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I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono. Practica Nº Tema: Interfono Nombre: ……………………………………………………………………………………….

Interfono automático

La comunicación se realiza de la misma manera que cuando se utiliza el teléfono, sin tecla de conmutación habla-escucha

En el interfono automático descrito a continuación, la tecla de conmutación habla-escucha no es necesaria. La comunicación se realiza de la misma manera que cuando se utiliza el teléfono. Por tanto, dejan también de existir los distintos pulsadores de control y las estaciones dejan de llamarse principal y secundaria, porque los dos aparatos son idénticos, intercambiables y funcionan simultáneamente.

En consecuencia, en el interfono descrito en estas páginas, las únicas

maniobras que deben hacerse son la de puesta en marcha y el apagado del aparato mediante el interruptor de alimentación. Naturalmente, esto es muy cómodo si el aparato se alimenta con la red, pero deberá tenerse en cuenta si se alimenta con pilas. El montaje del conjunto es muy sencillo, y está al alcance de cualquier experimentador.

REQUISITOS INDISPENSABLES

Son varios los requisitos que deben caracterizar un interfono. El primero de ellos es la posibilidad de adaptación de la salida, del circuito a altavoces de baja impedancia, que en este caso es de 8 ohmios. El segundo corresponde a la ganancia del amplificador, que debe permitir una amplificación suficiente incluso para las señales procedentes de una cierta distancia del micrófono. En cambio, en lo referente a la potencia, no es necesario que tenga un valor muy elevado, sobre todo si se tiene en cuenta el excelente rendimiento de los pequeños altavoces, muy eficientes incluso en ambientes muy ruidosos. En cualquier caso, la potencia de reproducción depende el uso que se desee hacer del interfono. Por ejemplo, si se instala en una oficina o en un taller muy ruidoso, serán necesarios de 3 a, 4 W. En cambio, si se instala en un ambiente tranquilo, bastarán 100 mW.

En consecuencia, la sensibilidad de cada interfono deberá poder regularse

para que se adapte a cada condición de funcionamiento, incluida la evitación

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POTENCIA DE SALIDA El amplificador de baja frecuencia, que prácticamente constituye la principal

etapa del interfono, debe tener unas determinadas características de respuesta de frecuencia: como está destinado a reproducir solamente la voz humana, no requiere una banda pasante particularmente amplia, y puede limitarse a la gama de 5.000 a 8.000 Hz. De esta manera se limitan los zumbidos y mucho ruido, con la gran ventaja de una excelente comprensión de la palabra. En cuanto a la distorsión, puede decirse que las pequeñas distorsiones no aceptables en los sistemas de alta fidelidad, no tienen la menor importancia en los interfonos. Teniendo en cuenta estas consideraciones, se ha adoptado un circuito integrado lineal que puede proporcionar una salida de 2 W aproximadamente:

ANÁLISIS DEL CIRCUITO La entrada del interfono es la señal de un micrófono de electret, la cual es

amplificada por un transistor FET, incluido en la propia cápsula del micrófono, que transforma también la elevada impedancia del micrófono a un valor relativamente bajo, adecuado para la entrada del transistor preamplificador TR1.

Las señales de BF amplificadas se aplican, desde el colector de TR1, a la

base de TR2 a través de C3. De este transistor se aprovechan dos salidas: la de colector y la de emisor. Estas dos salidas convergen, a través de C6 y de C7, a las resistencias R9, R10 y al potenciómetro de ajuste P1. Como las dos señales obtenidas están desfasadas 180º, si el cursor de P1 se ajusta adecuadamente, la señal de baja frecuencia que habrá en él será nula. En la práctica, esto significa que a la entrada de IC1 no llegará ninguna señal procedente del micrófono y, por tanto, no se oirá por el altavoz. Por esta razón no puede producirse el efecto Larsen. Sin embargo, a IC1 le llegarán las señales procedentes de la entrada E/S procedentes del otro intercomunicador, totalmente idéntico al de la figura 1.

Si bien las señales captadas por el micrófono se anulan en P1, una parte de

la misma se aplica a la salida E/S desde el emisor de TR2 a través de C7 y R11 y, de aquélla, al potenciómetro P2 de la otra unidad para ser amplificada y escuchada por su altavoz. Y viceversa, cuando el interlocutor habla ante el micrófono de su unidad, la señal de su voz llega al conector E/S de la propia unidad para ser amplificada por IC1 y escuchada por el altavoz.

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El comportamiento de las señales de las salidas de TR2 se examinará más

detalladamente en el esquema parcial de la figura 2. COMPORTAMIENTO DE LAS SEÑALES EN TR2 La señal de entrada de TR2 se ha representado en la figura 2 de forma

senoidal para una mayor sencillez, aunque puede ser bastante compleja. En el emisor de TR2, la forma de la señal es la misma que la de la base,

pero de una corriente más elevada. En cambio, en el colector, el semiciclo A es negativo y el B positivo, debido a la configuración en emisor de TR2, que invierte la fase de la señal de colector con respecto a la base y de emisor.

