Timbre electrónico con compuertas NAND

Timbre electrónico con 4011 (compuertas NAND)

Este Timbre electrónico con 4011 se utiliza como timbre de entrada para cualquier casa de habitación u oficina y emitirá un sonido característico en un pequeño parlante. Cómo el timbre electrónico utiliza circuitos integrados de la tecnología CMOS, su consumo de corriente es extremadamente bajo, siendo aproximadamente del orden de los 2 a 5 uA (microamperios).

Su bajo consumo permite mantenerlo conectado a la fuente de voltaje de manera continua. Si se utiliza una batería alcalina de 9 V, puede estar en funcionamiento por muchos meses sin ningún problema.

Funcionamiento del timbre electrónico con 4011

El timbre electrónico se puede separar en tres diferentes secciones.

1 – El interruptor de tacto

El interruptor de tacto utiliza la resistencia de la piel para disparar el circuito. IC1 (un circuito integrado de 4 compuertas NAND de 2 entradas) tiene ambas entradas de la compuerta (a) unidas de manera que funciona como una compuerta inversora o compuerta NOT.

Si un nivel lógico “1” se presenta en la entrada, un nivel lógico “0” aparecerá en la salida y viceversa. Los pines 1 y 2 de la entrada están conectados a +9 V (“1” lógico) a través de la resistencia R1, de esta manera tendremos un “0” lógico en la salida (pin 3).

Si una resistencia de valor menor al valor que tiene la resistencia R1, (supongamos el valor de la resistencia de la piel un dedo que es de típicamente 10 a 50 kilo ohmios) se coloca entre la entrada y 0 V (ver “contactos” en el diagrama), el estado lógico de IC1a cambiará y su salida subirá a 9 V (“1” lógico).

Una red RC compuesta por el condensador electrolítico C1 y la resistencia R2 mantiene la salida en “1” lógico por un corto periodo de tiempo (aproximadamente 1 segundo por cada microfaradio del condensador C1).

La salida de la red RC se envía al primer circuito astable compuesto por las compuertas IC2a e IC2b.

2 – Los osciladores

La salida de la sección de interruptor de tacto habilita el primer astable (generador de onda cuadrada), que funciona a una frecuencia aproximada de 10 Hz.

Este a su vez habilita a un segundo estable que funciona a una frecuencia de 5 kHz. Como resultado, la salida tendrá una frecuencia de 5 KHz que es activada por una señal de 10 Hz.

3 – Salida de audio

La salida (pin 11) del astable compuesto por las compuertas IC2c e IC2d alimenta los transistores Q1 y Q2 en configuración Darlington.

La configuración Darlington es una configuración de amplificador de corriente, lo que permite manejar parlantes de baja impedancia. Se recomienda colocar dos mini parlantes de 8 ohmios en serie.

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Lista de componentes del timbre electrónico

• 2 circuitos integrados CMOS CD4011 (IC1, IC2)
• 2 transistores NPN 2N3904 o similar (Q1, Q2)
• 1 diodo 1N4001 (D1)
• 1 resistencia de 4.7 M (R1)
• 1 resistencia de 1 M (R2)
• 1 resistencia de 47 K R3
• 1 resistencia de 39 K (R4)
• 1 resistencia de 680 K (R5)
• 1 resistencia de 270 K (R6)
• 1 resistencia de 33 K (R7)
• 1 resistencia de 10 ohmios (R8)
• 1 condensador de 4.7 uF (microfaradios) de tantalio (C1)
• 1 condensador de 1 uF de tantalio (C2)
• 1 condensador de 1 nF (nanofaradio) cerámico (C3)
• 1 batería alcalina cuadrada de 9 V.