Auto Power Off (Apagado Automático)

La mayoría de los equipos que utilizan baterías están diseñados por expertos que cada día avanzan un poco más hacia el objetivo de optimizar el rendimiento de estas dentro de cada aplicación. El “Auto Power Off” o lo que se traduciría como apagado automático es una de las herramientas encargadas de mejorar ese rendimiento de las baterías en todos los equipos. Desde la pantalla de un ordenador portátil que se oscurece luego de un tiempo de inactividad, hasta el apagado de un multímetro en forma automática, la mayoría de los equipos incorporan este modo de trabajo. A pesar de estar orientado a funcionar en equipos portátiles, el sistema que hoy te presentamos puede ser muy útil en equipos conectados a la red domiciliaria. Veamos cómo funciona.

Desde un TV que se apaga de manera automática al no recibir señal, hasta una cámara fotográfica que pasa a modo de espera, o “Stand-By”, al no ser utilizada durante un lapso de tiempo predeterminado, el popular sistema Auto Power Off está presente en la mayoría de los equipos electrónicos que nos rodean. El apagado automático es una herramienta que nos ofrecen los constructores de la electrónica de consumo para optimizar el rendimiento de los sistemas de energía de los aparatos. Este tipo de aplicaciones es muy notable y útil en los equipos alimentados a baterías ya que nos permiten obtener una mayor duración de abastecimiento energético mientras que, en los equipos conectados a la red de energía domiciliaria, ofrece varias posibilidades entre las que podemos contar como destacadas al ahorro de energía y al aumento de la vida útil del producto gracias a la reducción de sus horas de funcionamiento.

Desde una balanza doméstica hasta una calculadora científica, todo gadget electrónico moderno trae incorporado un circuito “Auto Power Off” y a partir de este artículo, tú también podrás incorporarlo en tus montajes. Nosotros hemos preparado este desarrollo para aplicarlo dentro de la fuente principal del Analizador de Espectro que estamos construyendo, pero tú puedes tomar la idea básica y trasladarla a cualquier desarrollo que quieras. En nuestra aplicación, no sólo abarcará a la fuente de alimentación de 5Volts, necesaria para el display del sistema, sino que hará lo propio con la de 3,3Volts necesaria para alimentar el PIC 18F25K20 que utilizaremos aprovechando la ventaja que nos brinda el software libre Amicus. Como el desarrollo del año es demasiado grande para presentarlo en una sola entrega, decidimos fragmentar la mayor cantidad de conceptos elementales en forma separada para que puedas elaborar tus propias ideas en función de lo que puedes observar semana a semana. Por ejemplo, ¿ya has experimentado con potenciómetros digitales?, o si eres un recién llegado al mundo de la electrónica ¿ya has descubierto al NE555 y sus aplicaciones?

La imagen del circuito es muy sencilla de comprender y te muestra como elementos principales al 7805 y al AZ1117-3V3 que son reguladores de tensión, fundamentales para el display y para el microcontrolador. Por otro lado, en la parte superior del esquema se destaca la conexión y activación al relé que también es muy fácil de interpretar. Al pulsar el switch “POWER” la base de T1 deja de estar polarizada con tensión positiva y hace pasar a T1 a la saturación (conducción). En ese instante  VR1 (7805), además de entregar la tensión que luego se emplea en el resto del circuito, polariza a través de R6 la base de T3 energizando de este modo el relé. En nuestro caso, utilizamos este relé para alimentar la fuente de 12V y de 24V que vimos en la entrega anterior. Mientras el sistema está apagado (T1 no conduce), el consumo de energía de todo el Analizador de Espectro se reduce al consumo del transformador que energiza esta etapa que hoy te mostramos, es decir, a un mínimo posible. Luego, cuando todo ingresa al modo de funcionamiento, los consumos se incrementan con la energía que consumen y entregan los reguladores de esta etapa más la fuente de alimentación de 12V y 24V.

