo transistor 2N2222 al colector del transistor 2N3906. Ahora usaremos un cable para conectar el emisor del segundo 2N2222 al negativo del protoboard.  A través de un cable conectaremos el emisor del transistor 2N3906 al positivo del protoboard. El emisor del primer transistor 2N2222 irá conectado al negativo del protoboard a través de un cable.

Continuará 3

PUNTA LÓGICA 3

Continuación 3

Observemos las conexiones en su totalidad:

Resistencia de 10 M Ohm a la base del 2N3906

Resistencia de 10 M Ohm a la base del 2N2222

Corto circuito a los extremos de las resistencias de 10 M Ohm

Resistencia de 660 Ohm a la base del 2N3906 y a positivo

Resistencia de 660 Ohm a la base del 2N2222 y a negativo.

Usaremos un segundo Transistor 2N2222 conectado como inversor de señal del transistor 2N3906, polarizado de manera directa. Conectaremos una resistencia de 10 M Ohm desde la base del segundo transistor 2N2222 al colector del transistor 2N3906. Ahora usaremos un cable para conectar el emisor del segundo 2N2222 al negativo del protoboard.  A través de un cable conectaremos el emisor del transistor 2N3906 al positivo del protoboard. El emisor del primer transistor 2N2222 irá conectado al negativo del protoboard a través de un cable.

Como necesitamos usar los mismos diodos led del uno (1) lógico para encender el cero (0) lógico en su totalidad, conectaremos un diodo rectificador que conecta ambos bancos de diodos de una forma, pero los deja desconectados de otra. Por eso, cuando el uno (1) encienda, el diodo rectificador dejará desconectados los led del cero (0) y cuando el cero (0) encienda el diodo rectificador conectará los diodos led del uno (1) para completar el cero (0). Esta conexión la haremos entre el colector del primer transistor 2N2222 que va al positivo del diodo rectificador y el colector del segundo transistor 2N2222 que va al negativo del diodo rectificador.

En este punto podemos decir que nuestro circuito está listo, ya que si conectamos unos diodos led en vez del display funcionaría inmediatamente y así es como muchas personas lo hacen para disminuir su tamaño. Sólo falta configurar correctamente el display de siete segmentos y conectarlo al circuito. Ahora bien, debemos usar un display de 7 segmentos de ánodo común y debe ser así porque si no, no funcionará. Para usar un display de cátodo común debemos hacer la lógica de los transistores de forma contraria. 

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En este paso haremos unas pruebas para observar en donde se encuentran eléctricamente, cada uno de los segmentos del display, para esto buscaremos primero el ánodo colocando o conectando a positivo del protoboard una resistencia de 1 K Ohm y el otro extremo de la resistencia la conectaremos en uno de los orificios del protoboard y con un cable conectado a negativo empezaremos a repasar cada orificio alrededor del display, hasta que encienda alguno de los segmentos. Si no enciende ninguno, entonces cambiaremos la resistencia de lugar y volveremos a hacer el repaso con el negativo y así sucesivamente hasta conseguir que uno o todos los segmentos enciendan. En ese momento tendremos identificado el ánodo del display con la resistencia, por lo tanto retiraremos la resistencia y la sustituiremos por un cable rojo que vaya al positivo del protoboard. ADVERTENCIA: Cuando hagamos esta conexión, no debemos usar el cable del negativo ya que podríamos quemar el display, debido a que retiramos la resistencia y está conectado directamente.  Cada vez que encontremos un segmento, debemos señalarlo a través de una resistencia de 1 K Ohm.

Este es la figura que debemos buscar, Yo le llamo el casi cero (0), ya que necesitaríamos el uno (1) para poder completarlo. Esta figura la fabricaremos tomando las resistencias de todos los segmentos que ya hemos identificado para esta figura y las conectaremos a un solo punto del protoboard (ESTO NO SIGNIFICA QUE LA CONEXIÓN SE HAGA A UN SOLO HUECO. ESO NO SE DEBE HACER). Un solo punto del protoboard implica 5 huecos libres pero unidos entre sí. Y de estos 5 huecos sólo usaremos 4 para las resistencias y 1 para el cable de conexión. Una vez hechas estas conexiones colocaremos este cable a negativo (SÓLO PARA PROBAR) y debemos ver esta forma.

