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cONsEJOs dE
disEÑO
iN asOciacióN cON
sUPERacióN EN
MaNiObRabiLidad
+12V
D26
Principios
Para la medida de la distancia, se utiliza un sensor
especial, el GP2D120, fabricado por Sharp. El sensor
mide la distancia con la ayuda de un LED infrarrojo
que tiene una longitud de onda de unos 850 nm. La
tensión de salida del sensor es menor a medida que
la distancia aumenta.
28
eTech - NÚMERO 3
La pantalla visual de este
"radar" consiste en un cierto
número de LED que empiezan a
parpadear cuando un objeto entra dentro
del alcance del sensor. Cuanto más cerca
está el objeto del sensor, más rápido parpadearán
los LED. Se ha utilizado un VCO (oscilador controlado
por tensión) para implementarlo. Los LED estarán
encendidos permanentemente cuando se alcanza
una distancia mínima.
diagrama del circuito
Como se ha mencionado anteriormente, el GP2D120
(MOD1 - en la figura 1) mide la distancia y reduce su
2
10u
63V
4
C5
IC1
100n
11
R18
D5
D10
D15
D20
D6
D11
D16
D21
D7
D12
D17
D22
D8
D13
D18
D23
D9
D14
D19
D24
R19
R20
R21
R22
R8 se ha seleccionado de modo que
la histéresis sea de aproximadamente 0,5 V.
Cuando el VCO está funcionando, la histéresis se
encuentra entre 3,4 V y 3,9 V. La tensión de entrada
máxima del VCO es de aproximadamente 3 V. Con la
configuración correcta (en nuestro prototipo hemos
configurado la tensión en el tope de P1 (contacto 3
de IC1A) a 1,45 V. Esto cubre todo el intervalo de
salida del sensor. Se ha diseñado el VCO de modo
que el ancho de pulso varía, así como la frecuencia.
A frecuencias más altas, la corriente más grande
a través de R3 provocará que una corriente mayor
fluya a través de R4, lo que significa que se tardará
un poco más antes de que C3 se descargue lo
suficiente para que la salida IC1B cambie el estado
de nuevo.
El amplificador operacional IC1D controla la tensión
de salida del sensor, que se configura como un
comparador. Su función es asegurar que los LED
+5V
OUTPUT
CIRCUIT
R10
IC1A
1
R2
100k
6
R6
T1
7
IC1B
BAT85
R12
1k
BC550C
R14
IC1D
14
D4
D2
BAT85
C4
R13
470u 25V
330R
330R
BD139
R17
BAT85
10
1M
13
2k7
R11
+12V
T2
R16
4k7
9
R15
IC1C
8
100k
100k
K1
D3
P2
12
330R
K2
5
R3
100k
R7
22k
39k
R9
2
R8
470k
4k7
R1
100k
1
39k
LED
GP2D120 2
4u7
63V
220k
VOLTAGE
REGULATOR
OSCILLATOR
CIRCUIT
LED
DRIVE CIRCUIT
El funcionamiento del VCO
es bastante sencillo. C3 se
carga mediante R3. (Se
da por supuesto que T1
está encendido.) Cuando
la tensión en la entrada
invertida de IC1B es
inferior a la tensión en la
entrada no invertida, la
salida es superior y C3 se
descarga a través de D1 y
R4. R5 establece el umbral
y R6 determina el rango de
funcionamiento.
22k
3
R5
C3
100n
3
SIGNAL
PROCESSING
CIRCUIT
para el conducto. Esto se implementa fácilmente
mediante la conexión de la resistencia base de T1 a
la salida de IC1A. Para que los LED estén iluminados
constantemente, la tensión de salida de IC1A se
tiene que ajustar con P1 para que se encuentre
por debajo de 0,5 V, mientras que se sujeta un
objeto a la distancia mínima requerida del sensor.
A continuación, T1 apaga el VCO cuando se
alcanza la distancia mínima.
R4
100k
P1
100k
C2
100u
25V
68k
C1
330R
+5V
BAT85
PSD
tensión de salida a medida que la distancia con
el objeto (el coche) aumenta. La relación no es
inversamente proporcional ni tampoco lineal, ya que
el ángulo de reflexión cambia menos a medida que la
distancia aumenta. Para poder dirigir correctamente
el siguiente VCO creado alrededor de IC1B, primero
la señal se debe invertir mediante IC1A. Se ha
agregado el P1 predeterminado para cambiar la
tensión de salida de IC1A de modo que se encuentre
completamente dentro del rango de funcionamiento
del VCO. El VCO se enciende cuando T1 está creado
D25
C6
220u
25V
D1
Por Ton giesberts (Elektor Labs) basado en una
idea de Ludovic Meziere (Francia)
gente encuentra más difícil
conducir hacia atrás que
hacia adelante. En cualquier caso, es mucho más
complicado calcular el espacio que hay entre un
objeto y el parachoques trasero, y mirar hacia atrás
puede provocar un incómodo dolor de cervicales.
