Transceptor Icom IC-7000 sometido a inversión de polaridad

Se trata de un transceptor para las bandas de HF, VHF y UHF, de control totalmente digital y de pequeño tamaño. Esta unidad se ha visto sometida a una inversión de polaridad de la fuente de alimentación. Da continuidad entre los terminales de alimentación.

Transceptor Icom IC-7000

Normalmente se debe haber roto el fusible dispuesto en serie en el cable de alimentación, ya que dentro del equipo hay dos diodos de protección instalados en paralelo y polarizados en inversa. Al poner la alimentación al revés, dichos diodos quedarán polarizados en modo directo, con lo cual conducirán generando un cortocircuito, el cual romperá el fusible que hay en serie y se cortará la alimentación del transceptor, protegiéndolo.

Esquema representando los diodos de protección

En caso de no existir dicho fusible o de haber un problema de calibrado del mismo, se romperán uno o los dos diodos de protección. Es el caso. Al haberse producido un daño interno hay que abrir el equipo para saber el alcance del mismo. Para ello comienzo retirando los 4 tornillos del panel inferior.

Tornillos del panel inferior a quitar

Ahora retiro los 4 tornillos del panel superior. Más adelante se verá que, como dicho panel alberga al altavoz, hay que ser cuidadosos para no dañar su cable de conexión.

Tornillos del panel superior a quitar

Finalmente quito los 8 tornillos laterales del equipo, 4 por cada lado. Con esta última operación los dos paneles quedan libres. El inferior se puede retirar con tranquilidad. El superior se debe abrir con cuidado de no dañar el cable del altavoz. Bastará con seguir el cable para hallar su conector y extraerlo de su alojamiento.

Tornillos laterales a quitar (al otro lado, igual)

La entrada de alimentación se encuentra en la placa PA_Unit, que está ubicada en la base del equipo. Por tanto tengo que sacar dicha placa para acceder a la zona averiada y valorar la afectación que tiene este transceptor. La extracción de esta placa es algo complicada dada la construcción del equipo, pero siguiendo los siguientes pasos se podrá abordar con éxito.

1-Primeramente, desueldo todos los contactos indicados en magenta en la imagen inferior, y que corresponden a los conectores de antena y al driver de RF. Es importante que todos esos contactos queden sueltos. Yo he empleado la estación desoldadora de vacío a una temperatura de 380 grados centígrados.
2-Luego saco los 8 tornillos de los cuatro transistores finales (dos de HF, uno de VHF y uno de UHF), indicados en amarillo.
3-Finalmente quito los 7 tornillos que fijan la placa PA_Unit al chasis, indicados en rojo.

Procedimiento de desanclado de la placa PA_Unit

Acto seguido desconecto los cables de RF alojados en los conectores J101 y J801, desmontando el recorrido de dichos cables para que queden libres. También desmonto la conexión de masa indicada con una flecha amarilla en la imagen siguiente.

Desconexión de los cables de RF de la placa Main_Unit

Ahora libero el conector de alimentación haciendo presión en los puntos indicados en la fotografía inferior, y empujando el conector hacia el interior del equipo mientras levanto la placa.

Desmontaje del PowerCon

Solo queda entonces extraer los dos cables planos indicados en la siguiente foto, tirando con mucho cuidado de ambos lados, poco a poco. Otra opción es desconectarlos del otro extremo (la placa Main_Unit), ya que hay más espacio para manipularlos. En ese caso, al retirar la placa y volverla a instalar hay que tener precaución de no dañar los extremos de los cables planos que hemos desconectado. Hay que ir poco a poco.

Desconexión de los cables planos (leer texto anterior)

Una vez extraída la placa PA_Unit tengo acceso a la zona afectada. Pronto descubro que uno de los diodos, el D702, ha explotado. Tanto D701 como D702 son del tipo DSA3A1. Hay que sacar, como mínimo, el diodo afectado.

Zona afectada, diodos D701 y D702

La extracción del D702 es un poco complicada. Para facilitarla yo he cortado el terminal visible para sacarlo en dos tandas. Al cortarlo, pruebo continuidad y ya no tengo cortocircuito en la entrada. Incluso alimento la placa a 9V y admite la tensión sin problemas. Deduzco que D701 está bien y ha quedado protegido por D702. De los dos terminales que tiene el diodo a extraer, uno lo he sacado con el soldador de 60W, poco a poco. El otro, al tener varios condensadores SMD aledaños, lo he sacado usando el equipo de aire caliente programado a 420 grados centígrados con un caudal medio-bajo.

Pads de soldadura del diodo D702

Compro el recambio DSA3A1 y preparo el terminal superior dándole una curva. Para hacer esta operación es importante sujetar el propio terminal (debido a su grosor) y no doblarlo directamente sometiendo el diodo a presión, ya que se podría romper el encapsulado. Por tanto, con unos alicates finos sujeto el terminal cerca del encapsulado, y con otros alicates voy proporcionando la curva.

Diodo DSA3A1 (100V / 3A)

Para soldar el diodo nuevo uso también técnicas diferentes: un terminal con el soldador, y el que tiene los condensadores SMD cercanos con el equipo de aire caliente, usando estaño en pasta que previamente he aplicado en la zona. Con esto evito hacer un destrozo con el soldador al manipular tan cerca de los componentes SMD.

Aprovecho para hacer mantenimiento de la pasta de silicona refrigerante, que retiro de las zonas indicadas en la siguiente imagen. Tras limpiar bien dichas zonas con alcohol isopropílico aplico pasta nueva. Siempre hay que usar pasta blanca. Las oscuras contienen metales que con la RF pueden producir efectos impredecibles. También se puede aprovechar para realizar esta operación en el driver de RF, que está atornillado al chasis.

