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lunes, 8 de enero de 2018

Agitador magnético y calefactor de BANGGOOD
















Mis redes sociales:
1. Agitador magnético
2. Contenido
3. Características
4. Montaje del soporte del termómetro
5. Poniendo a prueba la máquina: Hacemos un lote de biodiesel
6. Mi opinión final
7. El vídeo



1. Mezclador magnético

Ha llegado a mi casa un paquete de la casa Banggood.

Se trata de un agitador o mezclador magnético para preparar disoluciones, especialmente aquéllas que son difíciles, lentas y pesadas de preparar. Por ejemplo, el sulfato de cobre es difícil de disolver en agua. Puedes pasarte media hora o más con una cuchara o similar dando vueltas a mano para disolver unos gramos de sulfato. 

Esta máquina hará el trabajo por nosotros mientras nosotros nos podemos dedicar a otra cosa.

Enlace del agitador-mezclador: http://bit.ly/2D4oDVi





Otro tipo de trabajo que hace esta máquina es provocar agitación en un recipiente conteniendo algunas sustancias. Hay casos en que no es suficiente con que dichas sustancias estén mezcladas en un recipiente: Hay que agitar mecánicamente para que la reacción química tenga lugar.



Esta máquina también proporciona calor en su bandeja o plato base, pues algunos procesos necesitan ser hechos a cierta temperatura, de modo que el recipiente que reposa sobre esa bandeja se calienta. Tiene un mando giratorio para regular el calor, que podemos dosificar desde un mínimo hasta unos respetables 350ºC. 

Ojo con las manos y las quemaduras, este equipamiento no es un juguete...




2. Contenido


En la foto sobre estas líneas vemos el contenido del paquete recibido:

1. Unidad principal del mezclador-agitador
2. Brazo soporte para el termómetro
3. Imán con cobertura de teflón con fusible de repuesto
4. Cable de red con toma de tierra
5. Adaptadores para el cable de red
6. Manual de instrucciones y especificaciones



3. Características

Modelo: SH-2
Alimentación: 220V (Existen modelos para 110V)
Temperatura: Ajustable, hasta 350ºC  (180W)
Agitación: Velocidad desde 100 hasta 1600 rpm
Brazo para sujetar un termómetro
Tamaño de la bandeja: 120 x 120 mm
Máximo volumen de líquido a procesar: 2000 ml (2 litros)



4. Montaje del soporte del termómetro

A veces es necesario monitorizar la temperatura de un proceso poniendo un termómetro sumergido en el líquido. Para tal fin, este equipo incluye un brazo para sujetar ese termómetro y permitir que se sumerja en el líquido y así medir la temperatura.

Este brazo viene desmontado y consta de cuatro partes. En el vídeo muestro como se monta, en unos segundos


Anclaje en la unidad principal para el brazo del termómetro




5. Poniendo a prueba la máquina: Hacemos un lote de biodiesel

Ya tenemos a punto el mezclador

Vamos a ponerlo a prueba, con una tarea que le va a exigir las tres cosas:

- Preparar una disolución
- Provocar agitación continua en un líquido
- Suministrar calor

Esa tarea va a consistir en hacer un pequeño lote de biodiesel, un combustible alternativo al diesel o gasoil, hecho con aceite vegetal, del que usamos para cocinar, incluso ya usado y requemado. Mediante un sencillo proceso convertiremos ese aceite usado que es un residuo en un magnífico combustible ecológico.

PRIMERA TAREA: Preparar el metóxido sódico
Hay que disolver una pequeña cantidad de sosa cáustica (hidróxido sódico) en alcohol metanol, que será el reactivo que convierta el aceite en biodiesel.

Pero hay un problema: Esta solución es harto pesada y penosa de hacer a mano, podríamos estar horas y horas disolviendo a mano, y mientras tanto se nos evaporaría el metanol (es muy volátil).

Esta es una excelente ocasión para poner esta máquina a trabajar:

Ponemos en un frasco el metanol, la sosa cáustica y el imán agitador, lo cerramos (para evitar que se evapore el metanol) y lo ponemos sobre la unidad. Accionamos el agitador, regulamos la intensidad (velocidad) de agitación y lo dejamos funcionando hasta que la sosa cáustica se disuelva totalmente.


