INDICE 1. Los disipadores térmicos convencionales 2. El sustituto 3. Donde conseguirlo 4. El ahorro 5. El vídeo 6. Otros vídeos que pueden interesarte 7. Toda mi colección de vídeos de Youtube 1. Los disipadores convencionales En un circuito electrónico hay ocasiones en que un semiconductor (transistor, diodo, circuito integrado) debe trabajar con un nivel de exigencia alto, es decir, debe manejar cierta potencia. Y esto genera calor en el semiconductor. Si un semiconductor supera cierta temperatura corre el riesgo de destruirse permanentemente. Para evitarlo, esos semiconductores se fijan con tornillos o clips especiales en los llamados disipadores térmicos, y los hay de formas y tamaños muy variados. En esta foto se muestra una pequeña colección de ellos:
[Fig 1] Disipadores térmicos comúnmente utilizados en electrónica. Abajo a la derecha, dos transistores.
Un problema que se nos presenta a menudo es que necesitamos un tamaño o forma determinada de disipador y no lo encontramos. Otro problema es que no son precisamente baratos. A menudo el disipador es más caro que el propio semiconductor al que protege. 2. El sustituto Los perfiles para carpintería metálica (puertas, ventanas, sistemas correderos y muchos más) pueden servir como disipadores a un precio mucho mejor. Pero debemos elegir aquéllos que tengan una forma que sea parecida a la de los disipadores que vamos a sustituir, y lo curioso es que... los hay. Y los hay de muchos tamaños y formas. En la siguiente foto, un par de trozos de perfil de aluminio de dos tamaños, uno mediano-grande (izquierda), y otro francamente grande a la derecha (los hay más grandes aún, y también más pequeños). Solamente tenemos que cortar al largo deseado, hacerle los taladros necesarios (el aluminio no es muy duro), y... disipador listo.
[Fig 2] Disipador convencional (centro). Perfiles de aluminio (izquierda y derecha)
3. Dónde conseguirlo Los trozos de perfil de aluminio de la foto anterior fig.2 los conseguí en un taller de carpintería metálica. En el taller, según van gastando los perfiles, a veces les sobran pequeños trozos que no suelen tener utilidad para ellos excepto venderlos como chatarra. Se pueden conseguir a buen precio y, lo mejor de todo: No tienes que cargar con un trozo de 6.4 metros que es lo que miden estos perfiles originalmente.
4. El ahorro Si un disipador mediano-grande como el de la foto del comienzo de este post vale, por término medio, unos cuatro euros, un disipador hecho por nosotros con estos perfiles, si hacemos las cuentas, nos puede salir a sólo 0,70 euros. 5. El vídeo
Un proyecto en donde vamos a necesitar uno de estos disipadores térmicos es el regulador de velocidad para motores DC, que también sirve para regular potencia en general (electroimanes, cargas resistivas, luces, etc). El mosphet que realmente hace el trabajo en este circuito necesita disipar el calor generado.
Otro proyecto de utilidad en que el uso de disipadores térmicos es indispensable es el inversor de 12V a 220V para 600W. Lleva dos mosphets por los cuales pasan hasta 50 amperios, a pesar de la cual no se calientan apenas, debido a la bajísima resistencia interna que tienen. Podéis ver las distintas pruebas y tests que realizo en este inversor así como la construcción del mismo:
7. 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 tienes mis listas de reproducción:
Utilidad de este gadget Tensión: 9v Apto para todos e inofensivo en el agua. Esquema y funcionamiento Lista de materiales Construcción Tupper elegido Base de madera Hacer y sujetar el péndulo Sujetar la alarma Sujetar la pila Hacer el PCB, sujetarlo Fijar interruptor ON/OFF a la tapa Fijar salida de sonido a la tapa El vídeo Otros vídeos que pueden interesarte Toda mi colección de vídeos de Youtube
