Cuando se habla de tarjetas perforadas a de un lector de tarjetas, la mayoría de los lectores enseguida imaginan en microcomputador acoplado a una interface. Si bien esta es la aplicación más común para las tarjetas perforadas, este na significa que las mismas no pueden ser usadas con otros fines. Así, el que presentamos en este artículo es un dispositivo de seguridad que, a través de una tarjeta con la característica de! portador, libera el accionamiento de un aparato, la abertura de una puerta o inclusive el encendido de un auto. Si se introduce una tarjeta con la característica equivocada, el lector se encarga de accionar una alarme, traba e cualquier otro circuito de protección.
Este artículo es de1990.
Un lector de tarjetas perforadas puede ser de gran utilidad en circuitos de protección. Podemos, por ejemplo, controlar el accionamiento de un computador, autorizando sólo a algunas personas (portadoras de las tarjetas) a operarlo. De la misma forma, podemos programar el lector para accionar hasta 15 aparatos diferentes, según las características marcadas en el cartón que se haya introducido.
Otra aplicación interesante es el control de la apertura de puertas, cuando el dispositivo lector será conectado a una cerradura electromagnética y a una batería de 12 V, necesaria para los casos de interrupción en la provisión de energía eléctrica.
El circuito cuenta con dos LEDs para monitorización. que indican si el cartón introducido contiene o no las señales correctas: una tecla de entrada (ENTRA), que autoriza la ejecución de 1ª instrucción contenida en la tarjeta: y una tecla de reset (TRABA) que reposiciona el circuito, desconectando el dispositivo accionado por la serial de la tarjeta y colocando nuevamente el lector en posición de espera.
Características de circuito
alimentación a través de la
corriente comercial ( 117 V)
implementación con tres
integrados TTL
salidas conmutadas por
relevadores
monitorización de las salidas a través de LEDs
lectura de las tarjetas a través de llaves ópticas
programación a través de dip switches
memorización del estado de salida
potencia máxima de conmutación de salida: 30W/6OVA
corriente máxima de conmutación de salida: 2A resistivos
El circuito
El circuito sugerido consiste básicamente de tres etapas: los sensores ópticos (llaves ópticas), responsables por la lectura de la tarjeta; un demultiplexador, que decodifica la lectura efectuada e indica la salida que debe ser activada: y un circuito de memoria (flip-flop), que acciona los dispositivos controlados y memoriza la última instrucción ejecutada por el lector de tarjetas.
Para que pueda comprender el funcionamiento del circuito como un todo, analizaremos detalladamente cada una de estas etapas, dando mayor énfasis a los componentes “menos conocidos”.
En primer lugar tenemos las llaves ópticas (CO-1 a CO-4), que hacen la lectura propiamente dicha de las tarjetas perforadas, transformando variaciones luminosas (incidencia o ausencia de luz) en niveles lógicos (1 y 0).
En la figura 1 tenemos el aspecto físico y el circuito interno de una llave óptica, en donde observamos que ese componente está compuesto por un diodo y un fototransistor. En un encapsulado plástico en forma de U, tenemos el diodo de un lado y el fototransistor del otro, siendo que por una pequeña abertura el haz luminoso proveniente del diodo llega a la juntura del fototransistor.
Sin perturbaciones externas, el haz de luz incidente en el fototransistor hace que este componente entre en saturación, presentando una resistencia de salida (colector-emisor) bastante baja. Si interrumpimos el haz de luz, ya sea con un trozo de papel, cartón o placa metálica, el haz de luz no llegará al fototransistor, lo que hará que ese componente deje de conducir corriente, entrando en corte y presentando una elevada resistencia de salida.
Mientras tanto, para que el funcionamiento de una llave óptica sea satisfactorio, y que se adapte al circuito en el cual deberá operar, es necesario que el proyectista conozca el procedimiento de polarización del LED y del fototransistor de la llave.
Para la excitación del LED no debemos olvidar que ese elemento precisa siempre un resistor limitador de corriente. En el cálculo de ese resistor consideramos la tensión sobre el LED igual a 1,2V y la corriente por el circuito igual a 20 mA. usando la siguiente fórmula:
R = (Vcc – 1,2)/0,02
Donde Vcc es la tensión de alimentación del circuito.
Para que el fototransistor de la llave óptica excite convenientemente el resto del circuito, es necesario adaptar niveles TTL a través de un Schmitt Trigger.
Para esa simple interface usamos el circuito integrado 7414, que está compuesto por seis inversores Schmitt Trigger. Un resistor de 10 k entre el positivo de la alimentación y el colector del fototransistor garantiza 1a polarización de este componente, montado en configuración emisor común.
La llave óptica usada en nuestro proyecto es la MCC860T, de la MC Microcircuito. En la figura 2, damos las dimensiones y características principales de las llaves de esta serie.
En la figura 3 tenemos el diagrama esquemático completo de lector de tarjetas, en donde podemos observar que se usan cuatro llaves ópticas.
Las salidas de estas llaves, después de pasar por los respectivos inversores son llevadas las entradas de un demultiplexador/ decodificador de 4 entradas de selección a 16 salidas (CI-2). El circuito integrado usado para esta finalidad es el 74154, cuyo diagrama lógico y tabla de verdad puede verse en la figura 4.
Gracias a la tabla de verdad visualizamos fácilmente las dos formas de operación del 74154: manteniendo las entradas G1 y G2 en “0”, el integrado funciona como u n decodificador de “4 para 16”, accionando cada una de sus salidas de acuerdo con el número binario presente en las entradas A, B, C. D.
