Nociones sobre el concepto de electricidad

La electricidad formalmente se define como un fenómeno físico que consiste en el desplazamiento controlado de los electrones a través de operadores eléctricos.

Los tecnofactos eléctricos generalmente responden a una necesidad en forma inmediata del hombre usando electricidad, como los actuadores.

ejemplos de actuadores que son artefactos: los motores, bombillos, cautines, timbres, parlantes, etc; los cuales convierten la electricidad en otra forma de energía.

La electricidad como ocupación se preocupa en construir, hacer mantenimiento y reparar redes y tecnofactos eléctricos.

Actuador: dispositivo o mecanismo capaz de desencadenar un efecto sensible en nuestro mundo físico o químico.(normalmente transforman electricidad en otra forma de energía).

Estrober del griego observar giro

El efecto estrober es un fenómeno físico que nos permite ver objetos en movimiento como si estuvieran quietos.

El estrober o estroboscopio más sencillo puede ser un disco con ranuras, girando entre el observador y el objeto en movimiento.

El estrober de moda es una luz intensa intermitente, como la de un relámpago, cuya luz puede provenir de LEDS o de un tubo de xenón (como el del flash de una cámara fotográfica antigua).  
Generalmente un estrober (o estroboscopio) puede venir en forma de disco giratorio, ya sea con ranuras para observar por las ranuras y ver lentos los cuerpos que se mueven , o puede venir como un disco con unas líneas o barras que al girar el disco al mismo ritmo de intermitencia que una luz que incide sobre él , lo hace ver aparentemente estático.

La lámpara de xenón es un tubo sellado, de cuarzo fundido, lleno de una mezcla de gases, principalmente xenón,con un vació del orden  a 0,01 a 0,1 atmósferas.  Este tubo lleva un electrodo a cada extremo, a través de los cuales recibe una tensión continua del orden de 300 voltios, dicha tensión  no es lo suficiente para la ionizar los gases que contiene el tubo, para desencadenar la generación de plasma (o estado intermedio entre energía y materia) . Por tal motivo debemos aplicarle una tensión  extra de disparo, del orden de los 4.000 voltios  a un  anillo de pintura metálica que va en un punto intermedio del recorrido del tubo.

En principio los tubos de xenón sólo tenían dos electrodos, como las ¨luces de neón¨ comunes, pero para producir intermitencia  desde la fuente principal del tubo de xenón es mas complejo y delicado!.

La potencia del tubo o capacidad de emitir luz y calor está en función directa a la longitud y la superficie del tubo, por delimitar ésta la capacidad disipación de calor y así evitar su autodestrucción.

Generalmente los tubos reciben una tensión típica de 300 voltios dc provenientes de multiplicadores de tensión Capacitivos, la energía que maneja el tubo se mide en julios.

E =  (1/2). C.V²

En la fórmula E se mide en Julios, C en Faradios y V en voltios.

Podemos hallar tubos de xenón de 4 Julios (Wseg.) de 32 mm de alto por 16 de ancho con tensiones de disparo trigger de 4000 volts, cilíndricos.

Los hay en forma de U, por ejemplo de 53 mm de alto por 22 ancho, de 16 Julios (Wseg.), con tensiones de disparo trigger de 6kvolt.

Si deseamos construir un estrober debemos considerar aspectos como:

Las condiciones propicias al tubo de xenón:

--Buscando capacitores adecuados y el circuito lo mas aislado para que la fuente de 300 voltios y la fuente de 4 Kvolts no se destruyan  fácilmente por saltos o escapes de corriente o incluso por acumulación de polvo.(ya que las cargas eléctricas del alto voltaje atraen polvo del ambiente).

-- El tubo de xenón disipa mucho calor y debido a esto hay que aislarlo o separarlo, tanto calórica como eléctricamente!

-- En el diseño debemos dar márgenes de trabajo a favor de los componentes, para superar situaciones de sobre-tensión de red o temperatura ambiente cambiante y tiempos de trabajo críticos.

El efecto estrober está basado en la persistencia de una imagen en  la vista humana, que nos hace ver las cosas en movimiento como si estuvieran detenidas o estáticas, debido a la permanencia de la imagen en la retina unas décimas de segundo antes de desaparecer inmediatamente.

