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Llave de toque (ART548S)

Un proyecto que encuentra muchas aplicaciones en robótica y mecatrónica es lo que permite accionar dispositivos eléctricos y electrónicos por el simple toque en un sensor. Hay muchas posibilidades de hacer este tipo de aparatos con comportamientos diferentes. La versión que presentamos en este tipo es biestable y de gran sensibilidad usando relé para mayor seguridad. Si el lector está buscando un proyecto de este tipo, será interesante verificar si éste atiende a sus necesidades.

Hay muchas maneras de accionar un equipo electrónico como un brazo mecánico o un robot a partir de un toque en un sensor. Podemos utilizar circuitos con transistores, SCR, circuitos integrados, y el comportamiento de estos circuitos puede ser de acción momentánea, monoestable, biestable e incluso intermitentes.

El proyecto que proponemos en este artículo hace uso de circuitos integrados CMOS de gran sensibilidad y es del tipo biestable, lo que debe ser tenido en cuenta en sus aplicaciones.

El accionamiento biestable significa que basta con un ligero toque en el sensor para que el aparato controlado se encienda y así permanezca. Para apagar, basta con dar un nuevo toque en el sensor.

La sensibilidad del circuito es muy grande y la corriente en el sensor extremadamente débil, lo que significa que no hay peligro de choque.

El dispositivo accionado es un relé, lo que significa que externamente podemos controlar cualquier aparato, incluso los que son alimentados por la red de energía, sin el peligro de choques. En otras palabras, el sensor no se conecta a ningún circuito con contacto con la red de energía.

Dependiendo de la aplicación podemos alimentar el circuito a través de pilas o batería o bien por medio de una fuente de alimentación siempre que sea del tipo que utilice un transformador para mayor seguridad.

 

COMO FUNCIONA

Un toque en el sensor hace que la entrada de disparo de un circuito integrado 555, en la configuración de monoestable, sea llevada por un instante al nivel bajo.

Esto hace que se produzca en la salida un pulso de duración determinado por R3 y C1 y que sirve para cambiar de estado un flip-flop del tipo 4027.

El circuito integrado 4027, en realidad, contiene dos flip-flops, pero en esta aplicación usamos sólo un ligando a la tierra las entradas del otro que podrían ser llevadas a un funcionamiento errático.

Lo importante en usar un monoestable es que se evita el llamado repique, o sea, la interpretación del circuito de los toques de forma equivocada. Un solo toque podría ser interpretado como una sucesión de toques muy cortos que harían que el relé vibrar o aún encender y apagar a continuación, resultando difícil obtener el estado deseado.

Así, cada toque en el sensor garantizamos que sólo habrá un cambio en el estado del flip-flop.

Este cambio de estado hace que si el nivel en el punto (A) del circuito es alto el transistor Q1 se satura y con el relé encendido el relé conectado en su colector.

A continuación, la conmutación del relé y la carga conectada a sus contactos se pueden conectar o apagar.

Usamos el relé como un interruptor. El que está conectado entre X e Y se apaga cuando el relé se activa y el que está entre Y y Z se enciende en este instante.

Si queremos accionar dispositivos de baja tensión como por ejemplo una radio u otro aparato alimentado por la misma tensión de la llave podemos extraer el transistor, el relé y R4 y en su lugar hacer la conexión de un transistor de potencia entre los puntos A y B como muestra la figura 1.

 


 

 

 

MONTAJE

En la figura 2 tenemos el diagrama completo de la llave de toque.

 


 

 

La disposición de los componentes para este montaje en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 3.

 


 

 

Si el lector no tiene mucha experiencia en el trabajo con circuitos integrados delicados será interesante utilizar zócalos para CI-1 y CI-2.

El sensor puede ser una plancha de metal, una cabeza de clavo o simplemente la punta del hilo de conexión al punto indicado. Sin embargo, este cable no debe ser demasiado largo para que los ruidos no sean captados e interpretados por el circuito como comando de disparo.

Los resistores R1 y R2 determinan la sensibilidad. Podemos disminuir la sensibilidad del circuito reduciendo el valor de estos resistores o retirando uno de ellos.

La conexión a tierra del punto T es importante para obtener la máxima sensibilidad. Este punto se puede conectar a cualquier objeto metálico que esté en contacto con la tierra.

El relé puede ser de cualquier tipo sensible a 6 o 12V según la alimentación utilizada. Los tipos G1RC1 (6V) y G1RC2 (12V) de Metaltex, en especial, son los indicados con la placa que ha sido proyectada en función de su pinza. Para otros tipos se deben realizar cambios en el diseño de la placa de circuito impreso.

 

PRUEBA Y USO

Para probar el aparato basta con conectarlo, hacer la conexión a tierra y dar un toque en el sensor (en algunos casos, un simple pedazo de hilo extendido sirve como tierra).

Debe realizarse la conmutación del relé. Un nuevo toque debe provocar una nueva conmutación del relé.

En la figura 4 mostramos cómo usar el aparato para encender y apagar electrodomésticos y aparatos electrónicos por el toque del sensor.

 


 

 

 

Si el cable al sensor tiene que ser largo, debe ser blindado con la malla conectada a la alimentación negativa. Los cambios de valor de R1 y R2 se deben realizar para obtener la máxima sensibilidad.

 

Semiconductores:

CI-1 - 555 - circuito integrado, temporizador

CI-2 - 4027 - circuito integrado, flip-flop CMOS

Q1 - BC548 o equivalente - transistores NPN de uso general

D1 - 1N4148 - diodo de uso general

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1, R2 - 10 M ohms - marrón, negro, azul

R3 - 100 k ohms - marrón, negro, amarillo

R4 - 2,2 k ohms - rojo, rojo, rojo

 

Capacitores:

C1 - 100 nF - cerámico o poliéster

C2 - 100 uF / 16V - electrolítico

 

Varios:

X1 - Sensor - ver texto

K1 - G1RC1 o G1RC2 - Relé de 6 o 12V

S1 - Interruptor simple

B1 - 6 o 12V o fuente de alimentación

Placa de circuito impreso, sockets para los circuitos integrados, soporte de pilas o fuente, caja para montaje, hilos, soldadura, etc.

 

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