Es un proyecto que encuentra muchas aplicaciones prácticas interesantes: se trata de un sistema sensor que puede disparar una alarma, encender una lámpara, activar un transmisor o conectar una grabadora, al menor sonido ambiente. Los radioaficionados podrán utilizar este circuito para eliminar la llave en el micrófono (PTT), pues al hablar, su propia voz apagará la recepción y activará el transmisor. La sensibilidad del aparato es excelente y su montaje es bastante simple.
En una película de espionaje, el héroe hace uso de una clave sónica para acusar la presencia de un intruso en un almacén cercano: la llave sónica activa un pequeño transmisor, que emite un "bip" para una radio colocada cerca del agente. En otra película, la llave sónica se utiliza para activar una grabadora, registrando así una importante conversación entre dos agentes enemigos, la cual servirá de prueba para su posterior condena.
Estas son sólo dos aplicaciones posibles para una llave sónica, interruptor sónico o VOX como también se llama. El circuito que describimos es simple, sensible y versátil, pudiendo ser usado en las siguientes aplicaciones prácticas:
- A la noche en su casa, disparará una alarma cuando ocurra algún ruido extraño: un objeto cayendo, una puerta siendo forzada o incluso los pasos de una persona.
- En radioaficionado, podrá conectarse al circuito transmisor, activándolo a través de la propia voz del operador y eliminando así el interruptor de cambio (PTT) junto al micrófono.
- Los juegos se pueden hacer con la detección de personas por el ruido que hacen. Colocado en una habitación, cuando alguien habla, una lámpara o sirena puede ser activada (en el caso de la sirena, precauciones deben ser tomadas con la retroalimentación).
- Conectado al sistema eléctrico de disparo de cámaras, le permitirá tomar su propia foto, bastando para eso determinar el momento, por la emisión de un sonido, silbido o golpe de palmas.
- Finalmente, usted puede tener un interesante "control remoto", en qué aparatos diversos pueden ser activados por la voz. Es claro que en este caso, para la activación de aparatos de sonido debe haber un sistema que evite la retroalimentación acústica.
El circuito puede ser alimentado por 4 pilas (6 V) o fuente (12 V) y tiene condición de espera con consumo de corriente bajo.
El relé puede controlar cargas de hasta 2A en cada contacto, lo que permite el control de electrodomésticos hasta de mediano tamaño, como lámparas, alarmas, lámparas comunes, etc.
Características del circuito
Circuitos integrados: 2
Alimentación: 6 o 12 V
Corriente de espera (tip.): 5 mA
Tipo de operación: monoestable
Rango de tiempos: 1 a 100 segundos
Carga máxima: 2 A
Tipo de micrófono: 4 a 600 ohms (dinámico)
Como funciona
Básicamente el sistema tiene dos etapas: un sistema de sensorización y un sistema de disparo. El sistema de sensorización tiene como elemento principal un micrófono dinámico (que puede ser una cápsula telefónica, un micrófono de grabadora o incluso un pequeño altavoz), el cual se conecta a un amplificador operacional con transistores de efecto de campo del tipo CA3140.
Este funcionamiento funciona en modo común (micrófono conectado entre las entradas) y la ganancia depende de la retroalimentación, lo que puede ser controlado por P1. Con este potenciómetro en la posición de máxima resistencia tenemos el máximo ganancia, lo que lleva a este control a determinar la sensibilidad del circuito.
La ganancia puede ser variado entre 2 y 40, aproximadamente. La salida de este circuito dispara la segunda etapa, que consiste en un monoestable con dos escalas de tiempo seleccionadas por S1. Con el capacitor de menor valor (C4) tenemos la activación del sistema por cortos intervalos de tiempo, los cuales se ajustan en P2.
Esta es la posición para la operación como VOX (clave de cambio en transmisores), pues sólo cuando dejamos de hablar es que el relé desactivará, pasando a la condición de recepción, y no entre las palabras de una misma frase. (figura 1)
Con el valor más alto (C3) tenemos tiempos que pueden sobrepasar 1 minuto, lo que será importante si el sistema se utiliza en la activación de una lámpara o un circuito remoto de advertencia. El tiempo total se ajustará también en P2. El disparo del monoestable se produce cuando la salida 6 del CA3140 se lleva al nivel de tensión alto, por la presencia de la señal de audio, que polariza el transistor Q1 en el sentido de su saturación.
Con ello, el pino 2 del 555 es momentáneamente aterrizado, ocurriendo el disparo. La resistencia R5 mantiene el pino 2 del 555 a nivel alto en ausencia de señal o cuando Q1 está en el corte. Con el mantenimiento del pasador 2 en el nivel alto, el perno 3 de salida se mantiene en el nivel bajo.
La salida del 555 (CI-2) se conecta a la base de un transistor vía R6, el cual será polarizado hasta la saturación en el nivel alto del pasador 3 de Cl-2, activando de esta forma el relé.
La alimentación del circuito se puede hacer con tensión de 6 o 12 V, según el relé sea de 6 V o 12 V. Para el micrófono, hemos obtenido una excelente sensibilidad con la utilización de una cápsula telefónica de 600 ohms.
Sin embargo, se puede utilizar un micrófono dinámico de grabador (200 a 600 ohms) o un pequeño altavoz, cuya impedancia se elevará con la ayuda de un transformador de salida (100 a 1000 ohms x 4 ó 8 ohms) la figura 2.
MONTAJE
El diagrama completo del aparato se muestra en la figura 3.
