Introducción

Un problema muy frecuente, en un automóvil, son los interruptores. Quitan espacio y muchas veces su activación, dada las circunstancias, se ejerce incómoda. Bajo esta necesidad una solución factible sería un “interruptor activado por voz”, sólo se necesitaría un micrófono, se activa a la distancia, es práctico, entre otros beneficios; pero es lógico pensar que se necesitaría alta tecnología y, por lo tanto, de difícil acceso, pero ¿Qué tan cierto es esto?

A continuación se explica la confección de un circuito electrónico que permite conectar y desconectar aparatos eléctricos, como televisores, radios, lámparas, etc. a través de la voz, es decir, un interruptor que no necesita del tacto para su accionamiento. Este circuito medianamente fácil muestra cómo, de forma casera, se puede realizar este aparato que facilita la vida tanto por comodidad como por necesidades ergonómicas. El presente trabajo muestra cómo fabricar este proyecto, dando materiales, tips de confecciona-miento, circuito impreso y, lo más importante, explica el funcionamiento de este, desglosando la función individual de cada elemento.

El objetivo de esta actividad práctica va más allá de encontrar una solución viable a una necesidad existente, pretende desarrollar los conocimiento adquiridos en el curso de “Electrónica aplicada”, utilizando circuitos integrados, transistores, resistencias y elementos de índole electrónica; aún más lejos de una simple creación tangible, es entender cómo funciona la corriente y de qué forma podemos manipularla para un objetivo determinado, observando en el camino, el sin fin de fenómenos y particularidades que esta posee.

Objetivo general: Un interruptor capaz de conectar y desconectar un aparato eléctrico, existente en un vehículo, sin la obligación de tocarlo ni estar cerca de él.

Materiales: - 1 circuito integrado LM741

- 2 transistores NPN (2N2222)

- 2 condensadores de 10 µF 25v

- 1 condensador 2,2 µF 25v

- 1 condensador 4,7 µF 25v

- 1 LED 5mm

- 1 potenciómetro 10 kΏ

- 1 resistencia 15 kΏ

- 1 resistencia 1 kΏ

- 1 resistencia 6.8 kΏ

- 1 resistencia 3.3 kΏ

- 1 resistencia 4.7 kΏ

- 1 resistencia 10 kΏ

- 1 diodo rectificador 1N4004

- 1 relé 12v

- 1 placa universal

- 1 micrófono electrónico

- 1 base de 8 pines

- 1 conector de tornillo (2 pines)

- 1 conector de tornillo (3 pines)

- 2 espadines

Circuito:

Como podemos ver el circuito es alimentado por 12v, consta con dos transistores que amplifican la señal proveniente del micrófono para poder activar el relé. Los condensadores acumulan y descargan corriente hacía el sistema y las resistencias, puestas estratégicamente, para proteger los componentes del sistema, aunque una en particular P1 (técnicamente es una resistencia variable) es la que permite ajustar la intensidad, de voz, necesaria para excitar el relé. Otros elementos de nuestro interruptor es el LED que tiene doble función, pues de cierta forma protege y también enciende cuando el relé está activo; y el relé es el que se encarga de conectar y desconectar la corriente hacía el elemento que se desea activar. Por último, y no por ello menos importante, está el circuito integrado LM471 que manipula las señales, las compra y en base a eso trabaja.

Componentes:

- Micrófono: Recibe la señal de sonido convirtiéndola en impulsos eléctricos que viajan por el conjunto electrónico quién las logra descifrar.

- Resistencia 1 kΏ (R1): Cumple la función de proteger el micrófono, regulando, a un valor adecuado, la corriente para que no se sobrealimente.

- Resistencias (R2, R3, R4, R5): En este caso las resistencias trabajan para los transistores, pues regulan su punto de trabajo, además determinan su ganancia e impedancia de ellos. Impedancia entiéndase por la oposición al flujo de corriente alterna.

- Condensador 10 µF (C1): Acopla la señal proveniente del micrófono con el objetivo de entregarla al amplificador.

- Transistor (Q1): Amplifica la señal capturada por el micrófono, lo suficiente para que llegue al comparador (circuito integrado).

- Condensador 2,2 µF (C2): Cumple la misma misión que C1, la diferencia que prepara la señal para que entre al LM741.

- Potenciómetro 1 kΏ (P1): Determina la tensión de referencia para el circuito integrado, y por consiguiente el momento o tolerancia en la que el relé se disparará.

- Circuito integrado (ICI): En pocas palabras es un comparador, pues contrasta la señal de sonido con el voltaje de referencia (P1), y al ser mayor la primera produciendo un nivel alto de corriente.

- LED: Primero tiene una función protectora ya que elimina la tensión residual o sobrante (offset); y también sirve como luz testigo cuando el relé conmuta.

- Condensador de 47 µF (C4): retarda la conexión del segundo transistor (Q2), de tal forma que el relé no encienda intermitentemente.

