Clon de Nintendo con Raspberry Pi


Recientemente se celebró   el 25 aniversario de la célebre consola de  Nintenedo,  de modo que la comunidad  de aficionados  ha querido rendirle un homenaje   a este dispositivo de juego clásico,  mediante la construcción de su propia versión actualizada gracias a la impresión 3D y la electrónica de la Raspberry Pi.

La caja  recreada   a imagen y semejanza de la versión   original, esta vez  se obtiene  impresa en 3D  alojando todos los componentes,  permitiendo ademas  un personalización total , pues se puede imprimir en su color favorito.

Existiendo los mini ordenadores Raspberry Pi y siendo más que suficientes para hacer funcionar en ellos varios emuladores de consolas como NES, SNES o incluso MAME, era cuestión de tiempo que se iniciara un proyecto como PIGRRL,  nombre realmente curioso    pues  esconde el diseño de la primera consola portátil impresa en 3D que funciona mediante una Raspberry Pi, una pequeña pantalla TFT y un controlador compatible.

Esta es la lista de la compra  (coste total alrededor de 90€):

  • Raspberry Pi Model B  ( descatalogado) o  en su defecto Raspberry Pi 3 modelo B
  • PiTFT Mini Kit –( pantalla TFT  con sensor capicitivo  pero puede usarse sin el sensor)
  • Cable GPIO Pi –   ( también sirve un  viejo cable IDE de 23 pnes de  los  usados   en ordenadores )
  • PowerBoost 500 –  ( convertidor  DC /DC  con salida a 5V DC)
  • Micro Lipo Charger   (circuito de carga para la  batería)
  • SNES Controller –   ( si no se tiene se pueden usar 10 mini-pulsadores roscados normalmente abiertos)
  • 2200mAh 3.7V  ( bateria de litio)ry
  • Power slide switch – ( cualquier interruptor pequeño nos deberia de servir)

Por supuesto, una vez tengamos todo el material podemos ir imprimiendo nuestra carcasa portátil en forma de Game Boy donde acomodaremos la Raspberry Pi una vez esté completamente configurada.

Las piezas necesarias las podemos comprar online por unos 90€, a los que habría que añadir la tarjeta SD que elijamos, por menos del precio de una Nintendo DS tenemos miles de juegos gracias a los emuladores libres que podemos utilizar en la Raspberry Pi dentro de PIGRRL.

Veamos   los  pasos para la construcción de esta ingeniosa consola:

 

1-Descargar la caja de Raspberry Pi con forma de Game Boy

PIGRRL Raspberry Gameboy 3

 

Este proyecto consta de sólo dos piezas  que están optimizados para imprimir en cualquier impresora 3D FDM con un área de construcción mínima de 150mm x 150mm x 100mm.  

Para ello debemos descargarnos todos los archivos STL de DIY Raspberry Pi Game Boy en Thingiverse.

Piboy-top.stl
Piboy-bottom.stl
PLA @ 230
2 conchas
10% Infil
0,2 altura de capa
Velocidades de 90/120
Sin balsa
Sin soporte

Ajuste a presión :  Las dos piezas encajan juntas y se aseguran con tornillos philips.Los cargadores Raspberry Pi, PowerBoost 500 y Micro Lipo se montan en la parte piboy-bottom.stl con tornillos phillips # 6-32 x 1/2 ‘.

 

Los acabados en 3D dependen de cada impresión pero los diseños se han optimizado para ser impresos en ABS, al ser dos impresiones: parte frontal y parte trasera, de modo que podemos tener una Game Boy de dos colores .

 

 

2-Ensamblaje

Una vez descargado el modelo 3D de Game Boy para PIGRRL deberemos proceder al montaje, para ello requeriremos un soldador, todos los componentes citados  y pro supuesto algo de perseverancia ya que toca cablear a mano todo el proyecto.

Todos los diagramas simplificados y una clara explicación del proyecto se pueden encontrar en esta guía de Adafruit   paso a paso  , pero para entender  el montaje  mejro resumiremos  las partes mas importantes para que  el lector se haga una ideal del montaje  final

La siguiente ilustración es una referencia del circuito de alimentación y los botones del controlador de juego cuyos circuitos impresos se han reciclado de un viejo mando . La posición de los componentes no es exacta y tampoco esta  a escala.Si no se tiene un viejo mando obviamente se pueden usar pulsadores roscados ( aunque no quedara tan realista)

Gaming_circuit-diagram.png
Circuitos de potencia
La carga de la batería se realiza mediante uno de los circuitos que soldaremos y dado el mínimo consumo de la Raspberry Pi pronto comprobaremos que podemos jugar muchas horas al MAME con PIGRRL.
Utilizaremos una batería recargable grande para alimentar el PiGrrl durante unas horas! Para mantener la batería recargada, utilice una tarjeta MicroLipo o MiniLipo (que son lo mismo básicamente, sólo uno tiene un microB toma, el otro tiene una toma de miniB)
Lo bueno de esta batería es que es bastante pequeña y densa, pero es  de 2.7V  ( y NO  de 5V ) asi que se se usa  un convertidor cc/cc para elevar a 5V.

El convertidor  es  un PowerBoost500 que puede aumentar el 3.7V hasta  5V para alimentar a la RPi

Cuando la batería cae demasiado bajo, se encenderá una luz roja en el PowerBoost para avisarle que debe recargar la batería.

Usted puede recargar y jugar al mismo tiempo

Circuitos del teclado

Con el fin de hacer que la almohadilla de control se sienta como el original, vamos a “reciclar” un controlador SNES. Al abrirlo y cortar el PCB podemos reutilizar los elastómeros de goma y los botones.

La forma en que funciona el teclado es súper simple. Cada elastómero tiene un pedazo de material conductor en la parte posterior. Cuando presiona hacia abajo en la PCB, pone en cortocircuito dos cojines de oro juntos. Una almohadilla está molida, la otra almohadilla es la señal. Reutilizaremos el código GPIO de CupCade para que cada pad sea un pin RasPi. Cuando el pin se pone en cortocircuito a tierra, vamos a generar una pulsación de tecla

Gaming_diagram-buttons.png
Su teclado puede ser un poco diferente mirando pero no se preocupe  pues basta con trazar el cobre para identificar la traza de tierra común para cada conjunto de botones
A continuación se muestra una lista de conexiones de Raspberry Pi que se conectarán a los botones correspondientes. 1-26 son el número de cables en un haz de cables Pi, siendo 1 el cable blanco (tierra). No nos conectamos a los últimos 6 pines, ya que se utilizan para la pantalla PiTFT!
  1. n/c – not connected (3v3)
  2. connect to output of PowerBoost500 (5v0)
  3. LEFT BUTTON (SDA)
  4. n/c (5v0)
  5. RIGHT BUTTON – (SCL)
  6. connect to ground of boost (GND)
  7. DOWN BUTTON (GPIO #4)
  8. n/c (TXD)
  9. connect to ground on Dpad (GND)
  10. n/c (RXD)
  11. UP BUTTON (GPIO #17)
  12. START BUTTON (GPIO #18)
  13. A BUTTON (GPIO #27)
  14. Select/start ground pad (GND)
  15. B BUTTON (GPIO #22)
  16. SELECT BUTTON (GPIO #23)
  17. n/c (3v3)
  18. n/c (GPIO #24)
  19. n/c (MOSI)
  20. AB BUTTON ground pad (GND)
  21. n/c
  22. n/c
  23. n/c
  24. n/c
  25. n/c
  26. n/c

 

Para conectar Al GPIO lo mejor es usar un conector de 26 pines ( de los  usados en los conectores IDE de los HDD) . Retire los cables # 1, 4 , 8 , 10 , 17 , 18 , 19 . ¡No necesitaremos éstos también, así que recórtelos abajo!

