El 4093 es un paquete de 14 pines que contiene cuatro puertas de disparo Schmitt NAND de 2 entradas y lógica positiva, como se muestra en la siguiente figura. Es posible operar las cuatro puertas NAND por separado o colectivamente.
Las puertas lógicas individuales del IC 4093 funciona en la siguiente manera.
Como puede ver, cada puerta tiene dos entradas (A y B) y una salida. La salida cambia su estado desde el nivel máximo de suministro (VDD) a 0V o viceversa dependiendo de cómo se alimentan los pines de entrada.
Esta respuesta de salida se puede entender a partir de la tabla de verdad de la puerta NAND 4093, como se muestra a continuación.
Contenido
Comprender la tabla de verdad 4093
A partir de los detalles de la tabla de verdad anterior, podemos interpretar las operaciones lógicas de la puerta como se explica a continuación:
- Cuando ambas entradas son bajas (0 V), la salida se vuelve alta o igual al nivel de suministro de CC (VDD).
- Cuando la entrada A es baja (0 V) y la entrada B es alta (entre 3 V y VDD), la salida se vuelve alta o igual al nivel de CC de suministro (VDD).
- Cuando la entrada B es baja (0 V) y la entrada A es alta (entre 3 V y VDD), la salida se vuelve alta o igual al nivel de CC de suministro (VDD).
- Cuando las entradas A y B son altas (entre 3 V y VDD), la salida pasa a nivel bajo (0 V)
Las características de transferencia del 4093 quad NAND Schmitt Trigger se muestran en la siguiente figura. Para todos los niveles de voltaje de suministro positivo (VDD), la característica de transferencia de las puertas exhibe la misma estructura de forma de onda básica.
Descripción de los activadores e histéresis IC 4093 Schmitt
Una característica distintiva de las puertas IC 4093 NAND es que todos estos son disparadores Schmitt. Entonces, ¿qué son exactamente los desencadenantes de Schmitt?
Los disparadores IC 4093 Schmitt son una variedad única de puertas NAND. Una de sus características más útiles es la rapidez con que reaccionan a las señales entrantes.
Las puertas lógicas con disparador Schmitt se activarán y cambiarán sus salidas hacia arriba o hacia abajo solo una vez que su nivel lógico de entrada alcance un nivel genuino. Esto se conoce como histéresis.
La capacidad del disparador Schmitt para crear histéresis es una característica crucial (normalmente alrededor de 2,0 voltios con un suministro de 10 V).
Echemos un vistazo rápido al circuito del oscilador que se muestra en la Fig. A a continuación para obtener una comprensión más profunda de la histéresis. La figura B compara las formas de onda de entrada y salida del circuito del oscilador.
Si observa la Fig. A, verá que la entrada del pin 1 de la compuerta está conectada al riel de voltaje positivo, mientras que la entrada del pin 2 está conectada a la unión del capacitor (C) y la resistencia de retroalimentación (R).
El capacitor permanece descargado y las entradas y salidas de la compuerta están ambas a voltaje cero (0 lógico) hasta que se enciende el suministro de CC al circuito.
Tan pronto como el suministro de CC se enciende en el circuito del oscilador, el pin 1 de la puerta pasa instantáneamente a nivel alto, aunque el pin 2 permanece bajo.
La salida de la compuerta NAND oscila alto en respuesta a la situación de entrada (compruebe el tiempo t0 en la Fig. B).
Como resultado, la resistencia R y el capacitor C comienzan a cargarse hasta que alcanzan el nivel de VN. Ahora, el pin 2 instantáneamente se vuelve alto tan pronto como la carga del capacitor alcanza el nivel VN.
Ahora, dado que ambas entradas de la puerta son altas (vea el tiempo t1), la salida de la puerta oscila hacia abajo. Esto obliga a C a descargarse por R hasta alcanzar el nivel VN.