Una solución a este problema es la ayuda para la
marcha atrás, que indica la distancia que se puede
recorrer hacia atrás sin golpear algo. El circuito aquí
presentado se debe montar en una posición fija, por
ejemplo, en la pared trasera del garaje. Con la ayuda
de una pantalla visual correctamente posicionada,
puede saber si puede ir más atrás sin chocar
contra la pared.
+5V
3
0
MOD1
Mucha
C7
IC2
78L05
+5V
El aparcamiento perfecto con ayuda en la marcha atrás
No siempre es fácil ir marcha atrás en un
coche. hay un buen motivo por el que los
coches modernos tienen a menudo
sensores que indican cuando
el parachoques trasero se
acerca peligrosamente
a un objeto que se
encuentra detrás del
coche. El circuito que
se describe aquí es la
solución perfecta para
facilitar el aparcamiento
en ubicaciones fijas, por
ejemplo, en un garaje.
3V6
1W3
12V
IC1 = MCP6004-I/P
1
1k5
cONsEJOs dE
disEÑO
+5V
090184 - 11
Figura 1. En el diagrama del circuito podemos ver algunas aplicaciones clásicas de
amplificadores operacionales: inversor y un comparador.
empiecen a parpadear con una frecuencia mínima
cuando un objeto esté al alcance. P2 se utilizó para
ajustar la tensión a través de R11 entre 0,1 V y 0,32 V.
En el ajuste más bajo de P2, el sensor parecía tener
un alcance de cerca de 1 m. Sorprendentemente,
fue más de lo esperado porque la información
técnica nos hizo creer que el alcance máximo era
sólo de 30 cm (1 pie). Cuando la salida de tensión del
sensor se vuelve demasiado baja, la salida de IC1D
se eleva y D2 evita que C3 se cargue. La salida de
IC1B seguirá siendo baja. Una vez aparcado el coche,
los LED estarán encendidos durante unos 5 minutos
antes de IC1C los apague.
Se utiliza IC1C para comprobar que los LED están
parpadeando. Cuando la salida de IC1B es baja, C4
se cargará rápidamente y la salida de IC1C seguirá
alta, bloqueando D4. Los LED estarán apagados en
cualquier caso. Si la salida de IC1B es alta, C4 se
descargará lentamente a través de R13. Finalmente,
después de unos 5 minutos, la salida de IC1C baja
y la corriente base de T2 se desvía a través del
diodo D4 de Schottky. Los LED estarán apagados
hasta que el coche se mueva de nuevo y los LED
empezarán a parpadear hasta que el coche salga
del alcance.
A la distancia máxima, el periodo de los LED que
parpadean es de aproximadamente 240 ms, con un
ancho de pulso de 50 ms (D = 21%). A la distancia
mínima, el periodo es de 160 ms, con un ancho de
pulso de 95 ms (D = 59%). El cambio de frecuencia
de 4 Hz a 6 Hz puede parecer que no es mucho,
pero el cambio en el ciclo de trabajo hace que sea
mucho más notorio.
Fuente de alimentación y Pcb
El sensor y el circuito creados en torno a
amplificadores operacionales funcionan con un
78L05. Se ha agregado un diodo Zener a la entrada
del regulador para mantener la disipación al mínimo.
De lo contrario, habrá 7 V en el regulador pequeño,
sin motivo. Los LED se alimentan directamente del
adaptador de la red eléctrica. Con un adaptador de la
red eléctrica de 12 V se pueden conectar cinco LED
rojos en serie sin problemas. El consumo de energía
en modo de espera (sin reflejo) es de 39 mA. Con
todos los LED encendidos se liberan 76 mA.
Para este circuito se ha diseñado una PCB pequeña
de cara única que consiste en dos partes. El gráfico
del PCB se puede descargar desde el sitio web de
eTech. Los LED se han separado para que se puedan
montar en una posición claramente visible.
El sensor y el resto del circuito se pueden montar
en la ubicación más adecuada. Las bases se han
utilizado para la conexión entre las dos placas. En
el lado del LED, es más adecuada la versión de
ángulo recto. Con los casquillos adecuados, se
puede hacer una conexión de fácil mantenimiento
entre las placas. El sensor de Sharp también se
puede conectar en un conector macho horizontal
descubierto. El propio sensor tiene que conectarse
mediante un casquillo especial de 3 contactos con
una distancia de cable de 2 mm, fabricado por JST
(Japan Solderless Terminals).