Cambio de pasta refrigerante

Finalmente monto el equipo siguiendo el proceso de desmontaje a la inversa. Es importantísimo no soldar ningún contacto hasta que la placa quede totalmente atornillada en todos sus puntos.

Icom IC-7000 funcionando

Nota: al cerrar el equipo hay que tener en cuenta que la placa PA-Unit tiene dos pads de disipación de silicona blanda rectangulares que podrían haber caído al abrir el panel inferior. El lugar en el que van colocados está indicado en la serigrafía de dicha placa, justo al lado del disipador.

ANEXO: LIMPIEZA DEL MICRÓFONO HM-151

La mejor forma de limpiar a fondo el micrófono Icom HM-151 es desmontarlo. Para ello saco los 2 tornillos de su tapa posterior, la cual retiro. Luego extraigo la placa electrónica quitando sus 3 tornillos. Después puedo sacar el botón lateral con su goma de contacto y el teclado.

Desmontaje del micrófono Icom HM-151

Con ello los paneles quedan libres y puedo tranquilamente lavarlos a fondo con agua y un poco de jabón neutro. Tras un secado total vuelvo a montar el micrófono, quedando en perfecto estado.

Micrófono Icom HM-151

Fabricación de un comprobador de optoacopladores

Hoy en día hay multitud de equipos electrónicos que tienen en su interior optoacopladores. Tal es el caso de las fuentes de alimentación conmutadas y otros circuitos que requieran de un aislamiento físico entre diferentes bloques. Para verificar el funcionamiento de estos chips voy a fabricar un sencillo comprobador que cosiste en un generador de impulsos provenientes de un 555 en modo astable que se inyectan en el led interno del optoacoplador a comprobar, cuyo circuito de fotodetección se deriva a un led externo. En el esquema se puede ver mejor la anterior descripción.

Esquema del comprobador de optoacopladores OT9

El diseño de la placa principal es sencillo y he logrado concentrarlo en un tamaño de solo 34×30 mm para que quepa en una pequeña caja. La pila que lo alimentará será externa y acoplaré el portapilas en un lateral de la caja.

Placa principal del comprobador de optoacopladores

Para poder comprobar los optoacopladores voy a instalar un zócalo DIL de 6 pines accesible desde el exterior. El zócalo irá soldado a una pequeña placa que tendrá espacio libre en ambos lados para poderla fijar por dentro de la caja con adhesivo de doble cara. Luego, con resina de endurecimiento rápido por luz ultravioleta acabaré de fijarla de forma más segura.

Placa del zócalo DIL 6

He mecanizado la caja con un orificio cuadrado por el que pasará el zócalo DIL, y también he fabricado las dos placas de circuito impreso. Todo ello puede verse en la siguiente imagen.

Placas de circuito impreso y caja mecanizada

Una vez montados todos los componentes y acabadas las placas las instalo y cableo todos los elementos entre sí. El portapilas de la pila de 9V está acoplado a un lateral de la caja mediante un tornillo y fijado con resina de secado rápido por luz ultravioleta.

Cableado interior del comprobador de optoacopladores

Una vez acabado, cierro el comprobador de optoacopladores. Diseño una etiqueta y la pego en el frontal del dispositivo.
El funcionamiento es el siguiente:
-Se instala una pila de 9V.
-Se enciende el dispositivo con el interruptor. El led rojo se encenderá.
-Se instala el optoacoplador a comprobar en el zócalo.
-El led verde debe parpadear. Si se queda apagado, el optoacoplador está mal.

Comprobador de optoacopladores acabado

Si hay un funcionamiento anómalo (led verde fijo, por ejemplo), conviene revisar el datasheet del optoacoplador por si el pinout no es compatible con el del comprobador. Como idea, se pueden diseñar y fabricar adaptadores para diferentes configuraciones de pines.

Comprobación de optoacoplador con resultado correcto

El comprobador OT9 es tan pequeño que puede llevarse en un bolsillo por si se tiene que hacer alguna reparación fuera del taller. Es una aplicación muy útil del conocido circuito integrado 555 y se puede poner en práctica en clases de FP o Ciclos Formativos de electrónica.

Altavoces M-Audio AV40 con fuerte ruido «plop» al apagar el interruptor

Los altavoces M-Audio AV40 suelen venir con un fallo de diseño que consiste en que generan un fuerte ruido eléctrico al apagarlos. Cuando se apaga el interruptor, la chispa que se crea al abrir los contactos se cuela en el amplificador y sale por los altavoces, que hacen un ruido semejante a un fuerte «plop». Este ruido pone en peligro la integridad de las bobinas de los altavoces y es mejor evitarlo. En el siguiente vídeo puede verse el problema.

Para solucionar este problema típico en estas unidades hay que instalar un condensador de seguridad de 10nF / 250V en paralelo con el interruptor. La idea es que este condensador absorba el pico generado por la chispa producida al abrirse los contactos del interruptor. Es importante que el condensador sea del mismo tipo que se ve en la siguiente fotografía; en internet se encuentran como «condensador de seguridad».

Condensador a instalar

Para instalarlo hay que abrir el altavoz activo, que contiene el amplificador. Para ello quito los 10 tornillos indicados en la imagen siguiente.

Apertura del panel posterior del M-Audio AV40

A continuación localizo la parte posterior del interruptor de alimentación, que está recubierto con una funda termorretráctil.

Ubicación del interruptor de alimentación

Cortando el termorretráctil logro acceder a los contactos del interruptor para soldar entre ellos el condensador. Al acabar se puede cerrar el termorretráctil con la ayuda de una brida.