En nuestro proyecto usamos el 74154 en la función de decodificador. De acuerdo a los agujeros de la tarjeta introducida en las llaves ópticas, tendremos en las entradas del integrado un determinado número binario, que será decodificado y tendrá como resultado el accionamiento de la salida correspondiente.
En las salidas de 74154 tenemos a las llaves de programación (dip switches) y una serie de 30 diodos, que garantizan la protección contra cortocircuitos en las salidas del integrado. La llave que estuviera cerrada corresponderá al código de la tarjeta que acciona el dispositivo controlado.
Vea que si cerramos más de una llave, tendremos más de una tarjeta, con códigos diferentes, que acciona el dispositivo.
Supongamos que solamente la llave (dip switch) que corresponde a la salida 6 del decodificador (CI-2) estuviera cerrada. Mientras no introducimos ningún cartón entre el LED y el fototransistor de las llaves ópticas tendremos A B = C = D = 1, pues todos los haces de luz emitidos por los LEDs estarán alcanzando sus respectivos fototransistores. En esta situación, la salida 15 (pin 17) del 74154 será activada, presenten do nivel lógico 0, mientras todas las demás están en “1”. Vea que esa salida del integrado es dejada sin conexión por el hecho que representa el estado de espera, y que no debe entonces ser considerada.
Con todas las salidas del decodificador en “1”, ningún diodo conducirá. lo que producirá nivel lógico 1 en las entradas de datos (D) de ambos flip-flops y nivel 0 en las entradas de reloj (CK) y el dip switch correspondiente a la salida 6 del CI-2 , comprobamos que al introducir la tarjeta con el código 6 (A=0, B=1, C=1, D=0) aparecerá el nivel lógico 0 en el pin 7 del decodificador y en las entradas de datos (pinos 2 y 12) de los flip-flops. Ahora si presionamos 1a llave S 1 (tecla “ENTRA”),el dato (nivel lógico 09) presente en la entrada D del respectivo flip-flop (Para 12 del CIB) pasará a la salida, haciendo g = 0, y Q = 1: el relevador K2 será activado y el LED2 encenderá, indicando que el código de la tarjeta liberó el accionamiento del aparato controlado.
Observe que el nivel lógico 1 presente en las entradas del reloj y reset del otro flip-flop permite que el “0” de la entrada de datos también pase a la salida. Llevan do 9 a 0 y 9 a 1. Como consecuencia tenemos el relevador K1 desconectado y el LED 1 apagado.
De la misma forma, si introducimos una tarjeta cuyo código sea diferente de 6 (en el ejemplo dado), tendremos nivel lógico “ 1” en las entradas D de ambos flip-flops y en las entradas de reloj y reset del flip-flop correspondiente al relevador K1. En esta situación el relevador K2 se mantendrá desconectado, incluso si presionamos S1.
Es importante observar que aunque los relevadores sean de 6 V (MCZRC1), la alimentación de estos elementos puede hacerse con los 7V provenientes de la salida del rectificador, sin que esto los dañe. De acuerdo con el fabricante de los que usamos (Metaltex), los relevadores de la serie MC soportan una tensión máxima de bobina igual a 135% de la tensión normal..
Montaje
En la figura 6 tenemos una sugerencia para la placa de circuito impreso del lector de tarjetas.
Cabe observar que, por el hecho de que la placa es de doble cara, algunos componentes (diodos y resistores) deberán ser soldados de los dos lados. Del mismo modo. se deben hacer algunos “jumpers” verticales, soldando, de los dos lados de la placa, un pequeño trozo de alambre o terminal de componente; esos jumpers están indicados por la letra J . El uso de bases para los integrados es indispensable, de la misma forma que el disipador de calor para el regulador de tensión (CI-4).
Las llaves ópticas (CO- 1 y CO-4) se fijan y se soldán directamente en la placa de circuito impresa, usándose dos tornillos para cada una. Vea que la posición relativa entre estas llaves puede alterarse a voluntad, y esto modificará inclusive la posición de los orificios en la tarjeta.
Mediante el recurso de alterar la posición de las llaves ópticas en la placa, podremos crear innumerables tarjetas con posiciones de orificios diferentes, ya que para cada una de ellas tendremos 15 códigos diferentes (seleccionados a través de los dip switches).
En la figura 7 damos las medidas de la tarjeta tomando como base la posición de las llaves ópticas adoptada en la placa de la figura 6.
Los rectángulos blancos que aparecen en la parte inferior de la tarjeta indican los lugares que deben ser perforados, de acuerdo, claro, con el código seleccionado en los dip switches (figura 8).
Los resistores son to- dos de 1/8 o 1 /4 W; los capacitores electrolíticos deben ser de 12V, y los interruptores S1 y S2 son de contacto momentáneo, del tipo tecla.
Prueba y uso
Concluido el montaje, para probar el aparato basta conectar la alimentación y cerrar uno de los dip switches. Introduciendo entre las llaves ópticas la tarjeta cuyo código corresponde al dip switch cerrado debemos verificar el accionamiento del relé K2, así “ENTRA” Comprobado el funcionamiento del lector, basta hacer su instalación en una caja plástica metálica. no olvidando una abertura con las dimensiones exactas de la tarjeta perforada.
Una opción interesante en el uso, y que se citó en la introducción del artículo, es el accionamiento de hasta 15 aparatos diferentes. según el código de la tarjeta. Para esa. función no serán necesarios los 30 diodos, los dip switches y la etapa con el 7474. Basta conectar cada una de las salidas al 74154, a través de un resistor de 1k, a la base de un transistor PNP de] tipo BC558, cuyo emisor estará conectado directamente al +7 V y en cuya colector estarán, en paralelo a la bobina de un relevador MC2RC1 y un diodo 1N4148.
Revisado 2016