Gaming_cut-wires-4_8_10_17_18_19-too.jpg

Estas  son las conexiones  a realizar

  • Izquierda DPad :Alambre de soldadura # 3 al botón izquierdo en el rastro expuesto del PCB de DPad. Hay un pequeño agujero que puedes enhebrar el cable.
  • Derecho DPad :Alambre de soldadura # 5 al botón derecho del PCB de DPad.
  • Abajo DPad ;Añada el alambre # 7 al botón de desconexión de la PCB de DPad. Pinzas son útiles durante la soldadura!
  • DPAD común :Alambre de soldadura # 9 a la mas de la DPad.
  • Up DPad :Alambre de soldadura # 11 al botón de arriba de la DPad.
  • Botón de inicio:Alambre de soldadura # 12 al botón de arranque en la PCB de arranque + seleccione.
  • Un botón :Solde el alambre # 13 al botón A en el A + B PCB.
  • Inicio Común + Seleccionar :Alambre de soldadura # 14 al suelo de la PCB de arranque + seleccione.
  • B Botón:Solde el alambre # 15 al botón B en el A + B PCB.
  • Botón Seleccionar:Solde el alambre # 16 al botón de selección en la PCB de Start + Select.
  • Común A + B: Alambre de soldadura # 20 a la tierra común del A + B PCB.
Gaming_Wire-_20-AB-ground.jpg

 

Como vemos el montaje de esta videoconsola impresa en 3D es relativamente simple  y quizás lo mas  laborioso  sea  las conexiones de los pulsadores realizando  las soldaduras y asegurándonos eso si  de que los cables son suficientes para que todo encaje en la propia carcasa.

raspberry pi game boy

Montada la energía  y los controles   ya solo queda montar la  pantalla  y la propia Raspberry Pi

Pantalla  PiTFT Mini Kit
Gaming_screen-solder-front.jpg

 

El  kit de pantalla táctil de 2.8 ‘incluye los extras que se necesita para montar la pantalla. Sólo necesita soldar los cabezales extraxuales macho y hembra 2×13 a la PCB. Asegúrese de revisar la  guía paso a paso haciendo clic en el enlace de abajo!

Sugerencia de montaje; Aquí está una extremidad rápida en soldar esas cabeceras. Si tienes algo divertido, coloca un poco de tac en los lados de los cabezales para mantenerlos en su lugar mientras suelda y lo retira cuando hayas terminado.

 

 

3-Configuración de la tarjeta SD

Puesto que estamos usando la misma configuración de controlador en el CupCade también vamos a utilizar la misma imagen de tarjeta SD! Descargue esta imagen que tiene soporte NES

Este es un archivo grande (alrededor de 840 megabytes) y tomará un tiempo para transferir.

Después de descargar, la imagen del disco necesita ser instalada en una tarjeta SD (4 GB o más). Si eres nuevo en esto, el proceso se explica en Adafruit’s Raspberry Pi Lesson 1 .

4-Configuración de Pi

Conecte un teclado al PiTFT + Pi e inserte la nueva tarjeta SD CupCade.
El Pi puede arrancar y reiniciar para terminar la configuración (como expandir la imagen)
Una vez que arranque el Cupcade usted notará que la pantalla es vertical. ¡Tiene que girar la pantalla!

Pulse Alt-F3 para abandonar el software GAMERA y el shell. Inicie sesión con pi / frambuesa y edite /etc/modprobe.d/adafruit.confcon sudo nano /etc/modprobe.d/adafruit.conf

Y cambiar la línea fbtft a esto:

options fbtft_device name=adafruitts frequency=80000000 fps=60 rotate=270

 

A continuación, sudo reiniciar para que la nueva rotación activar!

Siempre se puede cerrar con un teclado conectado escribiendo ESC que saldrá del emulador / GAMERA

5-Cargar ROMs

Su PiGrrl puede ejecutar MAME ROMs, así como NES!  Haydocumentación sobre cómo instalar ROMs en la página tutorial de cupcade

Para ROMs MAME, ¡sólo podrás jugar con estilos “horizontales / paisajistas”!

Para ROMs NES, necesita utilizar el formato de archivo .nes (no .ZIP!) Y colocarlos en la ruta de directorio siguiente.

~ / BOOT / fceu / rom 

Todas las ROM de NES deben estar en esta carpeta para que el emulador los ejecute.

 

Uan vez creada la imagen de ls SD , insertela  y pruebe el circuito con un micro cable USB conectado al puerto micro USB del Raspberry Pi. Conecte un teclado USB al lado del Pi para la entrada.

El PiTFT debería arrancar en la ROM del juego de   Aggregator

Recuerde que tiene que configurar la rotación de la pantalla para que sea 270 así que comprueba el paso anterior si aún no lo has hecho!

Coloque la junta de elastómero D-Pad sobre el PCB y coloque la parte de plástico en la parte superior. Presione el D-Pad hacia arriba y hacia abajo para probar una conexión sólida. Añadir el resto de las juntas de elastómero y seleccionar un juego para jugar la prueba.

Ejecutar Mario o algo similar para probar la latencia. Puede ser un poco difícil de jugar con las gomas asi  pero se sentirá más natural con la parte superior  montad  así que una vez probado todo ya es momento de terminar de montar todo  y cerrar  la caja.

raspberry pi game boy 2

Vemos el aspecto final donde quizás destaque  la tarjeta SD insertada , pero  lo cierto es que es una consola portátil mucho más versatil que la Nintendo DS o incluso la Playstation Vita, no es especialmente más potente pero dado su espíritu open source seguro que encontraremos decenas de emuladores que hacer funcionar con ella.

Además, podemos acompañarla con un mini teclado inalámbrico para poder realizar todo tipo de tareas con ella en cualquier lugar, aunque la pantalla sea táctil

En el siguiente vídeo de Adafruit podemos ver resumidamente el proceso de montaje completo para hacernos una idea completa de  lo relativamente sencillo que es el proceso de su construcción:

 

 

Como muchos de los proyectos que vemos realizados con impresoras 3D PIGRRL es completamente opensource y tenemos las instrucciones de montaje a nuestra disposición.

 

Imágenes de Adafruit y usuarios de Thingiverse

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Actualización de la batería de una bicicleta eléctrica


A lo largo de los años  las baterías tanto  las de Ni/Cd como las iones de Litio terminan perdiendo su capacidad  , siendo necesaria su sustitución ,lo cual por cierto no es una tarea sencilla dado que no siempre están accesibles los recambios de estas.

Normalmente la baterías instaladas en las bicicletas eléctricas corresponden a configuraciones especificas  para cada modelo a la que se conecta, por lo que   dado a  que existen múltiples formatos ,tanto de compartimientos como de características eléctricas (tensión y capacidad en amperios /hora) se hace muy complicado reemplazarlas .

Para terminar de empeorar las cosas , en el caso de las batería de Ni/Cd  , éstas están compuestas por múltiples  células  que agrupándolas en serie o en paralelo nos producen la tensión y capacidad final, eso si unidas por laminas de niquel ,lo cual nos hace complejo su sustitución , a no ser que nos construyamos nosotros nuestra propia soldadora de puntos  para realizar precisamente las conexiones entre las diferentes celdas, las cuales  se pueden adquirir aparte en portales web especializados.

Como ejemplo ,vemos una batería  real  formada  por 20 celdas de 1,2V 7AH que en total nos viene a dar unos 24V (20X 1,2) y 7AH dado que  todas están conectadas en serie

 

IMG_20170714_230447[1]

Un procedimiento para reparar la citada batería , seria adquirir 20 baterías de Ni/Cd 1,2V 7AH  y sustituir las antiguas por las nuevas  usando laminas de Niquel  con  una soldadora de puntos  para realizar precisamente las conexiones entre las diferentes celdas.

Afortunadamente la tecnología de las baterías Litio proporciona ventajas superiores a la vieja tecnología de NiCD,    entre ellas una densidad de energia mucho mayor , con el consiguiente ahorro de espacio   y peso .

