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Mini soldador por puntos

agosto 28, 2018marzo 24, 2024soloelectronicosDeja un comentario

En post anteriores hablábamos en este blog de las posibilidades de los supercondensadores , los cuales no son ni mas ni menos que condensadores de mayor capacidad a partir de 1 Faradio.

A diferencia de las baterías que almacenan energía en una reacción química, y debido a esto, los iones se insertan realmente en la estructura atómica de un electrodo, como en el caso de los condensadores los iones simplemente “se adhieren” se puede almacenar energía sin reacciones químicas permitiendo asi que los súpercondensadores se carguen y descarguen mucho más rápido que las baterías y ademas sin sufrir el desgaste causado por las reacciones químicas teniendo una durabilidad mucho mayor al no estar condicionados por los ciclos de carga y descarga

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 (por ejemplo las famosas celdas 18650) , 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).

MiniSoldador de puntos basado en supercondensador

Construir un soldador de puntos basándose en condensadores por tanto es la forma mas habitual de y fácil de construirlo a un precio bastante asequible.

Estas configuraciones funcionan durante mucho tiempo y normalmente son mucho mas optimas y eficientes que los soldadores basados en transformadores de microondas modificados que como hemos comentado albergan cierto peligro.

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 , y justo . es por eso que hay personas que la llaman “soldadura fría” .

El circuito propuesto, es bastante sencillo, pues simplemente se basa en un simple circuito de carga a corriente constante basado en una resistencia y supercondensador de 350F/2.7V

El circuito es completando con un led con su correspondiente resistencia limitadora para indicar que el condensador esta cargado , así como unas puntas de cobre afiladas que van conectadas directamente al condensador

Los componente usados para este montaje , por tanto, son los siguientes:

Supercondensador de 350F de 2.7V. Corriente y voltaje 2.85V y Corriente máxima máxima: 203A.P puede ser hecho con otros supercondensadores.Es un dispositivo muy importante para poder hacer una soldadura perfecta.
Led rojo
Resistencia de 0.1 ohm y 5W
Resistencia 220ohm 1/4W
Bateria de ion-Li de 2.7 a 2.9V
Dos hilos rigidos de cobre de 1mm de sección o mas para soportar la alta corriente
Barras de cobre: Pueden ser barras de cobre y latón pero lo ideal es que esten afiladas para transmitor la maxima corriente en el minimo espacio a la hora de la soldadura.

El montaje de estos componentes es bastante sencillo , pudiéndose incluso realizar las conexiones directamente sobre el propio super-condensador

Este circuito al no tener ningún elemento de control ( como en el circuito propuesto con MOSFET que realizamos en este blog ) requiere de cierta practica para controlar los tiempos necesarios para realizar la soldadura.

Por supuesto al utilizar el circuito debe tener la máxima precauciones de seguridad debido a la gran capacidad del condensador, pero sobre todo , se recomienda dejar descargado el condensador cruzando los terminales si no se va a usar el circuito

El modo de trabajo es similar a otros circuitos basados en super-condensadores:

Use una bateria completamente de ion-Li cargada para cargar el supercondensador
Pulse entre 5 a 10 Minutos para cargar completamente el supercondensador
El led rojo brillara indicando que la carga del condensador esta alrededor de 2V
El led brillara intensamente señal que esta preparado para soldar
Use una fina lamina de niquel para unir las baterias 18650
Apriete con fuerza el niquel con los bornes de las baterias
Use la punta del electrodo para realizar la soldadura de puntos primero tocando con un extremo y luego de forma momentánea con el otro
Debe liberar el contacto rapidamente

A continuación en el siguiente vídeo podemos ver todos los pasos a la hora de construir este simple pero eficaz mini-soldador de puntos ideal para soldar baterías 18650 o incluso otras operaciones de soldadura donde se requiera soldar elementos metálicos de poca sección.

Watimetro con Arduino

junio 6, 2018marzo 23, 2024soloelectronicos1 comentario

Realmente construir un watimetro no es demasiado complejo cuando hablamos de corriente continua , por ejemplo pensando en una instalación fotovoltaica , pues basta simplemente en recordar la formula física de la Potencia(P) , la cual es el producto de la tensión instantánea(voltios) por la intensidad (Amp ) , es decir P = V x I , expresándose la unidad de potencia en Watt o KW
Pero la potencia en watios, no expresa ensimismo potencia energética, por lo que se recurre al producto de la potencia (vatios) por el tiempo (en horas) , es decir E = P x t , expresándose la unidad de energía que todo conocemos como vatios hora(Wh) o kilovatios hora (kWh).

