Manejo de señales del puerto serie

[Veguepic]

Hola amigos:

Estoy tratando de conectar un diodo emisor infrarojo a cualquier puerto serie, pero me encuentro que los voltajes de estos varia entre las distintas computadoras. El voltaje para un 0 logico va desde +5 a +12 voltios y para un 1 logico desde -5 a -12 voltios.

Con mis pobres conocimientos de electronica he hecho el siguiente circuito



Como la señal de entrada varia entre ±5 a ±12 voltios, voy a eliminar la parte negativa de esta usando el diodo D1 (1N4148). Con esto la señal  para un 0 logico se mantiene igual, de +5 a +12, pero ahora el 1 logico seria de 0 voltios. El diodo me debe provocar una caida de tension de unos 0.75 voltios, con lo cual, el voltaje en el resto del circuito variara desde +4.25 a +11.25 voltios.

El diodo  emisor infrarojo D2 tiene las siguientes caracteristicas:

- Caida de tension entre terminales = 1.15 Voltios
- Consumo = 8 mA

En serie con el diodo D2 esta la resistencia R1 y en paralelo con ambos el diodo zener D3 que es de 3.9 voltios. Entonces el voltaje en la resistencia sera de 2.75, segun mis calculos la resistencia debe ser de 30 ohms.

Adicionalmente he puesto la resistencia R2 por la cual pasaran 0.35 voltios cuando el puerto entregue 5 voltios y 7.35 voltios para cuando entregue 12.

Agradecere cualquier comentario.

Un Saludo

Un saludo.

[Chaly29]

Hola veguepic, tratá con este circuito, consta de un generador de corriente constante, o sea que por más que a la salida del RS-232 tengas 5 o 15V por el led siempre circulará muy aproximadamante 8mA.



El zener es de 2.4V, ya que sería el más conveniente para esta aplicación, pero si no lo consigues puedes reemplazarlo por uno de 3.3V y también deberás reemplazar la resistencia de 220 ohm por una de 330 ohm.

Espero te sea de utilidad y me comentes como funcionó si lo pruebas.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[Veguepic]

Hola Carlos:

Gracias por la respuesta, no tengo un zener de ese valor, pero creo que le podria poner 4 diodos 1N4148 en serie en vez del zener, resultara para las pruebas?

He simulado el circuito con Proteus, me sale que la diferencia de voltaje entre los terminales del led es de 10 voltios y el consumo es como dices, 8 miliamperios. Es correcta esta diferencia de voltaje?

En la simulacion cuando el voltaje de entrada pasa de 12 a -12  los valores de voltaje en los distintos puntos del circuito son iguales pero con signo cambiado, supongo que debe ser un error de Proteus, pues el led no deberia dejar pasar el voltaje negativo, en todo caso le podria poner un diodo en serie con este circuito para evitar el voltaje negativo?

Espero no sean muchas preguntas   

Gracias

Un Saludo

[Chaly29]

Hola veguepic, te responderé por partes:

Gracias por la respuesta, no tengo un zener de ese valor, pero creo que le podria poner 4 diodos 1N4148 en serie en vez del zener, resultara para las pruebas?

Primero: de nada  , no sería lo más conveniente que uses los 1N4148 porque a ellos le varía demasiado la caída de tensión según la intensidad que les circule, con lo que también te variará mucho la intensidad por el LED.

He simulado el circuito con Proteus, me sale que la diferencia de voltaje entre los terminales del led es de 10 voltios y el consumo es como dices, 8 miliamperios. Es correcta esta diferencia de voltaje?

Acabo de hacer la simulación en Proteus y la tensión en los pines del LED me da lo que debería 2V, no se donde tendrás tu o más probablemente   el Proteus el error. Por supuesto esa diferencia es incorrecta, siempre tendrás el valor de la caída de tensión del LED.

En la simulacion cuando el voltaje de entrada pasa de 12 a -12  los valores de voltaje en los distintos puntos del circuito son iguales pero con signo cambiado, supongo que debe ser un error de Proteus, pues el led no deberia dejar pasar el voltaje negativo, en todo caso le podria poner un diodo en serie con este circuito para evitar el voltaje negativo?