Condensador soldado al interruptor

Acto seguido hago una primera prueba, comprobando que el ruido ha desaparecido. Cierro la unidad y vuelvo a comprobar varias veces. El ruido no se vuelve a producir e incluso el encendido es más suave, ya que anteriormente también se colaba un leve ruido que ahora no está presente.

Esta solución se puede usar en otros dispositivos que generen ruido eléctrico al ser apagados. Dicho ruido aparece por un mal diseño del equipo, probablemente por abaratar costes, pero sin duda supone un estrés mecánico para los altavoces y conviene subsanarlo.

Visualización de los códigos de un mando por infrarrojos

En otra publicación de La Electroclínica explicaba cómo fabricar un sencillísimo comprobador de mandos infrarrojos para comprobar que los mandos a distancia funcionan. Pero ahora vamos a ir más allá. Con el presente montaje y la ayuda de un osciloscopio podremos ver la señal de cada botón de un mando a distancia por infrarrojos y, por tanto, conocer su codificación. Llamaré a este dispositivo «Infrared Scope» y funcionará con una pila de 9V.

Infrared Scope conectado a una pila de 9V

No hay nada como reciclar componentes. El sensor de infrarrojos lo he sacado de un viejo reproductor de vídeo. Se trata de un FM6038 de la firma Opto-Sensor montado en chasis metálico. Sin embargo eliminaré dicho chasis para poder orientar el sensor a mi conveniencia.

Sensor IR marca Opto-Sensor, modelo FM6038

El esquema no puede ser más sencillo. Voy a usar una pila de 9V como alimentación. Al pasar por un regulador 7805 obtengo la tensión de 5V para alimentar al sensor por su pin 3. La salida del sensor (pin 1) permanecerá en estado alto hasta que reciba señal de un mando a distancia, con cuyos «bits» se producirá un impulso de entrada y después un estado bajo sobre el que se generarán los pulsos de código, también de estado alto, que monitorizaremos en el osciloscopio.

Esquema del Infrared Scope

Fabrico una sencillísima placa de circuito impreso para interconectar los elementos entre sí, cosa que se puede hacer de manera aérea si se desea.

Placa del Infrared Scope

Mecanizo la caja en la que irá el montaje practicando un orificio para el sensor IR. Posteriormente le pondré delante un filtro IR sacado de un aparato desguazado. Esto ayudará a que no se active el sensor con luz que no provenga de un mando por infrarrojos.

Mecanizado de la caja

A continuación sueldo el regulador de tensión 7805 y preparo la placa para ser instalada con adhesivo de doble cara por su parte posterior. He hecho igual con la placa del sensor. Por el consumo tan pequeño que tiene este dispositivo se puede usar un 78L05, pero he utilizado el que tiene encapsulado TO220 por disponer de excedentes en mi taller. Obviamente no es necesario ponerle disipador.

Placa con el regulador 7805 soldado

Finalmente instalo un conector RCA hembra para la señal de salida al osciloscopio y monto todos los elementos en la caja. Los fijo con resina de secado ultrarrápido con luz ultravioleta.

Acabado con resina de secado ultrarrápido por luz UV

Análisis de la señal infrarroja e interpretación de la codificación.

Conecto el dispositivo al osciloscopio y lo alimento con una pila de 9V. Acercando un mando a distancia lo activo para ver la señal. Uso el «Stop» del osciloscopio para mantener la forma de onda en pantalla. Esto me permite activar los cursores de medición para ver sus parámetros. Con ellos mido la altura de la onda (tensión) y el ancho de toda la onda.

Como se puede ver en la siguiente imagen, he marcado en rojo la tensión de la forma de onda (-4,8V). Aunque en esta imagen se ve que he marcado la anchura del primer pulso (de 4,6ms), también hice una medición del ancho total de la señal codificada. Esto me va a permitir configurar el osciloscopio con la tensión y base de tiempo correctos para ver toda la señal en pantalla. Las flechas verdes marcan la escala horizontal (2ms) y la vertical (2V) que estoy usando en ese momento. Luego usaré la escala horizontal de 10ms, ya que con la de 2ms parte de la señal queda fuera de la pantalla.

Osciloscopio: medición general de la forma de onda

Ahora configuro el Trigger para que se active en el modo «Edge». Como buscamos el primer pulso de bajada (ver círculo rojo en la siguiente imagen), configuramos el «Slope» del Trigger para que salte con el primer pulso de bajada. Finalmente uso el modo «Single», para que el osciloscopio haga una sola captura y la deje en pantalla. Para eso tenemos dos opciones: pulsar el botón «Single» del panel frontal o seleccionar dicha opción en el menú «Sweep».

Nota: La flecha naranja con la T que hay más arriba del círculo rojo es la posición horizontal en la que tengo el Trigger. Por eso la señal se representa a partir de este punto, y no más a la derecha ni a la izquierda.

Osciloscopio: configuración del Trigger

Con el osciloscopio configurado puedo ir pulsando las teclas del mando a distancia a comprobar frente al sensor para visualizar su señal en pantalla. Incluso puedo usar el zoom del osciloscopio. Con ello puedo ver el código transmitido por cada tecla. Un pulso de estado alto estrecho corresponde a un 0, y un pulso de estado alto ancho a un 1, como puede verse en la captura siguiente.

Osciloscopio: análisis de la señal con el zoom

Puedo saber lo que mide el ancho de cada pulso. Si ponemos el cursor en modo «Auto» y lo programo para que mida el ancho del pulso positivo puedo ampliar la escala e ir desplazándome por toda la señal capturada de forma que los cursores se van autoposicionando en cada pulso positivo dándome su valor en pantalla, como indica la flecha verde en la siguiente imagen.