El efecto estrober se logra cuando:

--Hacemos llegar a la retina del ojo una luz reflejada de un objeto en movimiento, cuya frecuencia de intermitencia coincide con la velocidad del objeto observado o es múltiplo de éste.

--Cuando observamos  a través de las rendijas  de un cuerpo mediador en movimiento a  otro cuerpo en movimiento, controlando e igualando la velocidad a un múltiplo de la velocidad de giro del cuerpo observado.

Nota: La corriente eléctrica que desencadenan los 300 voltios del estrober es peligrosa y pueden causar una conmoción letal!

APLICACIONES

El efecto estrober se utiliza en mecánica para observar y chequear piezas de máquinas en movimiento,para sincronizar la chispa de las bujías de los autos, también en la cubeta de ondas, en la televisión...LEDS

Diagrama de bloques de un estrober

Para analizar el estrober podemos dividirlo en cuatro bloques que interactúan con sinergia con el fin de poner a funcionar el tubo de xenón:

Resistor limitador de corriente: elemento conectado en serie ,está calculado para reducir el paso de corriente eléctrica a un grado soportable por el bombillo de xenón, y para para disipar cuatro veces la potencia  eléctrica recibida, que se convierte en calor y así irradiarla  al entorno fácilmente.

Doblador de voltaje (generalmente de media onda, para evitar que el SCR se quede gatillado), el cual aprovecha cada semiciclo de la corriente alterna para cargar dos capacitores al valor máximo, y luego presentar la sumatoria de esos voltajes a la salida.

Oscilador de relajación controlado (tipo Resistor-Capacitor): Los bombillos de neón tienen la particularidad que cuando el voltaje en sus extremos crece, llega el momento en que se cortocircuitan (o su resistencia se reduce a lo mínimo) haciendo que el capacitor que lo llevó a ese nivel de voltaje se descargue a través del resistor mismo (determinando un retardo en el proceso, conocido como tao ), el proceso es repetitivo porque el capacitor vuelve a cargarse y a elevar el voltaje del neón al punto de disparo (80 voltios aproximado)) .

Reforzador o buffer del pulso de disparo: está parte del circuito acondiciona los débiles pulsos del oscilador a un transformador, con más potencia, lo que genera en el secundario del transformador de alta unos 4000 voltios con una corriente muy reducida, pero suficiente para hacer destellar el bombillo de xenón.

estrober sencillo

Diagrama de montaje en la PCB del estrober

Es un clásico estrober que muchos hemos construido cuando empezamos a estudiar electrónica.

Este estrober tiene ciertas desventajas:

1.El capacitor electrolítico C1, de entrada con el tiempo se deteriora y presenta fugas de corriente que hace que se caliente y explote,por tanto es mejor usar capacitores de poliéster de alto voltaje, así toque colocar varios en paralelo para sumar capacidades(o microfaradios).

2. El bombillo neón sufre con el tiempo un desgaste que produce inestabilidad en la oscilación y por consiguiente en el destello,por lo que se aconseja usar un circuito oscilador más estable como el que lleva un DIAC,  un UJT o un circuito integrado LM555.

3. El SCR  también se ve involucrado en el deterioro progresivo con el tiempo.

4. El resistor R1 se calienta mucho, al menos acá en el trópico, por lo que se recomienda colocar en su lugar dos resistores de de 2 Kohmios a 10 vatios,en paralelo para aumentar su potencia de disipación calórica dejándolas un poco alejadas del resto del circuito.

5. A la salida del transformador de alto voltaje se aconseja colocar un resistor en serie para atenuar un poco la tensión y garantizar la larga vida del transformador de 4.000 voltios.

6. El calor que produce el tubo de xenón o el resistor R1, pueden producir falsos contactos de sus terminales con el resto del circuito.

Seguidor solar en construcción

Seguidor Solar o Tracker Solar

Con el fin de optimizar el aprovechamiento de la energía radiante solar se está construyendo un mecanismo que mediante sensores de luz y motores, siempre se ubica de frente al sol.
...

Alarma para puerta

El circuito consiste en un interruptor magnético que se activa de una forma muy particular al alejarle o acercarle de un imán.

El secreto de ésta alarma lo representa un transistor dispuesto o conectado de una forma muy curiosa y discutible, el cual entrega un pulso bien definido solo cuando se cierra o abre el interruptor, éste pulso activa un temporizador elaborado con un circuito LM555, que a su vez acciona un buzzer o zumbador piezo eléctrico de bajo consumo y alta sonoridad.

