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Secuencial de 6 Canales (ART818S)

Un sistema de iluminación secuencial es un circuito que hace que las lámparas de una serie encender corriendo en secuencia con un interesante efecto de movimiento. Un circuito de este tipo es ideal para decoración de discotecas, vitrinas, árboles de navidad, robots, anuncios luminosos, etc. El circuito que describimos puede controlar hasta 800 vatios de lámparas por canal (son 6 canales) en la red de 110V y el doble en la red de 220V. El circuito también se puede utilizar para el accionamiento secuencial de aparatos conectados en la red de energía hasta la potencia indicada.

Nota: el circuito funciona solamente con lámparas incandescentes.

Si el lector desea montar su propio sistema secuencial con ajuste de frecuencia y de gran potencia, la versión que presentamos tiene excelente desempeño, ya que la configuración se encuentra en muchos aparatos comerciales. Otra aplicación importante para este circuito es en la automatización de dispositivos que deben operar en secuencia, en cuyo caso la interfaz del sistema digital de control puede ser cambiada para activar relés. En el proyecto que proponemos tenemos un circuito con 6 salidas en las que se conectan lámparas comunes incandescentes.

Cada una de las salidas es activada en un instante diferente, pero en una secuencia de modo que, al encender, las lámparas dan un efecto de movimiento. Las lámparas "corren" en una frecuencia que puede ajustarse en un amplio rango de frecuencias. Evidentemente, no necesitamos conectar sólo una lámpara en cada salida. Podemos tener varias lámparas que forman así conjuntos secuenciales de 6 de modo que, en este conjunto 2, 3 o más lámparas estarán corriendo al mismo tiempo.

Las lámparas también pueden ser coloreadas y colocadas en las más diversas disposiciones formando diseños decorativos conforme a la aplicación. Podemos formar círculos, triángulos, envolver objetos dependiendo del arreglo sólo de la imaginación de cada uno.

Debemos alertar al lector que además de potencias elevadas están involucradas en este circuito él es alimentado directamente por la red de energía. Así, además de las precauciones con el uso de hilos de dimensiones apropiadas, recomendamos muy cuidado con todos los aislamientos ya que pueden ocurrir cortos peligrosos o choques. Es interesante que el lector tenga experiencia previa con este tipo de montaje antes de realizar este proyecto. También es recomendable que el lector verifique, antes de iniciar el montaje, si todos los componentes requeridos están disponibles en las tiendas de su localidad.

 

COMO FUNCIONA

El circuito integrado CI-1, un 555 en la configuración asimétrica, genera las muñecas que van a determinar la velocidad del efecto. Esta velocidad se puede ajustar en una amplia gama de valores por el potenciómetro P1. El capacitor C2 también influye en el rango de velocidades, pudiendo ser cambiado conforme la aplicación que el lector pretende para el aparato. Los mayores valores para este capacitor resultan en una velocidad de efecto más lenta.

Los pulsos del 555 se aplican a un circuito integrado CMOS contador 4017, que en el caso, programado para contar hasta 6 (En realidad este contador puede contar hasta 10, pero con 10 canales el intervalo de encendido entre las lámparas se vuelve muy grande y el efecto pierde mucho en calidad. Muchos piensan que cuanto más canales sea mejor será un sistema secuencial, pero no es verdad: los mejores efectos se obtienen en aparatos con 4 a 6 canales). Recuerde que el número de canales no es, el número de lámparas.

Podemos conectar decenas de lámparas en paralelo en nuestro caso, obteniendo así un efecto con hasta más de un centenar de ellas y eso con sólo 6 canales. A cada pulso del 555 una salida del 4017 va al nivel alto, eso en una secuencia fija. Cuando la última salida activada recibe el pulso de conmutación, va al nivel bajo (desactiva) y un nuevo ciclo comienza con la primera activada. En cada salida, además de un LED indicador conectamos un transistor que sirve para aumentar la intensidad de la corriente obtenida en el integrado de modo que pueda excitar Triacs. Los Triacs son interruptores de potencia de estado sólido de la familia de los tiristores y que a partir de una pequeña corriente, como la suministrada por el circuito integrado, pueden controlar las corrientes elevadas que circulan por los conjuntos de lámparas.

Observamos que en este punto se colocaron interruptores que permiten que el ensamblaje desactive las salidas que desee en función del efecto. En el emisor de cada transistor conectamos Triacs del tipo TIC226 que pueden controlar cargas de hasta 8 ampères.

Evidentemente, operando en el límite estos triacs deben estar dotados de buenos radiadores de calor. Para hasta 100 W de lámparas por canal, un radiador pequeño, formado por una placa rectangular de metal es suficiente.

Observe que este circuito tiene dos sectores: uno que opera con baja tensión y que lleva los cirujanos integrados y otro con alta tensión de la red de energía que lleva a los Triacs.

