Circuito Contador Fotoeléctrico: Funcionamiento y Componentes

Principio de Funcionamiento

El circuito corresponde al **conformador de pulsos**. En condiciones normales, la fuente de luz ilumina la **fotocelda** y su resistencia es muy baja. Como resultado, la entrada del inversor **Schmitt trigger** recibe un nivel alto y su salida es baja. Cuando se interpone un objeto entre el rayo de luz y la fotocelda, la resistencia de esta **última** aumenta, aplicando un nivel bajo a la entrada del inversor **Schmitt trigger**. Como respuesta, la salida del circuito realiza una transición de bajo a alto, es decir, produce un **flanco de subida**.

Cuando el objeto deja de interrumpir el rayo de luz, la resistencia de la fotocelda disminuye y la salida del inversor se hace nuevamente baja. El resultado neto de este proceso es la emisión de un **pulso positivo de voltaje**. Este pulso se aplica al contador. Las fotoceldas no responden inmediatamente a los cambios en la intensidad de luz incidente y, por tanto, generan señales lentas. Esta es la razón por la cual se emplea una compuerta **Schmitt trigger** como dispositivo **conformador de pulsos**.

El **potenciómetro** permite ajustar la sensibilidad de la fotocelda de acuerdo a la intensidad de luz incidente. La resistencia de **1 KΩ**, situada al lado del potenciómetro, sirve de protección, evitando que circule una corriente excesiva cuando el potenciómetro **está** en su mínima posición de resistencia y la **LDR** **está** iluminada.

El **contador de pulsos** es el corazón del sistema, **está** desarrollado alrededor del circuito integrado **MC14553**. Este chip consiste en tres contadores **BCD** conectados en cascada. El primer contador registra, en código **BCD**, las unidades, el segundo las decenas y el tercero las centenas del número de pulsos. Por ejemplo, si han ingresado 726 pulsos, en las salidas del primer contador se tendrá el código **BCD** 0111 (7), en las salidas del segundo el código 0010 (2) y en las salidas del tercero el código 0110 (6). Estos tres códigos se rotan secuencialmente en las salidas del contador MC14553, apareciendo cada uno durante una pequeña fracción de tiempo (≈ 1.6 ms). Esta forma de presentar información digital se conoce como **multiplexación por división de tiempo**.

Las salidas del contador alimentan un **decodificador 4543B**, el cual convierte cada código **BCD** en un código de siete segmentos que excita, secuencialmente, los **displays** encargados de visualizar las unidades, decenas y centenas de la cuenta.

Diagrama Esquemático

Los pulsos provenientes del conformador se aplican al pin 12 del **MC14553**. Las líneas **MR** (reset maestro, pin 13) y **DIS** (inhibidor, pin 11) deben estar ambas en bajo.

Para iniciar la cuenta a partir de 000 o cancelarla en cualquier momento, debe pulsarse el botón de borrado **S1 (RESET)**. De este modo, la línea **MR** del MC14553 recibe un nivel alto y todas las salidas **BCD** de sus contadores internos se hacen iguales a 000. Para detener la cuenta y congelarla en el último valor registrado sin borrarla, debe pulsarse el botón de paro **S2 (STOP)**. Cuando esto se hace, la línea **DIS** del MC14553 recibe un nivel alto e inhibe la operación de los contadores **BCD** internos. El **condensador** determina la frecuencia de exploración, es decir, la rapidez con la cual el MC14553 muestra secuencialmente en sus salidas los códigos de las unidades, decenas y centenas de la cuenta actual.

La línea de sobreflujo (**OF**, pin 14) es normalmente baja y se hace alta cuando la cuenta registrada por el **MC14553** alcanza su valor máximo (999). Esta característica permite expandir la longitud del conteo a 4 o más dígitos.

Las salidas **BCD** del **MC14553** **están** conectadas a las entradas del **decodificador CD4543**. Las salidas de este último, a su vez, manejan los tres **displays** de presentación de la cuenta. Cada segmento de los displays (a, b, c, etc.) **están** unidos entre **sí** y sus **ánodos** **están** conectados **al** positivo de la fuente a través de los tres **transistores**. El estado de estos transistores lo controlan las líneas de selección del contador.

Cuando el código **BCD**, disponible en las salidas del contador, es el correspondiente a las unidades, la línea del pin 2 se hace baja, el primer **transistor** se energiza y el **display** de la izquierda visualiza el **dígito** menos significativo de la cuenta. Cuando el código disponible es el de las decenas, se hace baja la línea del pin 1, el segundo **transistor** conduce y el **dígito** **correspondiente** se visualiza en el **display** del centro. Del mismo modo, cuando el código suministrado por el contador es el de las centenas, la línea del pin 15 se hace baja, el tercer **transistor** conduce y el respectivo **dígito** se visualiza en el **display** de la derecha. Una vez terminado este ciclo, que dura aproximadamente 5 milisegundos, la secuencia se repite.

Los tres **displays** se energizan uno tras otro, a una velocidad tal que da la impresión de que todos **están** permanentemente iluminados, aunque en realidad la información que ellos representan **está** **multiplexada** en el tiempo. Esto se debe al fenómeno de **persistencia de las imágenes de la retina**. La alimentación que requiere este **contador fotoeléctrico** es de **9 Vdc**.

Lista de Componentes