Sosa cáustica en metanol: Metóxido sódico. Ha llevado quince minutos de agitación continua


Pensaba que iba a tardar más, pero en aproximadamente quince minutos no quedaba rastro de sosa cáustica. Ya tenemos el metóxido sódico preparado. Detengo la agitación y retiro el frasco.

Por cierto, lo que hace la agitación es un imán como el de la foto siguiente. Con el equipo viene incluido un imán, pero yo he adquirido aparte un juego de 7 imanes de tamaño variado. Estos imanes van recubiertos de un plástico (teflón) que es resistente químicamente a ácidos, bases, disolventes y además soporta temperaturas de más de 200ºC



Imanes recubiertos de teflón: La pieza que realmente hace la disolución-agitación























Enlaces para adquirir estos imanes (dos opciones): 
http://bit.ly/2FerEDd
http://bit.ly/2FVRn3u



Bien, ya hemos hecho un trabajo de disolución, ahora vamos a completar este lote de biodiesel para pedirle a la máquina las otras dos tareas:

- agitación continua (mezclado)
- calefacción

Pongo encima del mezclador un tarro con aceite de cocina usado, previamente filtrado y deshidratado, activo la calefacción para mantener (de momento sin termómetro, a ojo) unos 50º-55ºC necesarios para la reacción química, introduzco en el aceite otro imán para agitar, y acto seguido activo la agitación.


Aunque el aceite es usado, se ve bastante limpio y transparente























Vierto sobre el aceite el metóxido sódico que preparé antes.

La mezcla se espesa repentinamente, es normal, esto ocurre sólo durante un momento, enseguida se vuelve más fluida. Mantengo la agitación durante media hora sin dejar de aplicar calefacción para mantener esos 55ºC


Nada más verter el metóxido sódico, el aceite se enturbia, cambia de color y se vuelve bastante espeso, pero esto sólo será un instante, enseguida cambia de color y textura (suponiendo que no hayamos permitido entrar agua en el proceso ya sea en el aceite, en el metanol, la sosa...)

























Tras media hora de agitación detengo la agitación y la calefacción. El biodiesel en bruto exhibe un color y una fluidez (foto siguiente) que indica que la reacción química se ha llevado a cabo satisfactoriamente.























A continuación dejo en reposo el frasco, y en el vídeo se puede ver como en apenas dos minutos (a cámara rápida apenas 30 segundos) se deposita en el fondo del frasco la esperada capa de glicerina, señal inequívoca de que la reacción ha salido bien. Debe cosecharse entre 1/6 y 1/5 de glicerina respecto del volumen total, y se puede apreciar que así ha sido. En las dos fotos siguientes, la glicerina en el fondo del frasco.


Glicerina posada en el fondo del frasco, en cuestión de 3-4 minutos tras parar la agitación


Otra foto al trasluz, la glicerina abajo; el biodiesel en bruto (sin lavar) arriba flotando























El biodiesel de las dos fotos anteriores no está aún terminado del todo para poder se utilizado en un vehículo, por eso se ve turbio cuando debería ser de una preciosa transparencia. Hacen falta aún tres procesos que escapan al cometido de este vídeo, y esos tres procesos serían:

- Lavado con agua, ya sean burbujas o niebla para eliminar impurezas (no todas se van con la glicerina, algunas quedan en el biodiesel)

- Deshidratado (aplicación de calor) para evaporar los restos de agua de los lavados anteriores. Esto hace que el biodiesel bien terminado adquiera una transparencia soprendente si se tiene en cuenta su origen: Aceite de cocina usado, requemado y bien oscuro

- Filtrado final previo al envasado o uso, para eliminar cualquier impureza que se haya captado durante el proceso. De todos modos, los vehículos tienen sus propios filtros, pero no está de mas ser cuidadosos, yo prefiero filtrar antes de envasar/usar.

Por si queréis ver la apariencia que debe tener un biodiesel bien terminado, es algo así como las siguientes fotos que corresponden a una muestra de biodiesel que hice en el año 2012 hace ya cinco años (cada lote que hacía guardaba una muestra):


Muestra de lote de biodiesel terminado el 27-7-2012
























Biodiesel transparente y limpio, listo para usar en un coche, camión, barco y hasta en un tren!
