Osciloscopio: medición de los pulsos del código

Obtengo que cada pulso que representa un 1 tiene un ancho de 1,66ms, y cada pulso que representa un 0 tiene un ancho de 0,54ms. La separación entre ellos es siempre de 0,54ms. Y el pulso introductorio que marca el comienzo de cada código es de 4,6ms.

Posible uso: aparte de las aplicaciones didácticas que representan poder ver cómo es la señal infrarroja de un mando a distancia, estos parámetros que he analizado me pueden servir por ejemplo para hacer con Arduino un sistema que mediante infrarrojos me controle algún equipo. Simplemente sería activar un led IR enviándole el código de la función que deseemos. Se podrían programar tantos códigos como funciones deseemos implementar.

Fabricación de un inductáfono

Este dispositivo al que he llamado «inductáfono» permitirá escuchar mediante auriculares los campos electromagnéticos que generan aparatos de todo tipo mediante la inducción de dichos campos en los dos sensores del equipo. El circuito es muy sencillo. Se trata de dos operacionales de bajo ruido en cuyas entradas hay sendas bobinas que permiten la inducción de campos electromagnéticos muy débiles. Las salidas se han encaminado a un conector Jack para que se pueda oír la señal stereo generada mediante auriculares.

Esquema del inductáfono

Para realizar la placa de circuito impreso hago previamente un diseño de la misma, teniendo en cuenta que para ahorrar espacio voy a usar condensadores SMD, ya que al ser cerámicos y de un valor alto (2,2µF) serían de un tamaño demasiado grande.

Diseño de la placa de circuito impreso del inductáfono

Escojo un circuito impreso de fibra de vidrio, que proceso por el clásico método de pintado y baño en ácido activado con peróxido de hidrógeno de 110 volúmenes.

Fabricación de la placa de circuito impreso del inductáfono

Una vez realizada la placa cableo en modo aéreo los componentes para hacer una primera prueba. El resultado de esta primera prueba es espectacular. Puedo oír incluso la señal de audio que transporta el cable de un altavoz con solo acercar las bobinas al mismo.

Primera prueba del circuito montado

Las bobinas que actúan como sensores están sacadas de los microfiltros que se entregaban con los kits ADSL. Son de 10mH cada una. Se pueden probar otros valores, pero las pruebas arrojan un resultado muy bueno.

Bobinas en un microfiltro ADSL

En la siguiente imagen de la cara de pistas del circuito impreso se pueden ver los condensadores SMD. Son de 2,2µF / 16V.

Detalle de los condensadores SMD

Voy a fabricar un doble sensor con las bobinas de 10mH que acabo de probar. Para ello utilizo dos pequeños trozos de placa de fibra de vidrio, añado dos separadores de plástico y las bobinas y mecanizo el conjunto.

Fabricación del doble sensor que permitirá un sonido stereo

Los orificios practicados me permitirán fijar el conjunto sobre la caja y pasar los cables para poderlos conectar a la placa. Como opción para proteger los bobinados se pueden cubrir las bobinas con termorretráctil, lo cual no va a disminuir su sensibilidad.

Doble sensor inductivo acabado

A continuación puedo mecanizar la caja para introducir en ella los distintos elementos. Puede verse que he añadido un interruptor de dos posiciones para encender o apagar el dispositivo, pero se puede instalar un pulsador. No he previsto ningún sistema de confirmación de encendido (led o similar) para no interferir en la captación electromagnética de ningún modo. La caja está preparada para la instalación de una pila de 9V, que es la que alimentará el dispositivo.

Truco: en todos los tornillos deposito una pequeña gota de laca pintauñas, que tendrá efecto antidesroscante cuando esta se seque.

Mecanizado de la caja

Finalmente diseño una etiqueta para ponerla en el frontal y darle así un acabado más profesional. Con el dispositivo ya montado hago unas cuantas pruebas. El equipo no puede ser más sencillo de usar: se instala una pila de 9V, se conectan unos auriculares a la salida Jack, se activa el interruptor y ya se pueden escuchar los campos magnéticos. Solo con acercarlo a cualquier aparato activo podremos oír todas las señales que generan sus circuitos. Es bastante sensible.

Inductáfono acabado

He realizado pruebas con ordenadores, monitores, televisiones, equipos de radio, equipos de sonido o relojes de cuarzo. En este último caso, el inductáfono es tan sensible que detecta los pulsos del segundero cuando se aproxima a la maquinaria del reloj. En el siguiente vídeo se pueden ver algunos ruidos captados en diferentes equipos electrónicos.

Con el inductáfono podrás detectar fugas y localizar ruidos eléctricos y electromagnéticos. Su reducido tamaño lo hace ideal para transportarlo en una funda pequeña. Yo recomiendo una funda rígida para disco duro de 2,5″, ya que la protección es esencial al ser las bobinas de ferrita, un material frágil. Sobra decir que la salida de auriculares se puede enviar a una entrada de línea para realizar performances en directo o para grabar todo lo que se capta.

El circuito integrado 555

Si quieres leer directamente los diferentes apartados de esta publicación selecciona el enlace deseado:

–Mono monoestable
–Modo biestable
–Modo astable
–Circuito soft-astable
–Aplicaciones

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El 555 es un circuito integrado muy versátil que, pese a haber sido inventado en 1971 por la marca Signetics, sigue usándose hoy en día para múltiples aplicaciones relacionadas con el control de tiempo y la interacción con dispositivos. De hecho el 555 es un multivibrador (circuito oscilador que genera una onda cuadrada) que tiene funciones de temporización. La configuración del tiempo de funcionamiento y por tanto de la frecuencia de su onda cuadrada de salida es muy fácil de configurar, ya que se hace mediante el valor de un condensador y de una o dos resistencias, dependiendo del modo de trabajo.

