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lunes, 27 de junio de 2016

Circuitos Útiles 16. Generador de alta tensión (Basado en raqueta Matamoscas)



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ÍNDICE

1. Circuito de alta tensión del matamoscas del chino

2. Advertencias de seguridad
3. Esquema
     3.1. Funcionamiento
     3.2. Modificaciones y mejoras al original
           3.2.1. Funciona con alimentador en lugar de con pilas
           3.2.2. Cambiamos el transistor 2SD965 por un TIP31C
           3.2.3. Usaremos un trafo 6+6 a 220V
           3.2.4. Los diodos D1, D2 y D3 deben ser un poco especiales...
4. Lista de materiales
5. Prueba en Protoboard
6. Montaje
     6.1. Hacer el  PCB
     6.2. Poner y soldar las piezas en el PCB
7. Este circuito lo usaremos para un matamoscas de ventana completa
8. El Vídeo
9. Otros vídeos que te pueden interesar
10. Toda mi colección de vídeos de Youtube




1. CIRCUITO DE ALTA TENSIÓN DEL MATAMOSCAS DEL CHINO


Hola amig@s, 

Me han llegado muchas peticiones de hacer un vídeo acerca del pequeño circuito que llevan las raquetas mata-moscas del chino, y la razón de esto es porque en muchos sitios estas raquetas no se encuentran. Este circuito es
capaz de generar casi 2.000 voltios partiendo de solo 3 voltios obtenidos de dos pilas.

Espero con el presente trabajo solucionar la demanda de esas peticiones. El circuito que vamos a hacer en este trabajo tiene prestaciones superiores a las de la raqueta, como veréis más adelante.

También he de decir que, hablando de costes, sale mas barato extraer este circuito de una raqueta (cuesta sólo 3-4 euros) que fabricárselo uno mismo, y además te ahorras el trabajo de hacerlo aunque, repito, el circuito que vamos a hacer tiene más prestaciones.

Así que... aquí tenéis otra entrega (la 16) de esta serie circuitos útiles. Este proyecto es de los fáciles, pues apenas lleva una docena de componentes de bajo costo y el PCB es muy pequeño. Este circuito puede destinarse a muchos usos:

- Control de insectos (trampas)
- Generador de ozono (habría que modificarlo un poco)
- Pastor eléctrico
- Experimentación




Como es norma en esta serie de vídeos, no se trata de un simple "copia y pega" sino que el circuito ha sido comprobado en protoboard y montado en PCB definitivo. TODOS los circuitos de esta serie (y ya van dieciséis) funcionan a satisfacción, y muchos de ellos, a día de hoy, los utilizo como herramientas con excelentes resultados...










2. ADVERTENCIAS DE SEGURIDAD

- Aunque la alta tensión generada por este circuito no es letal para un humano, sí que es bastante molesta y desagradable e incluso dolorosa.
No recomiendo este circuito para gastar bromas.

- Puesto que este circuito genera chispas eléctricas (pequeños arcos voltaicos) no debe utilizarse en ambientes con vapores o gases inflamables ya que esa chispa podría iniciar la combustión de esos vapores.

- Después de haber hecho funcionar a este circuito, aunque sea un breve instante, ANTES de manipularlo debe descargarse el condensador C5 que puede almacenar más de 1.000 voltios durante mucho tiempo, incluso habiendo retirado la alimentación. Para eso, podemos puentear los dos terminales de ese condensador con una herramienta, por ejemplo, un destornillador con mango aislado.



3. ESQUEMA

Este circuito no lo he obtenido de ningún libro, web ni documento. He analizado el circuito real de una raqueta matamoscas y he levantado el esquema correspondiente. Por cierto, he desarmado unas cuantas de estas raquetas y he visto que hay muchas versiones de circuito. siendo las más antiguas bastante complicadas por llevar muchos componentes, mientras que las más modernas vienen muy simplificadas, con muy pocos componentes, sin perder prestaciones.

En la siguiente foto podéis ver un circuito de hace bastantes años (izquierda) con 28 componentes. A la derecha, ese mismo circuito pero más moderno, con sólo 10 componentes (11 si contáis el LED), y tiene incluso más prestaciones. 

Nosotros vamos a hacer la versión moderna, la de la derecha en Fig 1.

Fig 1. Versión antigua y moderna del mismo circuito. Gran diferencia...