Como actualmente el precio no es una barrera ( de hecho  se ha invertido la tendencia), lo ideal es reemplazar las viejas baterias de nicd por una nueva  de Iones de Litio , siempre  que la tensión sea la misma y la capacidad sea igual o superior.

Para el ejemplo de    una bicicleta eléctrica de bajo coste,  usando una batería de  24v 10ah de litio  nos seria suficiente para alimentar un  motor de 24v   y de potencias comprendidas entre 350w  o 250w.

Las especificaciones de la batería elegida son las siguientes:

  • Tensión nominal: 24V
  • Voltaje de salida: 16.5-25.2 V
  • Capacidad de la batería: 10Ah
  • Dimensiones: 68x100x112mm
  • Peso total: 2kg alrededor
  • Circuito interno de la protección: sobrecarga, sobre la descarga, sobre la corriente, protección del cortocircuito
  • Peso de la batería: cerca de 1825g
  • Embalaje: PVC azul
  • Celdas de la batería dentro: Células grandes modelo 18650.
  • Ciclos de vida: Más de 1000 veces
  • Descarga de la batería :La corriente de pico máxima: 36A/Corriente máxima de funcionamiento: 18A

 

 

bateria

 

La mejora en cuanto a  dimensiones y peso suelen ser considerables , tal y como se puede ver en la siguiente imagen , donde prácticamente  por una tercera parte doblamos la capacidad con una batería de Litio:

IMG_20170714_230525[1]

 

Para controlar la bicicleta, dado que la caja de antigua  batería es demasiado grande, lo mas sencillo  es optar por una sencilla caja transparente donde  ademas del voltímetro de leds  (que suelen ir integrados en la caja de la batería) podemos conectar hasta 9 leds de alta potencia y los dos interruptores de corte del motor   y de la iluminación.

El esquema de conexiones de la caja propuesta es bastante sencillo pues se limita a solo dos interruptores , el voltimetro de leds que puede obtenerse de la caja original  y 9 leds de alta potencia que  se han obtenido de una luminaria de leds cuya fuente se habia quemado:

 

bicicleta lectrica

Resumidamente estos serian los pasos  a seguir  para realizar la conveersión:

  • Empezamos ubicando el voltimetro de leds que solo cuenta con dos cables : el negro o negativo que conectaremos a la mas general   y el rojo que conectaremos a la salida del interruptor general

 IMG_20170714_231241[1].jpg

  • Practicaremos dos agujeros en la caja para los dos interruptores ( el general   y el de la iluminación)

IMG_20170715_005900[1].jpg

  • Seguidamente contrariamos las conexiones de los dos interruptores  que irán  tanto a los leds como al cable del motor

IMG_20170715_005907[1]

 

  • El resultado como vemos es bajo la opinión del que escribe  bastante aceptable, mejorando  ademas en aspectos como la usabilidad pues ahora los controles de las luces y del motor se colocarían mucho mas accesibles

 

IMG_20170822_072409[1].jpg

 

 

 

  • Aunque el interruptor de encendido y  el voltímetro se podrian colocar en el mismo lugar  de la batería ( y nos ahorraríamos el cableado de tres hilos ) , en aras a mejorar la usabilidad se ha optado por llevar tres cables de 1 mm a la caja controladora:
    •  El negativo general   que ira conectado tanto  al motor  como  al negativo de la nueva batería
    • El positivo de la batería  , que nos servirá para alimentar los leds  o el motor en función de la posición de los interruptores
    • El positivo del motor  , el cual lógicamente viene de la caja para alimentar o no el motor brushless
  • Por ultimo , respecto a la nueva  batería , esta iría  donde  va el porta-baterías original  .

    IMG_20170822_072423[1]

Soldador de puntos sin transformador


La soldadura  por  puntos  lleva con nosotros unos 40 años, pero a pesar de su antigüedad   sigue  gozando de buena reputación en los nuevos tiempos usándose de forma intensiva  también en aplicaciones de electrónica  donde la soldadura convencional con estaño no es efectiva, como   por ejemplo  a la hora  de conectar baterías entre si con laminas de níquel,  entre  sus miles de aplicaciones más. En esencia la tecnología de la soldadura por  puntos  no es nada compleja , pues  la  configuración típica de un soldador de puntos no ha variado a  lo largo de los años,  consistiendo básicamente en  una fuente de muy baja tensión (entre 3 y 15V) de alta intensidad   conectada a un cabezal para soldar.

Desgraciadamente, a pesar de que no incluye demasiada tecnología, un soldador de puntos es uno de los pocos equipos donde la construcción casera  de este  es mucho  más barata que comprarlo montado,  incluso si se decide a comprarlo en alguno de los famosos  portales chinos, ya que incluso comprándolos  allí , su precios van entre los 200€ en adelante. Si no  estamos dispuestos  a desembolsar esa cantidad otra opción es fabricar un soldador de puntos  nosotros mismos  pues  en la red  se pueden ver  una gran cantidad de diseños de soldadores de puntos basados en viejos transformadores de microondas , a los que  se les elimina el secundario de AT  por medios mecánicos y simplemente se rodea en el interior del entre-hierro  en ese espacio que ha quedado vació de  dos vueltas de cable de gran sección ( al menos de 8 mm).

NO recomendamos construir  un soldador de puntos   basándose en un transformador   de microondas, no sólo por el voluminoso espacio  que ocupa ( y el ruido que genera) , sino, sobre todo,  por  el  peligro que conlleva extraer dicho transformador , pues esta muy cerca el condensador de alto voltaje, cuya  carga puede estar presente mucho tiempo después de que el horno de microondas esté desenchufado (y es extremadamente peligrosa una descarga de este tipo ). No confíe en la resistencia de purga interna del condensador , pues puede fallar y es muy  peligroso ( si lo va a hacer, al menos conecte dos cables de prueba de clip de cocodrilo  a la tierra del chasis de metal de microondas, asegurándose  de que los cables no estén rotos,sujete una resistencia de 10K … 1M al otro lado de un cable de prueba y descargue los dos terminales del condensador uno por uno a través de una  resistencia de   1MΩ utilizando alicates aislados ).

En los últimos años, los supercondensadores han surgido como una alternativa o complemento importante para otros dispositivos de producción o almacenamiento de energía eléctrica como las pilas de combustible o las baterías . La principal virtud del primero frente a los dos últimos es la mayor potencia que es capaz de inyectar, aunque poseen una menor densidad de energía. Otras características de los supercondensadores son la rapidez de carga y descarga, pueden proporcionar corrientes de carga altas, cosa que daña a las baterías, el número de ciclos de vida de los mismos, del orden de millones de veces, no necesitan mantenimiento, trabajan en condiciones de temperatura muy adversas y por último, no presentan en su composición elementos tóxicos, muy común en baterías.
La principal desventaja de los supercondensadores es la limitada capacidad de almacenar energía, y a día de hoy, su mayor precio. En realidad debido a sus diferentes prestaciones, condensadores y baterías no son sistemas que rivalizan entre sí, si no más bien se pueden considerar en muchas aplicaciones como sistemas complementarios donde la batería aporta la energía mientras el supercondensador aporta los picos de potencia

Si Q es la cantidad de carga almacenada cuando el voltaje entero de la batería aparece en los terminales del condensador, entonces la energía almacenada se obtiene de la integral:

Esta expresión de la energía se puede poner en tres formas equivalentes por solo permutaciones de la definición de capacidad C=Q/V.


Los materiales  usados  como electrodos para supercondensadores son principalmente de tres tipos: óxidos de metales de transición, polímeros conductores y materiales de carbono activados.

Se puede decir que, actualmente, sólo los supercondensadores basados en carbono, o también llamados condensadores de doble capa (double-layer capacitors), han conseguido llegar a la etapa de comercialización.

SOLDADOR ELECTRÓNICO  DE PUNTOS

Es la forma mas habitual de  y fácil de construir un soldador de puntos   a un precio bastante asequible.

