Para producir efectos espectaculares de luz y movimiento para sus fiestas, para su conjunto musical, para carteles y vidrieras, nada mejor que un sistema de iluminación secuencial. Corriendo con la velocidad que usted quiera, las luces producirá un efecto dinámico muy atrayente para cualquier tipo de aplicación en la que sea importante Itamar la atención. Sin duda al lector le interesará este nuevo proyecto, no solo por sus características, sino también por su bajo costo y, sobre todo, por las nuevas aplicaciones. Vea en este artículo cómo podrá armar su propio sistema de iluminación secuencial de 4 canales, capaz de alimentar hasta 264 lámparas de 5 W en la red de 110 V y el doble en la red de 220 V. Vea también otras aplicaciones interesantes que sugerimos para este aparato.
Imagine un grupo de lámparas encendidas en secuencia y velocidad controlada. AI mirar esas lámparas quedará impresionado por el movimiento de la luz corriendo en el mismo sentido de encendido de la secuencia. Este movimiento obtenido con un sistema de iluminación secuencial se aprovecha para producir efectos especiales en muchas aplicaciones prácticas. En este artículo enseñamos como armar un aparato para producir ese efecto, o sea, la iluminación secuencial, en cuatro grupos de lámparas, es decir, con funcionamiento en 4 fases para muchas lámparas, y damos sus principales aplicaciones prácticas (figura 1).
Esas aplicaciones prácticas, por cierto no se extienden solamente al campo de los efectos visuales con lámparas.
El sistema de acción secuencial del circuito que produce este aparato puede ser de gran utilidad en algunos casos como ya veremos.
Las aplicaciones que se sugieren son:
Efectos dinámicos de luz en bailes y fiestas.
Efectos dinámicos de luz en conjuntos musicales y teatros.
Efectos dinámicos para carteles y vidrieras,.ilustración de procesos dinámicos en stands de ferias.
Acción secuencial de dispositivos eléctricos.
Temporización cíclica de dispositivos eléctricos.
Los tres primeros efectos no precisan de mayores explicaciones pues basta recordar que aparecen en la mayoría de las discotecas y salones de baile actuales.
Los otros tres efectos necesitan analizarse para que el lector comprenda mejor las posibilidades del sistema secuencial:
Ilustración de procesos dinámicos:
Con la colocación de pequeñas lámparas (5 W) en un cartel para demostrar un proceso dinámico, como por ejemplo un cartel que ilustre el proceso de destilación, el flujo de sustancia puede ”tener vida" con el movimiento de la luz, haciendo que el cartel sea mucho más atrayente y cumpla mejor su finalidad (figura 2).
Acción secuencial de dispositivos eléctricos:
Usted puede aumentar la constante de tiempo del circuito de modo de tener una acción secuencial bien lenta, digamos un cambio de función a cada 5 o 10 minutos.
Uniendo en la salida del aparato una lámpara de velador, o su aparato de sonido con pequeño volumen, un ventilador y cualquier otra lámpara de su casa, en su ausencia se producirá el efecto de que hay una persona presente.
El que observe durante un tiempo (un ladrón, por ejemplo) verá que, de tiempo en tiempo, se enciende la luz del living y luego se apaga; 5 o 10 minutos más tarde escucha el sonido del equipo de audio o el ruido del ventilador, para finalmente ver que se enciende de nuevo la luz del living. La impresión que tendrá es que hay alguien en la casa. El ciclo se repetirá indefinidamente (figura 3).
Temporización cíclica:
Si usted necesita conectar y desconectar un aparato intervalos regulares o aparatos en secuencia, puede usar el sistema secuencial alterando la constante de tiempo según sus necesidades. Por ejemplo, usando una única salida usted puede poner en funcionamiento, a intervalos regulares, un ventilador, en lugar de dejarlo funcionando continuamente.
En fin, entendemos que las aplicaciones recreativas llaman más la atención del lector, pero por cierto no faltan aplicaciones "serias" que también justificarían el montaje.
COMO FUNCIONA
En la figura 4 se ve el diagrama de bloques para que el lector se dé cuenta mejor del funcionamiento.
El primer bloque representa el oscilador principal que determina Ia velocidad de funcionamiento del sistema.
Este circuito tiene, como elementos básicos, dos transistores comunes en lugar de la configuración tradicional en unijuntura. La frecuencia de operación de este oscilador está determinada por el capacitor C1 y por el resistor en serie R1 que en el circuito final es del tipo variable (potenciómetro) permitiendo así su ajuste (figura 5).
En el funcionamiento, el capacitor se carga hasta alcanzar la tensión de disparo de la llave regeneradora formada por los dos transistores. Esa llave hasta entonces no ha conducido nada y ahora pasa al estado de plena conducción, ocurriendo entonces la descarga del capacitor con la producción de un pulso. Este pulso se lleva a un transistor amplificador para entonces ser guiado a la etapa siguiente del circuito.
Los resistores de 270 Ω en la llave regeneradora determinan el punto de disparo del circuito.
La segunda etapa tiene una importancia especial en este aparato: se trata de un contador Johnson integrado 4017 (C-MOS) cuya función es hacer la división por 4 de los pulsos llegados de la etapa anterior.
