INTERRUPTOR ACTIVADO POR SONIDO

¿Qué es un interruptor activado por sonido? ¿Cómo se construye?

Al momento de iniciar algún proyecto electrónico las miras son que sean para facilitar las actividades cotidianas en nuestro entorno. Existen muchos dispositivos que lo consiguen, uno de ellos es el interruptor activado por sonido, es un circuito compuesto por muy pocos elementos cuya función es la activación o desactivación de un interruptor que controlará cargas hasta de 500W, como por ejemplo: bombillas, televisores, equipo de sonido, tubos fluorescentes , etc.  Para lograr la excitación de este circuito basta con aplaudir o generar cierto tipo de sonidos.

Este proyecto consta de 3 etapas:

1.    Etapa de Amplificación y filtrado.

2.    Etapa de Flip Flop.

3.    Etapa de Potencia.

Para este diseño desarrollaremos  la simulación mediante la herramienta de software proteus, posteriormente  montaremos el respectivo circuito físico con los diferentes elementos activos y pasivos, en una protoboard.

OBJETIVOS

ü  Lograr que el diseño sea  totalmente funcional.

ü   Identificar las etapas que se generan en la construcción de este proyecto.

Materiales:

Resistores:

·         1 de 330 KΩ (R1)

·         2 de 2.2 KΩ (R2, R3)

·         1 de 47 KΩ (R4)

·         2 de 1 KΩ (R5, R6)

·         Trimmer de 50 KΩ (RV1)

Condensadores:

·         1 de 0.001uF (C1)

·         1  de 0.1 uF(C2)

·         1 de 1 uF (C3)

Semiconductores:

·         1  Diodo 1N4148 (D1)

·         1 Diodo Led Red (D2)

·          1 Diodo 1N4004 (D3)

·         1 Transistor 2N3904 (Q1)

·         1 Circuito Integrado LM358

·         1 Circuito integrado 4027

Otros:

·         1 Micrófono electret o parlante de 8Ω

·         1 Relé

·         Cable de potencia

·         1 Bombillo de 100W

·         1 plafón

·         Protoboard

Solución al problema

 Figura 1 y 2 Circuito de interruptor activado por sonido, montado en protoboard

ETAPAS DEL PROYECTO

1.    Etapa de amplificación y filtrado:

Figura 3. Etapa de amplificación y filtrado.

 Figura 4. LM 358

Para que el interruptor se active,  la señal debe ser captada por un dispositivo sensor, que inyecte la señal al amplificador, estos dispositivos pueden ser un micrófono electret o un parlante de 8 Ohmios.

 La señal  entra  por el primer amplificador operacional configurado como derivador,  el cual contiene en la entrada inversora una Resistencia de 2.2KΩ en serie con un condensador de 0.1uF, y se le agrega un condensador de 0.001 uF,  en paralelo con una resistencia de realimentación de 330KΩ.  De esta manera, a bajas frecuencias  el circuito actuará como un  circuito derivador, pero si aumentáramos la frecuencia este actuaría como un amplificador con realimentación resistiva proporcionando un rechazo mejor ante el ruido.

Así cuando ingresa un sonido por el sensor se produce un voltaje que se amplifica en esta primera configuración generando así una ganancia.

Para este primer amplificador operacional determinamos su ganancia mediante la siguiente fórmula:

Figura 5. Voltaje de salida del amplificador derivador

Se produce un voltaje de salida de 4.32 V, que a su vez ingresa a alimentar,  el segundo amplificador que se encuentra en configuración de comparador  en modo diferencial, esta salida ingresa por la entrada no inversora del segundo amplificador.

Con el segundo amplificador trabajando como comparador en modo diferencial, seguimos controlando el nivel sonoro de la entrada para la cual la señal de salida, que se dirige a ser analizada por el Flip Flop JK 4027, se pone en alto.  El trimmer es el encargado de regular dicha sensibilidad.

En este amplificador la ganancia es máxima, para determinar dicha ganancia se debe sacar el 80% de Vcc=12V

80% de Vcc=9.6v

Entonces se determina que la ganancia  de este amplificador es de 9.6V.

Figura 6. Pulso de excitación para el amplificador.

2.    Etapa de Flip Flop.

En esta etapa se implementa el Flip Flop JK 4027, el cual se encarga de analizar la señal proveniente de la etapa amplificadora.

Figura 7. Flip Flop JK en modo de conmutación

Cómo se muestra en la figura de la etapa dos, en el Flip Flop JK,  se realiza un puente entre el J y el K, generando dos entradas a 1 y así producir una conmutación, es decir cada vez que por el reloj se genere un pulso la salida del JK va a ser el opuesto al anterior. El pulso que ingresa por el reloj del flip Flop, es generado por la salida de la etapa amplificadora.

Tabla de verdad del JK:

Como se puede evidenciar mediante la tabla de verdad del Flip Flop JK, que si se tienen dos entradas a 1 la salida será una conmutación del estado anterior.

3.    Etapa de potencia

Por último se describe el funcionamiento de la etapa de potencia, esta es la encargada de suministrar alimentación a la carga, en nuestro caso es un bombillo de 100 Watt de potencia.

Figura 10. Etapa de potencia

Para poder manejar una carga conectada a 120 V de la red,  con señales provenientes del flip Flop, se necesita de dos componentes: Un transistor 2N3904 y un relé.

Con estos dos dispositivos se logra  que la señal de respuesta que nos da el flip Flop ingrese por la base del transistor, produciendo este una amplificación de dicha señal, para lograr una excitación en el Relé, y de esta manera se logra controlar la carga, generando el encendido o apagado de la bombilla.

 Figura 11. Circuito completo

CONCLUSIONES

ü  Se consiguió la funcionalidad del proyecto, siendo este  muy práctico, sencillo y económico.

ü  Para lograr dar solución a este proyecto fue necesario dividir en etapas el análisis del mismo para poder implementarlo.

ü  El interruptor activado por sonido genera muchos beneficios ya que puede servir de ayuda para persona que tengan algún tipo de discapacidad, generando cierto tipo de accesibilidad.

REFERENCIAS

LOPEZ RENDÓN. Alfredo (2007). Módulo Del Cuso Amplificadores: Unidad 1, pág. 5-61. Universidad Nacional Abierta y a Distancia. Pasto.

Enciclopedia CKIT. Interruptor activado por sonido. Recuperado el 15 de mayo de 2013. De: ..\..\..\..\Libros de electronica\Enciclopedia cekit\ini.pdf

Taringa. Lámpara activada por aplausos.  Recuperado el 15 de mayo de 2013. De: http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/8767628/Lampara-Activada-Por-Aplauso-con-Circuito-Impreso.html