Estas configuraciones funcionan  durante  mucho tiempo y normalmente  estas configuraciones  son  mucho mas optimas y eficientes  que los soldadores basados en transformadores de microondas modificados.

La alta temperatura destruye las baterías de litio, por lo que la soldadura  tradicional térmica no es una opción, así que esta configuración  es perfecta  , (es por eso  que hay personas que la llaman “soldadura fria” )

El circuito propuesto es el siguiente:

soldador de puntos

Como vemos en el siguiente circuito,  el principio es bastante sencillo usando 10  transistores Mosfet del tipo IRF1404 (Vdss=40V, Rds(on)=0.004ohm, Id=162A⑥) en configuración  paralelo para  controlar la descarga de un supercondensador de 120 Faradio de 15V compuesto por la asociación serie de 5 condensadores de 120F /2.7v  , el cual  almacena la energía  suficiente para producir la chispa que permita realizar   la soldadura por puntos.

Las resistencias de 1k  y 10K únicamente sirven para asegurar que pase a conducción los transistores,  motivo  por el cual se usa un pulsador para que conduzca  únicamente durante un breve espacio de tiempo  en el que se mantenga apretando el pulsador

Aunque el IRF1404 soporta hasta 200W de disipación , el motivo por el que se usan 10 transistores en paralelo  es para  evitar usar un voluminoso radiador pues en esta configuración  la disipación por elemento se divide por 10 ,lo cual hacen innecesario cualquier disipador térmico.

Alternativamente  a  los supercondensadores se pueden emplear dos viejas baterías de gel de 12V  /7Ah , aunque el conjunto ya no sera tan liviano ,pero incluso será mas efectivo dado que no es necesario cargar  los condensadores tras cada soldadura  pues las baterías almacenan  suficiente energía para bastantes soldaduras  ( en el montaje de condensadores tras varias descargas si que los es)

El circuito montado, lo podemos ver en la imagen siguiente,donde se observa una peculiaridad importante: dada la gran intensidad que va a pasar por el circuito ,los bornes  de las dos conexiones de los mosfet , deben ser metálicos de buena sección para evitar que esto se quemen por el paso de la corriente:

Asimismo los cables de salida del circuito deben ser de una sección adecuada , y deberían terminar en una punta de cobre macizo para facilitar la soldadura

En la imagen se puede ver como se puede soldar dos pequeñas laminas de níquel

Por ultimo en la siguiente imagen podemos ver una versión   del conjunto ya montado apreciándose claramente el pulsador de pie, y en este caso el uso de las dos baterías  que sustituyen a  los supercondensadores dado su mayor autonomía  y rendimiento:

Componentes

10 X  MOSFET  IRF1404

Resistencia  de  10k 1/4w

Resistencia  de 1k

6  x  Condensador  de 120F , 2.7V   (para el caso de montaje con condensadores) o  2 baterías de 12V  7AH

Pulsador normalmente abierto

Interruptor general

Voltímetro panel (para el caso de montaje con condensadores)

Fuente 15V (para el caso de montaje con condensadores)

2 x puntas de cobre

Watimetro con Esp8266


Éste proyecto se aprovecha de que los contadores modernos  inteligentes  incluyen en el frontal un LED que parpadea cada 1kW consumido, de modo que conectando un par de  cables a dicho LED y montando una pequeño circuito   basada en el módulo Wifi ESP8266, podemos medir con bastante precisión el consumo producido.

Obviamente  no es  legal abrir el contador  inteligente de nuestra vivienda para soldar un para de  cables al LED del watimetro, básicamente porque el equipo no nos pertence  ya que las compañías suministradoras  lo suelen  ofrecer en modo alquiler , pero debe saber que  éste tipo de contadores  también lo podemos instalar en nustra vivienda  o local   en el cuadro de distribución de corriente alterna en un carril DIN, normalmente a a la salida del magneto-térmico general  que alimenta a todos los circuitos que haya instalados en  nuestra vivienda.

Por ejemplo el modulo  XCSOURCE® Medidor Energía KWH Kilovatio Hora LCD CA 50Hz Fase Simple Riel DIN 230V BI04   se puede comprar por unos 14€ en  Amazon siendo la instalación de riel DIN estándar de 35mm, y ademas cumpliendo con el estándar DIN EN 50023   y con el ancho del poste sencillo (módulo de 17.5mm), que cumple con el estándar DIN 43881.

El modulo en su configuración Estándar  tiene una ventana de visualización de 7+1 dígitos  (9999999.1kwh) mediante un LCD blanco y negro así, como también una salida con un led verde para el estado de suministro de energía y Rojo para la señal de impulso de energía  como el de los contadores “inteligentes”.

Además , no necesitamos desmontar el modulo para capturar la salida del led de consumo pues tiene una salida SO Estándar donde  podemos conectar el circuito qeu vamos   a ver (respetando la polaridad)

Realmente como vemos en el esquema de conexiones de watimetro este  se alimenta por los terminales  1 y 4 (terminales de arriba)   y su salida ira a lo terminales 3 y 6  que conectaremos a la carga ( es decir el resto de circuitos de nuestro vivienda o local) , y resaltar que precisamente en lo terminales 20 (+) y 21(-)  tenemos la salida standar  SO   de pulsos de 50ms por 1wh

 

El circuito final que el autor propone para mejorar la visualizacion de watimetro  , cuenta de los siguiente elementos:

  • De  un ESP8266-12E como corazón del diseño
  • Una  pantalla OLED
  • Una conexión para programación via conversion usb-serie
  • Una fuente de almentacion de 3.3V
  • Un  circuito de  entrada procedente de la señal SO del watimetro
  • Una entrada adicional opcional para medir consumos individuales de una carga sin watimetro exterior

 

El circuito propuesto es el siguiente:

 

.

 

Hardware

  • ESP8266-12E
  • ACS712 Current Sensor
  • 0.96″ OLED Display
  • BT136 Triac
  • MOC3021 Opto-triac
  • MCT2E
  • LM11173.3V LDO Regulator
  • 5V SMPS Module

 

Software

 

Y a continuación el código fuente  Arduino  que deberíamos grabar en el el ESP8266

 

Codigo Arduino

/***********************************************************************************/
/* This is an simple application to illustrate IoT Home Automation. /
/ This is an example for our Monochrome OLEDs based on SSD1306 drivers /
/ Pick one up today in the adafruit shop! /
/ ——> http://www.adafruit.com/category/63_98 /
/ This example is for a 128×64 size display using I2C to communicate /
/ 3 pins are required to interface (2 I2C and one reset) /
/ Adafruit invests time and resources providing this open source code, /
/ please support Adafruit and open-source hardware by purchasing /
/ products from Adafruit! /
/ Written by Limor Fried/Ladyada for Adafruit Industries. /
/ BSD license, check license.txt for more information /
/ All text above, and the splash screen must be included in any redistribution /
/************************************************************************************/
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include / Local DNS Server used for redirecting all requests to the configuration portal /
#include / Local WebServer used to serve the configuration portal /
#include <WiFiManager.h> / https://github.com/tzapu/WiFiManager WiFi Configuration Magic */

#define VOLTAGE_DIVIDER 10.0f
#define REF_VOLT 0.9f
#define RESOLUTION 1024
#define WATTS_THRES 25.0
#define AC_VOLT 230.0
#define VPP_RMS 0.3535
#define BASE_PRICE 125
#define UNITS_UPL_FREQ 30 /* In 2Sec /
#define THEFT_THRESHOLD 15
#define VperAmp 0.1f / See AC712 Datasheet */
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OLED_RESET 4
#define SSD1306_LCDHEIGHT 64
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

const char* ssid = “IotEM”; /* Device SSID /
String apiKey = “GBH1K3293KFNO8WY”; / Replace with your thingspeak API key /
const char server = “api.thingspeak.com”;

