Los filtros selectivos de doble T encuentran aplicaciones prácticas no sólo en sistemas de radiocontrol, sino en cualquier aparato en el cual una señal de determinada frecuencia deba accionar un relé. Damos un ejemplo práctico de este tipo con el proceso de cálculo de los valores de los componentes para determinada frecuencia.
La característica principal del filtro selectivo de doble T es dejar pasar señal de una determinada frecuencia, en una banda relativamente estrecha, como muestra la figura 1.
Las señales de frecuencias próximas a la elegida para la actuación del doble T no tienen ningún efecto sobre el circuito y su selectividad es bastante buena para poder actuar no sólo en la banda audible, sino también más allá de ella, con un número bastante elevado de canales.
Las aplicaciones posibles para un sistema selectivo de este tipo son diversas, comenzando, naturalmente, por el radiocontrol.
En los sistemas modulados en tono, el filtro de doble T es colocado enseguida después del receptor, para accionar cierto control a partir de una tonalidad. Para cada canal y por lo tanto para cada tono debe existir un filtro que será conectado al relé o bien al sistema de servos, como muestra la figura 2.
El mismo sistema puede ser usado en líneas de llamada selectivas para que, según el tono, un número correspondiente a la estación que llama sea colocado en un display.
Así, si el oscilador 1 de la estación de Hamada fuera accionado, el filtro t apenas dejará pasar la señal y el número que aparecerá en el display será e! correspondiente a esta estación. En hospitales se puede usar la red de alimentación para llevar la serial de llamada de los cuartos a una central de atención, como muestra la figura 3.
Otra aplicación interesante consiste en la utilización de una pista de un sistema grabador, para, colocar señales de tonalidades diversas que accionarán circuitos externos vía filtros.
Así, en la cinta podemos grabar señales diferentes que harán el accionamiento del proyector de slides (diapositivas), o incluso, el apagado de las luces ambientes, todo junto, para un efecto totalmente automático (figura 4).
Por supuesto, el lector imaginativo puede hallar otras utilidades para este filtro, que describimos en este artículo.
Cómo funciona
El circuito básico de un doble T, como indica el nombre, está formado por dos ramas en forma de letra T, conteniendo una de ellas dos resistores y un capacitor y la otra dos capacitores y un resistor (figura 5).
Los componentes del doble T determinan la frecuencia a que responde y para eso debe también mantener relaciones bien definidas entre si.
Así, el resistor único de una rama debe tener aproximadamente la mitad del valorde los dos resistores de la otra rama, que deben ser iguales entre si. De forma simple, según la figura 5, tenemos:
R1 = R2/2 = R3/2
El capacitor de la rama solitario debe tener el doble del valor de los capacitores de la otra rama, que deben ser iguales entre si. O matematicamente:
C1 = 2 x C2 = 2 x C3
La frecuencia de operación del doble T será dada or la fórmula:
f = 1 / (2π * R2 * C2)
En esta fórmula:
f es la frecuencia dada en Hertz (Hz)
C2 es la capacidad dada en Farad (F) (debe hacerse la conversión)
R2 es la resistencia dada en ohm
2π es un factor constante que puede ser aproximado a 6,28
Podemos dar un ejemplo de cálculo:
a) Calcular la frecuencia del doble T para C2 = 100 nF y R2 =3,9k
Tenemos entonces:
f = 1 / (6,28 * C2 * R2)
Vea que tenemos que pasar C2 para el valor en Farad. El "nanofarad" o "nF" corresponde entonces a 10-9 F.
Del mismo modo para el resistor R2 tenemos que 3,9k corresponden a 3,9 x 103.
Colocando esto en la fórmula tenemos:
f = 1 / (6,28 * 100 * 10-9 * 3,9 * 103
f = 1 / (6,28 * 3,9 * 10-6 * 100)
f = 1 / (2449,2 * 10-6)
f = 106 / 2449,2
f = 408,296 Hz
Obs.: 106 = 1 000 000
En nuestro circuito, la frecuencia de operación será de aproximadamente 408
Hz.
Otro tipo de problema que puede aparecer es el siguiente: fijamos la frecuencia y queremos saber qué capacitor (C2) usar. Damos el modo de resolución que se debe seguir:
b) Suponiendo que e! circuito práctico en que R2 : R3 = 3k9, se pide e! valor de los capacitores (02 y GB) para que el filtro opere en la frecuencia de 800 Hz.
Tenemos entonces:
R2 =3k9 o 3,9 x 103
f = 800
La fórmula puede ser entonces modificada así, de:
f = 1 / (6,28 * C2 * R2)
Resolviendo tenemos:
C2 = 1 / (6,28 * 800 * 3,9 * 103)
C2 = 1 / (5024 * 103 * 3,9)
C2 = 1 / 5,024 * 106 * 3,9)
C2 = 10-6 / (5,024 * 3,9)
C2 – 0,19 µF ou 190 nF
El capacitor C2 será igual a C3, mientras que el C1 será de 380 nF. Se pueden usar valores comerciales aproximados.
El circuito práctico
El circuito práctico aparece en la figura 6, donde se nota la existencia de dos etapas de amplificación.
En la primera tenemos un transistor que permite la operación del circuito con señales entre los 0,15 a los 5V de amplitud. Los dos diodos en oposición tienen por finalidad proteger el circuito contra sobrecarga.
El doble T es intercalado entre el colector y la base de este transistor, de modo de proveer la alimentación negativa selectiva.
La ganancia del circuito, en función de la intensidad de la señal, viene de un trimpot de ajuste en el emisor del transistor.
La segunda etapa es de excitación del relé, que en el caso es de 6V, si bien la alimentación del circuito es de 9V. Debe ser prevista la caída de tensión tanto en el transistor, como en el resistor de emisor de 47 ohm.
Este relé será conectado al circuito controlado aprovechándose sus contactos normalmente abiertos o normalmente cerrados (NA o NC), según sea el control deseado.
En paralelo con el relé existe un diodo que protege el transistor contra la tensión inducida en sus bobinados cuando da abertura a sus contactos, tensión ésta que podría dañarlo.
Si bien este circuito no es crítico, puede ser necesario experimentar con algunos componentes en el sentido de obtener el mejor comportamiento.
En especial, sugerimos a los lectores experimentar con los resistores del doble T, que pueden ser alterados hasta 22k.
Los diodos son de silicio de uso general y los transistores comunes. Para el caso del 2N2218 pueden ser usados equivalentes hasta de menor potencia, como el BC337.
Otro componente que puede precisar alteración es el trimpot de ajuste, en caso que no sea alcanzado el punto ideal de funcionamiento. Su valor puede ser aumentado hasta 470 ohm.
En la figura 7 damos nuestra sugerencia de placa de circuito impreso para un montaje relativamente compacta.
En el montaje, tenga en cuenta las siguientes precauciones:
a) Observe la posición de los transistores y diodos al soldarlos. Sea rápido en esta operación.
b) Tenga cuidado con los valores de los resistores, comparándolos con la
c) Los capacitores del doble T son críticos, y deben tener los valores recomendados o calculados.
d) Mantenga cortos los alambres de conexión de la entrada a la salida del receptor o fuente de señal.
Prueba
La prueba puede hacerse con la conexión, en la entrada del filtro, de un generador de audio que provee una señal de por lo menos 150 mv. Si el oscilador de audio no puede excitar su filtro, conéctelo antes a un amplificador.
En la figura 8 tenemos la conexión en el oscilador de audio para prueba.
Al usar el filtro en Conjunto, o sea, diversas unidades, nunca use frecuencias próximas o múltiplos.