NE555P

Con frecuencias de salida bajas se puede usar como un temporizador, y con frecuencias altas como un generador de tonos. Si le dotamos de una salida de frecuencias aún más altas, no audibles, podemos usarlo para ahuyentar algunos tipos de animales conectando un piezoeléctrico. También se puede usar como un generador de señal. Al respecto de las fórmulas aquí expuestas, la resistencia tiene que calcularse en ohmios y la capacidad en faradios. Por tanto, una resistencia de 33K se mostrará en las fórmulas con un valor de 33000Ω, y un condensador de 2200μF se mostrará con un valor de 0,0022F. Igualmente, el tiempo se expresa en segundos, por lo que un tiempo de 2 minutos tendrá un valor en las fórmulas de 120s. 

La siguiente imagen muestra el diagrama de bloques interno del 555. Básicamente se trata de un Flip Flop reseteable externamente que está gobernado por dos comparadores. La onda cuadrada de la salida está formada por un estado bajo (0V) y un estado alto (tensión de alimentación, +V).

Diagrama de bloques del circuito integrado 555

Los pines del 555 tienen las funciones siguientes:
-Pin 1: GND. Masa.
-Pin 2: Trigger. Si se produce un pulso a 1/3 de la tensión +V o menos, se genera el disparo.
-Pin 3: Output. Salida de onda cuadrada.
-Pin 4: Reset. En estado bajo (0V) se anula la tensión de salida. Para evitar falsos resets se conecta este pin a +V.
-Pin 5: Control Voltage. Puede hacer modular la salida del 555 aplicando tensión o señal en este pin. Cuando no se usa conviene conectarlo a masa a través de un condensador de 10 o 100nF.
-Pin 6: Threshold. Entrada de un comparador interno responsable del estado del flip flop.
-Pin 7: Discharge. Permite descargar el condensador asociado, pasando la salida de estado alto a bajo cuando la tensión de este pin alcanza 2/3 de +V.
-Pin 8: +V. Tensión de alimentación, según la hoja de características, entre 4,5V y 16V.

MODOS DE TRABAJO DEL 555

El 555 puede trabajar de diferentes modos según la conexión de los componentes anexos, y estos modos se pueden combinar con varias unidades para lograr diferentes efectos. Para estas aplicaciones existen circuitos integrados que incluyen dos o más 555 en su interior, como es el caso del 556, que lleva alojados dos unidades.

Los modos de trabajo del 555 son: monoestable, biestable y astable. A continuación cito los tres modos de trabajo con algunos circuitos de ejemplo y las fórmulas para calcular los tiempos de su salida, que siempre será el pin 3. Los tiempos que se muestran en las fórmulas son los que se consiguen con los valores de los componentes indicados en cada esquema.

MODO MONOESTABLE

En el modo monoestable el 555 realiza una temporización cuando se presiona un pulsador. Al activarlo, la salida pasa a estado alto mientras se contabiliza el tiempo programado, tras lo cual la salida vuelve a estado bajo a la espera de una nueva activación del pulsador. Dicho pulsador se conecta entre el pin 2 (Trigger) y masa, ya que dicho pin necesita un estado bajo para activar el disparo. Por eso, como puede verse en el siguiente esquema, se ha colocado la resistencia pull-up R1 desde el pin 2 a +V, lo cual hace que al liberar el pulsador el pin 2 quede en un estado alto. También puede verse la fórmula para calcular el tiempo que estará activo con cada disparo.

Esquema de 555 en configuración monoestable

Es importante reseñar que si durante el tiempo de activación se produce un nuevo disparo activando el pulsador, el ciclo de trabajo no se verá afectado. Sin embargo, si se desea detener el ciclo y que la salida vuelva a estado bajo antes de acabarlo basta con llevar el pin 4 a masa. Ahora bien, mientras el pin 4 no esté en masa se debe conectar a +V para evitar falsos resets. Esto se puede hacer con un pulsador de dos posiciones: terminal NC a +V, terminal NO a masa y terminal C al pin 4 del 555.

Si necesitamos un temporizador que permita seleccionar varios tiempos diferentes podemos recurrir por ejemplo a añadir varias capacidades conmutables desde un selector rotatorio. El siguiente esquema muestra un ejemplo, aunque hay otras posibilidades como conmutar resistencias o bien ambas cosas de forma paralela.

Esquema de 555 en configuración monoestable con selección de tiempos

MODO BIESTABLE

En el modo biestable el 555 permanece en estado bajo hasta que no se active un pulsador “On”, momento en el que la salida pasa a estado alto. Dicho estado se mantendrá hasta que no se active un segundo pulsador “Off”, tras lo cual permanecerá en estado bajo indefinidamente hasta una nueva pulsación en “On”. R1 actúa como resistencia pull-up del pin 2 (Trigger), y R2 como resistencia pull-down del pin 6 (Threshold).

Esquema de 555 en configuración biestable

Hay que mencionar que sucesivas activaciones de un mismo pulsador no tendrán ningún efecto. Solo se producirán cambios con activaciones alternativas de ambos pulsadores. En este modo de trabajo no existen fórmulas de cálculo de tiempo, ya que la salida solo cambiará con la activación de los pulsadores.

MODO ASTABLE

En el modo astable el 555 generará una onda cuadrada a su salida de manera autónoma mientras permanezca alimentado. Esto lo hace ideal para, por ejemplo, generar pulsos de reloj a toda una circuitería digital. El siguiente esquema muestra el conexionado para que el 555 trabaje en dicho modo. Las fórmulas mostradas sirven para calcular los tiempos del estado alto y el estado bajo.