/* Create an instance of the client */
WiFiClient client;
WiFiManager wifiManager;

/* Port Pin Definition */
int InVolPin = A0;
int LoadPin = 14;
int PulsePin = 12;
struct {
unsigned char LdCon: 1;
unsigned char Units:1;
} Flags;

double Voltage, VRMS, AmpsRMS, Watts;
volatile byte interruptCounter = 0;
int Pulses = 0;
int PrevUnits = 0;
int PrevMUnits = 0;
int Units, MeasUnits;

#if (SSD1306_LCDHEIGHT != 64)
#error(“Height incorrect, please fix Adafruit_SSD1306.h!”);
#endif

#define LoadOn() digitalWrite(LoadPin, 1)
#define LoadOff() digitalWrite(LoadPin, 0);

static void DispInfo (void);
static void DispStat (void);
static void SendUnits (void);
static void SendTheftInfo (void) ;
static void SendSMS (int8_t Type);
static void DisplayUnits(void);
static void TheftOccurred (void);

ADC_MODE(ADC_TOUT);

void setup(void) {
Wire.begin(0,2);
Serial.begin(9600);
pinMode(InVolPin, INPUT);
pinMode(LoadPin, OUTPUT);
pinMode(PulsePin, INPUT_PULLUP);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PulsePin), handleInterrupt, FALLING);
Flags.LdCon = FALSE;

display.display();
delay(500);
LoadOn();
ConnectAP();
DisplayUnits();
}

void loop() {
static unsigned long i = 0, j = 0, l = 0;
VRMS = getVPP() * VPP_RMS;
AmpsRMS = VRMS / VperAmp;
Watts = AmpsRMS * AC_VOLT;
if (Watts >= WATTS_THRES)
Flags.LdCon = TRUE;
else
Flags.LdCon = FALSE;
#ifdef DEBUG
Serial.print(Watts);
Serial.print(AmpsRMS);
Serial.println(” Amps RMS”);
#endif
if (Flags.LdCon) {
#ifdef DEBUG
Serial.println(MeasUnits);
Serial.println(Pulses);
Serial.println(l);
#endif
if (MeasUnits == Pulses)
if(++l > THEFT_THRESHOLD) TheftOccurred();
}
if (i++ >= UNITS_UPL_FREQ) { /* End of Day /
Units = Pulses – PrevUnits;
PrevUnits = Pulses;
SendUnits();
i = 0;
}
if (interruptCounter > 0) {
interruptCounter–;
Pulses++;
MeasUnits = Pulses;
l = 0;
#ifdef DEBUG
Serial.print(“Total Units: “);
Serial.println(Pulses);
#endif
DisplayUnits();
}
delay(1000);
}
void handleInterrupt() {
interruptCounter++;
}
static void TheftOccurred(void) {
display.clearDisplay();
display.setCursor(0,0);
display.setTextSize(3);
display.setTextColor(WHITE);
display.print(“!THEFT!”);
display.display();
SendTheftInfo();
delay(5000);
LoadOff();
display.clearDisplay();
display.setCursor(0,0);
display.setTextSize(2);
display.setTextColor(WHITE);
display.print(” Contact CESCOM”);
display.display();
delay(2000);
ESP.deepSleep(0, WAKE_RF_DEFAULT); / RIP /
for(;;);
}
void DisplayUnits(void) {
display.clearDisplay();
display.setCursor(0,0);
display.setTextSize(3);
display.setTextColor(WHITE);
display.print(Pulses);
display.setCursor(90,13);
display.setTextSize(2);
display.setTextColor(WHITE);
display.print(“Kwh”);
display.display();
}
void ConnectAP(void) {
#ifdef DEBUG
Serial.print(“Connecting Wifi: “);
Serial.println(ssid);
#endif
display.clearDisplay(); / For Display /
display.setTextSize(2);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0,0);
display.println(“Connecting”);
display.display();
wifiManager.autoConnect(ssid);
#ifdef DEBUG
Serial.println(“”);
Serial.println(“WiFi connected”);
Serial.println(“IP address: “);
IPAddress ip = WiFi.localIP();
Serial.println(ip);
#endif
display.clearDisplay();
display.setTextSize(2);
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0,0);
display.println(“Connected”);
display.display();
delay(1000);
}
void SendTheftInfo(void) {
if (client.connect(server,80)) {
String postStr = apiKey;
postStr +=”&field2=”;
postStr += String(1);
postStr += “\r\n\r\n”;
client.print(“POST /update HTTP/1.1\n”);
client.print(“Host: api.thingspeak.com\n”);
client.print(“Connection: close\n”);
client.print(“X-THINGSPEAKAPIKEY: “+apiKey+”\n”);
client.print(“Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\n”);
client.print(“Content-Length: “);
client.print(postStr.length());
client.print(“\n\n”);
client.print(postStr);
}
client.stop();
}
void SendUnits(void) {
if (client.connect(server,80)) {
String postStr = apiKey;
postStr +=”&field1=”;
postStr += String(Units);
postStr += “\r\n\r\n”;
client.print(“POST /update HTTP/1.1\n”);
client.print(“Host: api.thingspeak.com\n”);
client.print(“Connection: close\n”);
client.print(“X-THINGSPEAKAPIKEY: “+apiKey+”\n”);
client.print(“Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\n”);
client.print(“Content-Length: “);
client.print(postStr.length());
client.print(“\n\n”);
client.print(postStr);
}
client.stop();
}
float getVPP() {
float result;
int readValue; //value read from the sensor
int maxValue = 0; // store max value here
int minValue = 1024; // store min value here
uint32_t start_time = millis();
while((millis()-start_time) < 1000) //sample for 1 Sec
{
readValue = analogRead(InVolPin);
// see if you have a new maxValue
if (readValue > maxValue)
{
/record the maximum sensor value/
maxValue = readValue;
}
if (readValue < minValue)
{
/record the minimum sensor value*/
minValue = readValue;
}
}
// Subtract min from max
result = (((maxValue – minValue) * REF_VOLT) / RESOLUTION) * VOLTAGE_DIVIDER ;
return result;
}

 

Y por cierto para los incredulos en el siguiente video podemos ver el circuito en funcionamiento

 

Fabricación casera de placas mediante láser


Hay muchas, muchas maneras de hacer una placa de circuito impreso o  en ingles “PCB”(printed circuit board)  . Sin embargo, incluso con la práctica, la calidad del resultado varía mucho con el proceso y el equipo utilizado.

Antiguamente  el diseño se calcaba en un papel de acetato y se usaba placas fotosensibles exponiéndolas a una luz intensa,  pero modernamente se  imprime el diseño con una impresora láser  con tóner negro, o bien se fotocopia el mismo en un papel grueso.

Una vez tenemos la plantilla recortaremos la fotocopia como se indica en la imagen,de esta forma, podremos pegar los bordes a la placa.

recortes.png

Antes de transferir el diseño se recomienda proceder al limpiado de la placa por ejemplo usando lana de acero y acetona (este proceso debe ser llevado lo mejor posible, ya que si la placa no queda bien limpia nunca fijara el tóner el la misma). Al terminar de limpiar secaremos la placa con un paño limpio y volveremos a limpiarla sin poner mas los dedos sobre el cobre, ya que estos dejan grasa:la limpieza de la placa solo será efectiva cuando esta quede brillante y con rayones en circulo para que agarre mejor el tóner.

En el instante que se retira la plancha de la placa, después de 1 o 2 minutos de calor intenso, a veces mas, se coloca la placa en un recipiente con agua para que el papel no tire (suelte) el tóner hacia arriba al enfriarse y se fije a la placa, esta debe mantenerse en el agua durante unos 5 minutos.

Una vez limpia la placa colocaremos la plantilla con el lado de la tinta hacia el cobre y con la plancha a tope de calor, se le aplica a la placa  Es importante insistir con el calor por toda la placa y con vapor humedeciendo el papel para que no se queme pero sin empaparlo. Si se llegase a empapar, cortar la llave de vapor y dar calor seco unos instantes.