Para que los dos circuitos puedan ser acoplados ellos tienen un circuito de campo común. A pesar de haber la impresión de que la alta tensión de uno puede aparecer en el otro eso no ocurre porque el acoplamiento es hecho por las compuertas de los Triacs que operan con baja tensión.

 

MONTAJE

En la figura 1 tenemos el diagrama completo del aparato.

 

Figura 1 - Diagrama completo del aparato.
Figura 1 - Diagrama completo del aparato. | Haga click en la imagen para ampliar |

 

La disposición de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 2.

 

 Figura 2 - Placa de circuito impreso para el montaje.
 Figura 2 - Placa de circuito impreso para el montaje. | Haga click en la imagen para ampliar |

 

En la placa de circuito impreso las pistas de alta corriente para los terminales principales (MT1 y MT2) de los triacs se han dimensionado para una corriente máxima del orden de 1 amperio, lo que significa lámparas de hasta 100 vatios por canal en las salidas. Así, si se aprovecha toda la capacidad del Triac en una aplicación de mayor potencia, estas sendas deben ser más anchas o deben usarse cables gruesos externos en su lugar. Los Triacs deben tener sufijo B o D si la red es de 110 V y sufijo D si la red es de 220 V.

El transformador utilizado tiene un enrollamiento secundario de 6 + 6 V o 9 + 9 V con al menos 250 mA. Para 6V de tensión la resistencia R4 debe tener su valor mantenido, pero para uno de 9 V utilice en su lugar un resistor de 470 ohmios. Para la salida de las lámparas utilice tomas comunes. Es importante observar que, como este circuito opera directamente con tensiones de la red de energía todo el cuidado debe ser tomado con los aislamientos conforme ya alertamos.

Así, el montaje debe efectuarse en caja cerrada y los puntos vivos deben quedar aislados o alejados de cualquier parte que pueda entrar en contacto con las personas.

Los resistores tienen sus valores indicados en la lista de material así como los capacitores.

Para los capacitores las tensiones indicadas son las mínimas, ya que se admiten valores mayores. En la figura 3 se muestra la forma en que las lámparas externas deben conectarse así como su alimentación.

 

 Figura 3 - Conexión de las lámparas.
 Figura 3 - Conexión de las lámparas.

 

 

PRUEBA Y USO

Para probar el aparato basta colocar algunas lámparas en sus salidas y conectar la alimentación. Todos los LED deben parpadear cuando ajuste P1 y al mismo tiempo la lámpara conectada a la salida correspondiente debe encenderse. Si el LED se enciende pero la lámpara de su salida no debe verificarse el transistor correspondiente, la conexión del diodo correspondiente y el Triac. Si el LED no se enciende pero la lámpara sí, probablemente el LED está mal o invertido. Sin embargo, si ni el LED ni la lámpara se encienden, entonces el problema puede estar en el circuito integrado 4017.

Si no hay flujo de las lámparas, verifique si hay pulsos de salida en el pin 3 del 555 usando un multímetro o un LED en serie con una resistencia de 1 k ohmios. Si las pulsos están presentes el problema puede ser del 4017, pero si no, el problema puede estar en el 555 y los componentes asociados a él. Comprobado el funcionamiento del sistema es sólo pensar en su instalación definida. Utilice lámparas iguales en las secuencias para obtener un efecto uniforme de flujo.

Nunca conecte lámparas fluorescentes, electrónicas o de otro tipo en las salidas.

 

Semiconductores:

Triac-1 a Triac-6 - TIC226-B o D si la red de energía es de 110 V y TIC226-D si la red de energía es de 220 V

CI-1 - 555 - circuito integrado - temporizador

CI-2 - 4017 - circuito integrado contador CMOS

LED1 a LED7 - LED rojo o de cualquier color común

D1, D2 - 1N4002 o equivalentes - diodos de silicio

D3 a D8 - 1N4148 o equivalentes - diodos de uso general

Q1 a Q6 - BC548 o equivalentes - transistores NPN de uso general

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 4,7 k ohms - amarillo, violeta, rojo

R2 - 470 ohms - amarillo, violeta, marrón

R3, R4 - 100 ohms (para 6V) o 470 ohms (para 9V) - marrón, negro, marrón o amarillo, violeta, marrón

R5 a R10 - 10 k ohms - marrón, negro, naranja

R11 a R16 - 56 ohms - verde, azul, negro

P1 - 100 k ohms - potenciómetro

 

Capacitores:

C1 - 1 000 uF a 2 200 uF / 12V - electrolítico

C2 - 10 uF / 12V - electrolítico

 

Varios:

S1 a S7 - Interruptores simples (S7 debe soportar la corriente de las lámparas)

T1 - Transformador con primario según la red local y secundaria de 6 + 6 V o 9 + 9 V con 250 mA o más

F1 - 10 - fusible

Placa de circuito impreso, tomas de salida, radiadores de calor para los Triacs, cable de fuerza, soporte de fusible, botón para el potenciómetro, hilos, soldadura, etc.

 

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