En mi simulación cuando tengo una tensión inversa el Proteus me dice que la intensidad por el LED es de 0.42A  , definitivamente el Proteus y los LED con tensión inversa no se llevan bien  .

No pongas ningún componente extra al circuito que te e pasado, que tal como esta funciona bien, todo lo extras que pongas significará que la tensión mínima de funcionamiento del circuito se eleve por consiguiente corres el riesgo de que en algunas PC no funcione, ten en cuenta que el RS-232 toma como un cero una tensión comprendida entre 3 y 15V, por lo que ya este circuito dejará de funcionar si se presentara el caso de una tensión mínima.

Aparte poner un diodo en serie con otro diodo "led" no tiene mucho sentido en este caso, no lograras ninguna mejora y si empeoraras las cosas, déjalo tal cual esta, pruébalo (si no tienes un zener de 2.4V usa uno de 3.3V) y luego me cuentas como funciona, que todo debería estar como debe, y no te guíes del Proteus, que hay muchas cosas que no puede simular de la manera correcta y esta es una de esas cosas.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[Veguepic]

Hola Carlos:

Gracias de nuevo por las respuestas  ,lo de los 1N4148 era una chapuza, pero ni modo, mañana voy a comprar varios zeners para probar y para el pequeño almacen.

Con lo de la simulacion tienes razon de los 2 voltios, mi error es que el led estaba configurado como digital, cambiandolo a analogico ahora si funciona como debe, consumiendo unos 8 mA. Le he conectado 2 Leds en serie en vez de uno y veo que funciona tambien, pues el voltaje es de 2 voltios en cada uno, osea 4 voltios para los dos. Interesante circuito, supongo que algo similar se usa en una fuente de alimentacion de corriente constante. Un favor, podrias poner la formula para calcular la corriente que circula?

Lo del diodo para eliminar la tension negativa lo digo porque ha veces he puesto leds con la tension invertida y pasaron a mejor vida  , pero como de esto entiendo poco, mejor es hacer caso a los que saben. 

Tienes razon con lo de las tensiones negativas, he estado probando varios circuitos y parece que a Proteus no le gusta mucho ese tipo de cosas  o puede que algo este haciendo mal.

Espero mañana probar todo y pongo los resultados, de seguro que seguire preguntando.

Un Saludo.

[Chaly29]

Hola vegueíc, el circuito que e usado para este caso es una fuente de corriente constante, por supuesto en su mínima expresión pero lo es. Paso a explicarte como hacer los cálculos:



El diodo 1N5221B es un zener de 2.4V que esta encargado de regular la tensión de base del transistor, y por ahora empezaremos suponiendo que el ánodo del transistor es la masa de todo el circuito (reemplacemos el led por un puente), en estas condiciones en la base del transistor (si la tensión de estrada es suficiente) habrá 2.4V, como este transistor esta conectado como seguidor de emisor, en los pines de la resistencia que se encuentra en el emisor de este siempre estará presente una tensión constante con respecto a masa, y para el caso es:

Ve = Vzener - 0.7V = 1.7 V

Los 0.7V son la caída de tensión que genera el transistor en su unión base-emisor, por lo tanto con esos 1.7V restante que tiene el emisor calculamos la resistencia, que para nuestro caso deberá limitar la intensidad a 0.008A

R = 1.7V / 0.008A = 212.5 ohm , el valor comercial más proximo es de 220 ohm.

Como podrás ver si realizas una simulación, la corriente sabe ser levemente superior a la que deseas y hay leves cambios según la tensión de estrada, y esto se debe a que por el zener también circula una corriente que es proporcional a la tensión de estrada, esta corriente es calculable pero solo te complicaría las cosas sin sentido.

Como la corriente que circula por el zener no es constante, o sea que varía con la tensión de alimentación al poner los 1N4148 estos posees una variación muy amplia de la caída de tensión que generan según sea la corriente que los circule, por lo tanto la tensión de base también variará y con ella la corriente que circulara por la resistencia y el led, por ese motivo te e recomendado el uso de un zener.