Después de haber esperado 5 o 10 minutos en el agua, sacamos la placa y vamos frotando con los dedos para quitarle el papel que no nos sirve, intentando quitarlo todo, hasta que quede una capa muy fina de papel que se retira con un cepillo de dientes que ya no tengan en uso, con cuidado de no partir el tóner que define las pistas.

placa

Una vez repasadas todas las pistas de la placa con un marcador permanente (tipo edding 3000 o superior), se espera un par de minutos para que este fije y seque. Mientras tanto, podemos ir preparando el ácido para atacar la placa consistente en una   mezcla de  2 partes de agua fuerte con 4 de agua oxigenada 110 vol. y 1 de agua ( Atención : sobra decir que se debe tener un cuidado extremo usando guantes y gafas de protección  para  evitar contactos accidentales  en la piel  o en los ojos) .

Una vez tengamos la disolución do meteremos la placa en este . Ahora debemos estar mas atentos, pues si el ácido resultara fuerte podría diluir el tóner. Lo ideal es que cuando coloque la placa en disolución, el cobre coja un color rojizo y empiece a burbujear..

placa2

 

Una vez se saque la placa del ácido hay que enjuagarla con abundante agua para que el acido no  siga atacando el cobre  por lo que conviene secarla con un trapo limpio. Una vez seca, se empapara el toner con acetona y se rascara con un cepillo de dientes o con la lana de acero, eliminando así todo el tóner de la placa y ya solo quedaría hacer los taladros para los componentes con una broca de 1mm.

 

¿Le parece  interesante el proceso de fabricación casera de PCB’s anterior? Pues afortunadamente, los nuevos y mejorados métodos de transferencia de Gerber se han ideado en los últimos años gracias a los hackers en todo el mundo.

Uno de esos hackers, [Henner] está trabajando en un proyecto llamado LDGraphy en un intento de traer el grabado de alta resolución a las masas.

LDGraphy es un dispositivo de láser de litografía que hace uso de un láser y un Beaglebone verde para grabar el diseño en el tablero. La mejor parte es que toda la lista de materiales se dice que cuesta menos de $ 100,o  que hace que sea asequible para las personas con un presupuesto ajustado.

El sistema está diseñado alrededor de un láser de 500 mW y un escáner de espejo de polígono destinado a una impresora láser. La placa con fotorresistencia se acciona linealmente en el eje X utilizando un motor paso a paso y el rayo láser que es rebotado del espejo hexagonal giratorio es responsable del eje Y.

El código de tiempo crítico para la Unidad Programable en Tiempo Real (PRU) del procesador AM335X está escrito en  ensamblador  para la conmutación rápida del láser. El recinto es, naturalmente, un caso de acrílico de corte por láser y está hecho en el espacio de hackers local de [Henner].

[Henner] ha estado trabajando duro calibrando su diseño y compensando las inexactitudes de los componentes utilizados. En el vídeo de demostración a continuación presenta una versión de trabajo con una resolución de 6 mils que es maravilloso teniendo en cuenta el costo de la máquina.

 

Este  proyecto es totalmente Open Source, toda la documentación y código fuente están disponibles en GitHub con un coste total de apenas 100 dólares utilizando mucho material recuperado

 

Esta no es la primera vez que hemos visto un DIY láser PCB exposer, por supuesto, pero es uno de los mejores documentados.

Cómo eliminar el molesto efecto de iluminación residual producida por una luminaria basada en leds


Es  relativamente  frecuente  reemplazar las luminarias “de toda la vida”  basada en bombillas incandescentes, halógenas  o  fluorescentes(incluidas las compactas o “CFL” las cuales por cierto están en entre dicho por el peligro para nuestra salud si se rompe  el vidrio  al incluir  mercurio)   por las nuevas  luminarias basadas en LED  no solo por que son muchísimo mas eficientes desde el punto de vista energético: también porque tienen una durabilidad mayor (tienen una vida útil de hasta 50,000 horas  si excluimos el convertidor ca/cc para alimentarlas) , no producen calor, ocupan mucho menos espacio,  y un sinfín de otras ventajas ,que a modo de resumen vamos a ver:

  • Lo mas destacado es su efecto sobre la Salud  y medio ambiente pues la luz producida a través de la tecnología led no emite rayos ultravioleta ni rayos infrarrojos, lo que ayuda a evitar riesgos de salud. Otro aspecto  a destacar es que diferencia  de las bombillas compactas “de bajo consumo”( que por cierto emiten luz ultravioleta) , las iluminarias de leds  no contienen   mercurio , el cual es un metal muy  toxico , por lo que se deben tener cuidados especiales al momento de desechar la bombilla. Ademas  las lámparas con led producen una pérdida mínima por calor y ahorran energía, lo que ayuda enormemente a la protección del medio ambiente y a reducir las emisiones de CO2 . Por cierto ademas son reciclables y no contaminan el medio ambiente.
  • Eficiencia energética :sin duda  todos nos sentimos atraídos por su eficiencia energética , y es fácil entenderlo puesto que  las luminarias basadas en  l< tecnología led consumen aproximadamente un 80% menos energía eléctrica que una luminaria tradicional. Es cierto que las CFL’s cuando están nuevas  pueden aproximarse a la eficiencia (según la calidad  de la luminaria) , pero estas van perdiendo rendimiento lumínico con el paso del tiempo.En comparación con una bombilla incandescente de 60 vatios que ofrece alrededor de 800 lúmenes de luz puede gastar más de  300€ al año  ,un CFL utiliza menos de 15 vatios y sólo gasta 75€ de electricidad al año y una lampara LED de pot en lúmenes similar   consume  menos de 8 vatios de potencia, con lo que los costos anuales bajan a 30€  con una esperanza de vida de 50.000 horas ( o  posiblemente más ).
  • Fácilmente controlables con dimmers  o reguladores  a gran diferencia de  las basadas en fluorescentes o del tipo CFL  donde no es tan sencillo
  • Como hemos visto, aspecto interesante  de los leds  es su mayor eficiencia lumínica, llegando a tener hasta 150 lúmenes por watt en las lámparas de alta eficiencia y de 80 lúmenes por watt en las comunes. Con esto se optimiza el uso de la luz emitida y se reduce el consumo de energía y la contaminación. En consecuencia, las lámparas LED tienen un mayor rendimiento luminoso útil (en porcentaje de lúmenes por watt).
  • Respeto  a la durabilidad  de  las  lámparas basadas con Leds , esa   es otra gran ventaja pues  tienen una vida útil de hasta 50,000 horas al igual que los convertidores ac/dc para alimentarlas ( en caso de que sean de calidad )  . Esto en parte  es debido a que los Leds no contienen partes mecánicas ni filamentos. Los Leds en si no dejan de funcionar; sólo se va reduciendo su capacidad lumínica y es por eso que tienen que ser reemplazados en un lapso de 30.000 a 50.000 horas dependiendo del caso. Gracias a su vida útil de hasta 50,000 horas, las lámparas de LED evitan que se tengan interrupciones de luz o iluminación y evitan que se tengan que estar reemplazando constantemente, por lo que ofrecen un excelente ahorro en cuestiones de mantenimiento.
  • Por ultimo destacar  mayor calidad cromática de la luz emitida  gracias a que el índice de rendimiento cromático (CRI)  en la tecnología led se suele tener un CRI <90, contra un CRI de los focos comunes de 44, lo cual nos da como resultado colores más puros, nítidos, vivos y profundos. Las lámparas LED vienen en una amplia versatilidad de colores que no necesitan de filtros para que se puedan apreciar.
Es evidente  pues como la iluminación basada en la tecnología  de  leds   tiene indudables ventajas frente   a todos otros   sistemas de iluminación anteriores como son le tradicional basado en luminarias incandescentes, las luminarias halógenas , las luminarias CFL o los tubos incandescentes  .
A modo de resumen  esta   imagen  aclara muy bien  las diferencias entre los diferentes sistemas de iluminación:

 

Vistas las grandes ventajas de la iluminación basada en la tecnología led , es lógico pensar en ciertos inconvenientes,  como puede ser la escasez  de ciertos modelos de  luminarias en algunos  formatos poco  habituales ( aunque esto es cada vez mas relativo) y  un   coste mayor relativo  de las luminarias, que  no realmente cierto puesto que , a parte de que éste tiende a bajar,   es claramente compensado  por la gran durabilidad de estas , etc

En  este apartado  hay también  un  aspecto algo problemático  , que es también  común   en menos frecuencia existente a los sistemas de iluminación basados en CFL , que   es  el de la llamada  corriente residual,  un efecto por el que se  quedan casi encendidas de forma tenue después de pulsar el interruptor para apagarlas.

