Construccion casera de una regleta ahorradora de energia


En este post vamos a ver un sencillo un interruptor maestro / esclavo  casero  de bajo costo y fácil de construir para la integración en regletas de enchufes  para la conmutación automática de «esclavos» al estado del «maestro», es decir un circuito que detecte que un dispositivo esta funcionando ( por ejemplo una TV ) y de alimentación a otra serie de dispositivos que tienen relación con la TV : el blueray, el descodificador, discos multimedia,la barra de sonido ,etc

El fundamento del circuito no es demasiado complicado basándose en un sensor incorporado que monitorea el paso de corriente de la unidad maestra, de modo que cuando la corriente supera un nivel predefinido, las salidas de esclavo se activan automáticamente. 

Concretamente este dispositivo, de hecho, está diseñado para su uso con un ordenador de escritorio :cuando se enciende el PC de escritorio, todos los periféricos como la pantalla del monitor, la impresora, el escáner, los altavoces multimedia, etc. se encienden automáticamente pero es de aplicación en muchas mas aplicaciones donde se requiera que la alimentación de un varias unidades (slave) dependa de una sola (master) .

 

Antes de empezar con el circuito se pueden  realizar pruebas aleatorias en el módulo del transformador  con la resistencia de carga de 200 ohmios integrada,a la corriente máxima (5,000 mA),de modo que  se puede obtener 1,000 mV a través de la resistencia de carga, exactamente como se esperaba, con una sola vuelta .

Con cinco vueltas en el primario, la salida observada a través de la resistencia de carga puede legar a ser aproximadamente de 5,000 mV a una corriente primaria de 5,000 mA. 

Observe que como la resistencia de carga se coloca en paralelo con el devanado secundario, se monitoriza el voltaje a través de él en lugar de la corriente a través de él , porque es mucho más fácil tener un voltaje de salida con el que trabajar que una corriente de salida.

Descripción del circuito

El circuito está diseñado alrededor de dos componentes clave: un transformador de corriente y un módulo SMPS compacto. El transformador de corriente (CT) es un tipo 5-A / 1,000: 1 con una «resistencia de carga» incorporada y la fuente de alimentación es  un módulo SMPS  de un tipo 5-V / 3-W (HLK-PM01). 

El transformador de corriente está diseñado específicamente para monitorear la corriente, y se puede mejorar enrollando algunas vueltas de cable aislado a través de su núcleo para obtener una salida útil del secundario. Cuando el transformador de corriente detecta una gran cantidad de corriente de carga desde la unidad maestra, un relé electromagnético (RL1) se activa para alimentar todo lo conectado al esclavo y se duerme nuevamente cuando se apaga la unidad maestra.

Como se muestra, el circuito e trabaja en conmutación de modo que cuando pasa la tensión suficiente por el secundario de  CT , T1 entra en saturación  haciendo que T2  conduzca   dando corriente al relé de 10 A, con una resistencia de la bobina de 400 Ω o más, aunque también puede impulsar bobinas con una resistencia más baja siendo el valor sugerido una resistencia de la bobina de 200 Ω .

Todo  lo  demás es  una fuente de 5V DC integrada para alimentar el circuito    y las conexiones necesarias  para que lso contactos NA del relé de paso a los enchufes conectados  en el lado SLAVE

La lista de componentes es relativamente corta:

  • Fuente dc de 5v/3w ( por ejemplo se puede usar el modulo HLK-PM01)
  • Transformador  de corriente CT 5A 1000:1. Se puede comprar en Amazon por 1,48e
  • 2x diodos 1N4007
  • 3x  resistencias de 1K
  • 1x resistencia de 10k
  • 1x led rojo
  • Rele de 5V /10Amp
  • 1x transistor tipo  S8050
  • 1x transistor tipo  S8550

 

En realidad, detectar la corriente de carga de la unidad maestra puede ser un poco complicado, pero el empleo del transformador de corriente lo hace flexible. Debido a que la CT 5-A / 1,000: 1 (5 A a 5 mA) CT tiene una resistencia de carga / carga de 200 a través de su salida, asi que la corriente de CA puede calcularse midiendo la caída de voltaje en la resistencia; es decir, obtenemos una salida de 1 V a una corriente de carga de 5 A (corriente primaria dividida por la relación de vueltas y multiplicada por el valor del resistor de carga).