Si unimos ambas formulas sustituyendo el valor de P obtenemos E =Px t= (V xI) x t , es decir el producto de la tensión e intensidad por el el tiempo

Precisamente pues de la ultima fórmula anterior queda claro que para medir la energía que necesitamos tres parámetros:

Tensión
Intensidad
Tiempo

Veamos pues como obtener estas valores con un Arduino para obtener en tiempo real en un display lcd la potencia en kwh de un sistema en cc

En el siguiente video podemos ver el proyecto funcionando, incluso enviando datos al IoT con Xively (esta opción ya no esta disponible para aficionados)

Medida de tensión

El voltaje se puede medir con la ayuda de un circuito divisor de tensión formado por dos resistencias iguales . Como el voltaje de entrada en cualquier pin analógico de ARDUINO esta limitado a 5V por se logica TTL , el divisor de voltaje servirá para que el voltaje de la salida de ella sea menor que 5V y no queme la electronica interior.

Por ejemplo para una batería que se utilice para almacenar la energía de un panel solar de 6v y 5.5Ah de capacidad , tendríamos que bajar la tensión desde 6.5v a una tensión menor que 5V para no estropear el Arduino.

Si usamos R1 = 10k y R2 = 10K nos da una corriente pequeña 6.5v/(10k+10K)=0,325mA .

Es cierto que se podrían tomar valores de R1 y R2 inferiores, pero el problema es que cuando la resistencia es menor mayor corriente pasas a través de ella generando como resultado gran cantidad de energía disipada en forma de calor(recuerde que P = I ^ 2R) . por tanto el valor de las resistencias puede ser elegido diferente pero debe tenerse cuidado para reducir al mínimo la pérdida de energía a través de las resistencias.

El resultado de la tensión entre una de las resistencias y masa seria igual a R xI =10k x 0.325mA=3.25v que es inferior a 5v y, tensión soportada sin problemas para el pin analógico de ARDUINO

Calibración de voltaje:

Cuando la batería está completamente cargada (6.5v) obtenemos una Vout = 3.25v y ese seria el valor que iría al convertidor analógico digital de un puerto analógico de Arduino

Si tenemos que medir los 3.25v desde el divisor de tensión obtendremos un valor aproximado de 696 en el monitor serial ( sample1 es el valor de ADC corresponde a 3.25v) .

Precisamente con ese valor o tendremos que extrapolar que 3.25v es equivalente a 696, 1 es equivalente a 3.25/696=4.669mv por lo que podemos usar estas dos reglas:

Vout = (4.669 * sample1 ) / 1000 voltios
voltaje de la batería real = (2 * Vout) voltios

Con el siguiente código de Arduino podemos obtener el valor de tensión:

/ / tomar 150 muestras de divisor de tensión con un intervalo de 2 segundos y medio samples data collected for(int i=0;i<150;i++)
{
sample1=sample1+analogRead(A2); //leer el voltaje del circuito divisor
delay (2);
}
sample1=sample1/150;
voltage=4.669*2*sample1/1000;

Medición de intensidad

Para mediciones de intensidad es típico usar una resistencia en serie de poco valor con la carga y medir la diferencia de potencial entre los extremos de esta y luego calcular la intensidad gracias a la la ley de ohm (I=V/R ) donde como vemos dividiríamos este valor por el valor en ohmios de la resistencia

El efecto Hall se basa en la producción de una diferencia de potencial(el voltaje de Hall) a través de un conductor eléctrico, transversal a una corriente eléctrica en el conductor y un campo magnético perpendicular a la corriente.

Afortunadamente actualmente existen CI especializados como son los sensores de corriente basados en efecto Hall ACS 712

Existen comercialmente sensores de la gama ACS712 para diferentes rangos de corrientes máximas , así que se debe escoger este según su requisito,como por ejemplo para una corriente máxima de 20 A.

En el esquema vemos un LED como una carga ( aunque la carga real sera diferente) .

