Hace más de 6 años presenté este circuito, cuyo funcionamiento retomo para que pueda comprobar las bondades de los laboratorios virtuales, especialmente el simulador Livewire. En esta nota volvemos a describir el funcionamiento de un voltímetro que indica si la tensión de línea está entre 200V y 250V, o si la misma es demasiado baja o muy alta.

El circuito de nuestro indicador de tensión de línea se muestra en la figura 1.

La tensión de alimentación de la parte electrónica se toma a través del regulador formado por R1 y el diodo zener que en este caso está formado por 3 componentes (D5, D6 y D7) dado que es preciso contar con un tener de más de 20V y el simulador que usaremos sólo cuenta con componentes de menor tensión zener. Esta tensión de referencia se aplica a un regulador integrado tipo TL78L15, en cuya salida se tiene una tensión constante de 15V que permanece prácticamente inalterable por más que baje demasiado la tensión de la red.

La tensión presente a la salida de RG1 de 15V no sólo sirve para alimentar al conjunto, sino también como tensión de referencia para los comparadores IC1 e IC2.

La tensión de red, que es la que se quiere monitorear y que se aplica en las terminales CN1 y CN2, se toma del punto central del potenciómetro VR1, integrante del divisor de tensión formado por R2, VR1 y R3. La porción resultante se rectifica con D1 y se filtra con C4. Cuando la tensión de red baja más allá de 200V se deberá encender el led D9, mientras que si sobrepasa los 250V será D8 quien se ilumine.

Obviamente, cuando la tensión está entre 200V y 250V, será indicación de que la tensión de la línea está dentro de los parámetros normales; en esas condiciones conducirá Q1 y, por consiguente, se encenderá el led D10, para dar un aviso de la condición normal.

La indicación "normal" de tensión de red dentro de los parámetros antes mencionados se ajusta mediante el potenciómetro VR1.

Para ajustar el equipo dentro de la banda de operación apropiada se debe contar con un reductor de tensión de red (variac, si es posible) y si no se dispone de un método apropiado, se puede dejar el potenciómetro en la mitad de su recorrido. Por último, debe tener presente que el circuito no está aislado de la corriente eléctrica, por lo cual se debe tener cuidado en el ajuste y luego tiene que colocarlo en un gabinete aislante.

Para la “simulación” del circuito, con el objeto de ver si funciona, lo armamos en el programa Livewire, para ello abrimos el programa y nos aparece una pantalla como la de la figura 2. De la galería “Fuentes de poder (Power gallery)” tomamos el regulador de tres terminales y lo arrastramos hasta nuestra hoja de trabajo (figura 3). Luego, de la galería “Circuitos Integrados (Integrated Circuits)” tomamos y arrastramos los dos amplificadores operacionales, ubicándolos en la posición semejante a las que ocupan en el circuito de la figura 1. El siguiente paso consiste en seleccionar la galería de “Semiconductores Discretos (Discrete Semiconductors)” y arrastrar hacia nuestra hoja de trabajo los diodos D1 a D4, los zener D5, D6 y D7 (se colocan 3 zener de 6,8V porque el programa no posee, por el momento, componentes de 20V o más, tema que será resuelto en una próxima actualización del programa Livewire) y el transistor Q1. Cabe aclarar que en algunos casos deberá “rotar” el componente y para hacerlo tiene que seleccionarlo y luego hacer un “click” en el ícono que está en la barra del menú.

Hecho ésto, tendremos en nuestro programa una imagen como la mostrada en la figura 4.

Antes de continuar con el armado del circuito para poder simularlo, conviene “identificar” a cada componente con su valor correcto, conforme con la siguiente lista:

RG1 = 78L15
IC1, IC2 = LM741
Q1 = BC548B
D1, D2 = 1N4001
D3, D4 = 1N4148
D5, D6, D7 = Zener de 6,8V
D8 = Led rojo
D9 = Led Amarillo
D10 = Led verde

Para darle el valor a cada componente, nos posicionamos con el Mouse sobre él y hacemos click con el botón derecho del mouse, nos dirijimos a la opción “Modelos (Models)” y elegimos el componente 7815 (15V, 100mA), tal como se muestra en la figura 5. Luego de hacer este procedimiento con todos los componentes, tendremos en nuestra hoja de trabajo, una imagen como la de la figura 6, note que ahora todos los componentes tienen su valor (matrícula) identificado.