La muestra de Biodiesel, al trasluz























Nota de seguridad: Tanto el metanol como la sosa cáustica son productos químicos a tratar con cuidado. El metanol es tóxico, irritante e inflamable. La sosa cáustica es igualmente tóxica y muy corrosiva. Ambos productos juntos, y además en formato líquido, son aún más peligrosos. Tratar con cuidado, con protección personal (guantes, gafas) y medidas de seguridad adicionales (extintor de CO2, grifo cercano para enjuagarse, controlar los utensilios y su limpieza...). Ni que decir tiene que éste es un experimento para adultos, y mejor si están familiarizados con estas cosas.

Por si queréis reproducir este experimento, aquí tenéis la receta detallada:





6. Mi opinión final

Pues está claro ¿No? xD

Me alegro mucho de haber hecho esta adquisición. Puede que no sea un artículo que vaya a usar todos los días, de acuerdo, pero habrá veces en que será muy oportuna y útil.

El manejo es sencillo, no precisa mantenimiento (quizás con el tiempo, dependiendo de los productos que usemos y el cuidado que le demos, la bandeja supongo que puede llegar a ponerse "fea" o incluso corroerse). Por eso recomiendo limpiar la bandeja después de cada uso.

Agitador-mezclador: http://bit.ly/2D4oDVi
Imanes(dos opciones): http://bit.ly/2FerEDd   y  http://bit.ly/2FVRn3u





7. El vídeo






Mis redes sociales:

martes, 2 de enero de 2018

fotolito para REGULADOR A.C. 3.8KW


Mis redes sociales:

1. Acerca de este circuito
2. Esquema y funcionamiento
3. Fotolito, esquema, lista de componentes, disipador...
4. El PCB terminado
5. Consideraciones sobre el disipador térmico del triac
6. Opcional: Termostato y ventilador
7. Prueba real del circuito
8. El vídeo
9. Toda mi colección de vídeos de Youtube


SUGERENCIA: Dónde comprar el TRIAC BTB16 de 16 amperios



1. Acerca de este circuito


Uno de los primeros circuitos útiles de mi serie de vídeos "Circuitos útiles" fue un regulador de corriente alterna 220V/125V que era capaz de regular casi 4Kw de potencia mediante un triac.

El circuito funciona, y muy bien. Todavía lo sigo utilizando como herramienta de trabajo en mi taller y en distintos experimentos (Fig.1)


Fig 1. Regulador AC 3800W
Sin embargo, hay algo que falta en aquél vídeo para facilitar las cosas a quienes deseen hacer ese circuito: Un fotolito, con el cual fabricar el PCB de forma fácil y sobretodo, segura, sin fallos. En aquél entonces hice el circuito de forma muy básica: Circuito pre-impreso de puntos y haciendo las "pistas" a base de alambres y soldaduras. Difícil de acometer por parte de muchos, y difícil de reparar en caso de avería.



A pesar de la relativa complejidad de elaborar un PCB con: Fotolito + insoladora + revelado + ácidos, una vez hecho el PCB, el montaje y las posibles reparaciones son incomparablemente más fáciles. Estamos hablando ya de un PCB con una calidad que nada tiene que envidiarle a un equipo comercial con marca y, a veces, incluso mejor.



2. Esquema y funcionamiento


Fig 2. Esquema del regulador AC 3800W
























En la figura 2 sobre estas líneas, el esquema del circuito regulador.

El componente principal, el triac, que es un semiconductor que conduce la corriente en ambos sentidos, siempre y cuando a su terminal puerta (gate) se le aplique una tensión adecuada. Una vez activado (disparado) el triac, éste conduce hasta que la corriente se interrumpa o la tensión disminuya de cierto valor (cosa que ocurre 100 veces por segundo en la corriente alterna doméstica al pasar por cero).

El momento en que se produzca el disparo del triac dependerá del nivel de carga del condensador C2, y eso a su vez dependerá del valor de resistencia del potenciómetro P1. A la izquierda del esquema se ven dos hipotéticas situaciones extremas: Potenciómetro P1 a mínimo y P1 a máximo. Se puede apreciar que el tiempo que permanece el triac conduciendo (zona sombreada) depende del momento de su disparo en cada semiciclo de la corriente.