Esquema de 555 en configuración astable

En el esquema anterior se ha añadido un diodo 1N4148 a la clásica configuración astable. Este diodo ayuda a que el duty clycle pueda programarse al 50% de ser necesario. El duty cycle es el porcentaje de onda que está en estado alto frente al que está en estado bajo. No obstante hay una configuración más adecuada para obtener un duty cycle del 50%. En el siguiente esquema puede verse que la carga y descarga del condensador C1 se hará siempre sobre R2, y está gobernada por la propia salida (pin 3). R1 simplemente asegura que la carga del condensador sea al mismo valor que +V.

Esquema de 555 en configuración astable al 50%

CIRCUITO SOFT-ASTABLE

Con un transistor y un condensador adicional podemos hacer que la salida de onda cuadrada de un 555 en modo astable se module en su subida y su bajada generando una rampa. Si conectamos un led a dicha salida (recordemos, siempre es el pin 3), el efecto sería que se encendería y apagaría de forma progresiva. El esquema siguiente muestra cómo conectar un 555 para lograr un modo de trabajo soft-astable.

Esquema de 555 en configuración soft-astable

Para modificar los parámetros de la salida podemos seguir las siguientes premisas:
-C2 modificará los tiempos de subida y de bajada del estado alto de la onda de salida: más capacidad implica curvas más lentas.
-R1 y C1 modificarán el tiempo de estado alto de la onda de salida: más resistencia y/o capacidad implican pulsos más largos.
-RV1 modificará el tiempo de estado bajo de la onda de salida: más resistencia implica más distancia entre pulsos.

Según se deduce del gráfico anterior, si la conjunción de C1+R1 dan un tiempo más corto de lo que puede suplir C2, la salida no llegará a proporcionar un nivel suficientemente alto por faltarle tiempo para ello.

APLICACIONES DIVERSAS CON EL 555

Con este integrado se pueden hacer multitud de circuitos para fines muy diversos. Un ejemplo sería una sirena bitonal. Combinando dos 555 en modo astable, el primero puede inyectar su salida (pin 3) al pin 5 del segundo para modular su oscilador. La imagen siguiente muestra cómo conectarlos entre sí. Es importante dotar al transistor TIP41 de un disipador.

Sirena bitonal con dos 555 en modo astable

Otra posible aplicación es un theremin óptico. La idea consiste en substituir una de las resistencias por un fotodiodo o un fototransistor. A continuación se puede ver un esquema para montar un theremin. La frecuencia de oscilación dependerá de la luz que incida sobre el componente optoelectrónico. Se pueden probar diversos fotodiodos y fototransistores y, si es conveniente, variar la capacidad del condensador si el rango de frecuencias no es suficientemente amplio. 

—> AQUÍ <— puedes ver cómo fabriqué un theremin óptico.

Theremin óptico con 555

Una aplicación más de tantas que existen podría ser un sensor de luz. Cambiando una de las resistencias por una LDR (light dependant resistor), se puede hacer que la luz interactúe con el 555.

Sensor de luz con 555

En este caso se ha usado como salida un altavoz, ya que se genera un tono de alarma, pero se pueden usar otros dispositivos como un relé con su diodo 1N4148 en inversa o un led con su resistencia limitadora. —> AQUÍ <— puedes ver una aplicación que hice del sensor de luz para encender una vela electrónica.

También se puede usar la configuración astable para realizar un metrónomo. El siguiente esquema muestra un 555 cuya salida tiene un duty cycle por encima del 90%. Para que se oigan los “clicks” conectamos el altavoz al positivo, con lo que solo se oirá la porción de onda en estado bajo (10% o menos de cada ciclo). Para no sobrecargar el altavoz con la salida a nivel alto (que corresponde a la tensión de alimentación), se ha intercalado una resistencia limitadora de 75 ohmios. Se puede subir a 100 o 120 ohmios según la tensión a la que se alimente el 555. RV1 controlará el tempo.

Metrónomo con 555

OTRAS APLICACIONES

Seguro que al lector se le pueden ocurrir muchas aplicaciones, como control de motores, generadores de frecuencia, generadores de pulsos, circuito de reloj para lógica digital, etc. Aquí quisiera enlazar con una avería que solucioné fabricando un generador de pulso con un 555, ya que es una aplicación práctica con diseño a medida interesante de analizar. Se trataba de un distribuidor de vídeo Kramer al que le fallaba el integrado generador de señal Reset. Puedes ver dicha reparación —> AQUÍ <—.

Capturadora HD-SDI Magewell XI100USB-SDI con conector defectuoso

Capturadora de señal HD-SDI que debido al uso tiene el conector USB-B 3.0 defectuoso. Tiene encendidos aleatorios y es imposible usarla. Normalmente esto corresponde a la fuerza que se ejerce en el conector al poner y quitar el cable o al moverlo cuando está enchufado. La apertura se realiza a presión.

Capturadora Magewell XI100USB-SDI

La solución obligada es el cambio del conector. He calificado esta reparación con nivel avanzado debido a que se necesita soldadura por aire y además se trata de una substitución muy delicada que requiere experiencia, ya que los pads son tan pequeños que cualquier operación errónea los desprendería de la placa de circuito impreso y arruinaría el resultado irremediablemente.

Para desoldar el conector primero separo el chasis de las dos soldaduras laterales, quedando sujeto por los pines. Es muy importante no tirar del conector para no arrancar los pads y/o las pistas. Luego, con el equipo de soldadura por aire caliente programo un flujo medio / bajo a una temperatura de 340 grados centígrados. Cuando las soldaduras de los pines se derriten retiro el conector desplazándolo hacia el borde de la placa, nunca tirando hacia arriba para no partir los pads. En la siguiente imagen se puede ver (abajo) que he colimado los componentes adyacentes con cinta Kapton con el fin no dañarlos con el aire caliente. Puede apreciarse que el conector tenía partidos algunos pines debido al movimiento.