Cuando el voltaje en el pin n. ° 2 cae al nivel VN, la salida de la puerta vuelve a subir. Esta serie de ciclos de ENCENDIDO/APAGADO de salida continúa mientras el circuito permanece encendido. Así es como oscila el circuito.
Si observamos el gráfico de tiempo, encontramos que la salida se vuelve baja solo cuando la entrada alcanza el valor Vp, y la salida se eleva solo una vez que la entrada llega por debajo del nivel VN.
Esto está determinado por la carga y descarga de los condensadores a través de los intervalos de tiempo t0, t1, t2, t3, etc.
De la discusión anterior podemos ver que la salida del disparador Schmitt cambia solo cuando la entrada alcanza un VN de bajo nivel bien definido y un Vp de alto nivel. Esta acción de un disparador Schmitt para encender/apagar en respuesta a umbrales de voltaje de entrada bien definidos se llama histéresis.
Una de las principales ventajas del circuito oscilador Schmitt es que se inicia automáticamente cuando se enciende el circuito.
La tensión de alimentación controla la frecuencia de trabajo del circuito. Esto es aproximadamente 1,2 MHz para un suministro de 12 voltios y cae a medida que se reduce el suministro. C debe tener un valor mínimo de 100 pF y R no debe ser inferior a 4,7 k.
Proyectos de circuito IC 4093
El 4093 Schmitt trigger IC es un chip versátil que se puede utilizar para construir muchos proyectos de circuitos interesantes. Las cuatro compuertas de disparo Schmitt provistas dentro de un solo chip 4093 se pueden personalizar para muchas implementaciones útiles.
En este artículo hablaremos de algunos de ellos. La siguiente lista proporciona los nombres de 12 interesantes proyectos de circuitos IC 4093. Cada uno de estos será discutido detalladamente en los párrafos siguientes.
- Controlador piezoeléctrico simple
- Circuito de alumbrado público automático
- Circuito Repelente de Plagas
- Circuito de sirena de alta potencia
- Circuito del temporizador de retardo en APAGADO
- Circuito de interruptor de encendido/apagado activado por contacto
- Circuito del sensor de lluvia
- Circuito detector de mentiras
- Circuito del inyector de señal
- Circuito controlador de tubo fluorescente
- Circuito intermitente de tubo fluorescente
- Circuito de luz intermitente de lámpara activada
1) Controlador piezoeléctrico simple
Una muy simple y efectiva circuito de controlador piezoeléctrico se puede construir usando un solo IC 4093, como se muestra en el diagrama de circuito anterior.
Una de las puertas de activación Schmitt N1 está configurada como un circuito oscilador ajustable. La salida de este oscilador es de onda cuadrada con una frecuencia determinada por el valor del capacitor C1 y el ajuste del potenciómetro P1.
La frecuencia de salida de N1 se aplica a las puertas N2, N3, N4 que están conectadas en paralelo. Estas puertas paralelas funcionan como un búfer y una etapa amplificadora de corriente. Juntos ayudan a aumentar la capacidad actual de la frecuencia de salida.
La frecuencia amplificada se aplica a la base del transistor BC547, que amplifica aún más la frecuencia para impulsar un transductor piezoeléctrico adjunto. El transductor piezoeléctrico ahora comienza a zumbar relativamente fuerte.
Si desea aumentar aún más el volumen del piezoeléctrico, puede intentar agregar un 40uH bobina de zumbador justo a través de los cables piezoeléctricos.
2) Circuito Automático de Alumbrado Público
Otro gran uso del IC 4093 puede ser en forma de circuito de alumbrado público automático simple , como se muestra en el diagrama anterior.
Aquí, la puerta N1 está conectada como un comparador. Compara el potencial generado por la red divisoria resistiva formada por la resistencia del LDR y la resistencia del potenciómetro R1.
En esta etapa, el N1 explota efectivamente la función de histéresis de su disparador Schmitt incorporado. Se asegura de que su salida cambie de estado solo cuando la resistencia LDR alcance un nivel extremo particular.