Este circuito también es posible hacerlo con un regulador de tensión, tal como lo expongo a continuación:



La resistencia se calcula  de la misma manera:

R = V / A

V = tensión de salida del regulador
A = amperes que entregará la fuente

Pero en tu caso no e recomendado el uso de un regulador porque deberías conseguir uno que tenga muy baja corriente de fuga por el GND del mismo, y los que yo conozco todos tienen una corriente de fuga de alrededor de los 20mA que para tu caso es mucho.

Ahora si colocas el led, para el circuito regulador sigue siendo todo igual, ya que lo que era la masa para el transistor y el zener lo siguen siendo, por este motivo así tengas 1 o 20 led conectados en serie y la suficiente tensión de entrada por ellos seguirá circulando solo 8mA, o sea la misma corriente que circula por la resistencia.

Con respecto a los LED y la tensión en inversa no creo que tengas problemas, ya que cualquier LED que conozco le es posible soportar los máximos 15V que le colocaras de manera inversa.

También e encontrado unos opto-acopladores que serían de mucha utilidad para lo que los deseas, ya que tienen salida digital y la corriente que necesita el LED es muy pequeña (1.5 mA mínimo)y no tendrás dramas para alimentarlos con los puertos serie, su código es H11L1M.

Espero haberme expresado de forma clara, si tienes dudas solo debes consultarlas, un saludo.

Atte. CARLOS.

[Veguepic]

Gracias por la explicacion y los datos Carlos, esta todo muy claro. 

Hoy fui por los zener, pero no encontre los de 2.4 voltios, pero compre de 2.2, 2.7 y 3.3 voltios, asi que tengo buen rato en pruebas. 

Que interesante el H11L1M, voy a bajar el datasheet y revisarlo bien, pues con ese consumo iria perfecto en el puerto serie. He logrado prender 3 leds simultaneamente usando la configuracion de hardware de Winpic para el JDM y funciono perfecto, cada uno consumia unos 3 miliamperios, no quise probar mas sin antes documentarme mejor.

No sabia lo de la tension inversa de los leds, supongo que la soporta si es que circulan unos pocos miliamperios. Pues yo he quemado varios por ponerlos al reves donde debian circular unos 15 miliamperios. 

Mañana pruebo el circuito y lo comento.

Un saludo

[Chaly29]

Hola veguepic, los LED no dejan de ser diodos, solo tienen de diferencia que emiten luz, pero como diodos se comportan casi de la misma manera que los comunes, por lo tanto en inversa no les circula corriente, probablemente los que as quemado hayan sido de muy mala calidad o a ti te parecio que estaban en inversa y en realidad estaban en directa.

Para darte un ejemplo yo los e conectado por medio de una resistencia adecuada directamente a la corriente alterna de 220V, por lo tanto an recibido en inversa 310V y no se quemaron, lo que si despues de un tiempo perdian rendimiento  .

Con respecto a los zener que as conseguido no tienes mucho que probar, usa el de 2.2V y una resistencia de 180 ohm y todo debería funcionar de buena manera.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[Veguepic]

Al fin he avanzado algo 

Hola Carlos, arme tres circuitos identicos para las tres señales que voy a utilizar del puerto serie, con el diodo zener de 2.2 voltios y una resistencia de 180 ohms, ya los probe en el puerto y funcionan perfecto, aunque solo los probe con leds, con los infrarojos no he tenido tiempo de armar la placa pero estoy seguro que no debe haber ningun inconveniente.

Una cosa me extraña del circuito, lo alimente con señales de + - 9 voltios y medi el voltaje en el diodo zener y me dio un valor de 1.46 voltios en los tres casos cuando es alimentado el circuito con + 9 voltios, no estoy diciendo que este mal pero me que un poco extrañado pues yo esperaba un valor cercano a los 2.2 voltios. Sera que lo afecta el transistor?

Pregunte en mil lugares por el H11L1 y nada, cuando ya me habia rendido consegui un sustituto en una tiendita media escondida, es el MOC5007 y a buen precio, voy a jugar un rato con este bicho que se ve muy interesante.

Un saludo.