A Lo que tenemos entonces es la acción secuencial de sus salidas en función de los impulsos de entrada. El primer pulso conecta la primera salida; el segundo la desconecta y conecta la segunda; el tercero desconecta la segunda y conecta la tercera; el cuarto desconecta la tercera y conecta la cuarta. En el quinto pulso se desactiva la última salida y se conecta de vuelta la primera reiniciando un nuevo ciclo (figura 6).
En la salida de este circuito se colocan LEDs de monitoreo. Esos LEDs encienden en la secuencia de funcionamiento e indican cómo anda el circuito.
Estas salidas se llevan al tercer bloque que es la etapa excitadora de los relés o de los SCRs según la versión.
Damos entonces dos posibilidades de montaje: con relés o con SCRs. Se explican las diferencias que se producen:
Con el funcionamiento con relé se puede controlar cualquier tipo de carga, es decir, además de lámparas pueden conectarse aparatos de sonido, motores, etc., ya que la conducción es de onda completa, obteniéndose un control total de la potencia.
Con el funcionamiento con SCRs sólo la mitad de los semiciclos se conducen y las cargas inductoras como motores o equipos de sonido no pueden controlarse. Las lámparas sólo pueden alimentarse con una potencia reducida ligeramente.
La ventaja de la primera versión se compensa con el bajo costo de la segunda. Según la aplicación se puede optar por una o por otra..
En la figura 7 damos los tipos de circuitos básicos para un canal con ambas clases de funcionamiento.
Un punto importante que debe analizarse en el circuito es la presencia entre el segundo y el tercer bloque de una llave conmutadora que permite cambiar la secuencia de encendido produciendo el cambio de efecto, de baja tensión del sistema secuencial, es alimentada por medio de una fuente regulada en la que un diodo zener de 13 V es el elemento básico de referencia y un transistor de potencia es el controlador de corriente.
Como el uso de los relés de 3 A de corriente de contacto (4 de ellos) puede lograrse una corriente de hasta 12 A con 110 V lo que significa una potencia de 1320 watts, o hasta el doble, 2640, con 220 V.
Con los SCRs de 4 A como el MCR 106, tenemos 1760 W en 110V y 3520 W con 220 V, lo que sin duda es más que suficiente para la mayoría de las aplicaciones prácticas.
LOS COMPONENTES
Los componentes electrónicos usados en el montaje del sistema secuencial pueden conseguirse con facilidad en las casas de materiales electrónicos. La caja tiene las dimensiones que aparecen en la figura 8 con perforaciones en la parte del frente para los LEDs, la llave que conecta y desconecta y el control de velocidad además del conmutador del efecto. En la parte de atrás de la caja tenemos 4 tomas de conexión de los circuitos externos, el agujero para el paso del “cable de alimentación, el fusible v la llave conmutadora 110 V/220 V.
Los componentes electrónicos usados son los siguientes:
a) Circuito integrado: debe usarse obligatoriamente el CD4017 o simplemente 4017. No retire el material protector (esponja o papel de aluminio) ni manosee el componente. Será el último participante del montaje y si usted no tiene mucha práctica con integrados será conveniente comprar también un soporte para el mismo (DlL de 16 pins).
b) Los transistores son de los tipos indicados en la relación del material y existe la posibilidad de usar equivalentes. Para el BC548 pueden usarse como equivalentes el BC547, BC237 o BC238; y para el BC558 pueden usarse los BC557, BC307 y BC308. El equivalente del TlP31 es cualquier NPN de potencia para más de 1 A.
c) LEDs: los LEDs usados en el panel son los rojos comunes quedando a gusto del lector elegir los tipos que vayan bien en el panel.
d) Diodos: en este montaje se usan diversos tipos. Los diodos rectificadores de la fuente son del tipo 1N4002 o sus equivalentes como el 1N4003, 1N4004, BY127, etc. El diodo zener puede ser de cualquier tipo para l3 V x 400 mW o más.
Tenemos finalmente los diodos en paralelo con los relés que son de silicio para uso general como el 1N914 o sus equivalentes.
e) SCR: los SCRs que pueden usarse en este montaje son los de la serie 106 dándose preferencia al MCR106, lHlUG o C106, según la tension de su red. Estos SCR deben montarse con disipadores de calor.
f) Relés: los que se aconsejan son los sensibles DIL con bobina de 12 V y corriente de contacto de 3 A. Pueden usarse equivalentes de la misma sensibilidad.
g) El transformador usado en la fuente debe ser del tipo con arrollamiento primario según la red local, aún de dos tensiones, si se usa una llave conmutadora de entrada, y el secundario de 12 V con corriente de por lomenos 200 mA.
h) Resistores: son todos de 1/8 W ya que éstos permiten un montaje más compacto, pero nada impide que se usen otros de mayor disipación. La tolerancia es de 10% y hasta de 20%, según desee el armador.
i) Potenciômetro: el control de la velocidad usado en el prototipo es un potenciômetro deslizante de 47 k, pero nada impide usar uno común (rotativo) para esta finalidad.
j) Capacitores: se usan dos tipos en este montaje:
Los electrolíticos, que deben tener una tensión de trabajo de por lo menos 16 V, con los valores que se indican en la
Los que pueden ser de poliéster o de aceite, con tensión de trabajo de por lo menos 25oV para la red de 110 V y de 350 V para la red de 220 V.
k) Material adicional: tenemos las tomas para conectar las lámparas que deben colocarse en la caja; el soporte para el fusible de protección; la placa del circuito impreso que debe confeccionar el armador, una llave conmutadora de efecto de 110/220 V y conexión/desconexión, además de la caja de metal con la dimensiones dadas.
