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Circuitos Biestables con el 4093 (ART309S)

El circuito integrado CMOS 4093 se puede emplear en una infinidad de configuraciones. Se puede utilizar como oscilador, puerto lógico, inversor, amplificador digital, monoestable e incluso como biestable. En este artículo se muestran cuatro aplicaciones interesantes en las que este componente se utiliza en la configuración biestable.

Los cuatro puertas NAND disparadores del circuito integrado 4093, con la configuración mostrada en la figura 1, se pueden usar de muchas maneras diferentes, como ya vimos en artículos de esta misma publicación.

 


 

 

 

Una configuración interesante sin embargo es la que la lleva a la operación biestable, usando dos de las puertas.

Esto significa que podemos elaborar dos flip-flops R-S con las cuatro puertas de ese CI, conectándolas como se muestra en la figura 2.

 


 

 

 

El disparo del flip-flop obtenido se realiza llevando la entrada correspondiente al nivel bajo por un instante.

 

A partir de ese principio de funcionamiento, seleccionamos cuatro circuitos en los que el 4093 utiliza esa configuración.

 

 

Llave biestable de toque

 

En la figura 3 tenemos un circuito biestable que activa los LED de los tonos de encendido y desconecta los datos en los sensores.

 


 

 

 

Por supuesto, el circuito se puede cambiar fácilmente para controlar cargas de mayor potencia con el uso de etapas transistorizadas accionando relés o directamente las cargas.

De la misma forma, podemos usar sensores comunes NA para la aplicación del circuito en controles inteligentes, alarmas, y otras aplicaciones similares.

En este circuito, dos de las cuatro puertas se utilizan en un flip-flip mientras las demás accionan los LED.

Los resistores R1 y R2 determinan la sensibilidad del circuito, pudiendo tener sus valores aumentados.

La alimentación se puede hacer con tensiones de 6 a 12 V, sin problemas.

El montaje, en carácter experimental, puede ser realizado con facilidad en una matriz de contactos.

Los sensores son dos planchas de metal separadas de modo que puedan ser tocadas al mismo tiempo.

 

 

CI-1 - 4093 - Circuito Integrado CMOS

LED1, LED2 - LEDs comunes de cualquier color

R1, R2 - 10 M ohms x 1/8 W - resistores - marrón, negro, azul

R3, R4 - 1 k ohms x 1/8 W - resistores - marrón, negro, rojo

C1 - 100 uF x 12 V - capacitores electrolítico

X1, X2 - sensores de tacto - ver texto

S1 - Interruptor simple

B1 - 6 a 12 V - pilas, batería o fuente (con transformador)

 

Varios:

Matriz de contactos, placa de circuito impreso, soporte de pilas o conector de batería, cables, etc.

 

 

Sensor de Toque Biestable

La diferencia del circuito mostrado en la figura 4, en relación al anterior, es que utiliza un sensor sólo para encender y apagar un relé.

 

 


 

 

 

Con un toque el relé se activa y con un nuevo toque el relé se desactiva.

En este circuito hay un flip-flop un poco diferente en el que la red formada por R2, R3 y C1 determinan una acción biestable con sólo un sensor.

El relé debe tener bobina de acuerdo con la tensión de alimentación y la corriente máxima de 50 mA.

El resistor R1 puede tener su valor aumentado para más sensibilidad y el sensor es igual al del proyecto anterior.

En la alimentación se deben utilizar pilas o baterías. Si se utiliza fuente, debe aislarse de la red de energía.

 

 

CI-1 - 4093 - circuito integrado CMOS

Q1 - BC548 o equivalente - transistores NPN de uso general

D1 - 1N4148 o equivalente - diodo de uso general

R1, R2, R3 - 10 M ohms x 1/8 W - resistores - marrón, negro, azul

R4 - 2,2 k ohms x 1/8 W - resistor - rojo, rojo, rojo

K1 - Relé de 6 o 12 V con 50 mA

X1 - sensor - como en el proyecto anterior

C1 - 220 nF - capacitor de poliéster

C2 - 100 uF x 16 V - capacitor electrolítico

 

Varios:

Matriz de contactos o placa de circuito impreso, fuente de alimentación, pilas o batería, hilos, soldadura, etc.