3. Fotolito, esquema, lista de componentes, disipador...

Cinco enlaces de gran utilidad para montar este circuito:





4. El PCB terminado

En realidad, este circuito no me hace falta (ya tengo más de uno, pero hechos sin técnica de fotolito), así que lo he montado de principio a fin sólo para asegurarme 100% que el fotolito está libre de errores.


Fig 3. Regulador AC 3800W montado

























5. Consideraciones sobre el disipador térmico del triac

Había dos opciones para el disipador térmico:

1) Ponerlo integrado en el PCB, la solución que he adoptado

Mas sencillo y compacto. Si tienes que extraer este circuito para hacer una reparación, no tienes que andar desconectando cables ni conectores. Todo en una pieza, el volumen total ocupado es menor que si separas PCB y disipador.


2) Ponerlo aparte, fuera del PCB

En muchos equipos se adopta esta solución, puede que sea ventajosa en caso de disipadores realmente grandes, tales como amplificadores de audio potentes o fuentes de alimentación igualmente potentes, pero dado el pequeño tamaño de este circuito y el propio disipador, supone un inconveniente el tener que tirar tres cables desde el PCB hasta el triac, cables que además deben tener una sección apreciable pues está previsto que pasen casi 20 amperios en caso de regular 3800W



6. Opcional: Termostato y ventilador

En el circuitos útiles nº2 puse un termostato en el disipador térmico, y en serie con dicho termostato un ventilador de 220V apuntando hacia el disipador. Así, cuando el disipador alcanzara una temperatura por encima de 80-90ºC, el ventilador lo enfriaba.

Sin embargo, tal ventilador no se ponía en marcha. El disipador no se calentaba de forma notable ni siquiera consumiendo varios KW de potencia, por lo que en esa ocasión no he puesto esos elementos (pero sí he incluido en el fotolito la posición para tales elementos por si alguien, de modo opcional, desea incluirlos)

Esos tres elementos opcionales (fig.4) son:

- Conector de dos vías (CON4 en el esquema) para el termostato- Conector de dos vías (CON5 en el esquema) para el ventilador AC 220V
- Puente de alambre (Jumper) en el PCB


Fig 4. OPCIONES. Izquierda: Conectores previstos para termostato y ventilador. Derecha: Puente de alambre













7. Prueba real del circuito

Nada más terminado el PCB lo sometí a una batería de pruebas, en realidad, esa es la intro del vídeo, e hice funcionar varios dispositivos, en todos ellos se produjo la regulación de potencia de forma satisfactoria:

- Una lámpara de incandescencia de 100W

- Cuatro halógenos de 400W cada uno, en paralelo, en total 1.600W

- Una taladradora basada en un motor universal. La hice funcionar en vacío, de acuerdo, pero os aseguro que si se le somete a esfuerzo taladrando materiales duros, el regulador trabaja igualmente, pues la taladradora tiene 600W, muy lejos de los 3.800W que este regulador puede manejar. De hecho, utilizo habitualmente en mi taladradora un regulador parecido a éste.

En el vídeo comento lo poco (más bien nada) que se calienta el disipador usando una carga de 100W, la temperatura no aumenta ni un grado tras un rato de funcionamiento tal y como demuestra el tester configurado como termómetro. 

En definitiva, y a lo que interesa: 



El fotolito es OK 100%



8. El vídeo






9. Toda mi colección de vídeos de Youtube

En Youtube, una "lista de reproducción" es una colección de vídeos, normalmente de una misma temática. Para que puedas encontrar los vídeos que más te interesen según la temática, a continuación tienes mis listas de reproducción:











Mis redes sociales:

domingo, 5 de noviembre de 2017

Timbre eléctrico muy fácil
















Mis redes sociales:


La finalidad es meramente educativa, mostrar el curioso funcionamiento de un timbre clásico mediante un montaje bastante fácil de hacer: No son necesarias máquinas herramientas como taladradoras, ni soldador. De hecho, nos bastará con un destornillador fino, unos alicates y poco más.

Además del funcionamiento del timbre veremos trucos mecánicos, conceptos eléctricos y recursos varios que nos podrán servir para otros experimentos.