La placa de circuito impreso en la figura 4.
Los componentes externos a la placa son los de control. Observe que el uso de un microrrelé (DIL) posibilita su inclusión en soporte en la propia placa, con ventajas.
Para los integrados recomendamos el uso de zócalo DIL de 8 patillas (CI-1 y Cl-2), y para la conexión del micrófono, si ésta es a más de 1ocm de la placa, recomendamos el uso de cable blindado doble con la malla conectada al negativo de la fuente.
Este cable tiene dos conductores internos para conexión a los pines 2 y 3 de Cl-1. Los resistores pueden ser de 1/8 o ¼ W con cualquier tolerancia, y para los capacitores tenemos las siguientes indicaciones: para C1 y C3 usamos electrolíticos con tensión de trabajo no inferior a la tensión de alimentación (6 o 12V).
Para los demás capacitores se pueden utilizar tipos cerámicos, de poliéster o styroflex. En particular, observamos que la influencia de C2 en el funcionamiento permite que se hagan experimentos con valores entre 22onF e1pF, que llevan a respuestas más acentuadas en la región de los sonidos graves, mientras que valores menores, entre 47nF y 22onF, nos llevan a una respuesta más acentuada en los agudos.
El diodo es del tipo1N4148 o equivalente, y los transistores admite equivalentes, como el BC237, BC238, BC547 o BC549. P1 y P2 son potenciómetros comunes y sus valores no son críticos.
P1 determina la ganancia y debe ser lo más grande posible.
P2 determina el tiempo de activación y puede tener valores entre 220 k y 1 M.
S1 es una llave H común, de donde utilizamos solamente 3 de los 6 terminales existentes.
S2 es un interruptor simple, que puede ser conjugado al potenciómetro de sensibilidad (P1). Si se utiliza una fuente de alimentación externa, ésta debe tener buena regulación y filtrado, para no influir en la sensibilidad del sistema o provocar disparos erráticos.
PRUEBA Y USO
Para la prueba, podemos orientar por el chasquido que el relé da al ser activado, que también puede ser observado por el movimiento de los contactos si el tipo es de envoltura plástica transparente, o bien con la conexión de un LED en serie con un resistor de 470 ohms (6 V) o 1 k (12 V) al pin 3 del 555, como muestra la figura 5.
Para probar, proceda de la siguiente manera:
- Conecte 52 y coloque S1 en la posición en que C4 se encuentra en el circuito (menor tiempo). P2 debe estar en la posición de máxima resistencia.
- Abra P1 de modo que quede con la máxima resistencia (mayor ganancia).
- Haga cualquier tipo de ruido delante del micrófono (hable, chasque los dedos, silbar, etc.). El relé debe activarse sólo durante unos segundos (y encender el LED si está en el circuito).
- Coloque ahora S1 en la posición que conecta C3 al circuito (mayor tiempo) y haga ruido delante del micrófono. El relé debe cerrar y así permanecer por tiempo más largo (hasta algunos minutos).
La conexión del relé a fuentes externas se muestra en la figura 6.
Si la sensibilidad es demasiado grande, reduzca en P1. El montaje en caja plástica ayudará a obtener un conjunto de fácil transporte y uso.
Las pilas sugeridas para alimentación son las medianas o grandes, que proporcionan mayor autonomía. Para la conexión de aparatos externos de 110/220 V, sugerimos el empleo de una toma de embutir. No alimente aparatos que exijan más de 200 W en la red de 110 V o 400 W en la red de 220 V.
La operación en lugares con mucho ruido debe evitarse por razones obvias. Si el aparato no funciona, el examen debe hacerse de la siguiente manera:
Desconecte la base de Q1 por un instante y conecte entre sí y el positivo de la alimentación un resistor de 10 k a 22 k. Esto debe provocar el disparo del circuito de modo temporizado, con la activación del relé. Si no sucede nada, compruebe el transistor y el 555. Si el circuito aún no funciona, entonces el problema puede estar en el CI-1 o en el propio micrófono.
LISTA DE MATERIAL
CI-1 - CA3140 - circuito integrado
CI-2 - 555 - circuito integrado
Q1, Q2 - BC548 o equivalentes - transistores NPN de uso general
D1 - 1N4148 - diodo de silicio de uso general
MIC - micrófono dinámico de 200 a 600 ohms (ver texto)
K1 - 6V o 12 V microrrelé DIL
S1 - llave de 1 polo x 2 posiciones (o H)
S2 - interruptor simple (o conjugado a P1)
P1 - 4M7 - potenciómetro (Iin o Iog)
P2 - 1M - potenciómetro (Iin o Iog)
Resistores (1/8 o 1 / 4W - 10 o 20%):
R1 - 220 k - rojo, rojo, amarillo
R2 - 100 k - marrón, negro, amarillo
R3, R6 - 1 k - marrón, negro, rojo
R4 - 10 k - marrón, negro, naranja
R5 - 47 k - amarillo, violeta, naranja
Capacitores (electrolíticos para 6 o 12 V conforme alimentación):
C1 - 470 uF - electrolítico
C2 - 470 nF (473) - poliéster o cerámica
C3 - 47u F - electrolítico
C4, C5 - 100 nF (104) - poliéster o cerámica
Varios: placa de circuito impreso, soportes para los integrados, toma de salida, cable de alimentación, caja para montaje, cable blindado de entrada, botones, soporte para pilas, hilos, soldadura, etc.