Cómo funciona
Durante el día, cuando hay mucha luz ambiental en el LDR, su resistencia permanece baja. Dependiendo de la configuración de P1, esta baja resistencia crea una lógica baja en los pines de entrada de N1, lo que hace que su salida permanezca alta.
Este alto se aplica a las entradas de la etapa de búfer, creada por la conexión en paralelo de N2, N3, N4.
Dado que todas estas puertas están manipuladas como NO puertas, la salida se invierte. La lógica alta de N1 se invierte a una lógica baja en la salida de las puertas N2, N3, N4. Esta lógica baja o 0V llega a la base del transistor controlador de relé T1 para que permanezca APAGADO.
Esto a su vez hace que el relé permanezca apagado con sus contactos apoyados en los contactos N/C.
La bombilla que se configura en el Contactos N/A del relé permanece APAGADO.
Cuando conjuntos de oscuridad adentro, la iluminación en el LDR comienza a disminuir, lo que hace que aumente su resistencia. Debido a esto, el voltaje en la entrada de N1 comienza a aumentar. La función de histéresis de la compuerta N1 'espera' hasta que este voltaje sea lo suficientemente alto para hacer que su salida cambie de estado de alto a bajo.
Tan pronto como la salida de N1 se vuelve baja, las puertas N2, N3, N4 la invierten para crear un nivel alto en sus salidas paralelas.
Este alto enciende el transistor y el relé, y posteriormente la bombilla LED también se ilumina. De esta manera, cuando llega la noche o la oscuridad, la bombilla de alumbrado público adjunta se enciende automáticamente.
A la mañana siguiente, el proceso se invierte y la bombilla de la farola se apaga automáticamente.
3) Circuito Repelente de Plagas
Si está buscando construir un sistema económico pero razonablemente efectivo dispositivo repelente de ratas o roedores , entonces este circuito simple podría ayudar.
Nuevamente, este diseño también incluye las 4 puertas de activación Schmitt de un solo IC 4093.
La configuración es bastante similar al circuito del controlador piezoeléctrico, excepto por la inclusión del transformador reductor .
La señal de alta frecuencia que puede ser adecuada para ahuyentar a las plagas se ajusta cuidadosamente mediante P1.
Esta frecuencia es amplificada por las 3 puertas paralelas y el transistor Q1. El colector Q1 se puede ver configurado con un primario de un transformador de 6 V.
El transformador eleva la frecuencia a un nivel de alto voltaje de 220 V o 117 V dependiendo de la especificación de voltaje del secundario del transformador.
Este voltaje reforzado se aplica a través de un transductor piezoeléctrico para generar un ruido de tono alto. Este ruido puede ser muy molesto para las plagas pero puede ser inaudible para los humanos.
El ruido de alta frecuencia finalmente hace que las plagas abandonen el área y se escapen a algún otro lugar pacífico.
4) Circuito de sirena de alta potencia
La siguiente figura muestra cómo se puede aplicar el IC 4093 para construir un potente circuito de sirena . El tono de la sirena es totalmente ajustable a través de una perilla de potenciómetro.
A pesar de su configuración simple, el circuito de este ejemplo es capaz de producir un sonido fuerte. El MOSFET de canal n que alimenta los altavoces lo permite.
Este MOSFET en particular tiene una resistencia de drenaje a fuente de salida de solo tres miliohmios y podría operarse directamente usando circuitos lógicos CMOS. Además, su corriente de drenaje puede llegar a 1,7 A, con un voltaje máximo de fuente de drenaje de 40 V.
Está bien cargar el MOSFET directamente con un altavoz porque es esencialmente indestructible.
Controlar el circuito es tan simple como cambiar la lógica de entrada ENABLE a nivel alto (que también podría implementarse a través de un interruptor ordinario en lugar de una fuente digital).