 Cuando use el CT, el número de giros primarios (bucles de cable ) necesarios depende del tipo de CT en sí y de la corriente que pase por la unidad maestra. Con el transformador mencionado aquí, simplemente comience con una a tres vueltas e intente aumentar o disminuir el número de vueltas para corrientes de carga más bajas o más altas para adaptar el circuito a su aplicacion.

Además, puede reemplazar la resistencia de carga de 200 Ω a bordo del CT por una resistencia de valor más alta (o incluso una resistencia ajustable ) porque aquí no es necesario preocuparse más por los problemas inherentes de saturación y respuesta de frecuencia * del transformador actual.

Observe que cuando «engañamos» al transformador de corriente para que vea una corriente más grande de la que realmente está presente al enrollar el cable que se está monitoreando a través del   CT dos o tres veces, la corriente que ve , se doblará o triplicará. Debido a que el  transformador de corriente utilizado en este diseño tiene una capacidad de detección de corriente máxima teórica de 5 A, intentar detectar una corriente más grande tendrá dos efectos:

  • El voltaje de salida podría aumentar,
  • Al exceder el límite de 5-A obliga al transformador a saturarse y degrada su linealidad . Para que los diseños midan con precisión el valor de la corriente que se observa, esto importaría;sin embargo, todo lo que nos importa aquí en este circuito es si está activo o no.

Consejos de construcción

El circuito está diseñado para usar componentes de bajo costo y la mayoría no son críticos. Sin embargo, a diferencia de los dispositivos comerciales, este interruptor maestro / esclavo requiere un «recorte inicial» algo molesto del umbral de carga. 

Como se mencionó anteriormente, se puede eliminar la resistencia de carga para agregar una resistencia ajustable de 1K o similar a través de la salida del CT si desea un rango bastante amplio de ajustes de umbral de carga.

Para aplicaciones de la vida real, sería mejor crear una placa única a medida, ya que lo habitual es extremadamente inseguro con los voltajes de red. El diseño terminado se puede encerrar en un contenedor aislado adecuado. 

El transformador de corriente se puede colocar cerca del enchufe maestro que se está monitoreando. Tenga en cuenta que se están detectando corrientes a voltajes fatales de la red, por lo que se debe tener cuidado para garantizar que todo lo relacionado con el lado de la red eléctrica se realice de acuerdo con las normas de cableado / seguridad adecuadas y se mantenga separado de todo lo demás. !Mucho cuidado pues un pequeño error pude provocar un descarga que puede resultar  fatal!

 

 

 

Fuente :  https://www.electroschematics.com/13509/building-smart-masterslave-switch/

 

Proyecto de navidad: construya un piano con teclas de frutas


No espere poder realizar una sonata para piano de Beethoven en este proyecto , pero  hoy vamos a cambiar de registro  en cuanto los contenidos que compartimos en este blog ,   enfocándonos en  un proyecto  muy sencillo  pensado sobre  para que los mas pequeños aprendan electrónica  y programación de un modo divertido   usando la excusa   del  las frutas para activar 8 notas  ¡y, no se preocupe si no tiene plátanos en este momento también  debería funcionar con cualquier fruta o verdura !.


El fundamento del circuito es a realmente  sencillo  pues basta  conectar a  cada fruta con una resistencia de 2,2 Mohmios ( o similar ) a una entrada analógica diferente y usar una referencia de GND como polo común    y con esto ya tenemos  junto con cualquier Arduino los fundamentos para hacer el piano frutal pues la electricidad  fluyera cuando toquemos la fruta para cerrar el circuito y, cuando lo haga, lo leeremos desde  una  Placa Arduino  pudiendo desencadenar un evento  que en este caso, sera  reproducir una nota  que sacáramos por un pin digital

Es decir cuando , usando un  pin digital de  Arduino configurado como entrada, si lo conectamos  a  un objeto con cierta resistencia , esto hará que la resistencia entre esta  y masa se desplace hacia GND (es decir a 0 V) porque el circuito está completo , el programa  leerá ese valor binario ( es decir un cero lógico)  y este evento provocara   que  Arduino reproduzca  una nota.