Este montaje es apto para todos, no tiene restricción ya que se maneja una tensión inofensiva de 9 voltios y tampoco se van a utilizar máquinas herramientas peligrosas ni productos químicos.

No obstante, nunca vendrá mal la supervisión de un adulto en caso de niños muy chicos, especialmente al cortar el alambre.


GUÍA DE MONTAJE: https://www.patreon.com/posts/23958192

viernes, 31 de julio de 2015

Regulador de POTENCIA para corriente continua PWM


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INDICE

Cómo NO regular un motor DC
Concepto: Modulación por ancho de pulso (PWM)
Esquema
Prestaciones del mosfet IRF1407
Características de este regulador
Protoboard
Lista de componentes
La duración de la batería
Usos
El vídeo
Otros vídeos que pueden interesarte
Toda mi colección de vídeos de Youtube



Cómo NO regular un motor DC

En aplicaciones para muy poca potencia existe un circuito parecido a éste:


[Fig 1] Regulador  básico para DC

El circuito anterior está basado en un transistor bipolar (Q1), y se le hace trabajar explotando su característica de amplificación: A mayor tensión base-emisor, mayor será la corriente emisor-colector.

Debido a su gran sencillez a veces se utiliza este circuito para pequeñas potencias. Pero cuando la potencia va más allá de unos pocos vatios este circuito se vuelve muy ineficiente.

La resistencia interna del transistor provoca que una gran cantidad de electricidad sea convertida en calor, lo que resulta en una pobre eficiencia, además de desperdiciar la siempre escasa energía disponible en las baterías (en caso de que este circuito se use con baterías).




Concepto: Modulación por ancho de pulso (PWM)

Este sistema es mucho más eficiente y actualmente se utiliza en los reguladores de velocidad comerciales. También sirve para regular dispositivos de iluminación.

La principal ventaja de este método es que se desperdicia muy poca energía en forma de calor ya que se utiliza un mosfet en régimen de conmutación (encendido-apagado) en lugar de utilizar un transistor bipolar.

Otra ventaja es que se obtiene del motor un par (torque) elevado aunque se le haga girar a baja velocidad. Esta es una gran ventaja del PWM.

La pregunta aquí sería: ¿Cómo vamos a regular la velocidad de un motor con un dispositivo (mosfet) que funciona en régimen todo-nada? No olvidemos que un mosfet no trabaja de forma progresiva como un transistor bipolar sino más bien como un interruptor o un tiristor: Conduce o no conduce, y cuando conduce, lo hace al valor de la corriente máxima.

La respuesta es: Jugando no con la tensión, sino con el tiempo. Un mosfet es como un interruptor. Haciendo que éste conduzca durante un tiempo y que no conduzca durante otro tiempo, estamos "regulando" la potencia. En el siguiente dibujo vemos cuatro señales que consisten en impulsos de duración variable (pero siempre con la misma tensión). Estas señales se envían a la compuerta o "gate" del mosfet haciéndolo conducir sólo durante el tiempo en que esa señal tiene nivel alto:


[Fig 2]  Señales que el  integrado 555 (a través de su pin 3) envía al mosfet.

Puesto que estos impulsos se suceden de forma muy rápida, la carga (normalmente un motor) "ve" no una sucesión de impulsos sino el valor medio de esos impulsos. Aquí está el verdadero sentido de este sistema de regulación PWM (Pulse Width Modulation) o modulación por ancho de pulsos. Esta forma de trabajar por pulsos no supone ningún inconveniente para un motor, pues su inercia le impide seguir las rápidas variaciones (cientos o miles de veces por segundo) y más bien responde al valor medio.

Veamos esos cuatro casos de señales distintas para gobernar el mosfet, cada una de estas cuatro señales van rotuladas con un número en la figura 2:

1) Potenciómetro P1 a mínimo. No se envían impulsos. Motor parado.

2) Pulsos muy espaciados y/o breves: En el motor producirá una velocidad de giro baja, pues el tiempo en que hay tensión es sólo una fracción del ciclo de trabajo. No obstante la baja velocidad, el giro se produce con más fuerza (par) que con otros sistemas de regulación por tensión, pues aunque la tensión sólo está presente un porcentaje de tiempo pequeño, lo está a la máxima tensión. No olvidemos que el PWM es un sistema de regulación que controla tiempo, no tensión (que siempre es máxima). Pero el resultado final es como si controlásemos la tensión.