[Chaly29]

Hola veguepic, es raro, tienes razon, pues en el diodo zener debería haber proximo a 2.2V, el problema puedes ser o que el RS-232 no le de la capacidad en mA para alimentar los LED, o que la resistencia de base del transistor sea muy grande, por lo tanto si es la primera opcion estas jugado , ahora si es la segunda lo único que debes hacer es bajar el valor de la resistencia de base asta que la tensión en el zener sea próxima a los 2.2V, OJO no debes bajar mucho ese valor ya que el circuito no funcionará adecuadamente, solo bájala lo necesario.

Por otro lado me alegro de que hayas podido conseguir aunque sea un reemplazo.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[Veguepic]

Desde el 20 y no he podido conseguir un miliamperimetro, pues en mi polimetro nunca funciono esta opcion, o de rempente lo queme a la primera prueba hace mas de 5 años. 

Bueno luego de algunos dias sin poder hacer nada se me ocurrio poner una resistencia de 1 ohmio en serie, asi midiendo el voltaje en esta me daria la corriente que circula por ella y por lo tanto la del circuito, incluso me daria el valor directamente en miliamperios, todo gracias al Sr. Ohm. 



Aqui estan los datos:



Probe con varios valores de R1 como me indicaste hasta llegar a 1.8k y el voltaje en el zener llego a casi 2.2 voltios pero a 12 voltios de entrada, pero los valores de corriente eran muy diferentes.

[Veguepic]

Entonces me puse a buscar en la red por "corriente constante" y di con este circuito que es muy similar al que me pasate Carlos pero de voltaje constante:



Lo arme y me funciono bien para valores desde 5 hasta 12 voltios, entonces le adicione el led entre el positivo y el colector del transistor, aqui el esquema que arme.



Lo he medido los voltajes en el zener y se mantienen en 2.2 voltios, en el led se mantienen en 1.8 voltios y le he medido el voltaje usando la resistencia de 1 ohm y varia en 6.2 a 6.9 miliamperios, que no es gran diferencia creo; todo esto para valores de entrada entre 5 y 12 voltios.

Carlos, para no perder la costumbre te molesto con unas preguntas:

- Estara bien lo que he hecho con el led o lo debo unicar en otro lado?

- No lo he probado con voltaje inverso, el nuevo transistor me descuadra lo antes aprendido, sera necesario ponerle un diodo antes del circuito?

A ver que opinas.

Un saludo

[Chaly29]

Hola veguepic, lo que as realizado en ese circuito también es una fuente de corriente constante de la manera que tienes colocado el LED, solo que es un poco más sofisticada y estable que la que yo te e pasado, pero igual es valida.

Esa pequeña variación que mides es muy chica para que influya en el uso que le darás, por lo tanto si te sientes más comodo con ese circuito puedes usarlo tranquilamente.

Me parece raro que no funcionara el esquema que te e pasado, ya que lo tengo aplicado en varios lugares y nunca presento problemas  , pero bueno, tu realidad dicta otra cosa 

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[Veguepic]

Hola Carlos:

Si fuera por comodidad preferiria usar tu circuito, que usa un transistor menos, pero lamentablemente no consigo que me funcione. He seguido probando pero los voltajes en el zener no son los esperados. He utilizado una fuente de alimentacion regulada, cambiado los componentes, etc; pero me sigue variando mucho la corriente normalmente mas de un 50% para voltajes entre 5 a 12.

No dudo que te funcione por lo cual la logica me dice que si a ti te funciona y a mi no, es por demas obvio que estoy haciendo algo mal.   

Igual pienso seguir probando y documentarme mas para ver donde esta mi error, pues no es mi costumbre dejar algo que no me funciona. 

Al otro circuito tambien le hice una modificacion para que funcione con menos de 5 voltios. Consiste en remplazar el zener por un simple diodo 1N4148 conectado en directa y he obtenido una variacion de corriente de 6 a 7 mA para tensiones de entrada de 4 a 12 voltios. Lo cual me parece aceptable. Aun deseo probarlo entre 3.3 a 15 voltios y luego con voltajes inversos, al final usare los optoacopladores.

Espero que el opto envie señales de luz y no de humo. 

Si avanzo algo lo pasare por aca.

Un Saludo

P.D. Gracias por tu tiempo y dedicacion Carlos.