En la víspera de las fiestas Navideñas, presentamos este sencillo circuito que nos permitirá construir nuestro propio árbol de Navidad con leds. En total serán 12 leds de colores que mas les gusten, que se encienden y apagan a diferentes frecuencias. El resultado seria algo similar al gift animado de la derecha.

A continuación el circuito:

El corazón del circuito es el circuito integrado 4060. Es un contador binario, con oscilador integrado. Normalmente, los contadores integrados necesitan una fuente de clock externa, como un oscilador construido con un 555. En cambio, el 4060 ya trae el oscilador integrado, que permite fijar la frecuencia de oscilación con unos pocos componentes pasivos, resultando en un circuito mas simple, económico y robusto. Así, en el circuito propuesto, los resistores R1 y R2 y el capacitor C1 fijan la frecuencia de oscilación. Además, R2 es ajustable, para modificar la velocidad de parpadeo de los leds. (Tal vez quieras ver un poco mas sobre el funcionamiento de los contadores en Wikipedia)

El principio de funcionamiento es el siguiente. El contador, con cada pulso de clock, aumenta el valor binario de la salida, provisto en los pines Qx. Si miramos los pines en su conjunto, vemos el valor del contador en un momento dado. Pero, si miramos un solo pin dado, y aquí esta la clave del circuito, vemos que este oscila, a una frecuencia determinada. Para este circuito he seleccionado tres pines de salida:

• Q5 (pin 5) - Oscila a baja frecuencia
• Q6 (pin 4) - Oscila a mediana frecuencia
• Q7 (pin 6) - Oscila a alta frecuencia

Analicemos solo el pin Q6, ya que para el resto, el analisis es casi el mismo. Debido a que la salida oscila, durante un tiempo el pin de salida estará en el estado lógico 1 y otro tiempo en el estado cero. Cuando la salida esta en cero, los leds D1 y D2 quedan polarizados en directa, a por los mismo circula una corriente y estos se encienden. El resistor R4 limita la corriente máxima. Por otro lado, estando la salida en 1, polariza la base del transistor T3, lo que hace que por su su emisor circula una corriente que hace encender los leds D7 y D8. 

Entonces, lo que sucede es que al producirse en la salida del pin un tren de unos y ceros, la rama superior se enciende cuando la inferior esta apagada y viceversa. Esto sucede con las tres rama en simulataneo, pero como las tres salida funcionan a diferentes frecuencias, se produce el encendido/apagado anárquico de los leds, que es lo que se busca con este circuito. A continuación, el listado de componentes.

 

Lista de componentes
=============================
1  B1 Batería 9V
12 D1-D12 Leds de 5mm de color deseado  
3  T1-T3  Transistores BC548B 
1  R1     Resistencia 10K
1  R2 Preset 47K
1  R3     Resistencia 470k
1  C1     Capacitor cerámico 0.1uF
3  R4-R6  Resistores 120 Ohm
3  R7-R9  Resistores  27 Ohm
1  IC1    Integrado 4060B
1  S1     Llave para encender / apagar
=============================

Para que están los transistores?

Los circuitos lógicos integrados (como el contador 4060 utilizado aquí) tiene una caracteristica respecto a la corriente que pueden manejar en sus salidas. En el estado lógico 0, la corriente en la salida es entrante al integrado (aunque parezca una contradicción) Si tenemos 0v en el terminal de salida, la única posibilidad es que la corriente ingrese, proveniente de una fuente de potencial mas alto. Al contrario, cuando la salida esta en 1, la corriente es saliente del integrado. Se da la particularidad de que la corriente entrante para el estado logico 0 es mucho mayor que la corriente saliente para el estado lógico 1. Por ejemplo, en el estado 0 la salida puede manejar unos 20mA, mientras que para el estado 1, puede entregar 1mA como mucho. 

No voy entrar en los detalles de porque sucese esto, lo importante es ver que, cuando la salida esta en 1, no puede entrega la suficiente corriente para encender un led. Por eso necesario un transistor para proveer la corriente de salida necesaria.

Para que están los resistores R4-R6 y R7-R9?

Los resistores mencionados están para limitar la corriente que atraviesa los leds. En el mercado existe gran variedad de leds, con corrientes nominales diferentes. Además, dependiendo del color del led, la corriente cambia levemente. Lo que recomiendo es que una vez armado el circuito verifique la corriente que circula por cada rama y el brillo de los leds y modifique el valor de los resistores (si es necesario):

• Utilizar resistores mas bajos si el brillo de los leds es muy opaco
• Utilizar resistores mas altos si la corriente que circula por los leds es excesiva y/o brillan en demasía (poco probable).

Que hay del integrado?