La puerta N2 oscila como resultado de los pulsos del disparador Schmitt N1 una vez que la entrada en el pin 5 es alta. La salida de la puerta N2 se alimenta a la MOSFET a través de la etapa de amortiguamiento construida alrededor de N3. El preset P1 permite modular la frecuencia de N2.
5) Temporizador de retardo de apagado con zumbador
El IC 4093 también se puede utilizar para construir un útil pero simple circuito del temporizador de retardo de APAGADO , como se muestra en la figura anterior. Cuando se enciende la alimentación, el zumbador piezoeléctrico comenzará a sonar indicando que el temporizador no está configurado.
El temporizador se configura cuando el botón se presiona momentáneamente.
Cuando se presiona el botón, C3 se carga rápidamente y aplica una lógica alta en la entrada de la puerta 4093 asociada. Esto hace que la salida de la compuerta se vuelva baja o 0 V. Este 0 V se aplica a la entrada de la etapa del oscilador construida alrededor de la compuerta N1.
Este 0 V lleva la entrada de la puerta N1 a 0 V a través del diodo D1 y lo desactiva, de modo que N1 no puede oscilar.
La salida de N1 ahora invierte el cero lógico de entrada a un nivel lógico alto en su salida que se alimenta a las entradas paralelas de N2 y N3.
N2 y N3 una vez más invierten esta lógica alta en cero lógico en la base del transistor, de modo que el transistor y el piezoeléctrico permanezcan apagados.
Después de un retraso predeterminado, el condensador C3 se descarga completamente a través de la resistencia R3. Esto hace que aparezca una lógica baja en la entrada de la puerta asociada. La salida de esta puerta ahora se vuelve alta.
Debido a esto, se elimina el cero lógico de la entrada de N1. Ahora, N1 está habilitado y comienza a generar una salida de alta frecuencia.
Esta frecuencia es amplificada aún más por N2, N3 y el transistor para impulsar el elemento piezoeléctrico. El piezo ahora comienza a zumbar indicando que ha transcurrido el tiempo de retardo de APAGADO.
6) Interruptor táctil activado
El siguiente diseño muestra un interruptor activado por toque simple usando un solo 4093 IC. El funcionamiento del circuito se puede entender con la siguiente explicación.
Tan pronto como se enciende la energía debido al capacitor C1 en la entrada de N1, la lógica en la entrada de N1 se arrastra al voltaje de tierra. Esto hace que los bucles de retroalimentación N1 y N2 se enganchen con esta entrada. Esto da como resultado la creación de una lógica de 0 V en la salida de N2.
La lógica de 0 V hace que la etapa del controlador del relé de salida esté inactiva durante el primer encendido.
Ahora imagine que la base del transistor T1 se toca con un dedo. El transistor se activaría inmediatamente, generando una señal lógica alta a través de C2 y D2 en la entrada de N1.
C2 se carga rápidamente y evita cualquier activación errónea posterior desde el tacto. Esto asegura que el procedimiento no se vea obstaculizado por el efecto antirrebote.
La lógica alta mencionada anteriormente invierte inmediatamente el estado de N1/N2, lo que hace que se bloqueen y creen una salida positiva. La etapa de conducción del relé y la carga asociada se encienden mediante esta salida positiva.
Ahora, el próximo contacto con el dedo debería hacer que el circuito vuelva a su posición original. N4 se utiliza para lograr esta funcionalidad.
Una vez que el circuito vuelve a su estado original, C3 se carga constantemente (en unos pocos segundos), lo que hace que aparezca un nivel bajo lógico en la entrada correspondiente de N3.
Sin embargo, la otra entrada de N3 ya se mantiene en lógica baja por la resistencia R2, que está conectada a tierra. N3 ahora está perfectamente posicionado en un estado de espera, 'listo' para el próximo disparador táctil entrante.
7) sensor de lluvia
El IC 4093 también se puede configurar perfectamente para crear un circuito sensor de lluvia con un oscilador para el zumbador.
