Las minuterias se pueden utilizar en una infinidad de aplicaciones prácticas, como por ejemplo: control de procesos industriales, control de baño de placas de circuito impreso, revelación de fotos, cocciones de alimentos, determinación de jugadas en partidas de ajedrez, tiempo de respuestas en interrogatorios O exámenes escolares, y otros.
El circuito que presentamos miden los intervalos que se pueden ajustar entre unos segundos hasta 20 minutos, con gran eficiencia, produciendo un bip intermitente al final.
El aparato que presentamos en este proyecto es alimentado por pilas o batería común de 9 V, con consumo extremadamente bajo.
El tono es producido por un pequeño "buzzer", lo que posibilita la realización de un montaje muy compacto que hace el aparato totalmente portátil.
Para una aplicación más crítica una escala de tiempos puede ser añadida con base en un cronómetro común, elevando así la precisión del aparato.
Las características de este aparato son:
Tensión de alimentación: 6 ó 9 V
Corriente de reposo: 0,5 mA (tip)
Corriente con emisión de sonido: 5 mA (tip)
Rango de tiempo: 10 segundos a 20 minutos, (con posibilidad de modificación)
Tipo de señal: intermitente sonoro
Número de integrados: 1
La base de este proyecto es el circuito integrado CMOS 4093 que consta de 4 puertas NAND disparadoras Schmitt.
La primera puerta (CI-1a) se utiliza como temporizador propiamente dicho, operando de la siguiente manera:
El pino 1 se conecta al positivo de la alimentación para tener un inversor donde la entrada pasa a ser el pino 2 y la salida en el pino 3.
Cuando conectamos la alimentación y presionamos S2 para descargar completamente el capacitor C1, eliminando cualquier carga residual de una operación anterior, damos inicio al proceso de temporización.
En estas condiciones, el capacitor C1 comienza a cargarse vía R1 y P1 pasando lentamente la tensión en la entrada del inversor (pino 2), del nivel alto al nivel bajo.
Cuando la tensión en el capacitor alcanza el punto de conmutación del circuito integrado, lo que ocurre con aproximadamente 2/3 de la tensión de alimentación, pasa a interpretar el nivel lógico como bajo y la salida que inicialmente estaba en el nivel bajo pasa al nivel alto .
La transición de un integrado de este tipo, por las características de disparador (Schmitt Trigger), es muy rápida y tiene una histéresis.
Esto hace que se produzca un cambio de nivel en la salida que sirve para accionar los siguientes circuitos.
Los circuitos siguientes consisten inicialmente en dos puertas que se conectan como osciladores.
La primera, formada por Cl-l1b opera en una frecuencia de audio, alrededor de 1 kHz y que puede ser alterada tanto modificándose R2 como C2, generando el tono básico de aviso de final de tiempo transcurrido.
Este oscilador sólo entra en funcionamiento cuando en la entrada de control que es el pin 5, en este caso, pasa del nivel bajo, hacia el nivel alto.
De la misma forma, CI-1c forma un oscilador de muy baja frecuencia, alrededor de 1 Hz que puede ser alterado por R3 o C3 y que también es controlado por CI-1a. Se entra en acción sólo cuando la salida de CI-1a pasa del nivel bajo al nivel alto.
Combinando las señales de los dos osciladores en la última puerta (CI-1d), obtenemos un tono modulado que aparece sólo al final del tiempo programado.
El tono se obtiene a partir de un pequeño transductor piezoeléctrico.
Si el reproductor desea un mayor nivel de audio, puede utilizar una etapa de potencia.
En la figura 1 tenemos el diagrama completo de esta simple minuteria.
La disposición de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 2.
Recomendamos el uso de un zócalo para el circuito integrado.
Para la alimentación utilice 4 pilas pequeñas o una batería de 9 V.
El transductor X1 es un bocadillo de cualquier tipo, pero un auricular también se puede utilizar. No utilice el altavoz, ya que la baja impedancia puede sobrecargar la salida del circuito integrado, causando daños.
Coloque P1 en la posición de menor resistencia (menor tiempo), encienda S1 y pulse por un instante S2.
Después de algún tiempo el transductor debe emitir bips intervalados.
Cambie los componentes de los osciladores para cambiar los bips. Los mayores valores de C2 dan sonidos más graves y menores valores de R3 dan bips más rápidos
Comprobado el funcionamiento, con base en un cronómetro o reloj se puede realizar la calibración del botón de P1.
Cambie C1 si desea otras pistas de tiempo.
Después de eso y sólo usar el aparato.
Para las temporizaciones sucesivas no se olvide de presionar S2 para descargar totalmente C1.
Cl-1 - 4093 - circuito integrado CMOS
X1 - transductor cerámico - S1 - interruptor simple
S2 - interruptor de presión
B1 - 6 o 9 V - pilas o batería
P1 - 1 M ohms o 2,2 M ohms - potenciómetro lineal (con o sin llave - S1)
Resistores de 1/8 W
R1 - 10 k ohms
R2 - 47 k ohms
R3 - 220 k ohms
Capacitores
C1 - 100 uF a 1000 pF x 12 V o más - electrolítico
C2 - 22 nF (223 o 0,022) - cerámico o poliéster
C3 - 2,2 uF x 12 V - electrolítico
C4 - 47 uF x 12 V - electrolítico