3.1. Funcionamiento

Este circuito (Fig 2) consta de dos secciones, la de la izquierda, que es un ladrón de julios en toda regla, y la sección a la derecha del transformador, que es un triplicador de tensión con rectificador.

Fig 2. Esquema del circuito generador de alta tensión de la raqueta matamoscas

A la izquierda del transformador T1 tenemos un ladrón de julios (oscilador de bloqueo) que ya conocemos (ver vídeo de ladrón de julios). A la derecha de ese transformador, mediante los diodos D1 a D3 y los condensadores C1 a C3 se multiplica y rectifica esa tensión hasta 1.300 - 1.400 voltios, cargando el condensador C4, que tiene una capacidad suficiente como para generar un chispazo no letal, pero sí bastante molesto, y mortífero para insectos.


3.2. Modificaciones y mejoras al original

Vamos a hacer cuatro modificaciones para mejorar este circuito:


3.2.1. Funcionará con alimentador en lugar de con pilas

Esta mejora va encaminada a hacer posible que este circuito funcione durante largos períodos de tiempo sin depender de pilas, lo que a corto plazo supone amortizar el alimentador. Además, eliminamos el riesgo de que deje de funcionar por agotamiento de la pila.





La raqueta original funciona con tres voltios,
a partir de dos pilas.

Nosotros usaremos un alimentador con una tensión de salida desde 3 hasta 6 voltios, continua. En cuanto a potencia o amperaje, será suficiente con que pueda suministrar 0.5 amperios o lo que es lo mismo, 1,5 - 3W. Si lo pones de más potencia, el circuito funcionará igual, pero el alimentador irá más descansado.







3.2.2. Cambiamos el transistor 2SD965 por un TIP31C

El transistor montado en estos circuitos es un 2SD965, que está bien para hacerlo funcionar según el régimen de uso que se espera de esta raqueta: Pulsando el botón ocasionalmente. Pero nosotros queremos tener funcionando este circuito de forma continua, y es posible que se le exija una gran carga de trabajo y tenga que suministrar muchos chispazos en poco tiempo.

Esto supone una sobrecarga para este pequeño transistor. A mí se me rompió este circuito (el transistor 2SD965 que llevaba de fábrica) en el montaje de la trampa mosquitera para ventana. Lo sustituí por un TIP31C y no se ha vuelto a romper. El TIP31C aguanta 100V entre colector y emisor y una corriente de colector (sostenida) de 3A, muy por encima de los valores que va a tener que soportar.

Ojo con el orden de los terminales, no es el mismo en ambos transistores:

Fig 3. Orden de los terminales en ambos transistores



3.2.3. Usaremos un trafo 6+6 a 220V

El pequeño transformador de este circuito no es fácil de obtener. Este suele ser el freno definitivo para muchos de los que se disponen a montar este circuito, pero os tengo una buena noticia: Se puede usar un transformador convencional de alimentación con un devanado de 6 + 6 voltios, es decir, dos tomas de 6 voltios y una toma central que es el cero. Y otro devanado de 220 voltios (si hay toma de 127 voltios, se ignora, se deja al aire).

Fig 4. Transformador común de alimentación. ¡SIRVE!

Este trafo es de potencia reducida, y por tanto, de pequeño tamaño (aunque no tan pequeño como el de la raqueta original) y será suficiente con que el devanado de 6+6 voltios esté etiquetado con 200 mA

Esta es la única desventaja de este circuito respecto del original: El mayor tamaño y peso del trafo utilizado. Pero a cambio, se soluciona el problema de obtener este trafo.

La relación de transformación es de casi 40 (6 voltios -> 240 voltios). Eso quiere decir que con oscilaciones de sólo 10 voltios en el devanado de 6, tendremos unos 400 voltios en el devanado de 220.

Después, esa tensión se triplica con diodos y condensadores y se rectifica, con lo cual nos vamos a 1.300 - 1.400 voltios. Igual que en la raqueta.


3.2.4. Los diodos D1, D2 y D3 son un poco especiales...

No podemos usar cualquier diodo aquí. No nos sirven los típicos 1N4007, 1N4148, BY127, etc... o mejor dicho, si los usamos obtendremos una tensión muy baja a la salida. Apenas llegaremos a 700 voltios. ¿Porqué?

Tenemos que usar diodos para alta tensión, si usamos los diodos normales anteriores, cuando la tensión supere los 500 voltios los diodos la dejarán pasar y a la salida se obtiene una tensión baja. Yo utilicé en protoboard estos diodos normales y no había manera de obtener más de 500-700 voltios.