Con el circuito podemos activar un receptor de 120 voltios ac,como un timbre, es cuestión de recurrir a un relé o scr como elemento intermediario.

El tiempo máximo del temporizador propuesto 12 segundos y está determinado por el valor de R5 más el valor  del potenciómetro" es decir 

Ra = 110 kΏ junto con el capacitor C1 de 100 µf.

12 segundos = 1,1 x 110.000  x 0,000100 F

T = 1,1. Ra . C

La alarma trabaja con una tensión de  9 a 12 voltios.

Descripción de las imágenes

*Lado izquierdo superior: diagrama esquemático

*Lado izquierdo inferior: diagrama pictórico para ubicar los componentes y dispositivos en la PCB.

*Diagrama derecho superior:circuito impreso de la tarjeta base.

*Lado derecho inferior :foto del módulo PCB555 que se inserta en la tarjeta base.

 



Lista de Materiales
Semiconductores:
Un transistor NPN referencia 2N2222, (orden de los pines: EBC)
Un circuito integrado LM555
Un led rojo de luz difusa
Resistores
Uno de 1kohmio 1/4 de vatio (R3)(marrón,negro,rojo,oro)
Uno de 1,5KOhmios de 1/4 de vatio (R4)(marrón,verde,rojo,oro)
Uno de 2,2kOhmios a 1/4 de vatio(R1)(rojo,rojo,rojo,oro)
Uno de 6,8kohmios a 1/4 de vatio(R2)(azul,gris,rojo,oro)
Un potenciómetro de 100k ohmios(P1)
Uno de 10 k ohmios (R5)(marrón,negro,naranja,oro)
Capacitores
Uno de 0,1 µf cerámico(C2)(que diga 104)
Uno de 470 µf a 25 voltios(  C3)no aparece en el esquemático!
Uno de 100 µf a 25 voltios(C1)
Miscelánea
Un reed switch  o interruptor magnético.
Un pequeño imán
Un buzzer piezoelectrico de 9 o 12 voltios,que va directamente en el punto de salida, ya que el consumo poco, decenas de mili-amperios!
Un broche para batería de 9 voltios
Una batería de 9 voltios
Un pequeño interruptor sencillo, de codillo.
Una caja plástica o de madera.
Un módulo  pcb555 para LM555
Para modificar el tiempo de activación basta con calcular los valores de "R5+p1" como si fuera un solo resistor:

convertidor de 3,6v a 5 voltios

Convertidor de 3,6 voltios de pila de ion litio a 5 voltios

Podemos utilizar éste elevador de voltaje dc a dc como una fuente de reserva para una tablet de 5 volts del orden de 100 ma. El voltaje de salida está en función de la fórmula descrita en el diagrama arriba, en la cual Vout se determinan los valores de R1 y R2

placa de circuito impreso aproximado (PCB)!

Otras aplicaciones
Si a éste circuito integrado comercial le ingresan 5 voltios,sostiene a la salida 12 volts, facilitando el proceso de carga de una batería desde un pequeño panel solar cuya tensión esta variando con la intensidad luminosa del día!Solo es cuestión de calcular la R1 y R2 adecuadas.
Materiales del convertidor de 3,6 a 5 voltios:
Semiconductores:
Un circuito integrado LM2577T-ADJ (ver datasheet del LM2577T-ADJ )
Un diodo schottky referencia 1N5821 o uno que "no tumbe" más de 0,15 volts!
Capacitores:
Dos de 0,1 uf cerámico (que diga104)(C1,C4)
Uno de 680 uf a 16 volts (C2)
Uno de 470 uf a 16 volts (C5,va a la salida)
Uno de 0,33 uf (que diga 334) (C3)
Inductancia:
Una de 300 uh
Resistores:
Uno de 2,2K a 1/4 de vatio(R3):rojo,rojo,rojo, oro.
Uno de 4,7K a 1/4 w(R1):amarillo,violeta,rojo,oro.
Uno de 33 a 1/4 w (va en serie con R2):naranja,naranja,negro, oro.
Uno de 1,5k 1/4 w (R2).marrón,verde,rojo,oro.
Miscelánea:
************************************************

*******************************************************

Regulador de Conmutación de Tensión LM2576T-5
Si se le suministran 7 voltios dc el entrega estabilizado 5 voltios