Se puede usar una batería de 9 V para alimentar el circuito y, debido al uso de corriente extremadamente bajo, sobrevivirá durante un año como mínimo. Debe cambiarse después de un año, ya que entonces perderá confiabilidad debido a la autodescarga.
En su forma más simple, el dispositivo se compone de un detector de lluvia o agua, un biestable R-S, un oscilador y una etapa de accionamiento para el zumbador de advertencia.
Un trozo de placa de circuito de 40 por 20 mm desechado sirve como sensor de agua. Las conexiones por cable se pueden utilizar para unir todas las pistas de la placa de circuito impreso. Para evitar que las pistas se corroan, puede ser recomendable estañarlas.
Cuando se enciende la energía, el biestable se habilita inmediatamente a través de la red en serie de R1 y C1.
La resistencia entre los dos conjuntos de pistas en la PCB del sensor es realmente muy alta siempre que esté seca. Sin embargo, la resistencia disminuye rápidamente cuando se detecta humedad.
El sensor y la resistencia R2 están conectados en serie, y los dos combinados crean un divisor de voltaje que depende de la humedad. Tan pronto como la entrada 1 de N2 pasa a nivel bajo, restablece el biestable R-S. Como resultado, el oscilador N3 se enciende, y la puerta del controlador N4 hace funcionar el zumbador.
8) detector de mentiras
Otra excelente manera de usar el circuito anterior puede ser en forma de detector de mentiras.
Para un detector de mentiras, el elemento sensor se sustituye por dos piezas de alambre con los extremos pelados y estañados.
Luego, a la persona interrogada se le dan los cables pelados para que los sujete con fuerza. El timbre comienza a sonar si el objetivo dice mentiras. Esta situación se desencadena por la humedad que se genera en el puño de la persona por el nerviosismo y la culpa.
El valor de R2 determina la sensibilidad del circuito; es posible que se requiera algo de experimentación aquí.
Al bloquear el interruptor S1 en ON, el oscilador (y por lo tanto, el zumbador) podría apagarse.
9) Inyector de señal
Un IC 4093 se puede configurar de manera efectiva para que funcione como un circuito inyector de audio. Este dispositivo se puede utilizar para solucionar problemas de piezas defectuosas en las etapas del circuito de audio.
Si alguna vez ha intentado arreglar sus propios sistemas de sonido, es posible que esté completamente familiarizado con las capacidades de un inyector de señal.
Un inyector de señal, para el profano, es un generador de onda cuadrada básico creado para bombear una frecuencia de audio en un circuito bajo prueba.
Se puede utilizar para detectar e identificar un componente defectuoso en un circuito. También se puede usar un circuito inyector de señal para investigar las secciones de RF de los receptores AM/FM.
La figura anterior muestra una representación esquemática del inyector de señal. La sección del oscilador o generador de onda cuadrada del circuito está estructurada alrededor de una puerta única (IC1a).
Los valores del condensador C1 y la resistencia R1/P1 establecen la frecuencia del oscilador, que puede estar alrededor de 1 kHz. Al ajustar los valores de P1 y C1 para la etapa del oscilador, se podría cambiar el rango de frecuencia del circuito.
el circuito salida de onda cuadrada se enciende/apaga en todo el riel de tensión de alimentación. Se podrían usar voltajes de suministro que varían de 6 a 15 voltios para alimentar el circuito.
Sin embargo, también puede utilizar una batería de 9V. La salida de la puerta N1 está interconectada en serie con las tres puertas restantes del IC 4093. Estas 3 puertas se pueden ver conectadas en paralelo entre sí.
Con esta disposición, la salida del oscilador se amortigua y amplifica adecuadamente a un nivel que puede alimentar adecuadamente el circuito que se está probando.
Cómo usar un inyector de señal
Para solucionar problemas de un circuito usando un inyector, la señal se inyecta a través de los componentes de atrás hacia adelante. Supongamos que desea solucionar los problemas de una radio AM con un inyector. Comienza aplicando la frecuencia del inyector a la base del transistor de salida.