Utilidad de este gadget Como cada verano, nos enteramos por los medios de comunicación de un sinfín de niños ahogados en piscinas, bajo distintas circunstancias, y de todas ellas la que nos ocupa es el caso de que el niño "desaparece" de la vista de sus padres y se las arregla para acceder a la piscina. Basta con que el niño pase desapercibido 5 minutos para que se produzca el desenlace fatal. Cuando los padres lo echan de menos y vienen a darse cuenta, ya es demasiado tarde. Este dispositivo, flotando en la piscina, detectará la onda que se produce al caer el niño. Como las piscinas particulares suelen ser pequeñas, el tiempo de respuesta de la alarma es rápido. No es el propósito de este montaje, pero también puede servir como detector de intrusos. Tensión: 9v Apto para todos e inofensivo en el agua. Este dispositivo funciona a 9v, por lo que es totalmente seguro tanto a la hora de construirlo, como a la hora de manipularlo incluso en ambientes con agua. Esquema y funcionamiento
[Fig 1] Esquema de la alarma contra caída de niños en piscinas
Cuando cerramos el interruptor INT, la tensión de la pila de 9 voltios se aplica al tiristor (Thy): El negativo al cátodo (K) y el positivo al ánodo (A) a través de la alarma. Mientras el terminal puerta o "gate" (G) no reciba un impulso positivo, el tiristor no conduce. La alarma no suena. Cuando el péndulo es sometido a una oscilación de amplitud suficiente, toca la pared fija y envía un impulso positivo de corriente al terminal G del tiristor produciendo su disparo. Aunque el péndulo no vuelva a tocar la pared, el tiristor sigue conduciendo (y la alarma sigue sonando) hasta que alguien lo desactive pulsando el interruptor INT. No hay temporizaciones porque no son estrictamente necesarias, y en algunos casos hasta serían inconvenientes o ilógicas. Esto permite un circuito de gran sencillez, y lo sencillo suele fallar poco.
La resistencia R1 de 47Ω limita la intensidad que se envía al terminal G del tiristor, pues no es necesario mas allá de unos miliamperios. La resistencia R2 es para "engañar" al tiristor. Aquí ocurre un fenómeno: En algunas alarmas sucede que el tiristor no se queda enganchado, disparado. Esto es debido a que algunas alarmas están basadas en una rápida sucesión de conexiones-desconexiones, y ya sabemos que cuando a un tiristor se le interrumpe la corriente aunque sea en un breve lapso de tiempo, se extingue (deja de conducir). La "trampa" consiste en poner R2 en paralelo con la sirena. Aunque en un momento dado la alarma no conduzca, lo hará R2 y con un valor que garantiza que el tiristor no se extinguirá. Según el datasheet del tiristor BT151, la corriente mínima de mantenimiento es de unos 10mA, por lo que un valor de 680Ω para R2 permite circular unos 17mA, suficientes para mantener activo al tiristor. Esta pequeña corriente de 17mA en R2 no supone ninguna alteración para el buen funcionamiento de la alarma. Lista de materiales No tiene mucho sentido tomar a rajatabla las medidas de algunos componentes que he utilizado: Si elegís un tupper, o una alarma de tamaño distinto, ya no os valdrán mis medidas, pero aún así las pondré: Los materiales son:
- Un tupper - Disco de madera a modo de soporte para los dispositivos - Pila de 9 v con portapilas (contactos con cables) - Dos pequeños imanes de neodimio - Un poco de acetato o material parecido - Una alarma para 12v, la de la imagen a la izquierda es igual que la utilizada en este montaje. La puedes conseguir por menos de 4€ aquí - Péndulo basado en alambre 1.5 mm y tuercas + anillo conductor (cobre) - Circuito PCB con: - 4 conectores de dos vias - R1 47Ω - R2 680Ω - Tiristor BT151 (aguanta hasta 12A, así que vamos sobrados) - Dos separadores tubulares para el PCB - Una "T" de PVC de 40mm - Dos codos de PVC 40mm - Un tapón PVC para tubo de 40mm - Interruptor, mejor si es a prueba de agua - Algún taco de madera para sujetar la alarma - Tornillería: Varios tornillos rosca madera (30mm largo, 3-4mm diámetro) - Tornillería: Varios tornillos rosca metal M3 con arandelas y tuercas para sujetar alarma, circuito, péndulo...
