El circuito que presentamos puede ser usado como, control remoto por haz de luz para electrodomésticos, herramientas o incluso automatismos industriales. Su acción es biestable y la sensibilidad de los sensores utilizados permite la operación con fuentes de luz muy débiles, como por ejemplo: un fósforo. Para una aplicación doméstica el transmisor puede ser una simple linterna de mano.
La característica principal de este circuito es su simplicidad ya que la sensibilidad del circuito integrado usado permite el disparo directo a partir de los sensores, sin la necesidad de etapas amplificadoras transistorizadas o con otros elementos.
Pero, además de esta característica también podemos citar la ventaja de usar el 4093 que, poseyendo 4 puertas en un mismo envoltorio, facilita la elaboración de configuraciones biestables sin que necesite ningún componente adicional externo.
Y, es lógico además de todo esto también tenemos el hecho de que los integrados CMOS en la condición de no accionar la carga (relé desenergizado) representan para el sistema un consumo extremadamente bajo de energía lo que debe ser tenido en cuenta si queremos alimentar el aparato a partir de pilas o batería.
Montado en una pequeña caja, se puede utilizar para encender y apagar un aparato de sonido, televisor u otro electrodoméstico a partir de una simple luz de la linterna.
Recuerde que la acción del circuito es biestable, es decir, en un primer parpadeante conectamos la carga que permanece hasta que un segundo parpadeante que se centra en el segundo sensor provoque el cambio de estado del circuito apagándolo, como muestra la figura 1.
Las características principales del circuito son:
Tensión de alimentación: 12 V
Consumo en reposo (relé desenergizado): 5 mA (tip)
Carga máxima controlada: 2 A (con el relé recomendado)
Corriente con relé accionado: 40 mA
COMO FUNCIONA
De los cuatro puertos disparadores existentes en el integrado 40938, dos se conectan de tal forma que resultan en un flip-flop tipo Set y Reset (RS), como muestra la figura 2.
En esta configuración, partiendo de una situación en que tenemos la salida Q en el nivel alto y la Q en el nivel bajo, el cambio de estado se hace con la aplicación de un pulso en la entrada.
Inicialmente las entradas de señal representadas por LDR1 y LDR2 están en el nivel bajo ya que la resistencia de los LDR sin luz es muy alta.
Cuando aplicamos un pulso de luz en el LDR1, el nivel lógico del pin 1 a la salida de Cl 1 -a va al nivel bajo por un instante y eso hace que Cl1 -b también sea realimentado de modo que su salida va al nivel alto.
El nivel alto en Cl1-b realimenta Cl1-a y mantiene su salida en el nivel bajo aunque el pulso de comando ya haya desaparecido.
La salida de Cl1-a se mantiene en el nivel bajo hasta que un pulso ahora en el LDR2 cambie el estado de circuito de forma análoga.
Con el nivel alto en Cl1-a (salida) Cl1-c y d pasan a tener sus salidas en el nivel bajo lo que mantiene el transistor en el corte y el relé desenergizado. Con el nivel bajo en la salida de Cl1-a tenemos nivel alto en la salida de Cl1-c y d y el resultado es el transistor en la saturación energizando así el relé.
La sensibilidad del circuito se ajusta en dos trimpotes o potenciómetros conectados en serie con los LDR.
El punto de ajuste depende de la sensibilidad deseada y del nivel de iluminación ambiental.
Para mayor directividad en la acción y también mayor sensibilidad es interesante montar los LDR en tubos de cartón opaco conteniendo en el frente una lente convergente, como muestra la figura 3.
La lente debe colocarse de tal forma que su foco quede poco detrás de la superficie sensible del LDR.
La alimentación del circuito puede ser hecha con tensión de 12 V de fuente o batería, pero existe la posibilidad de alimentar el circuito con 6 V cambiando el relé por uno que tenga bobina para esta tensión.
Para el caso de fuente de alimentación sugerimos el circuito de la figura 4.
Esta fuente estabilizada proporciona 12 V y utiliza componentes comunes. El transformador tiene corriente de secundario de 250 mA o más, y el electrolítico debe tener una tensión de trabajo de 25 V o más.
MONTAJE
El diagrama del aparato, sin la fuente de alimentación, se muestra en la figura 5.
La disposición de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 6.
El lector puede modificar este diseño ya que todas las puertas del 4093 son iguales y pueden ser intercambiadas para mayor facilidad de diseño si es necesario.
Los LDR son comunes y los ajustes P1 y P2 tanto pueden ser trimpots, como potenciómetros.
Los resistores son de 1/8 W y el capacitor C1 debe tener una tensión de trabajo de 16 V o más. D1 puede ser el 1N4148 o cualquier equivalente de uso general de silicio.
Sugerimos antes adquirir el relé para después hacer las eventuales modificaciones en la placa de circuito impreso.
Los hilos de conexión a los LDR pueden ser algo largos, ya que esto facilitaría su instalación en lugares alejados ya que uno debe permanecer lejos del otro por lo menos 20 cm de modo que al enfocar la luz en el otro no pueda recibirla.
PRUEBA Y USO
En la figura 7, tenemos el modo de hacer la conexión de una carga externa al aparato.
Utilice una toma común de embutir en la caja o bien terminales de tornillos.
Utilizando como carga una lámpara común u otro aparato ajuste P1 y P2 para obtener el mejor accionamiento con la fuente de luz elegida. Esta regulación debe ser tal que fuentes extrañas o la propia luz ambiente no influye en el funcionamiento del circuito.
Una vez comprobado el funcionamiento es sólo hacer su instalación definitiva y usarlo.
CI1 - 4093B - circuito integrado CMOS
Q1 - BC548 o equivalente - transistores NPN de uso general
D1 - 1N4148 - diodo de silicio
K1 - relé - ver el texto
LDR1 y LDR2 - LDR comunes
P1 y P2 - 1M - trimpot o potenciómetro
R1 y R2 - 10 k x 1/8 W - resistores (marrón, negro, naranja)
R3 - 4k7 x 1/8 W - resistencia (amarillo, violeta, rojo)
C1 - 100 uF x 16 V - capacitor electrolítico
Diversos: material para la fuente de alimentación, placa de circuito impreso, caja para montaje, hilos, soldadura, tubos de cartón, lentes convergentes, botones para los potenciómetros, etc.