Para hacer el piano  de frutas  necesitará:

  • Una placa Arduino, puede usar Arduino  UNO pero también puede usar cualquier placa compatible  procedente del mercado oriental .
  • Ocho  resistencias de alto valor  de  2,2 Mega ohmios, aunque  debería funcionar con cualquier valor  entre 1 Mega-ohmios  y 10 Mega-ohmios . Si no tiene  estos valores también puede asociar varias en serie o en paralelo  hasta obtener  valores parecidos (al usar 8 entradas al menos necesitaremos pues 8 resistencias)
  • Una resistencia de 220 ohmios para no proteger  el altavoz ,( si es un altavoz de 1W  o mas puede  prescindir de esta).
  • Un altavoz de 8 ohmios.
  •  Idealmente una placa de prueba para  conectar fácilmente los cables y las resistencias al Arduino.
  • Cables rígidos  para las conexiones.
  • !Su fruta o verdura favorita!( cuanto mas agua tenga mejores resultados obtendremos)

En cuanto al circuito , vamos a usar un Arduino Uno  configurando los pines digitales 2,3,4,5,6,7 y 8, como entradas digitales  y el pin digital 12 como salida digital.  También se puede usar cualquier placa compatible  con Arduino  procedente del mercado oriental y por supuesto también   una placa  Netduino en  todas sus variantes ( tendra que adaptar el sw)

El circuito es  muy sencillo  pues  consintiendo básicamente   en   8  entradas      y una   salida.   A las entradas digitales conectaremos 8  resistencias de pull-up de 2,2 Meg Ohm entres estas y VCC(+5V), conexión esta ultima que obtendremos directamente de la propia placa de Arduino. Como se puede deducir,  estas  entradas digitales se conectan   a  una fruta  clavando el hilo en esta . Cuando tocamos esta  fruta ,al estar conectada  a  una entrada de Arduino , llevaremos  a nivel lógico BAJO etas   al conectar  a tierra cada fruta  que a su vez esta  conectada a cada entrada digital.

El circuito se complementa con una resistencia de  220 ohmios, conectada desde el pin 12 a un altavoz de 8 ohmios. Esta resistencia perfectamente se puede suprimir si conecta directamente un altavoz  y no un amplificador   

En cuanto al sketh o programa para nuestro Arduino vamos a usar el ejemplo de E.Ballew escrito en Junio de 2018 que toma prestados  las librerías de tono de Tom Igoe (puede ver mas  ejemplos  en http://arduino.cc/en/Tutorial/Tone ) utilizando  sus archivos pitches.h  con una  clausula  include     para las frecuencias de las notas.

Este código implementa una sola octava de un piano simple, es decir solo reproduce  8 sonidos diferentes .

En primer lugar en el bloque Setup  se definen los pines de entradas digitales  asi como sus correspondientes notas para lo cual se define una matriz  unidimensional llamada  digInput   

int digInput[] = { 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };

También se define  cual va a ser el pin digital que va a usarse como salida  para conectar el altavoz ( el pin 12)

int toneOut = 12;

Definida el array  de los pines digitales  que usaremos como entrada digital  y la variable para el pin digital de salida    simplemente  toca asignar esta como entradas   mediante la clausula  pinMode(xx INPUT )  recorriendo el array  con un  bucle for  . También para  terminar definiremos  la salida  con la clausula pinMode(yy, OUTPUT);  resultando el siguiente código:

void setup() { ;

 for (int i = 0; i < numKeys; i++)

{ pinMode(digInput[i], INPUT);