[Fig 2] Materiales a utilizar
Construcción 1) TUPPER ELEGIDO: Deberá tener tamaño suficiente para albergar todas las cosas que irán en su interior. Son mejores los que tienen la base plana y mas bien achatados: Son más estables. 2) BASE DE MADERA
[Fig 3] Base de madera
He querido evitar a toda costa hacer taladros en el tupper para anular la posibilidad de que se abra una vía de agua y el invento acabe en el fondo de la piscina. Así que los dispositivos no los fijaremos en el tupper sino en una madera que descansará suelta en el fondo del tupper. En la figura 3 sobre estas líneas está la base de madera con las marcas para señalar la posición de cada dispositivo. Es una buena idea "jugar" a disponer los dispositivos de la mejor manera posible y evitar que interfieran entre sí. Este disco está hecho en panel de 4mm y tiene un diámetro igual al interior del tupper elegido. Lo corté con una sierra de marquetería. 3) SUJETAR LA PILA Parece que no, pero sujetar la pila de 9v a veces puede ser un auténtico quebradero de cabeza. Esta vez voy a poner a prueba un método ultrarápido: Con dos pequeños imanes de neodimio la pila quedará adherida con bastante fuerza a la base de madera. Para retirarla bastará con tirar de ella. Los imanes de neodimio los podemos conseguir gratis de un viejo equipo de CD o DVD. Todos llevan dos imanes de este tipo en su lector láser. En este vídeo podéis ver como extraerlos: Imanes de neodimio gratis de un viejo equipo CD/DVD El método consiste en poner los dos imanes en dos taladros hechos en la madera base y encerrarlos por ambos lados con algún material tipo lámina, como el acetato.
4) SUJETAR LA ALARMA En mi caso he utilizado un taco de madera. Lleva dos taladros para fijarle la alarma y otros dos taladros para fijarlo a la madera base. Es el taco de la izquierda en la foto siguiente:
[Fig 4] Maderas para sujetar alarma (izq) y sujetar péndulo (der)
5) HACER EL PCB, SUJETARLO Parar hacer este circuito he aprovechado un trozo sobrante de otros montajes (no los tiro, los guardo, siempre resultan útiles para PCB de reducidas dimensiones como en este caso).
[Fig 5] PCB lado componentes y lado pistas
Una vez hecho el pequeño PCB le soldaremos los siete componentes: Cuatro conectores, dos resistencias y el tiristor. En esta ocasión solo he previsto dos taladros (y no cuatro) para sujetarlo a la madera base.
[Fig 6] PCB y sus componentes incluyendo tornillería para sujetarlo
6) HACER Y SUJETAR EL SENSOR (PÉNDULO) El péndulo consta de una parte móvil y otra fija. La parte móvil: Un pequeño listón de madera sujetará al péndulo. Puedes ver las medidas de este listón en la figura 4. Se le hace un taladro para pasar un alambre galvanizado de 1.5 mm de grosor. Hacemos en la punta de este alambre una vuelta (nos ayudamos con un destornillador fino). Cortamos otro alambre y le soldamos en un extremo el peso: Una tuerca M3 dentro de otra tuerca mayor (M8) y soldamos:
[Fig 7] Detalle de cómo hacer el peso del péndulo: Tuerca M3 dentro de tuerca M8 y alambre soldado con estaño
Parte fija: Cualquier cosa que tenga forma de anillo y que sea conductor de la electricidad. Yo usé un trozo de tubo de cobre de 67 mm de diámetro externo. Este anillo (en mi caso) es innecesariamente largo de más, pero como digo en el vídeo, me resulta más fácil dejarlo así que cortarlo a la mitad y tampoco es ningún inconveniente. Lo que si es totalmente necesario es que ambos elementos: Péndulo y anillo estén limpios y desprovistos de óxido, pues de lo contrario el contacto eléctrico puede fallar y no se disparará la alarma. Utilicé la taladradora con un accesorio de cepillo circular con cerdas metálicas para pulir el interior del anillo de cobre. El diámetro recomendado para el anillo es el comentado: 67-72 mm. Si es mayor, la sensibilidad del péndulo puede verse disminuida y la alarma no saltará. Si es menor, será demasiado sensible y pueden darse falsas alarmas que, en este caso, serán bastante fastidiosas.