Conector USB-B 3.0 fuera de la placa

Los orificios laterales del chasis los he vaciado calentando con el soldador de precisión y usando la bomba de desoldado. Luego he retirado los pines rotos y he saneado los pads. Limpio también con alcohol isopropílico la zona. Con eso puedo instalar el recambio nuevo. Fijo el conector a la placa soldando primero el chasis. Luego uso aire caliente para soldar los pines con la ayuda de flux. Si es necesario repaso con mucho cuidado los pines con el soldador de precisión, revisando las soldaduras en el microscopio electrónico. Puede usarse estaño en pasta.

Conector USB-B 3.0 substituido

Finalmente, para dotar al conector de más aguante a la tracción transversal, sueldo dos hilos desde ambos lados del chasis a la cara opuesta de la placa. No es gran cosa, pero ayudará a mantener fijado el conector al circuito.

Fijación artesanal del conector a la placa de circuito impreso

Con esto se queda el dispositivo reparado. Se comprueba en el ordenador y se ve que es reconocido por el sistema. En una segunda comprobación se realiza la captura de señal correctamente.

Test

Mezclador de audio Soundcraft Notepad 8FX con ruido eléctrico

Mezclador de audio con un fuerte ruido en todos los canales, que sale por las salidas Master y auriculares. El ruido varía ligeramente al activar los diferentes efectos de audio. A continuación se muestra el ruido que se puede escuchar.

Ruido eléctrico de una mesa Soundcraft Notepad 8FX

Cuando se presenta este ruido en estos dispositivos hay que verificar el funcionamiento de la placa de efectos Lexicon. Para ver qué está ocurriendo tengo que abrir el mezclador. Quito los 6 tornillos Phillips / Torx del panel superior indicados en la siguiente imagen.

Tornillos del panel superior a extraer

Ahora doy la vuelta al mezclador y saco los 12 tornillos Phillips que se indican en la siguiente fotografía. Como hay tornillos de dos tipos conviene colocarlos de forma que recordemos su posición original.

Tornillos del panel inferior a extraer

Acto seguido retiro los 2 tornillos Phillips de los embellecedores laterales de plástico, uno por cada lado. Luego podré sacarlos haciendo un poco de palanca.

Extracción de los paneles laterales

Al quitar los embellecedores laterales veo el origen del problema. Un fallo de diseño hace que la placa de efectos toque con el chasis. Es posible que anteriormente solo quedara demasiado cerca, pero con el tiempo y el calentamiento propio del funcionamiento, el panel ha podido sufrir alguna variación, generando este problema. Se habría evitado poniendo en el interior del panel inferior un protector de plástico, como tienen muchísimos aparatos.

Soldaduras tocando la chapa metálica del panel inferior

La solución pasa por desmontar la placa de efectos Lexicon, simplemente quitando los 2 tornillos Torx que tiene y tirando de ella.

Placa de efectos defectuosa

Se comprueba el mezclador sin la placa de efectos y muestra un funcionamiento perfecto. Como en este caso es un mezclador que se usa en un aula de docencia y no se hace uso de los efectos, se decide dejarlo sin la placa instalada. Pero si se desea reparar la placa de efectos lo primero a comprobar son los condensadores electrolíticos marcados en la siguiente fotografía, ya que probablemente encontremos alguno fuera de valor.

Placa de efectos Lexicon defectuosa

Si eso no arregla el problema, la solución está en buscar el esquema y comenzar a seguir señales con el osciloscopio para localizar la avería.

Fabricación de un comprobador de diodos y Leds

El presente montaje te permitirá disponer de un comprobador de diodos Led para todo tipo de modelos, no necesitando conectar ninguna resistencia para el test. También podrás comprobar la tensión de los diodos zéner, en caso de que tengas dudas. Es pequeño, portable y muy útil, y dispone de un display que nos mostrará la tensión de trabajo.

Este comprobador de diodos se centra en el conversor DC-DC MT3608, que proporciona una salida a demanda de hasta 28V DC. Dicho conversor viene montado en una pequeña placa con una resistencia ajustable. Dicha resistencia se ajustará hasta que la tensión de salida sea la máxima posible. En mi caso 27,2V alimentándolo con la pila de 9V. Es un ajuste que se realiza una sola vez.

Conversor DC-DC MT3608

El funcionamiento del conversor MT3608 está basado en el chip XL6009, un elevador de tensión continua que trabaja a 400KHz y podría proporcionar en condiciones óptimas hasta 4A de salida. En este caso se manejarán corrientes ínfimas y, de hecho, lo alimentaré con una pila tipo 6LR61 de 9V.

Esquema del conversor DC-DC MT3608

La siguiente imagen muestra un esquema de conexionado de los diferentes elementos que conforman el comprobador de diodos. Además del conversor MT3608 necesitamos un voltímetro Led, una resistencia de 2K2, una pila de 9V con su portapilas, un interruptor de dos posiciones y un circuito, la caja donde albergar todo el montaje y algún sistema para conectar los diodos y comprobarlos. Esto último lo veremos más adelante.

Esquema del comprobador de diodos

He elegido una caja plástica pequeña. Para mecanizarla hago el orificio para el display Led y un pequeño orificio lateral para la resistencia de ajuste del MT3608. Uso una broca de desbarbar para abrir el agujero rectangular.