Ahora, sólo nos queda agregar los componentes pasivos, la fuente de alimentación y comenzar a “unir” los componentes. De la galería “Componentes Pasivos (Passive Components)” arrastramos las resistencias y las colocamos en el lugar indicado, dentro de la hoja de trabajo, luego el potenciómetro y por último los capacitores. Ahora debemos agregar el valor adecuado a cada componente pasivo, para ello nos posicionamos con el mouse sobre cada uno y hacemos un doble click con el botón izquierdo, luego colocamos el valor en el casillero correspondiente y apretamos OK. Nos queda una imagen como la mostrada en la figura 7.

Los valores de los componentes que debe colocar son:

VR1 = 250kohm
R1 = 1kohm?- 5W
R2 = 180kohm
R3 = 4k7
R4 = 2k2
R5 = 2k2
R6 = 12kohm
R7 = 100kohm
R8 = 1kohm
R9 = 1kohm
R10 = 56kohm
R11 = 1kohm
C1 = .47µF
C2 = 100µF
C3 = 220nF
C4 = 22µF

Ahora, debo unir los diferentes componentes colocándome sobre el terminal de uno de los componentes, apretando el botón del mouse y arrastrando dicho mouse hasta el extremo del otro componente, donde debo hacer la unión. Haga esto hasta completar el esquema mostrado en la figura 1. El circuito quedará “casi” como queremos, sólo debo agregar los contactos CN1 y CN2, que serán las “puntas de prueba” de mi circuito. Ahora bien, compare lo que quedó en pantalla con lo que está en la figura 1, verá que es muy probable que las “matrículas” de los componentes están encimadas (vea la figura 8), lo que impide que se pueda comprender bien “de qué se trata”. Se puede mover la indicación o texto que está al lado de cada componente. Para hacerlo, debe dar primero la indicación de que se pueda mover el texto. Para realizarlo, seleccione un componente cualquiera y diríjase a la columna “Edición (Edit)” de la barra del menú, seleccione la opción “Etiqueta (Label)” y asegúrese que esté destildada la opción “Fijo (Fixed)”, tal como vemos en la figura 9. Ahora podrá mover cualquier texto hasta la posición que quiera, sólo debe seleccionar el texto y arrastrarlo hasta la nueva ubicación y… ¡ya está!

Ahora podemos hacer la simulación, para ello puede colocar un generador o una batería entre los bornes CN1 y CN2. Con una tensión de 220V alterna (o 310V de continua), debe ajustar VR1 para que encienda el Led D10 y estén apagados D8 y D9. Si ahora coloca una tensión entre bornes menor de 180V y vuelve a simular (apretando el triangulito - play- de la barra de menú) se deberá encender el Led D9 y permanecerán apagados D8 y D10, indicando baja tensión. Vuelva a parar la simulación (con el botón que tiene el cuadradito - stop- de la barra del menú), cambie la tensión de la fuente a 360V y vuelva a simular, verá que se enciende el Led D8, lo que muestra que hay una tensión excesiva. Recuerde que para cambiar la tensión de la batería deberá ubicarse sobre ella, seleccionarla y hacer un doble click.

Comprobado el funcionamiento observará el comportamiento de este indicador y “el potencial” de Livewire. Si aún no posee este programa, puede bajar el demo de nuestra web con la clave newave.

Ahora está en condiciones de realizar el circuito impreso, para ello deberá ejecutar el programa PCB Wizard 3 y seguir los pasos que explicamos en el libro “Simulación de Circuitos & Diseño de Circuitos Impresos” (figura 10) o bajar un tutorial de la web con la clave que mencionamos. En la figura 11 tiene uno de los tantos diseños que puede realizar de la placa de circuito impreso.

Si quiere “practicar” la simulación de circuitos y no quiere armar este proyecto, puede bajar de nuestra web los archivos “indi.lvw” e “indi.pcb” con la clave indi.