[Fig 8] Péndulo, parte móvil y parte fija. Del alambre sujeto en la madera debe salir otro cable (aún no está puesto)
7) FIJAR INTERRUPTOR GENERAL A LA TAPA
[Fig 9] Interruptor general. Protegido contra lluvia
Pondremos en la tapa del tupper el interruptor general. La tapa será el único sitio donde hagamos taladros e irán sellados con silicona. Este interruptor está protegido de la humedad por un recubrimiento de plástico. En mi caso, era necesario un taladro rectangular de 28x22 mm para encajar perfectamente el interruptor. 8) FIJAR SALIDA DE SONIDO A LA TAPA Un asunto que ha tenido que ser resuelto es, por un lado, la necesidad de que los dispositivos estén lo más protegidos posible, y por otro lado, la necesidad de permitir que el sonido de la alarma salga al exterior del tupper sin que por ello expongamos el dispositivo al agua (lluvia, salpicaduras, condensación...) Vamos a cumplir con ambos requerimientos poniendo un conjunto de cuatro piezas de PVC sobre la tapa. Todas son de 40 mm de diámetro: - Una "T" - Dos codos (orientados mas bien hacia abajo) - Un tapón (que habrá que taladrar totalmente para permitir salir al sonido)
Este montaje apenas afectará al equilibrio del dispositivo una vez esté en el agua, pues es simétrico. Y digo esto porque la última operación que deberíamos hacer sobre el detector es ponerlo sobre el agua y comprobar que flota horizontalmente sin inclinación ya que de no ser así el péndulo no estaría centrado y resultaría demasiado sensible (falsas alarmas).
[Fig 10]. Conjunto de PVC (40 mm) para permitir la salida del sonido (alarma)
El detector ya terminado incluyendo las conexiones. Se introduce el mecanismo en el tupper (queda suelto pero ajustado), se pone la tapa y... listo:
El componente principal de este circuito es un tiristor, que es un interruptor electrónico de "estado sólido" sin piezas móviles que se utiliza para corriente continua como es el caso de este circuito. Podéis ver todo sobre este componente en el capítulo 8 del TEB (Tutorial Electrónica Básica). También se ven en este mismo capítulo los triacs, componentes similares al tiristor pero para corriente alterna (bidireccionales).
Otro proyecto relacionado con actividades acuáticas (pesca) es la Boya luminosa para pesca que funciona sin pilas. Se activa al entrar el agua de mar al interior de la boya y comienza a funcionar la batería interna basada en dos simples trozos de metal de lo más "vulgar": Cobre y magnesio.
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 tienes mis listas de reproducción:
Advertencia Para qué sirve un inversor Características de este inversor Esquema Lista de materiales Construcción Usos El vídeo Advertencia Este circuito produce tensiones de 200-300 voltios por lo que un mal uso o distracción puede provocar un accidente
Para qué sirve un inversor Si se desea elevar una tensión de 12 voltios a 220 voltios, pues se usa un transformador. Para eso están ¿No?
Lamentablemente, un transformador sólo funciona cuando se le aplica corriente alterna. Por ejemplo, la de casa, que cambia 50 veces por segundo de polaridad. Con corriente continua -como la de una batería- no funcionan. Si conectamos corriente continua a un transformador, comprobaremos que en el secundario no obtenemos ninguna tensión. No se transfiere la energía. Lo único que ocurrirá es que circula la corriente continua por el transformador, calentándolo, llegando incluso a destruirse tanto el transformador como la fuente de corriente. Para elevar la tensión de una corriente continua primero tenemos que convertirla en alterna. Entonces es cuando se puede usar un transformador para elevarla. Así que podemos decir que un inversor es un oscilador, aunque eso sí: Un oscilador de potencia, que manejará una corriente elevada. Un inversor básico es un circuito sencillo, pero a medida que se le añaden prestaciones o "extras" dicho circuito se complica. Un inversor avanzado tendría estas características: - Gran potencia. Los hay para miles de amperios - Onda senoidal pura (frente a onda cuadrada) - Gasto cero si no hay carga conectada. Los inversores básicos siguen consumiendo aunque no haya una carga conectada. - Sistemas de protección (sobrecarga, cortocircuito...) - Estabilidad tanto en tensión como en frecuencia - Circuito de alta frecuencia que permite usar transformadores pequeños, lo mismo que ocurre en las fuentes conmutadas respecto de las fuentes lineales convencionales. Características del inversor Tensión entrada: 9-14 voltios DC Tensión salida: 200-290 voltios AC (la tensión baja si hay carga conectada) Potencia máxima: 25W Tipo de onda: Cuadrada Esquema
[Fig 01] Esquema del inversor
Circuito sencillo a más no poder. Q1 y Q2 forman un circuito oscilador que alimentan el primario del transformador T1. En el secundario se obtienen aproximadamente 240 voltios.