Continúa en la página 30 >
eTech - NÚMERO 3
29
Basílica Ulpia de Roma
CONSEJOS DE
DISEÑO
Lista de componentes
Figura 2. El diseño de las placas relativamente pequeñas
hace que parezcan casi llenas. Sin embargo, debido al uso de
componentes de orificio pasante, la soldadura no debería crear
problemas.
Resistencias
R1, R2, R3, R14, R15 = 100 kΩ R4, R7 = 22 kΩ R5 = 68 kΩ
R6 = 220 kΩ
R8 = 470 kΩ R9, R10 = 39 kΩ
R11 = 2,7 kΩ R12 = 1 kΩ
R13 = 1 MΩ
R16, R17 = 4,7 kΩ
R18 = 1,5 kΩ R19 - R22 = 330 Ω P1, P2 = 100 kΩ predeterminado (Piher) Código RS
151-303
151-167
157-531
157-480
151-331
151-325
151-072
157-446
151-123
151-000
151-094
151-375
473-590
Semiconductores
D1–D4 = BAT85
D5–D24 = LED, 5 mm, rojo, corriente baja D25 = LED, verde, 5 mm, corriente baja D26 = diodo Zener 3,6 V, 1,3 W T1 = BC550C T2 = BD139
IC1 = MCP6004-I/P IC2 = 78L05 30
eTech - NÚMERO 3
Oasis of the Seas, el mayor
crucero del mundo
Seoul Semiconductor
ilumina el mundo
Código RS
300-978
646-6670
826-436
812-358
545-2254
314-1823
403-181
398-552
Los lugares más famosos y monumentos
más emblemáticos se iluminan con LED de
Seoul Semiconductor
Comparta con nosotros
sus ideas más brillantes
Varios
Código RS
K1,MOD1 = conector SIL de 3 contactos 681-3269
K2 = conector SIL en ángulo recto de 3 contactos 681-2521
MOD1 (no en PCB) = GP2D120
315-400
Conector de soldadura PCB de 2 unidades, diám. 1,3 mm
434-138
3 unidades BPH-002T-P0.5S, JST BPH-002T-P0.5S 353-1276
PHR-3, JST PHR-3 353-1311
Conector hembra para macho SIL de 3 contactos
681-3269
Condensadores
Código RS
C1 = 100 µF 25 V, radial, paso entre pines 2,5 mm (0,1”), diam. 8 mm máx. 684-1942
C2 = 100 nF MKT, paso entre pines 5 mm (0,2”) o 7,5 mm (0,3”) 463-1765
C3 = 4,7 µF 63 V, radial, paso entre pines 2,5 mm (0,1”), diam. 6,3 mm máx. 520-1040
C4 = 470 µF 25 V, radial, paso entre pines 5 mm (0,2”), diam. 10 mm máx. 684-1958
C5 = 100 nF cerámica, paso entre pines 5 mm (0,2”) 652-9995
C6 = 10 µF 63 V, radial, paso entre pines 2,5 mm (0,1”), diam. 6,3 mm máx. 440-6547
C7 = 220 µF 25 V, radial, paso entre pines 2,5 mm (0,1”), diam. 8 mm máx. 193-6815
Selección del amplificador operacional
Para el amplificador operacional cuádruple, hemos
seleccionado una versión económica rail-to-rail de
Microchip, el MCP6004-I/P, que es perfecto para esta
aplicación. Las características de los amplificadores
operacionales que se tienen que tener en cuenta
para este circuito no son el ancho de banda, la
velocidad de rotación ni la corriente de salida para
un cambio, sino la tensión de entrada diferencial
máxima. Se utilizan dos amplificadores operacionales
como comparadores, lo que significa que la
diferencia de tensión entre las dos entradas puede
ser de varios voltios. El amplificador operacional
que se utiliza aquí puede abarcar una diferencia de
tensión que sea igual a la tensión de alimentación.
Esta tensión de alimentación puede estar entre 1,8 V
Aeropuerto de Zúrich, Suiza
Centro empresarial en Rusia
Torre Eiffel de París
Hotel en Turquía
y 5,5 V (7 V es el máximo absoluto).
En muchos amplificadores operacionales rail-to-rail
existen diodos de protección conectados
en antiparalelo entre las entradas, lo
que significa que la tensión de entrada
diferencial máxima sólo puede ser de 1 V. En
teoría, nuestros circuitos podrían usar también
estos amplificadores operacionales.
Por este motivo, se ha agregado R9 a la entrada
invertida de IC1D. Como ejemplo, hemos intentado
usar un TS924IN. En este caso, lo que no funciona es
que las dos entradas de los comparadores se afectan
la una a la otra. La constante de tiempo de C4 y
R13 resulta ser más baja debido a la incorporación
de R14 y R15.
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