Un secuenciador de luces es un circuito que maneja una determinada cantidad de lámparas distribuidas en distintas formas para dar la sensación visual de luces en movimiento.
Antes de la aparición de los circuitos integrados digitales, estos secuenciadores se construían con un motor de baja velocidad que llevaba en su eje una escobilla, la cual activaba secuencialmente unos contactos eléctricos fijos situados a su alrededor.
Estos contactos servían de interruptores para las lámparas. Este sistema funciona bien pero tiene la desventaja del desgaste mecánico de los contactos, lo cual, con el tiempo produce un mal funcionamiento del circuito.
Descripción del Proyecto
La siguiente figura muestra el diagrama de bloques completo del circuito. Está formado por una etapa de control, un bloque de interfase y una etapa de potencia.
La etapa de control la conforman tres bloques: el reloj, el contador y el decodificador.
El circuito de reloj
El reloj es fundamental en muchos circuitos digitales. Llamado también multivibrador estable, tiene la función de enviar un tren de pulsos a otras partes del circuito. Para nuestro caso utilizaremos el circuito integrado LM555.
El circuito contador
Un contador es un conjunto de flip-flops conectados de tal manera que se producen secuencias ordenadas de unos y ceros alternadamente. De esta forma se realiza un conteo en sistema binario.
Dentro de los diferentes tipos existen contadores BCD o de décadas, esto es, los que cuentan desde 0000 (cero decimal) hasta 1001 (nueve). Hay también circuitos que cuentan en binario, en hexadecimal y en otros códigos.
Para nuestro diseño, sólo necesitaremos contar hasta cuatro (de O a 3) en eventos, ya que el secuenciador es de cuatro canales.
El decodificador
Un decodificador recibe un código de entrada (generalmente binario) y lo reconoce activando una sola de sus líneas de salida o produciendo otro código.
El decodificador para este secuenciador de luces se ha preferido hacer con compuertas. De esta forma el circuito resulta más económico.
Interfase y Potencia
Para manejar lámparas incandescentes de 110 V y otras cargas que trabajan con mayores niveles de corriente y de voltaje, debe utilizarse una interfase.
La interfase tiene por objeto acoplar las características eléctricas de los circuitos de control y de potencia con el fin de hacerlos compatibles. Una de las mejores formas de lograr esta compatibilidad es utilizando optoacopladores.
La etapa de interfase de nuestro proyecto empleara cuatro (4) optoacopIadores para aislar óptimamente el circuito de control del circuito de potencia.
El triac que usaremos es el 2N6075 que puede impulsar cargas de corriente alterna hasta de 600V con consumos de corriente no superiores a 4 A.
La máxima potencia que puede manejar un canal de 110V se obtiene de la siguiente manera:
P=VI = 110V x 4A=440W
Para determinar el numero de lámparas que puede impulsar cada canal, se divide la potencia total entre la potencia de cada lámpara.
440W / 25W = 17.6
Según este resultado se puede usar 17 lámparas de 25W por canal, es decir 68 lámparas en total.
Si deseamos un mayor numero de lámparas, lo que se hace es cambiar el triac por uno mas potente (6A o 10A).
Sn son las salidas de la etapa de control. (n=1,2,3,4)
Podemos ver en la sección del circuito que se le pone un fusible como medida de protección ya que estamos trabajando con potencia, entonces el sistema por lo menos debe tener un fusible en general. Si ampliaríamos el sistema nos tocaría instalar un fusible por canal.
Para calcular la corriente del fusible se utiliza lo siguiente:
I fusible= 1.25 x I circuito
I fusible= 3,4 A
Como este valor no es comercial, debe usarse un fusible ligeramente mayor.
click para ampliar
Lista de Materiales
1 resistencia de 4,7K R1
4 resistencias de 1K R2-R5
4 resistencias de 560 R6-R9
4 resistencias de 220 R10-R13
1 potenciómetro de 100K P1
1 condensador de 4,7uF/16V C1
1 circuito integrado 555 IC1
1 circuito integrado 74LS73 IC2
1 circuito integrado 74LS00 IC3
1 circuito integrado 74LS02 IC4
4 optoacopladores MOC3011 IC5-IC8
4 LED D1-D4
4 Triacs 2N6075 TR1-TR4
1 interruptor de 125V/20A S1
1 fusible de 20A
Lámparas de 25W
Antes de la aparición de los circuitos integrados digitales, estos secuenciadores se construían con un motor de baja velocidad que llevaba en su eje una escobilla, la cual activaba secuencialmente unos contactos eléctricos fijos situados a su alrededor.