}

pinMode(toneOut, OUTPUT); }


En cuanto al   bucle principal  leemos  mediante bucle el estado de las 8 teclas de frutas mediante la instrucción sensorVal = digitalRead(digInput[j])    ,  de modo   que si detectamos un nivel bajo   reproducimos la nota asociadas a  esa tecla  mediante la instrucción  tone(toneOut, myNote[j]); 

Asimismo  debemos  evitar  falso sonidos  para lo cual  incrementaremos la variable kepressed ,que inicializamos a cero en cada pasada del bucle para  silenciar el altavoz en cuanto sepamos que no se ha pulsado ninguna fruta  

int keypressed = 0;

……

if (sensorVal == LOW)

{ ++keypressed;

// increment keypressed

digitalWrite(13, HIGH);

tone(toneOut, myNote[j]);

}

if (keypressed == 0) { noTone(toneOut); }


También  a  efectos de depuración   realizamos un retardo entre cada interacción de 250ms  mediante la clausula  delay(250);

Al  bucle principal  ademas   efectos de depuración se añade una salida a de monitor en serie (que deberemos configurar  a 9600  baudios   )  , para probar los 8 niveles lógicos correspondientes   a las 8 entradas binarias .


El código final resultante  de  todas las consideraciones anteriores es el siguiente:

#include "pitches.h"

int numKeys = 8;
int digInput[] = { 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
int myNote[] = { NOTE_C4, NOTE_D4, NOTE_E4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_B4, NOTE_C5 };
int toneOut = 12;

void setup() {
  // arrnacar conexion serie
  Serial.begin(9600);
  // Configurar  pines  digitales como entrada 
  for (int i = 0; i < numKeys; i++) {
    pinMode(digInput[i], INPUT);
  }
  pinMode(toneOut, OUTPUT);
}

void loop() {
  
  int keypressed = 0;
  for (int j = 0; j < numKeys; j++) {
    int sensorVal = digitalRead(digInput[j]);
    String outStr = String("K");
      outStr = String(outStr + j);
      outStr = String(outStr + ": ");
      outStr = String(outStr + sensorVal);
    if (sensorVal == LOW) {
      ++keypressed;  // incrementar keypressed
      digitalWrite(13, HIGH);
      tone(toneOut, myNote[j]);
    }
    //outStr = String(outStr + ":");
    //outStr = String(outStr + keypressed);
    Serial.print(outStr);
    Serial.print("\t");
  }
  Serial.println("");
  if (keypressed == 0) {
    noTone(toneOut);
  }
  delay(250);
}






Fichero pitches.h

/*************************************************
* Public Constants
*************************************************/


#define NOTE_C4 262

#define NOTE_D4 294

#define NOTE_E4 330
#define NOTE_F4 349

#define NOTE_G4 392

#define NOTE_A4 440

#define NOTE_B4 494
#define NOTE_C5 523

Obviamente una vez hayamos depurado el circuito no necesitamos la salida por consola del estado de las entrada binarias , por lo que el programa puede quedar reducido las
siguientes lineas:


#include «pitches.h»

int numKeys = 8;
int digInput[] = { 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
int myNote[] = { NOTE_C4, NOTE_D4, NOTE_E4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_B4, NOTE_C5 };
int toneOut = 12;

void setup() {
for (int i = 0; i < numKeys; i++) {
pinMode(digInput[i], INPUT);
}
pinMode(toneOut, OUTPUT);
}

void loop() {
int keypressed = 0;
for (int j = 0; j < numKeys; j++) {
int sensorVal = digitalRead(digInput[j]);
if (sensorVal == LOW) {
++keypressed; 
digitalWrite(13, HIGH);
tone(toneOut, myNote[j]);
}
}
if (keypressed == 0) {
noTone(toneOut);
}
delay(250);
}









Por cierto el concepto , aunque sirve para emular un mini órgano también puede servir para emular un miniteclado , un pulsador especial , o cualquir cosa que ncesiste ser activado mediante algo diferente