3) Los pulsos son más frecuentes y/o más anchos: La velocidad de giro del motor ahora es mayor. El tiempo en que la señal tiene nivel alto es prácticamente el 50% del ciclo de trabajo, por lo que el motor también estará girando con unas prestaciones de aproximadamente el 50% de su capacidad.

4) Los pulsos son muy frecuentes y/o son tan anchos que ocupan prácticamente el 100% del ciclo de trabajo: El mosfet conducirá prácticamente el 100% del tiempo, con el resultado de que también el motor girará al 100% de sus prestaciones.

Por supuesto, son posibles todos los valores intermedios entre los cuatro supuestos anteriores, lo que nos permite regular la velocidad del motor de forma continua y progresiva.



Esquema


Fig 3. Esquema del regulador de potencia (velocidad) para motores DC

Sobre estas líneas, el esquema completo del regulador.

En la parte izquierda están las baterías que alimentan al circuito. En este caso son dos baterías de 12v en serie que proporcionan 24v. Pero se puede usar una sola para obtener 12v. O tres para 36v. El circuito va a funcionar bien con esa gama de tensiones desde 12v a 36v.

La  parte central es un estabilizador de tensión para obtener los 12v para alimentar IC1. Como dije antes, este circuito puede funcionar hasta con 36v, pero es necesario obtener una tensión de 4.5 - 15v para alimentar al IC1, independientemente de las baterías utilizadas. Esa es la función del zener D1 de 12v y el transistor Q1.

Más a la derecha, la parte de control. Un circuito integrado IC1 será el encargado de generar esos pulsos de duración variable para controlar la velocidad del motor. A su vez nosotros controlaremos a IC1 con el potenciómetro P1 que, con un puente de diodos (D2 y D3) conectados a los pines 4, 6 y 7 del IC1 cumplirán tal función.

En la parte derecha está la sección de potencia, con un mosfet recibiendo en su compuerta los impulsos generados por IC1 que salen por su pin 3. En serie con el mosfet está el motor que va a ser controlado. D4 tiene la función de absorber los pulsos de fuerza contraelectromotriz que generan los dispositivos basados en bobinas, tales como el motor, y evitar comprometer al mosfet.


[Fig 4] Mosfet montado en su disipador
El mosfet debe ir provisto de un disipador térmico cuyo tamaño dependerá de la potencia que vayamos a manejar. Este circuito puede servir para manejar 100W... o 1000W o quizás más. 

La potencia dependerá de las baterías y el motor que pongamos. Está claro que a más potencia, más grande tendrá que ser el disipador. 

En las distintas pruebas parece quedar demostrado que un disipador de 7cm x 7cm es más que suficiente para un motor de 200W y probablemente valdrá también para 500W. Para más potencia, simplemente poner un disipador más grande.



Prestaciones del mosfet IRF1407

Hay una gran cantidad de mosfet en el mercado, cada uno con sus prestaciones. He estado buscando uno que cumpla o supere las siguientes exigencias:


[Fig 5] Mosfet IRF1407 en encapsulado TO-220
1) Que soporte una tensión Surtidor-Drenador igual o superior a 36v, el equivalente a tres baterías en serie, por si alguien quiere hacer un montaje de altas prestaciones. El IRF1407 soporta bastante más allá: 75 voltios.

2) Que admita una intensidad realmente alta para tener flexibilidad de uso.

Lo mismo podemos hacer un regulador para unos pocos vatios, como un regulador para más de 1Kw. Según el datasheet del fabricante, el mosfet IRF1407 puede aguantar ¡¡130 amperios!! de forma continua, dejémoslo para más seguridad en "solo" 100 amp. Si vamos a trabajar a 36 voltios, una intensidad de 100 amperios suponen casi 4Kw. Y remarco: "Intensidad continua", porque picos de corriente breves, aguanta más de 500A. Sí, habéis leído bien: Quinientos amperios...

Realmente mucho más de lo que vamos a necesitar...