Recuerda que si vas a utilizar este concepto de circuito en un equipo con alimentación a batería, puedes obviar los rectificadores de entrada D5-D6 (aunque no sería mala idea dejarlos para evitar inversiones de polaridad con conexiones accidentales). También puedes prescindir de C15 si lo deseas. Al resto de los componentes debieras dejarlos siguiendo los consejos que siempre intentamos acentuar acerca del ruido eléctrico y los graves problemas que puede ocasionar en el funcionamiento de tus circuitos. Por supuesto, en el momento en que menos lo esperas y cuando todo está listo para la demostración. Con estas recomendaciones nos referimos a las inductancias y a los capacitores que ves en el circuito propuesto. Volviendo a él, sólo nos resta explicar su manera de relacionarse y trabajar con el microcontrolador. La parte inicial, como ya te la hemos explicado es muy sencilla: al pulsar sobre el botón “POWER” la base de T1 deja estar polarizada en forma positiva, pasa del corte a la saturación (conducción) y provee energía a todos los circuitos que le siguen, es decir, a los reguladores 7805 y AZ1117-3V3. Estos, por su parte, pondrán en funcionamiento al microcontrolador y su programa interno dará comienzo al ciclo de “retención” de la conducción de T1. Si observas el listado del programa (muy comentado para ser comprendido y trasladado de manera sencilla a otros lenguajes) encontrarás entre sus primeras instrucciones la de mantener en estado alto al pin de salida RC0 que se encargará, mediante R4 de provocar la saturación de T2 y mantener de este modo, la conducción continua de T1. (Apóyate en el circuito para observar estos detalles)

Durante la ejecución del programa, el microcontrolador se encargará, además de realizar las tareas que creas necesarias y que el programa del PIC incorpore, de controlar el estado del botón “POWER” ¿Cómo hace esto? Mediante la supervisión de la tensión presente en el pin RC1. Si el botón (POWER) se pulsa, la tensión entregada por la resistencia “pull-up” R5 se hace cero en el pin RC0 y de este modo el PIC interpreta que hemos pulsado el botón para apagar el sistema. Por lo tanto, mientras RC0 se encuentre en estado alto, la fuente se encontrará operativa y funcionando. Mientras tanto, un primer contador se encargará de supervisar la actividad del PIC. Si durante un tiempo prudencial y programable (que se puede ajustar a la necesidad de la aplicación), no se ejecuta ninguna acción, ni se realiza ningún procedimiento, el programa pasará a un estado de aviso de que en un paso próximo iniciará el proceso de apagado. En nuestro ejemplo, como verás en el video, hemos optado por un LED intermitente, pero tú puedes colocar allí una indicación sonora (beeper) u otro tipo de advertencia al usuario de que se está entrando en el proceso de apagado automático. Si durante ese intervalo de tiempo se establece nuevamente la actividad mediante algún procedimiento actuado por el PIC o por alguna manipulación inducida por el usuario, el programa colocará a cero todos los contadores y la situación será como si el equipo hubiera estado siempre activo.

El circuito del PIC, necesario para ejercitar esta aplicación, puedes encontrarlo en el artículo donde ya hemos hablado de Amicus y el 18F25K20 donde el circuito mínimo,  elemental e indispensable será útil para ensayar este trabajo. Es decir, con el microcontrolador, el cristal y los pines RC0 y RC1 ya puedes comenzar a trabajar y por supuesto, mejorar este desarrollo. Si en cambio eres lector de NeoTeo y estás siguiendo la construcción del Analizador de Espectro, en la próxima entrega ya tendrás el circuito final del microcontrolador con todas las conexiones apropiadas para ensamblar todas las partes vistas hasta aquí, incluyendo esta fuente de alimentación que es la fundamental del equipo. Sin duda alguna llegaremos a un instrumento con características destacadas y con detalles de profesionalismo como es el encendido y apagado con un solo botón de toque suave, el que incluye la función de “Auto Power Off” o apagado automático que esperamos te sea útil para este y para otros equipos que quieras construir en el futuro. Observa el video de demostración de lo que hemos hecho.

Resumen
Hemos visto como realizar y como funciona un sistema con “Auto Power Off” (apagado automático) que podemos agregar a nuestros desarrollos para darles un toque de profesionalismo a  nuestros montajes. Este puede ser considerado un desarrollo autónomo o como parte del proyecto Analizador de Espectro. Al final de este artículo te dejamos el PDF con el circuito impreso para que puedas desarrollar y, como ya dijimos, mejorar este proyecto junto al código fuente para que puedas trabajarlo y experimentarlo con el software libre Amicus. Luego de este artículo, todo está listo para ensamblar las piezas y poner a funcionar el “desarrollo del año”, por lo tanto, en la próxima entrega encontrarás circuitos, programas y lo que tanto nos gusta: acción, mucha acción. Por ahora te dejamos este sistema programable de administración de energía (casi nada). Prepárate, lo mejor está llegando.