[Fig 02] Transistores TIP35C en primer plano
Los transistores TIP35C pueden manejar hasta 25A (a 100 voltios), en esta aplicación se las verán con no más de 1.5A y a 12 voltios, por lo que no creo que nunca se rompan. Funcionan tan "relajados" que no necesitan disipador, pues no se calientan lo más mínimo, y esto es bueno, pues un disipador a menudo ocupa mucho más espacio que el propio transistor y su coste también suele ser bastante mayor. Eso que nos ahorramos... Un TIP35C cuesta alrededor de 1 euro. Podéis comprar la pareja en eBay, aquí
Lista de materiales
[Fig 03] Materiales
Estamos ante un proyecto poco exigente en cuanto a lista de componentes: - Transformador: Secundario 9+9v. (Aquí actuará como primario) Primario: 0-220v. (Actuará como secundario). Toma de 125v opcional - 6 Tornillos. 8 arandelas y 6 tuercas M3 - 4 Separadores de plástico para el PCB - PCB montado con el circuito inversor - 1 Tupper o caja - 1 metro de cable, vale el rojo y negro de altavoz, sección mediana - 1 base de enchufe para AC, de superficie (para empotrar) - 1 Interruptor empotrable - 1 Portafusible con fusible de 3A - 1 Conector para encendedor. A veces estos conectores llevan fusible. En este caso puedes omitir el portafusible anterior. Para el PCB: - Una placa virgen de 80 x 60mm - R1 Resistencia 2K2 (Dos mil doscientos Ω, rojo-rojo-rojo) - R2 Resistencia 560Ω (verde-azul-marrón) - R3 = R2 - R4 = R1 Las 4 resistencias de 1/2 W es suficiente. - C1 y C2 Condensador electrolítico 10µF 400v - D1 y D2 Diodo 1N4007 - Q1 y Q2 Transistor TIP35C
Construcción El PCB se hace bastante rápido cuando es sencillo, como en esta ocasión. Os pongo unas fotos sobre el diseño del mismo:
[Fig 04] Diseño del PCB
[Fig 05] Pistas (Rotulador) en el PCB
Una vez hechos los taladros y la serigrafía casera en el PCB, ponemos los componentes y los soldamos. Las pistas de cobre del colector de cada uno de los transistores así como la pista que une los dos emisores las he recubierto de estaño para darles una mayor conductividad.
[Fig 06] PCB terminado
Sujetamos a la tapa del tupper el transformador y el PCB.
Para el transformador usamos dos tornillos, cuatro arandelas y dos tornillos, de métrica 3 (M3). Para el PCB usamos cuatro tornillos, dos arandelas y cuatro tuercas también M3. No pueden faltar los cuatro separadores tubulares de plástico para dejar espacio entre el PCB y la tapa. El largo de estos separadores, en esta ocasión, es de 10 mm aunque sería suficiente con 5mm. Estos separadores se venden con longitudes distintas, en las tiendas de componentes electrónicos:
[Fig 07] Sujeción del Transformador y del PCB
El último paso es conectar las cosas entre sí, y a esto va a ayudar bastante el uso de conectores. Hay dos: Uno de dos vías para el bobinado 9+9 del transformador y otro de tres vías para la entrada de corriente desde la batería. Utilizo la tercera vía para llevar el cable positivo hacia el central del 9+9 de T1:
[Fig 08] Cableado del inversor
Usos
Este pequeño gadget me parece útil para incursionar en el tema de los inversores, pero también es capaz de hacer trabajos útiles y concretos como ha quedado demostrado en el vídeo. A pesar de ser de onda cuadrada ha hecho funcionar pequeños dispositivos de carácter más bien inductivo como es el caso de los alimentadores y cargadores. Debemos desconectar este inversor cuando no se esté usando, pues aunque no haya nada conectado sigue gastando batería. Será suficiente con accionar el interruptor. Mejor aún desconectarlo de la batería. Entre las distintas cosas que he probado y han funcionado: - Lámparas LED de hasta 25W - Cargador de móvil de 220v - Alimentador 220v AC - 9v DC (Radio) - Alimentador 220v AC - 18v DC (Mini-Taladro) - Cargador de baterías de mi cámara de fotos/vídeo.