Pues aquí debemos tener mucho cuidado en elegir. Es una contador lógico, y en el mercado existen muchas familias y muchos fabricantes. Lo que tienen que pedir en la casa de electrónica es un 4060B. Puede ser un CD4060BE, HEF4060B, etc. Las siglas del comienzo pueden ser cualquiera, lo importante que contenga el numero 4060B. Después de la B, puede tener haber otras letras, pero es importante que tenga la letra B. Muchas veces el vendedor de la casa de componentes nos quiere convencer diciendo, "llevate el 4060D que es lo mismo". Bueno, es cierto que cualquier 4060 es un contador binario, pero entre las diferentes familias existen diferencias, una de ellas es la tensión de alimentación. Aquí estamos alimentando el circuito con 9v, y no todas familias soportan esta tensión. De hecho, la familia B es una de las pocas que soporta tensiones de hasta 15v.

Y donde esta el arbolito?!

Bueno, una vez armado el circuito en el protoboard y verificado que funciona correctamente, probablemente quieran armar una arbolito y conectar los leds ahí. Aquí lo dejo a su imaginación y creatividad, que seguramente es mas y mejor que la mía =) Como para que se inspiren, arme una pequeña planilla con forma de arbolito y 12 lugares para hacer orificios e insertar los leds de 5mm, pueden descargar aquí. Pueden imprimirla en papel, recortarla, pegarla sobre un cartón, pintarlo de verde, hacer los orificios, etc. Como lo dije antes, lo dejo para la imaginación de cada. Espero que les quede bien, y como siempre, espero fotos. Saludos y hasta la próxima.

 

Comentarios  

0 # RE: Arbolito Navideño con leds — Ignacio 22-02-2012 13:02

Me ha gustado mucho y me ha encantado que te detengas a explicar los "porqués" ya que eso permite aprender mucho, casi nadie lo hace :)

Tengo una duda respecto al datasheet del CD4060BE.
Estoy mirando esas diferencias de corriente entre salida a 0 y a 1 (por aprender a mirar yo esas cosas) y no soy capaz de verlo.
Si miro en los datasheet, veo una corriente de +/- 6.8ms tanto para Iol como para Ioh

Podrías decirme de donde sacas la info que la salida a 0 maneja 20ma y a 1 ma?

Muchísimas gracias

Responder Responder con una citación Citar

0 # RE: Arbolito Navideño con leds — Gustavo 26-02-2012 14:29

Hola Ignacio, tienes toda la razón. Los valores indicados en realidad son de familias lógicas TTL, como la 74F: Ioh = 1mA, Iol = 20mA.

La mayoría de las familias lógicas CMOS tienen la corriente de salida simétrica (mismo valor para H como para L), y ese valor es bastante bajo, como el caso de las familia CD/HCF, 6.8mA como bien indicas. Ahora, lo que pude comprobar en la practica es que sí permiten manejar corrientes más altas Iol, aunque no lo dice en ningún lado.

En este caso, por ejemplo, no estoy usando todas las salida, solo tres de ellas y en régimen intermitente. Es decir, parecería que se puede sacar más corriente, pero no de todas las salida en simulaneo. Esto no se indica en los datasheets, y si lo vas hacer en un proyecto comercial, te diría que no lo hagas, ya que nadie garantiza que funcionara. (mi experiencia no cuenta :)

Es más, si te fijas en el otro tutoríal que redacte (electronica.tecnoface.com/.../...), logre con un 4060B manejar los leds sin los transistores. Lo mismo que antes, creo que se debe a que no estoy usando todas las salidas.

Resumiendo, si necesitas manejar altas corrientes, y lo queires hacer como marca la ley, utiliza la familia TTL 74F (por ejemplo, 74F00).

Si necesitas usar CMOS, existen familias de alto consumo simétrico, por ejemplo 74AC / 74LCX / 74VCX. Estos no siempre se pueden conseguir, y en este caso por ejemplo, el 4060 no esta disponible para estas familias.

Por último, te dejo este PDF con resumen de algunas familias, que tal vez te interese.
Saludos!

ics.nxp.com/.../...

Responder Responder con una citación Citar

0 # RE: Arbolito Navideño con leds — Ignacio 28-02-2012 08:23

Muchísimas gracias por la respuesta.

Perfectamente explicado, me ha servido de mucho.

Seguiré de cerca tu web :)

Responder Responder con una citación Citar

0 # gracias — norbairo 30-08-2012 22:04

En realidad, me parece fascinante la explicacion y los diagramas,
felicitaciones y exitos

Responder Responder con una citación Citar

Refrescar lista de comentarios
Suscripción de noticias RSS para comentarios de esta entrada.

Escribir un comentario