Interruptor de Enclavamiento

Funcionamiento del circuito

Este circuito es un interruptor de enclavamiento que utiliza un temporizador NE555, transistores y un relé. La funcionalidad se basa en la capacidad del temporizador NE555 para operar en modo biestable, lo que permite mantener activado el relé y, por lo tanto, la carga conectada hasta que se corte la alimentación. A continuación, detallo el funcionamiento completo:

1. Activación inicial con el botón SW1

• Función del botón SW1:

  • SW1 es un interruptor momentáneo que, al presionarse, conecta momentáneamente el nodo correspondiente a la fuente de 12V DC.

  • Esto crea un pulso de activación para inicializar el circuito.

• Red resistiva (R1 y R2):

  • La señal de activación pasa primero a través de R1 (100kΩ) y R2 (22kΩ).

  • Estas resistencias limitan la corriente hacia la base del transistor Q1 (BC547), protegiéndolo de sobrecorrientes.

2. Transistor Q1 (BC547)

• Activación de Q1:

  • Cuando SW1 se pulsa, la corriente que fluye hacia la base de Q1 polariza el transistor, activándolo.

  • Q1 es un transistor NPN. Al activarse, permite que la corriente fluya desde su colector hacia su emisor.

• Función de Q1:

  • Q1 actúa como un amplificador de señal. Su colector está conectado a la resistencia R3 (22kΩ), que a su vez polariza la base del transistor PNP Q2 (BC557).

  • Mientras Q1 está activado, genera un nivel bajo en el colector, que es suficiente para activar Q2.

3. Transistor Q2 (BC557)

• Activación de Q2:

  • Q2 es un transistor PNP. Su base está conectada al colector de Q1 a través de R3.

  • Cuando Q1 está activado, la base de Q2 se polariza negativamente respecto a su emisor, lo que hace que Q2 entre en conducción.

• Función de Q2:

  • Q2 proporciona energía al temporizador NE555. Al activarse, conecta el pin 8 (VCC) y el pin 4 (RESET) del temporizador a la fuente de 12V DC.

  • Esta conexión inicializa el temporizador NE555, permitiendo que el circuito comience a funcionar.

4. Temporizador NE555 en modo biestable

• Configuración del NE555:

  • El temporizador está configurado en modo biestable. Esto significa que tiene dos estados estables:

    • Salida baja (pin 3 desactivado).

    • Salida alta (pin 3 activado).

  • La transición entre estos estados ocurre cuando el pin 2 (TRIGGER) recibe una señal baja o cuando se interrumpe la alimentación.

• Circuito de disparo (TRIGGER):

  • Cuando Q2 se activa, el pin 2 del NE555 recibe una señal válida para disparar el temporizador. Esto ocurre debido a la polarización correcta proporcionada por la red resistiva R4 (22kΩ) y R5 (33kΩ).

  • El capacitor C1 (10nF) actúa como un filtro que evita disparos erróneos debido a ruidos eléctricos o rebotes mecánicos del botón.

• Salida del temporizador (pin 3):

  • Una vez disparado, el NE555 genera una señal alta en su pin 3, que se mantiene indefinidamente gracias a su configuración biestable.

  • Esta salida alta activa la siguiente etapa del circuito.

5. Control del relé mediante el transistor Q3 (2N3904)

• Activación de Q3:

  • La señal alta del pin 3 polariza la base del transistor Q3 (2N3904) a través de la resistencia R6 (220Ω).

  • Q3 es un transistor NPN. Al recibir la señal en su base, entra en saturación, permitiendo que la corriente fluya desde el colector hacia el emisor.

• Energización del relé RL1:

  • La corriente que fluye a través de Q3 energiza la bobina del relé RL1, cerrando los contactos del relé.

  • Cuando los contactos del relé se cierran, se activa la carga conectada al relé (por ejemplo, una lámpara, motor u otro dispositivo).

6. Protección contra picos de voltaje (D1 - 1N4004)

• Función del diodo D1:

  • El diodo D1 (1N4004) está conectado en paralelo con la bobina del relé, pero con polaridad inversa.

  • Cuando la bobina del relé se desenergiza, genera un pico de voltaje inverso debido a la energía almacenada en su campo magnético (inductancia).

  • Este pico de voltaje podría dañar el transistor Q3. El diodo D1 permite que el pico de corriente recircule a través de la bobina, disipándose de manera segura.

7. Enclavamiento del circuito

• Mantener el estado activado:

  • Una vez que el pin 3 del temporizador 555 se encuentra en estado alto, el circuito permanece en este estado. El relé sigue energizado y la carga conectada permanece activada.

  • Este estado persiste incluso si el botón SW1 deja de ser presionado.

• Condiciones para desactivar el circuito:

  • El circuito se desactiva automáticamente solo si se corta la alimentación principal (12V DC). Esto interrumpe el suministro de corriente a todo el circuito, incluyendo el temporizador NE555 y el relé.

  • Al restablecer la alimentación, el temporizador vuelve a su estado inicial (salida baja, pin 3 desactivado), quedando listo para ser activado nuevamente con el botón SW1.

Detalles adicionales sobre los componentes

1. Transistores Q1, Q2 y Q3:

   • Q1 y Q2 actúan como etapas de control y amplificación para inicializar el temporizador.

   • Q3 se encarga de controlar directamente el relé, funcionando como un interruptor de alta potencia.

2. Relé RL1:

   • Es el elemento encargado de conmutar la carga externa conectada. Su bobina requiere suficiente corriente para energizarse, la cual es proporcionada por Q3.

3. Resistencias y capacitor:

   • Las resistencias limitan corrientes y configuran niveles de voltaje para asegurar el correcto funcionamiento de los transistores y del temporizador.

   • El capacitor C1 filtra señales espurias, estabilizando la operación del temporizador.

Resumen del funcionamiento

1. Pulsar SW1 inicia el circuito activando Q1 y Q2.

2. Q2 energiza el temporizador NE555, disparándolo para que su salida (pin 3) pase a alto.

3. La salida alta activa Q3, energizando el relé RL1.

4. El relé mantiene su carga activada mientras el circuito esté alimentado.

5. Cortar la alimentación desactiva el circuito, restableciéndolo a su estado inicial.