Estos contactos servían de interruptores para las lámparas. Este sistema funciona bien pero tiene la desventaja del desgaste mecánico de los contactos, lo cual, con el tiempo produce un mal funcionamiento del circuito.
Descripción del Proyecto
La siguiente figura muestra el diagrama de bloques completo del circuito. Está formado por una etapa de control, un bloque de interfase y una etapa de potencia.
La etapa de control la conforman tres bloques: el reloj, el contador y el decodificador.
El circuito de reloj
El reloj es fundamental en muchos circuitos digitales. Llamado también multivibrador estable, tiene la función de enviar un tren de pulsos a otras partes del circuito. Para nuestro caso utilizaremos el circuito integrado LM555.
El circuito contador
Un contador es un conjunto de flip-flops conectados de tal manera que se producen secuencias ordenadas de unos y ceros alternadamente. De esta forma se realiza un conteo en sistema binario.
Dentro de los diferentes tipos existen contadores BCD o de décadas, esto es, los que cuentan desde 0000 (cero decimal) hasta 1001 (nueve). Hay también circuitos que cuentan en binario, en hexadecimal y en otros códigos.
Para nuestro diseño, sólo necesitaremos contar hasta cuatro (de O a 3) en eventos, ya que el secuenciador es de cuatro canales.
El decodificador
Un decodificador recibe un código de entrada (generalmente binario) y lo reconoce activando una sola de sus líneas de salida o produciendo otro código.
El decodificador para este secuenciador de luces se ha preferido hacer con compuertas. De esta forma el circuito resulta más económico.
Interfase y Potencia
Para manejar lámparas incandescentes de 110 V y otras cargas que trabajan con mayores niveles de corriente y de voltaje, debe utilizarse una interfase.
La interfase tiene por objeto acoplar las características eléctricas de los circuitos de control y de potencia con el fin de hacerlos compatibles. Una de las mejores formas de lograr esta compatibilidad es utilizando optoacopladores.
La etapa de interfase de nuestro proyecto empleara cuatro (4) optoacopIadores para aislar óptimamente el circuito de control del circuito de potencia.
El triac que usaremos es el 2N6075 que puede impulsar cargas de corriente alterna hasta de 600V con consumos de corriente no superiores a 4 A.
La máxima potencia que puede manejar un canal de 110V se obtiene de la siguiente manera:
P=VI = 110V x 4A=440W
Para determinar el numero de lámparas que puede impulsar cada canal, se divide la potencia total entre la potencia de cada lámpara.
440W / 25W = 17.6
Según este resultado se puede usar 17 lámparas de 25W por canal, es decir 68 lámparas en total.
Si deseamos un mayor numero de lámparas, lo que se hace es cambiar el triac por uno mas potente (6A o 10A).
Sn son las salidas de la etapa de control. (n=1,2,3,4)
Podemos ver en la sección del circuito que se le pone un fusible como medida de protección ya que estamos trabajando con potencia, entonces el sistema por lo menos debe tener un fusible en general. Si ampliaríamos el sistema nos tocaría instalar un fusible por canal.
Para calcular la corriente del fusible se utiliza lo siguiente:
I fusible= 1.25 x I circuito
I fusible= 3,4 A
Como este valor no es comercial, debe usarse un fusible ligeramente mayor.
click para ampliar
Lista de Materiales
1 resistencia de 4,7K R1
4 resistencias de 1K R2-R5
4 resistencias de 560 R6-R9
4 resistencias de 220 R10-R13
1 potenciómetro de 100K P1
1 condensador de 4,7uF/16V C1
1 circuito integrado 555 IC1
1 circuito integrado 74LS73 IC2
1 circuito integrado 74LS00 IC3
1 circuito integrado 74LS02 IC4
4 optoacopladores MOC3011 IC5-IC8
4 LED D1-D4
4 Triacs 2N6075 TR1-TR4
1 interruptor de 125V/20A S1
1 fusible de 20A
Lámparas de 25W