Ahora al igual que el paso anterior, tomaremos las resistencias de los segmentos que forman el uno (1) y las conectaremos a otro punto diferente del protoboard, en donde usaremos dos huecos de este punto para las dos resistencias de estos segmentos y un punto para el cable de conexión. Una vez hecho esto, colocaremos este cable al negativo (SÓLO PARA PROBAR) y debemos ver esta forma. Si hacemos un puente (DE PRUEBA) entre punto de casi cero (0) y punto de uno (1), visualizaríamos el cero (0) completo.

Aquí les muestro el circuito completo en donde asociaremos el display de 7 segmentos a la totalidad del dispositivo y para esto nos valdremos de los cables de los puntos del casi cero (0) y el uno (1).  El cable del casi cero (0) va conectado al negativo del diodo rectificador y el cable del uno (1) va conectado al positivo del diodo rectificador y eso es todo.

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PUNTA LÓGICA 5

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Cuando conectemos o toquemos el valor negativo con la punta de prueba del circuito, este reflejará un cero (0) completo en el display.

Cuando conectemos o toquemos el valor positivo con la punta de prueba del circuito, este reflejará un uno (1) en el display.

 

Fin

Ladrón de Joules

Ladrón de Joules

Un "Ladrón de Julios" es un sencillo circuito que permite drenar prácticamente toda la energía de una batería, mediante la amplificación del voltaje generado por ésta.

Armado Paso a Paso:

Paso 1:

Aquí  tenemos el toroide ferro magnético con el que vamos a fabricar nuestro circuito llamado Ladrón de Julios y consta de un circulo metálico en el que vamos a devanar nuestro transformador. Este elemento se lo podemos extraer a una fuente de poder que no estemos usando o lo podemos fabricar con varias arandelas de hierro una tras la otra, formando el cuerpo del toroide, una vez tengamos las arandelas unidas, procederemos a aislarlas eléctricamente del exterior por medio de cinta aislante de plástico (TEIPE O TIRRO). Esta parte no es muy crítica, sólo debemos tener un elemento de núcleo para nuestro transformador; esta forma es muy usada porque es esférica, pero podemos usar un trozo de cabilla o un núcleo de otro transformador que no estemos usando y allí haremos nuestro devanado.

Paso 2: 

Una vez tengamos el toroide listo, procederemos a devanar el primario de nuestro transformador, ya sea con cable esmaltado o cable con aislante común, siempre y cuando este aislante no sea muy grueso. Como el cable del primario es el que toma la corriente directamente de la pila o batería, no será muy largo para que allá un buen suministro de corriente. Enrollaremos aproximadamente unos 30 centímetros alrededor del toroide con sus vueltas muy cercanas, no dejando espacios entre una espira y la otra, tratemos de hacer el devanado lo más ordenado y estético posible, los extremos deben quedar desnudos para poder hacer las conexiones con los otros elementos. Una cosa muy importante que quiero destacar, es que este trabajo aporta mejores resultados al soldar todos sus terminales, ya que el uso del protoboard no es recomendable, porque necesitamos que todas las conexiones hagan muy bien el contacto de las unas con las otras.

Paso 3:

Cuando tengamos el devanado primario listo, procederemos a devanar el secundario y lo haremos encima del primero. Como en esta etapa queremos aumentar el voltaje con respecto a la entrada, las vueltas o la longitud de este cable debe ser más larga. Al igual que el devanado anterior, enrollaremos el cable por todo el cuerpo del toroide con sus espiras muy juntas, tratemos de cambiar el color del cable para poder reconocerlo más fácilmente. Si se nos acaba el toroide y nos queda mucho cable aún, sigamos devanando, encima de las vueltas anteriores, pero sin regresarse, o sea, con el mismo sentido que llevamos. Siempre tengamos la precaución de dejar un trozo de cable para los extremos de los devanados con el fin de amarrar los otros cables o componentes a estos extremos y luego soldar con holgura. Entre más grande sea el toroide, más cable podremos enrollar alrededor de su cuerpo con el fin de obtener más grados de intensidad de corriente y voltaje. Recuerden siempre, que estamos trabajando con la potencia que puede suministrar una pila o batería, por lo que este circuito no crea más potencia de la que entrega la fuente. Si la fuente es capaz de entregar 100 watts de potencia, significa que el circuito podría entregar 10 voltios con 10 amperios a la carga que conectemos. Sólo debemos multiplicar el voltaje por el amperaje para obtener los watts que proporciona la fuente de poder; entonces podremos jugar con estos valores, aumentando y disminuyendo la cantidad de cable, para obtener más o menos voltaje y corriente a la salida.

