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Generador de funciones y niveles de tensión (INS042S)

Presentamos dos circuitos basados en una misma configuración que se puede utilizar para generar señales de onda programado sino también para generar niveles de voltaje preestablecidos por el comando simple o por un comando digital. El circuito se basa en CMOS componentes fáciles de conseguir y puede servir como base para numerosos proyectos más complejos.

Presentamos un circuito básico interesante en dos configuraciones que pueden servir como base para varios proyectos prácticos.

Cómo podemos utilizar el circuito de generador de función para producir formas de onda programando las señales en un rango de frecuencias que va desde la fracción de hertz hasta cerca de 200 kilohertz típicamente.

Las formas de onda sintetizadas de pulsos rectangulares pueden aplicarse a filtros paso bajo y con que tenemos diferentes estándares para uso en instrumentación musical o en equipo de prueba de sonido.

En la versión monoestable o como generador de tensiones fijas a cada pulso de entrada salida aparece uno de los cuatro niveles de tensión preestablecidos.

En esta configuración, el circuito puede ser utilizado como control digital de dimmers, velocidad de motores o ajuste de los instrumentos y sistemas de adquisición de datos.

El circuito puede ser alimentado con tensiones de 5 a 12 voltios que son los valores de la tensión de salida máxima de las señales generadas.

La frecuencia máxima de operación depende del número de niveles que se pueden generar partiendo de 200 kHz para una alimentación en alrededor de 10 V.

  

CÓMO FUNCIONA

La entrada del circuito admite dos configuraciones. Puede utilizar un 555 monoestable con disparo por pulso negativo en el pino de entrada 2.

Podemos plantear este circuito con sensores al tacto o de comandos digitales externos.

Se toma el pulso de salida única generado en estas condiciones a la entrada de un contador 4017 que en la versión básica cuenta a 4.

Tenemos entonces en cada momento, como la entrada de una de las 4 salidas de los 4017 a alto nivel.

Estas salidas están conectadas a una llave digital que se puede conectar a la fuente de alimentación positiva como puede suministrarse desde una señal externa, por ejemplo, provienen de un segundo oscilador.

En la salida del 4066, hay un juego de llaves digitales que tienen 4 trimpots que sirven para ajustar el nivel correspondiente de la señal o la tensión que aparecerá en la salida.

En la versión monoestable a cada toque tenemos la producción de una tensión de salida de acuerdo com el ajuste de los trimpots

En la versión astable o 555 produce una señal de conmutación secuencial en el 4017 y 4066 la clave para que las salidas se ajustan en la posición que fluye continuamente generando una forma de onda como indica la figura 1.

 

Figura 1
Figura 1

 

 

Si el 4066 es alimentado por una señal externa bloqueamos esta señal en niveles secuenciales con la mezcla de la señal generada, en el que caso el circuito se puede utilizar para generar formas de onda o efectos especiales.

La tensión de la señal de salida depende de la potencia al circuito que se puede hacer con tensiones entre 5 y 12 V entre normalmente.

Ya como las llaves CMOS 4066 cuentan con una resistencia del orden de 150 ohms la corriente máxima en cada salida con alimentación de 12 volts será alrededor de 8 mA.

 

  MONTAJE

El circuito en versión monoestable se muestra en la figura 2.

 

 

Figura 2
Figura 2

 

 

La placa de circuito impreso para esta versión se muestra en la figura 3.

 

 

Figura 3
Figura 3

 

 

Para la versión astable contamos con el circuito que se muestra en la figura 4.

 

 


 

 

 

La placa de circuito impreso se muestra en la figura 5.

 

 


 

 

 

En la versión monoestable el capacitor C1 determina el tiempo de nivel alto en la salida del 555 y por lo tanto el mínimo intervalo entre los pulsos.

 

En la versión astable el capacitor C1 determina el rango de frecuencia de los señales que se pueden generar. Para la fja de audio de 500 a 5000 Hz, use un capacitor de 47 nF.

 

Para frecuencias muy bajas utilice un electrolítico de 4.7 a 220 uF.

 

Los trimpots son comunes y el resto de componentes no son críticos. El circuito integrado 4066 puede reemplazarse por equivalentes de mayor resistencia interna, que es el 4016 puesto que este cambio de función no es importante en la aplicación.

 

Para un accionamiento por tacto tenemos la configuración que se muestra en la figura 6.

 

 

Figura 6
Figura 6

 

             

 

AJUSTE Y USO

En la versión monoestable el valor del resistor R1 depende del tipo de señal que se utiliza en el disparo. Valores más altos se utilizan con sensores de menos sensibilidad o sensores de toque.

Para ajustar los niveles tensión de la salida puede ser utilizado un medidor común de escala apropiada de tensiones.

Aplique el comando de entrada de secuencia e ajuste los niveles de voltaje deseado en los trimpots de ajuste correspondientes.

Para mayor número de niveles de tensión el 4017 puede ser configurados para contar hasta 8 y usar dos circuitos integrados 4066 con 8 trimpots de ajuste de la salida.

Para ajustar la forma de onda utilice un filtro de paso bajo como se muestra en la figura 7 y juste el circuito con un osciloscopio.

 

Figura 7
Figura 7

 

 

El valor del capacitor dependerá de la banda de frecuencia que desea generar.

Sólo se prueba utilizando la unidad de forma independiente o junto a algún otro proyecto.

 

 

Circuito 1 - Monoestable

Semiconductores:

CI-1 – 555 - circuito integrado - timer

CI-2 – 4017 - circuito integrado CMOS - contador de Johnson

CI 3 - 4066 - circuito integrado CMOS - Llaves A/D

 

Resistores: (1/8W 5%)

R1 - 22 k ohms a 2.2 M ohms - Vea el texto

R2 - 10 k ohms a 100 k ohms - depende de la aplicación

P1, P2, P3, P4 - 10 k ohm - trimpots

 

Capacitores:

C1 - 10 nF a 100 nF - depende de la aplicación

C2 - 220 uF/12 V - electrolítico

 

Misceláneos:

S1 - Llave de 1 polo x 2 posiciones

Circuitos Impresos, zócalos para los circuitos integrados, cables, soldadura, etcétera.

 

Circuito 2 - Astable

Semiconductores:

CI-1 – 555 - circuito integrado - timer

CI-2 – 4017 - circuito integrado CMOS - contador de Johnson

CI 3 - 4066 - circuito integrado CMOS - Llaves A/D

 

Resistores: (1/8 W 5%)

R1 – R2 - 10 k ohms

P1 – 100 k ohms a 1 M ohms – trimpot o potenciômetro – vea el texto

P2 a P5 - 10 k ohm - trimpots

 

Capacitores:

C1 - 1 nF a 470 uF – vea el texto

C2 - 220 uF/12 V - electrolítico

 

Misceláneos:

S1 - Llave de 1 polo x 2 posiciones

Circuitos Impresos, zócalos para los circuitos integrados (opcional), botón para el potenciómetro, cables, soldadura, etcétera.

 

 

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