3) Que sea eficiente y no se caliente mucho. Gracias a su extremadamente baja resistencia interna de tan sólo 0.0078 ohmios, el calor generado en este mosfet es muchísimo menor que en otros tipos de semiconductor, lo que permite usar disipadores mucho más pequeños. Por si esto fuera poco, este mosfet puede trabajar hasta a 175ºC, ...siempre según datasheet del fabricante.

Si el calor generado por efecto Joule se rige por la fórmula:

P(w) = R (Ohmios) x I^2 (Amp)

Potencia (en vatios) = Resistencia (Ohmios) x Intensidad (Amp) al cuadrado

Supongamos que este mosfet es recorrido por una I de 20 amps. La potencia disipada (desperdiciada) en forma de calor será:

P(w) = 0.0078 x (20 x 20) = 0.0078 x 400 = 3.12W

Escasamente 3 vatios. Bastante poco, no está mal.

Si la resistencia interna del mosfet fuese de 1 ohmio, que es un valor aparentemente bajo (en lugar de 0.0078), la potencia disipada en forma de calor sería de ¡¡400W!!, algo totalmente inadmisible.

Es una  característica de agradecer que el mosfet tenga una resistencia interna de sólo 0.0078 ohmios.

4) Que sea barato. Lo anterior no servirá de mucho si el precio es prohibitivo.
Nada de eso: A pesar de sus excepcionales prestaciones, los tipos IRF1407, IRF1405 e IRF3205 cuestan entre 1€ y 5€. Hay muchos tipos más aparte de estos tres.

5) Fácil de encontrar. Otra característica que a menudo suele "fallar" en muchos esquemas: El circuito es genial pero ¡AY! un componente no se puede localizar, ha dejado de fabricarse, es obsoleto.... El mosfet IRF1407 actualmente es un componente bastante común.

A continuación os pongo el enlace al datasheet del IRF1407 así como una captura de la primera página de ese datasheet que contiene los parámetros más significativos:

Enlace al datasheet del mosfet IRF1407


[Fig 6]  Primera página del datasheet para el mosfet IRF1407

Hay otros muchos mosfet, unos con prestaciones similares, otros con más, y otros con menos. Comparto con vosotros una lista que creo es bastante completa. Si no encuentras el IRF1407 en tu localidad, prueba con otro de prestaciones similares, pero procura que tenga una resistencia RDS igual o inferior a 0.008 ohmios (Este dato está en la sexta columna en esa lista).

Lista de MOSFET con sus parámetros principales



Características de este regulador

- Para corriente continua (CC, DC)

- Tensión aplicable a la entrada: 12v - 36v. En este trabajo se aplicarán 24v, lo que se conseguirá poniendo dos baterías de 12v en serie. La limitación de 36v se puede superar obteniendo los 4.5-15v para el 555 mediante otros medios en lugar de Q1 y D1.


- Potencia máxima. Depende. En esta versión, unos 200W, que a 24v implica una intensidad de unos 10A. En las pruebas se ha demostrador que en estas condiciones el mosfet no llegaba a alcanzar ni 70ºC (y aguanta más de 175ºC), por lo que esta configuración valdría para 500W. Si se hace un disipador mas grande, por ejemplo de 7cm x 15cm, se pueden gobernar 1.000W o incluso más sin ningún problema, aunque para 1.000W aconsejo usar 36v en lugar de 24v, así también tendremos un consumo de 30A (en lugar de los 40A que tendríamos a 24v). Para obtener mas potencia, siempre que se pueda se elegirá subir la tensión en lugar de manejar más intensidad. Por ejemplo, para 500W, si en vez de usar 24v usamos 48v, necesitaremos la mitad de intensidad: 10A en lugar de 20A. En fin, se trata de jugar con la tensión y la intensidad. Ya sabéis: Potencia(W) = Tensión(V) x Intensidad(A).

Tened en cuenta uno de mis últimos vídeos donde se trata el recurso de hacer disipadores térmicos a la medida usando perfiles de aluminio de carpintería metálica, además, así ahorraremos dinero.


Vídeo: Cómo hacer disipadores térmicos con perfil de carpintería de aluminio


Protoboard

En esta ocasión, este circuito no será montado (de momento) en una PCB puesto que no sé exactamente cómo va a ser utilizado. A diferencia de otros circuitos, éste no es muy apto para ser encapsulado en un tupper o caja y ser utilizado como un dispositivo independiente. Esta es la razón de porqué (repito, de momento) no completaré el montaje. Lo haré más adelante si decido motorizar alguna de mis bicis.