Paso 4:

Después de tener los dos devanados listos, procederemos a conectar el devanado primario con el secundario a través de un trozo de cable. Esta es la parte más crítica y en donde hay que tener más cuidado, ya que la mayoría de las personas se equivocan aquí y por lo tanto el circuito no funciona en absoluto y obtienen una gran cantidad de comportamientos que no tienen nada que ver con el funcionamiento de un Ladrón de Julios.  Vamos a decir que el cable del primario es de color naranja y el cable del secundario es de color violeta y viéndolo de perfil el toroide tiene dos lados el derecho y el izquierdo, tomaremos el cable violeta del lado izquierdo y lo uniremos al cable naranja del lado derecho. Estos cables deben ir muy bien soldados. Esa es toda la complejidad de este paso.

Paso 5:

Como la parte más difícil de nuestro circuito fue realizada, procederemos ahora a conectar los demás componentes y el primero es la resistencia limitadora de 1 K Ohm, la cual podrá subir y bajar su valor si la carga lo amerita. Esta resistencia es de baja potencia aproximadamente de ¼ watt y va conectada al primario del transformador que es el cable más corto. Como es una resistencia que limita la corriente de base de un transistor, no necesita ser de más potencia. Si la carga que conectemos a la salida de nuestro circuito es muy grande, es decir, de mucha corriente (Amperios), esta resistencia tiende a desaparecer, ya que debemos disminuir su valor, esta disminución debemos hacerla quitando esta resistencia y colocando otra de menos valor resistivo. Si es necesario eliminarla por completo, la solución no es quitarla, la solución es cortocircuitarla, es  decir, que la sustituiremos por un trozo de cable. Todo lo contario sucede si la carga no es muy grande, entonces esta resistencia tiende a subir con el fin de limitar la corriente en la base del transistor y disminuir la corriente a la salida del circuito.

Paso 6:

Luego de la resistencia procederemos a conectar  el transistor 2N2222, este transistor mirándolo con las letras de frente a nosotros, posee la siguiente configuración: EMISOR – BASE – COLECTOR. Por lo que conectaremos el otro terminal de la resistencia de 1 k Ohm a la BASE del transistor, la cual es el centro o el pin del medio y procederemos a soldarlo muy bien. La soldadura de este punto debe ser rápida para no calentar la base del transistor en forma exagerada, evitando dañar el componente. Este transistor es un poco delicado debido a su tamaño y el calor excesivo produce su ruptura, pero una buena conexión sin sobre calentarlo resultará en un buen funcionamiento del circuito. ¿Cómo podemos saber si se está calentando mucho? Al tocar el transistor y no soportar su calor con la mano o los dedos, es señal suficiente de que estamos sobre calentándolo. 

Paso 7:

En este paso procederemos a conectar el secundario del transformador al colector del transistor 2N2222 que es el pin del lado derecho (viendo el transistor con las letras en frente nuestro). El calentamiento de este lado cuando lo soldemos no es muy significativo, ya que el transistor es más fuerte por este lado. Esta conexión va a hacer que el secundario del transformador reciba la energía permitida por la base del transistor, esta energía, según las vueltas del secundario será mayor en voltaje en comparación al primario, pero no tan abundante en corriente, estableciéndose así la igualdad de la potencia entre ambos lados del transformador. Por eso, para una mayor exigencia en el desempeño de este circuito, deberemos fabricarlo más grande, empezando por el toroide. Muchas personas se preguntaran ¿Porque usamos este tipo de transistor? ¿Porque este número? Y la respuesta es que este es uno de los transistores más pequeños y de menos potencia de tipo NPN, o sea, que la base es positiva y también es muy usado y estamos implementándolo en nuestro proyecto ya que este circuito es solo un ejemplo de funcionamiento para cargas pequeñas, como lo son los diodos laser que son de muy baja corriente. Si deseamos más corriente debemos aumentar las espiras del primario y secundario y obligatoriamente debemos usar un transistor de más potencia para que pueda manejar esta nueva potencia que es mayor.

Continua...