Inicialmente puede parecer muy molesto sobre todo en habitaciones dedicadas al descanso   llevando  incluso   a personas  a volver  a  sistemas tradicionales ,   pero como vamos   a ver es resoluble  y no es algo tan misterioso como se ppuede  pensar   pues simplemente responden a una instalación  eléctrica  inadecuada  para este tipo de luminarias.

Este efecto se produce porque las luminarias de tipo LED son muy sensibles a la corriente, observamos que podemos cambiar una Bombilla convencional de 60W  por una LED de 5W ., lo  cual  quiere decir que la tecnología LED necesita muy poca corriente para proporcionarnos una alta intensidad Lumínica. Por lo mencionado anteriormente, si en nuestra instalación tenemos algo que produzca alteración en la corriente, nos encontraremos con que la Bombilla LED es inestable, produciendo destellos o no apagándose en su totalidad.

Si en una  vivienda hay colocados  interruptores con piloto de señalización, un interruptor con temporizador o en los circuitos de conmutados, se produce una pequeña corriente de retorno a las lámparas que ocasiona el problema mencionado.

Veamos las posibles causas de este efecto indeseado  y sobre todo como podemos resolverlos

Interruptores de corte  mal instalados

Normalmente las luminarias  en instalaciones monofásicas  ( que es la instalación habitual en nuestras viviendas)    se alimentan por dos hilos: la fase y  el neutro  de modo   que  todos  los  interruptores deberían cortar la fase cuando los accionamos   y no el neutro

Este  error de montaje  en  instalaciones con luminarias   convencionales  no conlleva ninguna anomalía   pero en caso de alimentar  a   luminarias del tipo  LED si que puede ser molesto ( según el driver ) , pues puede  hacer que  queden parcialmente encendidas cuando pulsamos el interruptor para apagarlas,

Es  fácil entender que esa leve iluminación se debe  que una pequeña derivación que hace que fluya corriente desde la fase hacia tierra  pasando por nuestras luminarias LED, puesto  que con  muy poca  corriente  un LED puede empezar  a lucir, y de ahi el misterio de las luces que no se apagan nunca.,

La solución en este caso  no es tan  sencilla (es decir cambiar el neutro por la fase  )  pues no siempre esta accesible  a todo el mundo y ademas sobra decir el peligro que puede conllevar , pues no todo el mundo tiene los suficientes conocimientos de electricidad   para cambiarlo  , pues se  precisa   desmontar el interruptor y  normalmente la caja  de conexiones para  localizar      los dos hilos que van  a la luminarias

Desgraciadamente como  no siempre están ambos hilos  en la caja del interruptor pues de hecho  lo normal  es que estén las 4 conexiones  en una caja de conexiones  previas , es en la caja de conexiones  donde   habrá que hacer el  doble cambio   en caso de tener  los dos cables  ahí    En caso de dudas con un destornillador buscapolos de 1€ podemos asegurarnos cual es la fase

 

Si no consigue resolver el problema o le parece muy compleja o peligrosa , otra solución  muy sencilla es optar por  poner un  justo antes del portalámparas un relee tal y como describimos al final de este post

 

Interruptores con neón de señalización

Es bastante común encontrarnos con interruptores que cuentan con una pequeña lamparita de neón que nos permite encontrarlo en la oscuridad de modo  que cuando esta apagado al luz del testigo se enciende  y al encenderlo esta se apaga.

Internamente el  piloto no es mas que una pequeña lampara de neón  con su correspondiente resistencia   imitadora  conectando el conjunto  en paralelo con el contacto del interruptor. Dada la configuración, el piloto queda  en serie con la bombilla LED que intentamos apagar cuando el interruptor abierto , permitiendo que fluya una mínima corriente hacia la bombilla LED que lleva a que se quede iluminada de forma tenue.

 

Las soluciones a este problema podrían ser:

  1. Anular el neón del interruptor ( en muchos mecanismos   el neon es enchufable por  lo que bastara quitarlo por  presión)   o sustituir el interruptor por uno normal.
  2. Instalar una pequeña resistencia en paralelo con la bombilla LED de forma que se evacue ahí la potencia. Ésta solución tampoco nos ahorrará ese pequeño consumo pero se apagará la luz completamente al pulsar el interruptor.
  3. Si estamos instalando dicroicas LED a 230V en sustitución de halógenos a 12V y hemos eliminado el transformador, podemos dejarlo conectado sin carga a la salida, de esta forma la corriente residual iría al transformador y no a la bombilla, apagándose la luz completamente al pulsar el interruptor
  4. Instalar un condensador en paralelo con la luminaria  para lo cual habrá que seguir los siguientes pasos:
    1. Desconecte la corriente del cuadro de distribución de corriente alterna para trabajar seguro.
    2. Quite el embellecedor de la luminaria objeto del cambio a tecnología LED.
    3. En la ficha de conexión de la lampara  conecte   un condensador de 470nF 400v (podemos encontrarlo bajo diferentes nombres  0.47uF / 470nF 474J 400v)
    4. Vuelva a colocar el embellecedor de conexión. Listo.

Si no consigue resolver el problema o le parece muy compleja o peligrosa , otra solución  muy sencilla es optar por  poner un  justo antes del portalámparas un relee tal y como describimos al final de este post

Corrientes de retorno por neutro

Este es el caso menos común de todos. Es posible que algunos de los electrodomésticos de nuestra casa produzcan corrientes de retorno por el neutro, que aunque son muy pequeñas, al pasar por nuestros super-eficientes luminarias con  LEDs pueden hacer que se queden medio encendidas incluso con el interruptor apagado.

Para  solucionarlo de forma eficaz podría bastar  sustituir los interruptores unipolares  por unos interuptores bipolares que corten a la vez  tanto  la fase como  el neutro al pulsar el mecanismo. En caso de no encontrar estos interruptores o no querer cambiar la instalación , otra opción muy sencilla es optar por usar un rele  alimentando por 220 v   con dos  circuitos para situarlos  justo en el lado de la luminaria

Un ejemplo de rele  Modelo LY2J que admite 220VAC  con capacidad de contactos de hasta 10A  y que se puede comprar por 8.89€ en Amazon 

 

 

El esquema de conexiones para Modelo LY2J    es bastante sencillo ,  pues consiste simplemente  intercalar en el cable que alimente a la luminaria  los contactos normalmente abiertos del relé  para que se cierren estos cuando se alimente la bobina   y den paso  para encender la luminaria.

Obviamente el circuito se completa con la conexión de la bobina ( contactos 7 y 8)  hacia el cable de alimentación

 

 

 

Es decir ,,conectaremos los terminal 7 con el 3  a la fase, el 8 con el 4 al neutro ( o viceversa)   y luego conectamos la luminaria a lo contactos 5  y 6  ( no importa el orden) . Con este sencilla idea nos evitaremos  manipular la instalación original  y  resolveremos de una vez el problema  de una forma bastante sencilla y económica este molesto problema .

