Flecha direccional animada para señalización
Este versátil circuito tiene múltiples usos: puede servir tanto en tierra, para indicar algún desvío en una vía, como en vehículos, para indicar giro o como baliza. Solo se necesita un circuito integrado contador divisor por diez (CD4017), un transistor unijuntura que hace de oscilador o reloj y un buen puñado de diodos, que son los que crean la animación. En este post te explico cómo funciona, cómo se forma la secuencia, cómo distribuir las lámparas y qué etapa de potencia usar según la aplicación.
El circuito de control
El circuito de control tiene dos partes:
1. El reloj con unijuntura
El transistor unijuntura 2N2646 forma un oscilador de relajación: el condensador de 47 µF se carga a través de la resistencia de 10 kΩ y el preset de 100 kΩ; cuando su tensión alcanza el punto de disparo del UJT, este conduce y descarga el condensador generando un pulso sobre la resistencia de 100 Ω. La resistencia de 470 Ω completa la polarización. Ajustando el preset se cambia la velocidad de la animación.
2. El contador CD4017
Cada pulso del reloj hace avanzar el CD4017, que activa una de sus diez salidas (Q0 a Q9) a la vez, en secuencia, y luego vuelve a empezar.
Cómo se forma la secuencia
Las lámparas se agrupan en cinco grupos, S1 a S5. Con el CD4017 y la matriz de 20 diodos 1N4148 se obtiene una animación en dos fases:
| Salida | Grupos encendidos | Efecto |
|---|---|---|
| Q0 | S1 | Un punto de luz recorre la flecha |
| Q1 | S2 | |
| Q2 | S3 | |
| Q3 | S4 | |
| Q4 | S5 | |
| Q5 | S1, S2, S3, S4, S5 | La flecha completa se va "recogiendo" |
| Q6 | S1, S2, S3, S4 | |
| Q7 | S1, S2, S3 | |
| Q8 | S1, S2 | |
| Q9 | S1 |
Los diodos hacen una función OR: permiten que varias salidas del contador enciendan el mismo grupo sin que las salidas se pongan en corto entre sí. Contando: S1 recibe Q5–Q9 (5 diodos), S2 recibe Q5–Q8 (4), S3 Q5–Q7 (3), S4 Q5–Q6 (2) y S5 Q5 (1), más un diodo por cada salida Q0–Q4: en total 20 diodos.
Disposición de las lámparas
Se usan 25 lámparas en 5 columnas: la primera columna (S1) es la más alta y cada columna siguiente tiene menos lámparas, hasta terminar en una sola (S5), formando la punta de la flecha. Así, la animación parece "empujar" la vista hacia la dirección del desvío.
Alimentación del control
- El circuito de control puede alimentarse con cualquier tensión entre 6 y 12 V.
- El consumo no supera los 100 mA.
- Para 24 V, baja la tensión del circuito lógico a 12 V con un regulador 7812.
Etapas de potencia según la aplicación
Para focos de 220 V (señal fija en una vía)
Se usan optoacopladores con fototriac (MOC3021 o equivalentes) y un triac TIC226D o equivalente como elemento de potencia. La salida del CD4017 (o del grupo) alimenta el LED del MOC3021 a través de una resistencia de 470 Ω; el MOC3021 dispara el triac a través de una resistencia de 270 Ω. Se necesita una etapa por cada grupo (cinco en total). En Colombia, la red es de 120 V y el circuito funciona igual con focos de 120 V.
Si un grupo enciende varios focos, puede que la corriente de una salida del CD4017 sea justa para el LED del optoacoplador; en ese caso agrega un transistor de pequeña señal como búfer.
Para vehículos grandes (focos de 12 o 24 V)
Se usan transistores MOSFET de potencia IRF540, uno por grupo, con una resistencia de 10 kΩ de la compuerta a masa para asegurar el apagado. El drenador maneja las lámparas de 12 o 24 V.
Para vehículos medianos (LED de alto brillo)
Para la parte trasera de un vehículo mediano se aconseja usar LED de alto brillo. Si los LED se conectan directamente al integrado, reemplaza los diodos 1N4148 por 1N4004 o similares, y recuerda poner una resistencia limitadora en cada rama de LED.
Solución de problemas
- No hay animación: verifica que el UJT oscile; mide con un multímetro la tensión del condensador de 47 µF, que debe subir y bajar.
- Se encienden grupos equivocados: hay un diodo invertido en la matriz.
- La animación es muy rápida o lenta: ajusta el preset de 100 kΩ o cambia el condensador.
- El CD4017 se salta pasos: reloj con rebotes o ruido en la alimentación; agrega un condensador de 100 nF cerca del integrado.
Notas de seguridad
- La versión de 120/220 V trabaja con tensión de red, que puede ser mortal. Usa caja aislante, fusible y no toques el circuito conectado.
- Los triacs y MOSFET necesitan disipador si manejan focos de varias decenas de vatios.
- Antes de instalar señales en vehículos o vías, verifica la normativa de tránsito vigente sobre colores y luces permitidas.
Preguntas frecuentes
¿Puedo reemplazar el UJT por un 555?
Sí, un 555 en modo astable es un reloj excelente; mira la guía del NE555.
¿Cuántos focos puedo poner por grupo?
Los que soporte la etapa de potencia (triac o MOSFET), no el CD4017.
¿Por qué usar optoacopladores?
Para aislar el circuito lógico de la red eléctrica. Lo explico en relés de estado sólido.
Conclusión
Con un CD4017, un unijuntura y una matriz de diodos se logra una flecha animada muy llamativa. Basta cambiar la etapa de potencia para usarla con focos de red, con lámparas de 12/24 V o con LED de alto brillo.
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