Mecanización de la caja

Acoplo en un lateral de la caja el portapilas, el cual fijo con cinta de doble cara y atornillo por seguridad. Realizo el cableado de todo según el esquema visto antes dejando margen suficiente por si en el futuro tengo que desmontar algún elemento. He fijado el conversor DC-DC con adhesivo termofundible.

Cableado interior del comprobador de diodos

Para la comprobación de los diodos he fabricado una pequeña placa de circuito impreso con dos zonas de contacto amplias (una positiva y otra negativa) y también he acoplado un zócalo con cuatro contactos: dos positivos y dos negativos. Esto me permitirá acoplar los diodos por contacto o bien enchufándolos al zócalo. Decir que este último está sacado de un zócalo 8-DIL para integrados de 8 pines (tipo 555), el cual he cortado por la mitad y he adaptado.

Comprobador de diodos acabado

En la siguiente fotografía puede verse el perfil del comprobador de diodos, con el zócalo de conexión y el orificio a través del cual se puede ajustar la tensión de salida del MT3608. Si bien no es estrictamente necesario tener acceso a dicho ajuste, yo he preferido hacerlo así.

Detalle del zócalo de conexión y el orificio de ajuste del MT3608

Una vez montado todo es hora de probarlo. Al encenderlo el display mostrará la tensión máxima de salida que dejé ajustada. Al conectar un diodo led nos mostrará automáticamente la tensión con la que se está alimentando. En el caso de la siguiente imagen, el Led amarillo de 3mm se está alimentando a 2,02V. Esta lectura es especialmente útil cuando tenemos que seleccionar Leds que trabajen juntos. Por ejemplo, vamos a poner iluminación led a un display LCD que funcionaba con bombillas: para que todos los Leds a utilizar den el mismo brillo y no queden zonas irregularmente iluminadas escogeremos aquellos que nos den la misma lectura de tensión en el comprobador de diodos. De ese modo los Leds brillarán de forma uniforme entre sí.

Comprobación de un diodo led amarillo de 3mm

Si conectamos un diodo Zéner en modo inverso (cátodo en el positivo y ánodo en el negativo), el display nos mostrará automáticamente la tensión Zéner. Así podemos comprobar que los diodos Zéner están bien o podemos saber la tensión de un diodo que no tiene referencia o bien tiene una codificación que no encontramos.

El resto de diodos es mejor comprobarlos con testers profesionales, aunque para un apuro nos puede indicar si el diodo está inservible.

Termostato Palson Grill Rodeo «muerto»

La plancha de cocina Grill Rodeo de la firma Palson tiene un termostato externo que asume el control de la temperatura. Dicho termostato se conecta a un lateral de la plancha y le proporciona corriente y conexión de tierra. En este caso existe alguna avería que impide su funcionamiento. Enchufando el termostato a un conector Schuko de forma autónoma no funciona. Hay que abrir para comprobar qué falla. Para ello tengo que quitar los 4 tornillos de su parte posterior y deslizar la chapa de tierra como indica la flecha verde para extraerla.

Termostato Palson Grill Rodeo K-95 y cómo abrirlo

El interior muestra el termostato en la zona central y los contactos a la izquierda. Cerca de la base un piloto de neón. En un lateral (arriba en la siguiente imagen) un tubo de protección térmica esconde algún elemento. Hay que descubrir qué es.

Interior del termostato Palson Grill Rodeo K-95

Dentro del tubo de protección térmica hay un fusible térmico que se convierte en el primer sospechoso, aunque también podría ser el termostato, cosa menos probable. Al comprobar dicho fusible no obtengo continuidad, por lo que tengo que proceder a su substitución.

Fusible térmico dañado

Se trata de un fusible de 117ºC y 10 amperios. Es fundamental mantener la normativa de seguridad y no emplear elementos de protección de diferente valor, ya que ponemos en peligro la integridad de los dispositivos y de las personas que los utilizan. Pero la seguridad no solo afecta al valor de los componentes a substituir, sino también a cómo van montados. Al ser esta plancha de cocina un elemento de alta temperatura, el fusible no va soldado, sino crimpado. En la imagen anterior se puede ver que el fusible va crimpado directamente al terminal de salida. Como no encuentro un recambio de dicho terminal lo que haré será cortar el fusible defectuoso dejando un trozo de terminal por cada lado. Crimparé el nuevo fusible superponiendo sus terminales a los trozos que dejé del antiguo.

Para hacer esta operación se necesita una crimpadora de terminales Faston y terminales de empalme. En la siguiente imagen se puede ver un detalle de dicha crimpadora, así como un terminal como los que yo he usado (cortándolo por la mitad o bien por una cuarta parte, según espacio disponible).

Crimpadora de terminales faston y terminal de empalme

El terminal crimpado debe quedar perfectamente apretado para evitar falsos contactos y por ende calentamientos inesperados. La fotografía siguiente, realizada con microscopio, revela un empalme realizado por crimpado. Como puede verse, los terminales han de superponerse y, dejando un poco de sobrante por cada lado, se crimpa con el terminal. Se puede proporcionar un segundo crimpado para reforzar el conjunto, que ha de quedar compacto.

Crimpado de terminales

Una vez crimpado el nuevo fusible térmico cierro el termostato y compruebo su funcionamiento. El piloto de neón se enciende, mostrando su correcto funcionamiento.

Termostato funcionando correctamente

Nota adicional: este termostato se conecta a un dispositivo con una resistencia de 2.000W. Al ser el fusible de 10A y soportar una tensión de 220V, la potencia que puede suministrar será de unos 2.200W. Este sobrante de 200W es más que suficiente como margen de seguridad. De todas formas un pico de corriente puede ser motivo de que este fusible se halla roto. Como consejo, siempre enchufe a la corriente este dispositivo estando apagado.