Los dos condensadores C6 y C7 aíslan las tensiones de c.c. que hay en los

respectivos terminales de TR2 y aplican las señales de emisor y de colector, opuestas en fase, a los terminales de P1.

R11, P1, P2, el cable de conexión al otro aparato y la impedancia de entrada

de este último forman un circuito puente que realiza una función análoga a la que se encuentra en las instalaciones telefónicas.

Regulando adecuadamente el cursor de P1, la señal presente en dicho

cursor se anula, porque a él llegan entonces dos señales de la misma magnitud pero de fase opuesta. Por tanto, en el cursor de P1 desaparece la señal procedente de TR1 y de TR2.

Sin embargo, al cursor de P1 llega la señal procedente del otro interfono,

porque en el otro extremo de P1 no hay ninguna señal en contrafase que la

Fig. 1 esquema de una de las unidades del interfono automático

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anule. En el esquema de la figura 2, la señal del otro interfono se ha representado con una señal senoidal ligeramente diferente de la primera para facilitar la comprensión del proceso, y también se ha indicado con 1 y 2.

MONTAJE Antes de iniciar el montaje del interfono, habrá que realizar dos circuitos

impresos idénticos, cuyo dibujo en tamaño natural se ha representado en la figura 3. El material de las placas puede ser baquelita o fibra de vidrio, y sus dimensiones son de 11 x 5,5 mm. En ellas se montarán los componentes tal y como puede verse en el esquema práctico de la figura 4.

Una vez realizados los dos módulos, cada uno se insertará en una caja de

plástico adecuada, cuyas dimensiones no son críticas.

Fig.2

Fig. 3 Dibujo a tamaño natural del circuito impreso visto por el lado del cobre. Naturalmente, habrá que realizar dos placas.

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En la parte frontal de la caja, figura 5, se montará el micrófono omnidireccional de electret fijándolo con una goma para aislarlo de posibles vibraciones de la mesa y amortiguar el posible efecto Larsen. Debajo del micrófono se montará el interruptor de alimentación que, como se verá más adelante, puede eliminarse en una de las unidades.

La alimentación puede obtenerse de dos pilas planas de 4,5 V y conectadas

en serie, pero para largos períodos de funcionamiento será conveniente emplear 6 pilas de linterna del modelo grande de 1,5 V, conectadas en serie. De todas maneras, para un funcionamiento continuado resultará más cómodo emplear un alimentador de red estabilizado, aunque tiene el inconveniente de que el interfono no puede utilizarse en caso de un corte de fluido.

Por último, sólo queda por indicar que el circuito integrado no debe montarse

con un zócalo para facilitar la disipación del calor que genera mediante sus patillas. A tal efecto, las pistas a las que va soldado se han dibujado de grandes dimensiones para que sirvan de radiador.

Fig. 4 Disposición de los componentes en el circuito impreso. No es recomendable el uso de zocalo para el circuito integrado.

Fig. 5 Disposición del microfono y del interruptor en el mueble.

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Una vez montados los módulos y haberlos repasado bien, se montarán los

componentes en la caja y se conectarán a los correspondientes terminales de las placas.

Se empezará por cerrar los interruptores S1 de cada aparato, previamente

interconectados con un cable apantallado a través de los conectores E/S de cada uno. Después se ajustarán los potenciómetros P2 para la máxima amplificación y se ajustarán los potenciómetros P1 para eliminar totalmente el efecto Larsen.

Si no se consiguiese eliminar esta realimentación acústica, habrá que

comprobar las tensiones indicadas en el esquema de la figura 1 de TR2, las cuales tienen que ser de 6 V y, de 3 V para el colector y el emisor respectivamente. Es posible que, debido a las tolerancias de amplificación de los transistores, R5 deba sustituirse por otra de 56 KΩ o de 33 KΩ. Lo mismo puede suceder con R9, que puede cambiarse por otra de 6,8 KΩ, pero estos cambios de valores sólo se efectuarán en último extremo.

Una vez terminados los ajustes para la eliminación del efecto Larsen, los dos

potenciómetros P2 se ajustarán al nivel de volumen más adecuado al ambiente.

El hecho de emplear dos interruptores S1, S2 puede dar lugar a problemas

si uno de ellos está cortado por distracción. Para evitar este inconveniente, puede realizarse la modificación indicada en la figura 6, en la que, además del cable apantallado, se necesita un cable de dos conductores o dos conductores de color diferente para la identificación de su polaridad. Los dos diodos de silicio D1 y D2 impiden que la tensión de alimentación de un interfono se aplique a la del otro. Con este sistema, basta con accionar un solo interruptor para poner en marcha el conjunto. Si se adopta esta configuración, C5, prescrito de 250 µF en la lista de componentes, deberá ser de 500 µF, e incluso puede prescindirse de uno de los interruptores, de una fuente de alimentación y de los diodos D1 y D2.

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Fig. 6 Esquema que permite poner en marcha los dos equipos con un sólo interruptor.