Ladrón de Julios 2

Paso 8:

Este paso que vamos a hacer ahora es muy particular en mi diseño ya que no está incluido en el diseño original, pero que considero muy importante porque convertiremos el voltaje alterno presente en el secundario del transformador, en voltaje continuo a la salida, a través de un diodo rectificador de baja potencia como es el 1N4004. Este diodo es de baja potencia al igual que el transistor y toma el lado positivo del voltaje alterno y lo pasa a la salida en forma continua pulsante, como podemos ver este elemento llamado diodo sólo deja pasar medio ciclo de la señal alterna, si el lector desea aprovechar los dos medios ciclos de esta señal, deberá usar un puente rectificador de 4 diodos rectificadores, tendríamos a la salida una señal continua pulsante, pero aprovechando los dos medios ciclos, con lo que el valle de la onda estará más cerrado y será más fácil su filtrado posterior.

Paso 9:

En este paso colocaremos a la salida del diodo rectificador o al lado negativo de este diodo, el positivo de un condensador electrolítico de 2200 micro faradios o superior, el cual usaremos cómo filtro de señal. Entre más alto sea el valor de este condensador en cuanto a capacidad (FARADIOS), mejor será el filtrado y el efecto de carga también se verá disminuido. Anteriormente hablábamos del valle de señal dejado por el diodo rectificador o por el puente de diodos, pues bueno, ahora el condensador se encargará de rellenar ese valle y dejara el terreno de la señal lo más plano posible. Este tipo de filtros son los llamados pasivos, pero también se puede usar un filtro activo con lo que aumenta la calidad del dispositivo a la hora de entregar energía a la carga. Por favor, por experiencia siempre las personas temen unir el negativo del diodo al positivo del condensador y esto aunque es comprensible, es un error, porque en el extremo negativo del diodo rectificador tenemos voltaje POSITIVO.

Paso 10:

Este paso es simplemente la unión o conexión del negativo del condensador al EMISOR del transistor que viene siendo el pin izquierdo de este o el pin número uno, contando de izquierda a derecha mirando las letras del elemento de frente.  Al igual que las otras conexiones, estas deben ser soldadas cuidando de no calentar excesivamente el emisor del transistor. Con este paso estamos cerrando un bucle del circuito.

Paso 11:

Ahora conectaremos el negativo de nuestra fuente de poder o pila o batería al negativo del condensador electrolítico. Aunque la función primordial del Ladrón de Julios es la de exprimir una pila gastada, podemos colocar una batería o pila nueva con el fin de obtener mayor rango de aprovechamiento de ésta, para el circuito o carga eléctrica que queramos alimentar. La pila deberá estar en un porta pila para luego soldar los cables a las conexiones o uniones. Si no se tiene un porta pila, podremos soldar la pila directamente a dos trozos de cable, uno para cada polaridad.

Paso 12:

Estamos acercándonos a la recta final de nuestro montaje y ahora conectaremos el positivo de la fuente de poder o pila o batería a la unión o punto medio de nuestro transformador. Recuerda soldar muy bien esta unión. La pila deberá estar en un porta pila para luego soldar los cables a las conexiones o uniones. Si no se tiene un porta pila, podremos soldar la pila directamente a dos trozos de cable, uno para cada polaridad. Inmediatamente de conectar este último cable del circuito empezará a fluir energía eléctrica a través de todo el circuito y podremos medir en vacio el voltaje presente en el condensador electrolítico, puede ser que se oiga un zumbido en el toroide.  

Paso 13:

En este último paso conectaremos la carga. Debemos tener en cuenta que al momento de conectar la carga a los extremos del condensador electrolítico que es nuestra salida útil, el voltaje a sus extremos descenderá y este descenso irá estrechamente ligado a la cantidad de carga que estemos conectando. Por lo que para un solo diodo laser, el descenso será poco significativo y tendremos un gran brillo, al ir aumentando la cantidad de diodos laser en paralelo, el voltaje ira en descenso hasta un punto en donde su brillo no es muy bueno, en este momento, teniendo conectada la carga (REPITO: TENIENDO CONECTADA LA CARGA), procederemos a disminuir la resistencia de base del transistor, ya sea colocando resistencias más pequeñas en paralelo a la ya existente o colocando un corto circuito (CABLE) en paralelo a esa resistencia, esto hace que la mayor cantidad de energía eléctrica pase del transformador primario a la base del transistor obligando a este a conducir más corriente entre el emisor y el colector y por ende más corriente al secundario del transformador, haciendo que el voltaje se eleve y el condensador electrolítico se cargue con mayor potencial eléctrico (VOLTAJE)

Fin