La raqueta original lleva diodos tipo FR04, pero no los encontré ni por internet, así que me puse a buscar equivalentes y encontré estos:


MUR4100
MUR1100
BYV26E
FR107
RC100
MR817


Compré unos pocos diodos tipo MUR4100 de alta tensión y recuperación rápida, los monté en el circuito y la tensión subió de forma espectacular a unos 1.320 voltios, como en la raqueta original.



4. LISTA DE MATERIALES

Fig 5. Materiales

Necesitaremos:

- Un trozo de circuito impreso de 80 x 120 mm

- R1: Resistencia de 1K5 (1.500 ohmios) en 1/2W

- Q1: TIP31C, transistor NPN de uso general, aguanta 100V y 3A

- T1: Transformador 6+6V / 0-220V, con 200mA en secundario vale.

- C2, C3, C4: Condensadores de 2.2nF / 2000 V

- D1, D2, D3: Diodos alta tensión recuperación rápida como MUR4100

- C4: Condensador poliester 22nF 2000 Voltios

- CN1: Conector dos vías, para la alimentación de 3 - 6V

- CN2: Conector dos vías, un poco más grande que el anterior, para la salida



5. PRUEBA EN PROTOBOARD

Se monta el circuito en el protoboard con excepción de algunos componentes como el trafo que lógicamente irá fuera, conectado con pinzas al protoboard.

Los diodos D1 a D3 también van fuera debido al importante grosor de sus terminales: No se pueden pinchar en el protoboard. También va fuera el condensador final C4 que recoge la alta tensión.

Alimentando con sólo 0.6 voltios ya se obtiene una tensión de 118 voltios.

Con tres voltios de alimentación se obtienen 1200 voltios a la salida

Y con 3.6 voltios, unos 1320 voltios.


Fig 6. Circuito testeado en protoboard. OK. Genera más de 1.300 voltios.

El transistor Q1 no se calienta lo más mínimo, y no hace falta que le pongamos disipador térmico.

Si acercamos una herramienta (bien aislada) a la salida, en bornes de C4, se produce un buen chispazo, igual al de la raqueta, y se puede apreciar la formación de un pequeño arco eléctrico (de más o menos 1-2 milímetros).



6. MONTAJE

Este circuito, de momento, no lo voy a montar en tupper ni caja, pues dependerá del uso que se le vaya a dar. Me limitaré sólo a hacer el PCB.

6.1. Hacer el  PCB

Con el método elegido, hacemos el circuito impreso para fijar los componentes. He utilizado el método del rotulador, las siguientes fotos muestran las distintas etapas de este método:


Fig 7. Primera etapa: Diseño inicial a lápiz para disponer los componentes



Fig 8. Diseño real a escala en papel con divisiones de 1/10 de pulgada





Fig 9. Dibujamos las pistas y los pads en el cobre, con rotulador permanente



Fig 10. Sometemos el PCB a la acción del ácido. Retiramos la tinta, aparecen las pistas...




Fig 11. Aunque sea casera, una serigrafía con los componentes se agradece...



6.2. Poner y soldar las piezas en el PCB

Y una vez soldados los componentes:

Fig 12. Último paso: Soldar todos los componentes.




7. Este circuito lo usaremos para un matamoscas de ventana completa

Tengo la idea de hacer una segunda versión de la tela mosquitera electrificada. La primera la podéis ver aquí, y se trataba simplemente de incrustar una raqueta eléctrica en una madera y colocar esa madera en una ventana semiabierta. Todo bicho que intente pasar al interior de la vivienda queda frito por un chispazo eléctrico con lo que no sólo impedimos el paso, también exterminamos, lo que bajará la densidad de plaga en nuestra zona. Las mosquiteras normales no bajan plaga, simplemente se la envían al vecino... si no tiene mosquitera.

Pero aquélla trampa tiene el problema de que la abertura para pasar el aire es pequeña, se limita al tamaño de la raqueta, mas bien pequeño. Aseguro que por ahí pasa el aire, pero reconozco que es mejor una mosquitera del tamaño de media ventana, como una mosquitera convencional... pero electrificada. 

Además, esta segunda versión de mosquitera dejará pasar más luz. Tengo ya muchos de los materiales necesarios y el diseño bastante claro. Para hacer una mosquitera de ese tamaño hay que superar algunas dificultades técnicas importantes, pero creo que lo conseguiremos...