Si el transistor y las otras partes que le siguen funcionan correctamente, la señal se escuchará a través del altavoz. En caso de que no se escuche ninguna señal, la señal del inyector se transmite hacia el altavoz hasta que el altavoz produce un sonido.
Se podría suponer que la parte que precede inmediatamente a este punto es la más probable de ser defectuosa.
10) Controlador de tubo fluorescente
La figura anterior representa la Inversor de luz fluorescente diseño esquemático usando el IC 4093. El circuito se puede usar para alimentar una bombilla fluorescente usando dos baterías recargables de 6 voltios o una batería de automóvil de 12 voltios.
Con unos pequeños ajustes, este circuito es prácticamente idéntico al anterior.
En su formato existente, Q1 se cambia alternativamente de saturación y corte utilizando la salida del oscilador con búfer.
El primario de T1 experimenta un campo magnético ascendente y descendente como resultado de la conmutación del colector de Q1, que está conectado a una terminal de un transformador elevador.
Como resultado, el devanado secundario de T1 experimenta una inducción de un voltaje fluctuante sustancialmente mayor.
El tubo fluorescente recibe el voltaje creado en el secundario de T1, lo que hace que se encienda rápidamente y sin parpadeo.
Un tubo fluorescente de 6 watts puede ser accionado por el circuito utilizando un suministro de 12 voltios. Cuando se emplean dos baterías húmedas recargables de 6 voltios, el circuito consume solo 500 mA.
Por lo tanto, se pueden lograr varias horas de funcionamiento con una sola carga. La lámpara funcionará de manera considerablemente diferente que cuando funciona con 117 voltios o 220 V de CA.
No se requiere arrancador ni precalentador ya que el tubo se energiza con oscilaciones de alto voltaje. El transistor de salida debe instalarse en un disipador de calor mientras se construye el circuito. El transformador puede ser bastante pequeño con un primario de 220 V o 120 V y un secundario de 12,6 voltios y 450 mA.
11) luz intermitente fluorescente
El destellador fluorescente, representado en la figura anterior, incorpora etapas tanto del circuito oscilador fundamental 4093 como del circuito controlador de luz fluorescente 4093.
Este diseño, que consta de dos osciladores y una etapa de amplificador/búfer, podría implementarse como un luz de advertencia intermitente para vehículos Como se puede ver, aquí, un pinout de la etapa de amplificador/búfer N3, se conecta con la salida del primer oscilador (N1).
El segundo oscilador construido alrededor de N2 proporciona la entrada a la otra pata del amplificador (N3). Las dos redes RC independientes de los osciladores definen sus frecuencias de funcionamiento. Con la ayuda del transistor Q1, el sistema genera una salida de conmutación modulada en frecuencia.
Esta salida de conmutación induce un pulso de alto voltaje en el devanado secundario del transformador T1. Su salida solo se vuelve baja tan pronto como ambas señales suministradas a IC1c son altas. Este bajo apaga Q1 y, finalmente, la lámpara comienza a parpadear.
12) Luz intermitente de lámpara activada
El destellador fluorescente activado por luz, como se muestra arriba, es una actualización del circuito de destellador fluorescente IC 4093 anterior. El circuito de luces intermitentes 4093 anterior se reconfiguró para comenzar a parpadear instantáneamente tan pronto como un automovilista que se aproxima ilumina el LDR con sus faros.
Un LDR, R5, sirve como sensor de luz en el circuito. El potenciómetro R4 ajusta la sensibilidad del circuito. Esto debe ajustarse de tal manera que cuando un haz de luz destella sobre el LDR desde una distancia de 10 a 12 pies, la lámpara fluorescente comienza a destellar.
Además, el potenciómetro R1 se ajusta para garantizar que cuando se retira la fuente de luz del LDR, la luz intermitente se apaga por sí sola.
