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Bargraph Económico (ART830S)

Existen aplicaciones en las que un indicador Bargraph (Barra Móvil) con 4 LEDs es necesario. El lector puede tener una versión económica que no necesita circuitos integrados especiales como el LM3914 o el UAA180 empleando la configuración que describimos, y que se basa en un simple 4093. Las aplicaciones para el circuito que funciona entre 3 y 15 V son prácticamente ilimitadas.

Describimos el montaje de un indicador bargraph (barra móvil) con 4 LED (pero que puede ser expandido con el uso de más integrados), que puede ser usado en diversas aplicaciones como:

   a) probadores de componentes o medidores de continuidad.

   b) Medidores de temperatura o intensidad luminosa.

   c) Monitores de tensión o de estado de las baterías.

   d) Indicadores de nivel de señal (audio o RF) como VU-meter, por ejemplo.

En la versión ejemplificada utilizamos 4 LED, pero si se emplean dos integrados podremos tener una escala de 8 LED. La definición o "ventana" de accionamiento dependerá de los valores de los componentes usados, y la precisión es dada por la histéresis del 4093. Lo importante del proyecto es que la elevada impedancia de entrada del circuito integrado 4093 posibilita la utilización de resistores de valores muy elevados en el divisor de referencia, y con ello una impedancia de entrada muy alta para el circuito indicador.

Los valores sugeridos en el texto son para un uso normal, pudiendo el lector realizar cambios en una amplia gama según las características finales deseadas. Observamos que la tensión de entrada no debe sobrepasar nunca la tensión de alimentación usada para el circuito.

 

COMO FUNCIONA

El circuito integrado 4093 consta de 4 puertas NAND de 2 entradas que se pueden utilizar como variadores. Cuando la tensión de entrada de una de las puertas (conectada como inversor) alcanza el umbral del disparo, la salida va al nivel bajo, pudiendo drenar una corriente de algunos miliamperios.

Esta tensión umbral estará en un valor intermedio entre la tensión de alimentación y cero volts. Sin embargo, como muestra la figura 1, el 4093 tiene una histéresis, lo que quiere decir que, aunque la tensión caiga un poco después del disparo, el circuito retorna no vuelve a su condición inicial.

 

Figura 1 - La histéresis del 4093.
Figura 1 - La histéresis del 4093.

 

En nuestro proyecto, lo que hacemos es conectar una red de resistores en serie en las entradas de las cuatro puertas del 4093. De esta forma, cada uno de los circuitos integrados disparará con una tensión levemente superior a la del anterior, formando un sistema de accionamiento escalonado.

El primer LED se enciende por lo tanto con la tensión más baja, el segundo con una tensión un poco mayor, hasta el último que se enciende con la tensión más alta de entrada. Como el encendido de un LED no implica que el LED anterior se apague, el sistema funciona como un indicador de barra de barras. En este sistema, para la tensión más alta de entrada todos los LEDs estarán encendidos.

Los valores de los resistores de la red determinar el punto de accionamiento de cada LED. En nuestro caso, incluimos un ajuste de la escala que es un trimpot al final de la red. Este componente puede eventualmente ser sustituido por un resistor fijo. Un punto importante a ser observado es que no debemos aplicar en la entrada del circuito una tensión mayor que la usada en su alimentación.

 

   MONTAJE

En la figura 2 tenemos el diagrama completo del indicador de barra móvil.

 

Figura 2 - Diagrama completo del Bargraph con 4 LED. Se pueden conectar más LEDs, añadiéndose integrados.
Figura 2 - Diagrama completo del Bargraph con 4 LED. Se pueden conectar más LEDs, añadiéndose integrados.

 

Para una aplicación sencilla podemos montar el circuito en una placa de circuito impreso con la disposición de componentes ilustrada en la figura 3.

 

Figura 3 - Placa de circuito impreso para el montaje.
Figura 3 - Placa de circuito impreso para el montaje.

 

Los LED pueden ser todos rojos o de cualquier color, con formatos que dependen de la aplicación. El uso de LEDs rectangulares hace que el montaje visualmente sea más interesante. En el montaje es importante observar la polaridad de los LED y que sean todos del mismo brillo.

Es común que en un lote de LED encuentre diferencias bastante grandes entre los brillos de las unidades. El valor de las resistencias en serie con estos LED puede cambiar para compensar las diferencias de brillo. Sin embargo, en el promedio el brillo dependerá de la tensión de alimentación siendo sugeridos los valores de la siguiente tabla:

Tensión de Alimentación R5, R6, R7, R8
3 V 100 ohms
5 V 330 ohms
6 V 470 ohms
9 V 680 ohms
12 V 1 k ohms
15 V 1,5 k ohms

 

PRUEBA Y USO

Para probar, basta con conectar el circuito en una fuente de alimentación y aplicar a su entrada una tensión creciente por medio de un potenciómetro, conforme verificamos en la figura 4.

 

Figura 4 - Circuito de prueba para el bargraph
Figura 4 - Circuito de prueba para el bargraph

 

Con un voltímetro en la entrada del circuito es posible ajustar o establecer la tensión de accionamiento, y eventualmente recalcular los resistores de R2 a R4 que determinan los puntos de accionamiento de cada LED. En la figura 5 tenemos una aplicación del circuito como medidor de temperatura usando un diodo común como sensor.

 

Figura 5 - Medidor de temperatura usando un diodo común como sensor.
Figura 5 - Medidor de temperatura usando un diodo común como sensor.

 

Para una respuesta en una banda más estrecha del mismo circuito podemos agregar un transistor amplificador, como muestra la figura 6.

 

Figura 6 - Aumentando la sensibilidad del sensor de temperatura.
Figura 6 - Aumentando la sensibilidad del sensor de temperatura.

 

En la figura 7 tenemos el uso del circuito en un VU-meter que se puede conectar a la salida de cualquier amplificador de audio común.

 

Figura 7 - Uso del circuito como indicador de nivel sonoro (Vu-meter)
Figura 7 - Uso del circuito como indicador de nivel sonoro (Vu-meter)

 

 

El capacitor conectado en la entrada determina la inercia del circuito y su respuesta a las variaciones a sonidos más graves o agudos. Para un probador de componentes basta con conectar las puntas de prueba en los puntos indicados en la figura 8.

 

Figura 8 - Probador de continuidad con indicación de resistencia por barra móvil.
Figura 8 - Probador de continuidad con indicación de resistencia por barra móvil.

 

El rango de resistencias de continuidad dependerá de los valores de las resistencias usadas. Otras aplicaciones para el circuito quedan por cuenta de cada montador.

 

Semiconductores:

CI1 - 4093 - circuito integrado CMOS

LED1 a LED4 - LED rojos comunes

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 10 k ohms - marrón, negro, naranja

R2 - 47 k ohms - amarillo, violeta, naranja

R3 - 33 k ohms - naranja, naranja, naranja

R4 - 22 k ohms - rojo, rojo, naranja

R5, R6, R7, R8 - 1 k ohms - marrón, negro, rojo

P1 - 220 k ohms - trimpot

 

Capacitores:

C1 - 10 a 100 ?F - electrolítico

 

Varios:

S1 - Interruptor simple (opcional)

B1 - 6 a 12 V - batería o fuente

Placa de circuito impreso, hilos, soldadura, etc.

 

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