Lista de componentes

R1 = 2,2 MΩ P1 = 25 kΩ TR1 = BC237, BC548 R2 = 3,3 KΩ P2 = 25 KΩ TR2 = BC237, BC548 R3 = 2,2 KΩ C1 = 1µF / 35V tántalo IC1 = LM380N (14 pins)R4 = 220 Ω C2 = 25µF / 16V electrolítico AV1 = altavoz 8Ω R5 = 47 kΩ C3 = 1µF / 35V tántalo S1 = interruptor R6 = 33 KΩ C4 = 50µF / 16V electrolítico R7 = 3,3 KΩ C5 = 250µF / 16V electrolítico

MIC. 1 = micrófono electret 3 terminales

R8 = 3,3 KΩ C6 = 1µF / 35V tántalo varios R9 = 6,8 KΩ C7 = 1µF / 35V tántalo Hilo de conexión R10 = 3,3 KΩ C8 = 100nF poliéster plano Cable blindado R11 = 6,8 KΩ C9 = 250µF / 16V electrolítico R12 = 1,5 KΩ C10 = 4,7nF cerámico

Jack de 3,5mm macho y hembra

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OBJETIVOS:

♦ Conocer el funcionamiento de un dispositivo con semiconductores. ♦ Conocer los principios de la amplificación. ♦ Conocer los conceptos asociados a cualquier amplificador. ♦ Adquirir destreza con los aparatos de medida.

PRACTICA: PROCESO. 1. Desconecta el altavoz y coloca en su lugar una resistencia de entre 8 y 10

Ω. 2. Desconecta el micrófono. Para la práctica es imprescindible el utilizar un

generador de baja frecuencia. 3. Ajusta el potenciómetro P2 para máximo volumen.

Fig. 7 Disposición de terminales de varios tipos de micrófono que existen en el mercado. La conexión de la salida debe hacerse siempre con cable blindado, para evitar zumbidos en la salida.

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I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono. 4. Ajusta P1 hacia el extremo de R9. En este momento el interfono deja de

comportarse como tal y se convierte en un amplificador que ampliará la señal de entrada para sacarla por el altavoz.

5. Ajusta el generador de B.F. a 1KHz de señal senoidal y 10mVpp. Y conéctalo a la entrada de micro. No olvides que el terminal negro se debe conectar al negativo. Conecta un canal del osciloscopio también a esta entrada. Comprueba que el terminal negro esté también conectado al negativo.

6. Aplica 9V de tensión de alimentación al amplificador. 7. Conecta el otro canal del osciloscopio a la salida del altavoz, como siempre

el terminal negro al negativo. 8. Mide el nivel de la amplitud de la señal de salida. Anótalo en la tabla1.

Calcula la ganancia de tensión del amplificador utilizando la fórmula siguiente. Anótalo también en la tabla.

entrada

salidav v

vA =

9. Calcula la ganancia de tensión en dB. Utilizando la siguiente fórmula.

Anótalo en la tabla1.

entrada

salida

vv

dBAv log20)( =

10. Comprueba con el osciloscopio si la señal de salida está en fase con la de entrada o está desfasada. Anótalo en la tabla1

11. Observa la señal de salida atentamente y sube poco a poco el nivel de la señal de entrada hasta que en la salida se produzca un recorte de las crestas positivas o negativas. Justo antes de que se produzca este recorte mide el nivel de señal de entrada y salida. Este es el nivel máximo de señal que podemos introducir en entrada sin que se produzca distorsión. Y es también el nivel máximo de señal que podemos tener en salida para esta tensión de alimentación. Anota en la tabla esta pareja de valores.

12. Incrementa la tensión de entrada de 9V hasta 12V. Observa como ahora la tensión máxima de entrada y salida también se ha incrementado. Anota los nuevos valores Entrada Salida Av Av(dB) Desfase

Para 9V de alimentación Para 12V de alimentación Ventrada max. Vsalida max. Ventrada max. Vsalida max.

Tabla1 13. Vamos a verificar si nuestro amplificador es capaz de amplificar por igual

todas las frecuencias de audio, o si por el contrario amplifica mejor algunas de ellas.

14. Ajusta el generador a 20Hz y 20 mVpp y mide la tensión de salida. Calcula la ganancia y anota estos valores en la tabla2.

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15. Incrementa la frecuencia de la señal de entrada una octava, mide la señal de salida, calcula la gancia y anota estos valores en la tabla2. Es muy

I.E.S. “La Fuensanta” Ciclo superior de sistemas de telecomunicación e informáticos. Medidas Interfono. importante no cambiar el nivel de la señal de entrada, para que los valores no sean falseados. Frecuencia Vsalida Ganancia Frecuencia Vsalida Ganancia

En todos los casos la señal de entrada es de Tabla 2

16. Dibuja la curva de respuesta en frecuencia de este amplificador en una

gráfica logarítmica. 17. Calcula cuales son las frecuencias de corte superior e inferior de este

amplificador. Recuerda que las frecuencias de corte son las que corresponden con una ganancia de -3dB de la máxima.

18. Anota estas frecuencias en la tabla 3.

Frecuencia corte superior Ganancia (dB) Ganancia

máxima (dB) Frecuencia

corte inferior Ganancia(dB)

19. Marca estas frecuencias en la gráfica.

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