 

 

Alarma con Retardo

En el circuito de la figura 5 usamos dos de las puertas del 4093 como un biestable y las otras dos en un circuito de tiempo, obteniendo así una alarma con accionamiento retardado.

 

 


 

 

 

Después de accionado por un instante el sensor X1, el capacitor C1 se carga lentamente por un tiempo ajustado en P1 hasta que las dos últimas puertas del 4093 cambian de estado accionando el relé K1.

La alarma conectada al relé se dispara. Para reajustar, apagar la alarma o pulsar un instante el sensor de reset y esperar la descarga de C1 hasta que la alarma deje de tocar.

En la condición de espera, el consumo de esa alarma es muy bajo lo que permite que su alimentación sea hecha por pilas o batería.

El relé se elige de acuerdo con la tensión de alimentación debiendo tener corriente de bobina de no más de 50 mA.

Diversos sensores se pueden conectar en paralelo para la protección de diversos puntos.

El capacitor C1 que determina el retardo puede tener valores en el rango indicado y el ajuste fino se realiza en P1.

El montaje se puede realizar fácilmente en una matriz de contactos o placa de circuito impreso.

 

 

CI-1 - 4093 - circuito integrado CMOS

Q1 - BC558 - transistores PNP de uso general

D1 - 1N4148 - diodo de uso general

K1 - Relé de 6 o 12 V - ver texto

X1 - sensor tipo NA (reed, microswitch, etc.)

X2 - Sensor de toque o interruptor NA

R1 - 100 k ohms x 1/8 W - resistor - marrón, negro, amarillo

R2 - 10 M ohms x 1/8 W - resistor - marrón, negro, azul

R3 - 10 k ohms x 1/8 W - resistor - marrón, negro, naranja

R4 - 2,2 k ohms x 1/8 W - resistor - rojo, rojo, rojo

P1 - 1 M ohmios - trimpot o pote

C1 - 10 uF a 470 uF x 12 V - capacitor electrolítico

C2 - 100 uF x 12 V – capacitor electrolítico

 

Varios:

Matriz de contactos o placa de circuito impreso, fuente de alimentación o pilas, soporte de pilas o conector, hilos, soldadura, etc.

 

 

 

Foto-Control Biestable

El último circuito que presentamos consiste en un control foto-eléctrico con acción biestable. Este circuito se da en la figura 6.

 


 

 

 

Un pulso de luz en LDR2 conecta el relé y un nuevo pulso en LDR1 se apaga.

 

La sensibilidad se ajusta en los trimpots o potenciómetro P1 y P2. Los LDR son de tipo redondo común, pudiendo ser instalados en tubos opacos con lentes para mayor sensibilidad y directividad.

 

El relé es del tipo sensible de 6 V o 12 V según la tensión utilizada en la alimentación. La bobina debe tener una corriente de accionamiento máxima de 50 mA.

 

Los cables de conexión a los sensores (LDR) pueden ser largos, hasta 20 metros de longitud.

 

Con el aumento de P1 y P2 a 10 M ohms se pueden utilizar foto-transistores como sensores.

 

 

 

CI-1 - 4093 - circuito integrado CMOS

Q1 - BC548 o equivalente - transistores NPN de uso general

D1 - 1N4148 - diodo de uso general

P1, P2 - 1 M ohms - trimpot o potes

R1 - 2,2 k ohms x 1/8 W - resistor - rojo, rojo, rojo

C1 - 1000 uF x 16 V - capacitores electrolítico

K1 - Relé - ver el texto

LDR1, LDR2 - LDR comunes redondos -

 

Varios:

Matriz de contactos o placas de circuito impreso, soporte de pilas o fuente, hilos, soldadura, etc.

 

 

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