Tambien vemos el ACS 712 (soporta 20Amps DC) ofreciendo una una salida analógica 100mV/A

Tambien es destacar la alimentación del Arduino cuya salida alimenta a través de la placa de prototipos a la ACS712

La calibración es muy sencilla :
La lectura analógica produce un valor de 0-1023, equiparando a 0v a 5v analógico .Leer 1 = (5/1024) V = 4.89mv
Valor = (4,89 * valor analógico leído) / 1000 V, pero según hojas de datos offset 2.5V (cero corriente obtendrá 2.5V del sensor de salida)
valor Actual = (valor 2.5) V
corriente en amp = valor real * 10

Código de ARDUINO:

/ / tomando 150 ejemplos de sensores con un intervalo de 2 segundos y luego media de los datos de las muestras recogidos
for (int i = 0; i < 150; i ++)
{
+= sample2 analogRead(A3); // leer la corriente de sensor
delay(2);
}
sample2 = sample2/150;
=(5.0*sample2)/1024.0;
actualval = val-2.5; //tensión de offset es 2.5v
amperios = actualval * 10;

Medición del tiempo

Para la medida del tiempo no se necesita ningún hardware externo, pues ARDUINO en sí mismo tiene contador de tiempo incorporado.

La función millis() devuelve el número de milisegundos desde que la placa Arduino comenzó a ejecutar el programa actual.

Código de ARDUINO:

long milisec = millis(); // calcular el tiempo en milisegundos
long time=milisec/1000; // convertir de milisegundos a segundos

Calculo de la potencia y energía

Estas son las formulas basicas empleadas por el fw en Arduino:

totamps = totamps + amperios; //calcular amperios total
avgamps = totamps/tiempo; // promedio de amps
amphr =(avgamps*time)/3600; // Ah
Watts = voltaje * amperios; //Potencia = Voltaje * corriente
energía =(watt*time)/3600; // Vatios-seg vuelve a convertir en Watt-hora dividiendo 1hr(3600sec)
energy=(watt*time)/(1000*3600); //para la lectura en kWh

Todos los resultados se pueden visualizar en el monitor serial o mediante una pantalla LCD de 16 x 2 caracteres para mostrar todos los resultados obtenidos en los pasos anteriores.

El conexionado del LCD sigue la conexión estandar de 4 pines para la linea de datos mas las señales de control RS,RW y Enable

Asimismo también es necesario un trimer de 10k para el contraste de la pantalla

Resumidamente estas son pues las conexiones para el lcd

LCD -> Arduino
1. VSS -> GND de Arduino
2. VDD -> Arduino + 5v
3. VO -> Arduino GND pin + resistencia o potenciómetro
4. RS -> Arduino pin 8
5. RW -> Arduino pin 7
6. E -> pin Arduino 6
7. D0 -> Arduino – no conectado
8. D1 -> Arduino – no conectado
9. D2 -> Arduino – no conectado
10. D3 -> Arduino – no conectado
11. D4 -> Arduino pin 5
12. D5 -> Arduino pin 4
13. D6 -> Arduino pin 3
14. D7 -> pin Arduino 2
15. A -> Pin 13 de Arduino + resistencia (potencia de luz de fondo)
16. K -> Arduino GND (tierra de luz de fondo)

A continuación este es el código de ejemplo para sacar por el monitor serie los valores calculados

Serial.Print («tensión:»);
Serial.print(voltage);
Serial.println(«Volt»);
Serial.print («actual:»);
Serial.print(amps);
Serial.println(«Amps»);
Serial.print («potencia:»);
Serial.print(watt);
Serial.println(«Watt»);
Serial.print («energía consumida:»);
Serial.print(energy);
Serial.println(«Watt-Hour»);
Serial.println(«»); //imprimir los siguiente conjuntos de parámetro después de una línea e

delay(2000);

Para manejar el LCD tiene que primero importar la biblioteca de «LiquidCrystal» en el código.

A continuación este es el código de ejemplo para sacar por el display lcd los valores calculados:

#include
lcd (8, 7, 6, 5, 4, 3, 2);
luz int = 9;

void setup()
{
pinMode (luz de fondo, salida); //set pin 9 como salida
analogWrite (contraluz, 150); //controls la intensidad de luz 0-254
lcd.begin(16,2); / / columnas, filas. tamaño de pantalla
LCD.Clear(); claro la pantalla
}
void loop()
{
lcd.setCursor(16,1); / / establecer el cursor fuera de la cuenta de pantalla
lcd.print(«»); imprimir carácter vacío
delay(600);

impresión de potencia y energía que un LCD / / /
lcd.setCursor(1,0); coloca el cursor en la columna 1 y fila 1

LCD.Print(Watt);
lcd.print («W»);
lcd.print(voltage);
lcd.print(«V»);
lcd.setCursor(1,1); coloca el cursor en la fila 1 columna y 2 º
lcd.print(energy);
lcd.print («WH»);
lcd.print(amps);
lcd.print(«A»);
}