- Resistencia 3,3 kΏ (R6): Controla la corriente base para logar que el transistor (Q2) trabaje en su zona de saturación, por lo tanto, el colector se polariza directamente en el momento del disparo proveniente del LM741.

- Transistor (Q2): A partir de la señal creada por el sonido, conecta y desconecta el relé automáticamente.

- Diodo rectificador (D1): Es un elemento protector, específicamente de Q2, convirtiéndose en una vía de escape para la corriente almacenada en el embobinado del relé.

- Relé 12v (K1): Conecta y desconecta la corriente que se dirige al elemento que se necesita en el componente de consumo.

Funcionamiento:

Básicamente este proyecto logra amplificar una señal de sonido que viaja a través de un circuito integrado, y este dispara el relé para que conecte y desconecte la corriente de cualquier aparato eléctrico que se desee conectar. Pero ¿Cómo es esto posible? ¿Cómo los componentes conjeturan para lograr el objetivo? A continuación se dará a conocer de forma sistematizada el funcionamiento de este interruptor.

Como ya sabemos la fuente de energía debe de 12v corriente continua, recordemos que este interruptor se pretende utilizar en un automóvil. Todo comienza con una señal acústica que es recibida por el micrófono, el cual tiene la particularidad de transformar este sonido en impulsos eléctricos que se transforman en señales para el circuito; es necesario acompañar el trabajo del micrófono por una resistencia de 1kΏ (R1) pues esta mantiene y/o regula la corriente para que el micrófono no se sobre alimente. Luego, antes de llegar al amplificador, pasa por un condensador de 10µF quién se encarga de acoplar la señal al transistor, quién posteriormente amplifica la señal inicial lo suficiente para que sea admitida en el circuito integrado LM 741; cabe mencionar que la señal, antes de ingresar al comparador, debe pasar por un condensador de 2,2µF para acoplarla. Una vez en el LM471, este como su nombre lo indica, lo que hace es comparar la señal que entra con una de referencia, que es entregada por el potenciómetro, y cada vez que el comparador determina que la señal de entrada supera a la de referencia, se produce el disparo que activa el relé. Antes de llegar al relé debe pasar nuevamente por un transistor, que amplifica aún más la señal, lo suficiente para que excitar al relé; se le agrega un diodo rectificador como elemento protector, ya que este se transforma en un camino fácil, donde se puede descargar la corriente acumulada en el relé; se le agrega un LED que sirve como luz piloto en cada disparo del relé. Cabe mencionar que todo este trabajo es complementado por un grupo de resistencias que además de proteger el sistema y de cierta forma regular tensión (ley de ohm), además trabajan en conjunto con los transistores determinando su punto de trabajo. Es así como la corriente viaja entrando por el micrófono y logrando conectar y desconectar la tensión necesaria para logra el funcionamiento de aquel elemento en específico.

LM741:

2.- Entrada señal inversora.

3.- Entrada señal no inversora.

4.- Alimentación negativa.

6.- Salida.

7.- Alimentación positiva.

Conclusión

Para finalizar este informe, recapitulemos lo visto, el interruptor activado por voz basa su funcionamiento en el disparo que genera el LM471 en el momento que compara dos señales, una proveniente del micrófono mientras que la otra es de referencia (potenciómetro). Si bien consta con una cantidad de materiales considerable, con conocimientos básicos de electrónica, es un proyecto totalmente viable, ya que sus componentes se encuentran al acceso de toda persona y también existe un sin fin de información que puede guiar y complementar en el instante de realizar este trabajo. Este aparato tiene múltiples aplicaciones prácticas y además suple muchas necesidades, ya que incluso se puede utilizar en apoyo de aquellas personas discapacitadas que utilizan automóviles, pues muchas veces “oprimir un botón” no es una tarea fácil; obviamente se tiene en cuenta que un interruptor de este tipo es mucho más practico en todo sentido: aumenta el espacio disponible, de fácil accionamiento, entre otras aplicaciones. Más allá de su utilidad este trabajo entregó conocimiento empírico pues se pusieron en práctica conocimientos vistos en clases, como lo son:

- utilizar y entender el mecanismo de funcionamiento de un circuito integrado (LM471).

- los condensadores no solo cargan y descargan energía, si no a partir de ello pueden realizar otras funciones.

- Como se comporta la corriente dentro de un circuito electrónico, así como los fenómenos que ella provoca.

- Comprender y aplicar algo tan básico como la “Ley de Ohm”, como podemos manipular la tensión en base a resistencias y transistores.

- Ver “físicamente” como un elemento trabaja en saturación

- La importancia de la limpieza y precisión dentro de este tipo de trabajos.

Así como se adquirieron otros tipos de conocimientos tanto en la aplicación como en la construcción de circuitos. A opinión personal creo que este tipo de trabajo nos ayuda a entender, bajo ciertas circunstancias, como trabaja la corriente dentro de un circuito lo que no ayuda a dar el primer paso para internarnos en el ámbito de detección de fallas, análisis de diagnóstico y solución de problemas, obviamente enfocándonos en circuitos electrónicos.