[Fig 7] Circuito montado en protoboard.  Todo listo para someterlo a prueba

Pero sí lo montaré en protoboard para verificar que funciona y que es fiable, y hay que tener en cuenta que el protoboard ofrece unas condiciones más pobres que un montaje definitivo con sus buenas soldaduras y pistas generosamente anchas, recubiertas de estaño para facilitar la conducción especialmente en el circuito de potencia (mosfet).

Los cables que van al motor también tendrán que ser de sección suficiente y lo más cortos posible para evitar pérdidas. También está claro que todas las uniones eléctricas en la parte de potencia deben estar hechas pensando en que van a circular más de 10A (en este caso, para 24v y 200w)

Dónde comprar motores como el de este vídeo:
- DC  24V  250W  2750RPM

- DC  24V  500W  2500RPM




Lista de componentes y esquema detallado

Está a vuestra disposición en:

LISTA DE COMPONENTES Y ESQUEMA DETALLADO



La duración de la batería
Me gustaría ampliar el tema de la duración de las baterías.


La duración de una batería viene determinada por el parámetro capacidad, que viene expresado en Amperios-hora. Sin embargo, ese valor es teórico. No se puede extraer el 100% de una batería, ni mucho menos. En el caso de las baterías convencionales de plomo-ácido, sólo se puede extraer el 50% de esa capacidad. Si se trata de baterías "estacionarias" podemos extraer hasta un 80% de su capacidad (pero también son bastante más caras).

Es muy sencillo. Pongámonos en el caso de una batería convencional de plomo-ácido que dice tener 18 Ah de capacidad. Bien, pues su capacidad real será la mitad, es decir, 9 Amperios-hora.

¿Y qué quiere decir 9 Amperios-hora? Pues que podemos extraer de esa batería:

-  9 amperios durante una hora
- 18 amperios durante media hora
- 4.5 amperios durante dos horas
- 36 amperios durante un cuarto de hora (suponiendo que pueda dar 36A)
- 2.25 amperios durante 4 horas

La multiplicación de los amperios y las horas resulta ser el número 9.
Esa será la capacidad o autonomía real de nuestra(s) batería(s)

Si el consumo medio del motor va a ser de 9 amperios, una batería de 18 Amperios-hora permitirá usar ese motor durante una hora. Si con ese consumo la bici circula a 20 Km/h, la autonomía será de... 20 Kms. Estas son cifras bastante aproximadas a la realidad.




Usos

- El uso más común de un regulador de este tipo es para motorizar una bicicleta. 

- También la iluminación es un buen campo de aplicación, especialmente los paneles de diodos LED. No todos los LEDs son perfectamente iguales: A una tensión por debajo de la nominal unos brillan más y otros brillan menos. Como este regulador PWM no actúa sobre la tensión, sino sobre el tiempo, hará que todos los LEDs funcionen a su tensión nominal, y de esta manera lucirán todos por igual. Con más o menos brillo según la regulación, pero lucirán todos los LEDs uniformemente, evitando el feo efecto de zonas mas iluminadas que otras en el panel de LEDs, cosa que sucede en reguladores basados en tensión.

- Cualquier aplicación en que  sea necesario regular una corriente continua.



El vídeo






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Una alternativa a los disipadores térmicos convencionales para los semiconductores (disipadores que no son precisamente baratos) es recurrir a la chatarra de los talleres de carpintería metálica de aluminio. Hay perfiles de aluminio con muchas formas, algunas de las cuales son prácticamente iguales que los disipadores convencionales. Los hay sencillos en forma de "U" que pueden servir para pequeños transistores con encapsulado tipo TO-220, y también  los hay realmente grandes, con aletas, que sirven perfectamente para semiconductores de gran potencia, tal como el mostrado en la siguiente miniatura del vídeo:





Otro circuito similar, esta vez para regular corriente alterna (en vez de continua) es el siguiente, y puede con hasta 4 KW. Circuito totalmente comprobado y fiable. Vengo utilizándolo como herramienta desde que lo hice, y no se ha averiado ni una sola vez:





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