MONTAJE
Comience el montaje por la preparación de la caja según las dimensiones dadas en la figura 8.
Para la parte electrónica el armador debe usar un soldador de poca potencia (máxima 30 W) bien caliente y con la punta estañada, además de una pinza de punta, una pinza de corte lateral y un juego de destornilladores.
En la figura 9 tenemos el circuito completo en la versión con relés y en la figura 10 la modificación para cada canal, usando SCRs.
La placa del circuito impreso se ve en la figura 11.
Para hacer un montaje perfecto, deben tomarse las precauciones siguientes:
a) Suelde en primer lugar los terminales del transformador, cuidando de fijar este componente en la caja con la ayuda de tomillos. Es conveniente que el agujero para la fijación se haga después que el lector tenga ese componente debido a que tienen dimensiones diferentes los transformadores de distintas marcas. Cuidado con la identificación de los alambres: negro = común; marrón 110 V y roja = 220 V.
b) Suelde los transistores teniendo cuidado al identificar cada uno de los usados, tanto los NPN como los PNP.
Vea bien la posición de cada uno por su parte piana. En el transistor de potencia de la fuente, la posición está dada por la parte metálica. La soldadura de !os transistores debe hacerse con rapidez para que el caja: no los afecte.
c) Suelde los diodos; .vea que cada uno tenga la posición dada por el anillo de identificación de cátodo. En el caso del zener, según el tipo, existe una codificación, la posición es dada en la figura 12.
Al soldar los diodos, hágalo con rapidez por e! calor.
d) Suelde los relés teniendo en cuenta la posición. La soldadura de los terminales de contacto debe estar bien hechas pues la corriente que soportan es intensa. Si su versión fuera con los SCRS, suéldelos teniendo cuidado con la posición y empleando disipadores de calor.
e) Suelde los resistores. Estos componentes tienen los valores dados por los anillos coloreados. Vea la correspondencia en relación al material. Corte los terminales de los resistores después de la soldadura para que no sobresalgan en la placa.
f) Suelde los capacitores. En el caso de los electrolíticos debe tenerse cuidado con las posiciones porque son polarizados. Evite el exceso de calor durante la soldadura. Al soldar los demás, debe observarse sólo el valor.
g) En seguida haga las conexiones en la placa, o sea, coloque los “jumpers" que son trozos de alambre soldados en las posiciones indicadas en los diseños. Esos alambres deben ser recubiertos.
h) Termine el trabajo en la placa con la colocación del circuito integrado o su soporte. Tenga en cuenta que la posición del circuito integrado está dada en función de su saliente. Tenga cuidado de no tocar los terminales una vez que fije sus posiciones.
Terminado el trabajo en la la placa, pasamos a la etapa siguiente de! montaje,
Fije todos los componentes que van en la caja, a saber: soporte del fusible, interruptor general, llave conmutadora de tensión y de función, tomas, potenciômetro y calote de alimentación.
a) Suelde tos alambres de conexión a los LED observando las polaridades de estos componentes dadas por el lado aplanado. Será conveniente colocar un espagueti en por lo menos uno de los terminales de cada LED para evitar que entren en corto.
b) Suelde el cable de alimentación y los alambres de conexión a la llave selectora de tensión observando los colores según las tensiones.
c) Suelde las llaves y los tomas cuidando que los alambres que van a los tomas sean gruesos para que aguanten las corrientes elevadas.
PRUEBA Y USO
Conecte una lámpara incandescente de 5 a 100 W en cada salida. Coloque el plugue en su toma de fuerza y conecte la unidad.
Al mismo tiempo que guiña cada LED, la lámpara en la salida correspondiente se enciende. La velocidad de guiño es controlada por el potenciômetro deslizante en el panel.
Si la lámpara guiña más o el LED no enciende, verifique la conexión del LED, que puede estar invertido o quemado. Si el LED guiña, pero la lámpara no enciende, verifique la conexión del transistor excitador correspondiente, el relé, y finalmente, la conexión de la salida.
Si sólo permanece un LED encendido, sin correr, verifique el oscilador con las conexiones a los transistores Q2 y Q3, y Q4.
Para usar el sistema secuencial, en la figura 13 damos algunas configuraciones posibles para lámparas en sistemas decorativos para fiestas, bailes y vidrieras.
Para disminuir Ia velocidad de accionamiento basta aumentar el valor de C2. El valor máximo posible para un buen funcionamiento es de 470 µF.
Originale 1989 (revisado 2017)