8. El Vídeo





9. Otros vídeos que te pueden interesar:

Para medir alta tensión como la que genera este circuito, un polímetro se nos queda corto, pues aunque sea de alta gama no puede medir más allá de 1.000 voltios. En el siguiente vídeo hacemos una sonda de alta tensión con la que podremos medir hasta 10.000 voltios con cualquier polímetro. Sólo necesitamos 10 resistencias, cuatro pinzas de cocodrilo, una caja de plástico, una madera, cable, pegamento y estaño.





En el siguiente vídeo, la raqueta matamoscas (y mosquitos) versión 1.0 en acción, insertada en una madera formando una especie de mosquitera eléctrica, no deja pasar ni uno...






Un oscilador de bloqueo, también conocido como ladrón de julios, es un circuito electrónico básico muy utilizado para obtener tensiones altas (miles de voltios) a partir de una o dos pilas que proporcionan tan solo unos pocos voltios. La raqueta matamoscas está basada en él. También se utiliza este circuito para el flash de las cámaras de fotos o para extraer energía de pilas supuestamente gastadas. En el siguiente vídeo encendemos LEDs de 3 voltios con tan sólo 1 voltio con un ladrón de julios.






Y hablando de alta tensión, un experimento clásico muy sencillo para poner en evidencia la acción de la alta tensión así como el fenómeno de atracción y repulsión que provocan las cargas eléctricas cuando éstas son elevadas. Se trata de las campanas de Franklin. En esta versión de experimento se utiliza una TV de tubo como generador de electricidad estática de alta tensión, un par de latas metálicas como electrodos y una anilla de una de las latas que servirá como pequeño péndulo.






10. Toda mi colección de vídeos de Youtube

En Youtube, una "lista de reproducción" es una colección de vídeos, normalmente de una misma temática. A continuación, mis listas de reproducción:











Mis redes sociales:

11 comentarios:

  1. Gracias muy buen circuito echo de piezas recicladas

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  2. Don José, muy bien documentado, se nota que se le pone mucho empeño, y tiempo, gracias por compartir.
    Felicitaciones!!!.

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  3. Hola, mi transformador no tiene toma central, seria posible hacerlo con un ladrón de julios externo y la salida AC del ladrón, meterla por la toma de 6v?
    Gracias

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  4. disculpa por la pregunta José, pero habria mucha diferencia o no serviria un transformador de 12 + 12 [V]? es el unico que tengo disponible para el proyecto por el momento.. saludos y gracias por todo lo que nos compartes!

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    Respuestas
    1. Si sirven solo que no eleva tanto la tension, pues el factor de conversion es menor

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  5. Muchas gracias la pregunta es podría hacer un arreador eléctrico de vacas o picana como se conoce con estén sistema. La bobina de alta ya la tengo de un sistema roto. Muchas gracias

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  6. Te Felicito! Una consulta, los diodos que indicas que se pueden utilizar son estos: MUR4100, MURMUR1100, BYV26E, FR107, RC100, MR817. Al final sustituistes el MUR4100 por el MUR480 pero colocaste dos en serie, el problema que tengo es que solo consigo el FR107, pero no soporta 4 amp como los demas, es de solo 1 amp, igual sirve? que otro diodopuedo usar? puedo utilizar el FR607? Gracias

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  7. Realmente te felicito, no solo por este proyecto , si no por otros que he visto, las ganas que hay que tener para ponerse a generar esta documentacion es admirable !!!!! yo he desarrollado algun proyecto y ponerme a documentar , aunque mas no sea para mi, me fue imposible !!!!! Muchisimas gracias y suerte desde Argentina

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  8. Buenas noches mi consulta es que sucede si retiramos el transformador y enviamos directamente el voltaje alterno de 220v.

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  9. Buenas noches, pudiera usar como transformador los de las fuentes de pc??
    muchas felicidades por el blog y el canal de youtube

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  10. hola Miguel,soy apicultor he ido en el sitio de google donde hai el projeto del arpa mataavispas por cierto es na pasada lo bien que esta esplicado y el curro...gracias!!!!!!!! tengo solo una pregunta quando pido el PBC a la fabrica el elance a mi no me se abre ,,,solo es mandarlo a la fabrica sin tener que abrir nada ellos se encargaran de abrir? dejo mi mail en caso puedas responder por ay gracias roberto (robertonovi3@gmail.com)

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