Simplisimo soldador de puntos


En esencia la soldadura por  puntos  se usa intensivamente  en aplicaciones electrónicas  muy variadas destacando el ensamblaje de las células de baterías .La tecnología que hay subyacente    no es nada compleja, pues  la  configuración típica de un soldador de puntos no ha variado a  lo largo de los años,  consistiendo básicamente en  una fuente de muy baja tensión (entre 3 y 15V) de alta intensidad   conectada a un cabezal para soldar.

Desgraciadamente, a pesar de que no incluye demasiada tecnología, un soldador de puntos  es uno de los pocos equipos donde la construcción casera  de este  es mucho  más barata que comprarlo montado,  incluso si se decide a comprarlo en alguno de los famosos  portales chinos, ya que incluso comprándolo desde  allí , sus precios van entre los 300€ en adelante.

Puestos  a fabricar un soldador de puntos  nosotros mismos , en  youtube  se pueden ver  una gran cantidad de diseños de soldadores de puntos fabricados de forma casera usando casi siempre viejos transformadores de microondas dado  que son fácilmente obtenibles. A estos  transformadores  se les elimina el secundario de AT  y se rodea con   dos vueltas de cable de gran sección ( al menos de 8mm).Obviamente se  debe  tener  cuidado extremos si se decide seguir por ahí, pues  trabajar incluso con las piezas de  un horno de microondas es extremadamente peligroso  sobre todo por el peligro de descarga del condensador de AT. Además el resultado obtenido  aparte de peligroso  (tenga en cuenta que esta conectado  a la red de c.a) , dado el tamaño del trasnformador,   el conjunto es muy voluminoso  ,ruidoso y dificil de controlar .

Veamos un diseño muy sencillo  cuyos resultado  de  soldadura del pulso simple son igual de buenas que muchos soldadores profesionales  pudiendo llegar hasta , 210A para ser exactos.

Soldador un punto

Este diseño destaca por su simplicidad al  usar  como elemento activo únicamente  un tiristor de potencia de al menos 100 Amp para controlar la descarga del supercondensador.

Por mayor simplicidad ,  incluso en esta configuración  se ha optado  por añadir una pequeña batería  unido a un pulsador normalmente abierto para cebar al tiristor   incluyendo ambos componentes en un pedal  para activar el circuito

Obviamente  al activar el pulsador haremos que el SCR  entre en conducion    permitiendo la descarga de  condensador sobre los electrodos desde el momento en  el que el pulsador se cierre.

Claramente este esquema se puede  mejorar  usado la misma tensión de referencia  , pero dado el poquísimo consumo  y que puede ir integrado en el interruptor de pie  no es una mala opción y desde luego el circuito es bastante sencillo de construir.

Los componentes básicos  necesarios:.

  •  Fuente de alimentación de sobremesa  de 15-16v .Su amperaje depende de los rangos de carga de los condensadores (sobre 5A max ). En el esquema falta la resistencia de carga del condensador en serie (puede ser una bombilla en serie )
  •  SCR de 220v/220Amp (tiristor).Sólo  se necesita uno a menos que desee agregar un segundo conjunto de condensadores y un interruptor de láminas para la soldadura de doble pulso, pero esa opción es  mucho más cara
  • Carga resistencia control – se usa una bombilla  en serie de las usadas en un automóvil como luz de niebla (sobre 5A máximo segundo ~ 40 cargas), lo cual hara  de resistencia  de carga de la bateria de condensadores. Hay personas que eoptan por una resistencia clasica de potencia, pero desde luego una bombilla incandescente es mucho mas simple y economica
  •  Pulsador de pie ( ON/off ) para activar el SCR  para  la  soldadura (yo usé la misma fuente de alimentación de 15v para el interruptor, que está muy bien con un trabajo tan pesado SCR.)
  • Cable de tierra trenzado  terminando en Cobre sólido presentando a un punto en los extremos ( debería esta aislado  por los que sólo asegúrese de que su mano no va a estar en peligro de convertirse en parte del circuito !)
  • Condensador de  aproximadamente ~ 21 + faradios capacidad ( por ejemplo puede usar 10F uno, dos 5F y un 1F  de los usados  en  coche  para audio ). Todos los condensadores van en paralelo y con cables de sección adecuados ( mejor  sobre barras de metal)

 

Nota :  Como nos comenta Joaquin , que este diseño tiene un pequeño inconveniente  debido a que al trabajar en corriente continua  el tiristor  , una vez disparado este queda asi hasta que desconectemos la fuente de CC,  por lo que muchos diseños  para controlar  el pulso ,  optan por usar  transitores para descebar el SCR

Versión doble pulso

Basada en  el  principio  de los soldadores  de un punto , la mejora  del  circuito anterior  consiste en primer lugar en hacer una descarga más pequeña para limpiar la superficie del material de impurezas tales como el petróleo y crear una soldadura débil. El segundo impulso con más energía hace  enlace final. Con el fin de tener un pulso estable durante la descarga  se necesita pues  un condensador  mas grande para el segundo pulso.

Por tanto ademas  de los componentes anteriores , necesitara además :

  •  Segunda fuente de alimentación de sobremesa @15-16v / 5A max usando
  • SCR  220v/220A  (tiristor)
  • Rele reed
  • Condensador de  aproximadamente ~ 21 + faradios capacidad ( por ejemplo puede usar 10F uno, dos 5F y un 1F  de los usados  en  coche  para audio ). Todos los condensadores van en paralelo y con cables de sección adecuados ( mejor  sobre barras de metal)  NOTA :para el primer SCR  se usaría  una capacidad muy inferior (por ejemplo un condensador de 1F)
  • Carga resistencia control – se puede  usar tambien  una bombilla  en serie de las usadas en un automóvil como luz de niebla (sobre 5A máximo segundo ~ 40 cargas), lo cual hara  de resistencia  de carga de la bateria de condensadores. Hay personas que eoptan por una resistencia clasica de potencia, pero desde luego una bombilla incandescente es mucho mas simple y economica

En el esquema anterior como vemos se añade un control del  circuito de descarga por condensador  basado en un tiristor  y un supercondensador. La demora entre un pulso y el siguiente se basa en el retardo producido  por el rele reed al detectar la elevada corriente generada en la primera descarga pues la natural inductancia producida por el pulso de soldadura  hará que los contactos del rele reed se cierren activando el segundo SCR

Al ser un circuito tan básico no hay manera de medir el retardo entre ambos pulsos  que es aproximadamente de 1/4 segundo. Evidentemente con un circuito de demora se podría demorar mucho mas la segunda chispa pero para propósitos  caseros este diseño de  circuito es mas que suficiente

Consejos

  • Cómo electrodos de soldadura   elija un alambre  macizo y limados por el extremo. Tenga en cuenta que son muchos los factores que afectarán a la calidad de la soldadura.
  •  Limpie todas las superficies de soldadura con un limpiador no residuo como alcohol de alto %. Debe optimizar el contacto metal a metal, por lo que debe ser libre de aceites y basura
    para mantener las puntas de soldadura limpia regularmente los presentar a un punto redondeado. El tamaño de este punto afectarán su soldadura: si es  demasiado grande un punto  no soldará completamente, y si es demasiado pequeño  probablemente soplara la punta antes de soldar  el material.
  •  Jugar con diferentes  voltaje y capacidad, utilizando los valores citados  como referencia.
  • En caso de soldar células asegúrese de aplicar la presión adecuada a ambos puntos de contacto y que usted suelda  dentro de la zona centro de la batería . Si se desvía  hacia  el borde exterior de la terminal positiva puede fácilmente romper la célula. No es particularmente peligroso, pero el líquido se derramará. Según las hojas de especificaciones de materiales  células a123 , no contienen productos químicos tóxicos o peligrosos.
  •  Siempre use protección para los ojos, voy tirando chispas en tu rostro durante horas!
  •  Se recomienda la ventilación

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