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miércoles, 25 de noviembre de 2015

INVERSOR 12V - 110/220V 600W Parte 1/2 Transformador



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1. Presentación
2. El transformador es la parte problemática
3. Potencia de un trafo toroidal
4. Adquirir el transformador
5. CONSTRUCCIÓN DEL TRAFO
-  5.1. Trabajos previos en el núcleo
-  5.2. Herramienta para bobinar
-  5.3. Devanado primario (12 V - 50 amp)
-        5.3.1. Cálculo del número de espiras del primario 12V
-        5.3.2. Determinar la sección del hilo de cobre
-        5.3.3. Determinar los metros de hilo necesario
-        5.3.4. Bobinado del primario
-  5.4. Finalización del trafo
6. Prueba final del trafo
7. Sujeción del trafo
8. Ficha técnica resumen de este trafo
9. El vídeo
10. Otros vídeos que te pueden interesar
11. Toda mi colección de vídeos de Youtube



1. Presentación

Me hubiera gustado hacer este trabajo en una sola entrega, un único vídeo, un único post en este blog, pero creo que sería demasiado extenso. Mejor, lo voy a dividir en dos partes, en dos vídeos:

1) Ésta, donde nos ocuparemos del transformador, porque lo vamos a hacer nosotros, veremos porqué, y cómo.


Por cierto, en adelante, para referirme al transformador usaré la abreviatura "Trafo", nombre con el que también se les designa.

Un inversor tiene la tarea de convertir la corriente continua en corriente alterna, normalmente ofreciendo un mayor voltaje a la salida. Los hay de muchos tipos y potencias, desde minúsculos circuitos por ejemplo los que llevan las cámaras de fotos para proporcionar los 300 voltios necesarios para cargar el condensador del flash (y eso lo hacen a partir de dos pilas de voltio y medio). También las raquetas matamoscas están basadas en un inversor pequeño.

También están los inversores que manejan una potencia más bien elevada, como el que vamos a montar en este proyecto de 600 W. La aplicación típica de uno de estos inversores es obtener 220/125 voltios de corriente alterna a partir de 12/24 voltios de una o varias baterías. El uso que se les da es poder utilizar electrodomésticos de 220/125 voltios a bordo de un barco, en el camping, en el coche y sobretodo, para electrificar una casa con la energía obtenida mediante eólica y/o solar. Los paneles solares y la turbina eólica cargan baterías, y éstas alimentan al inversor que suministra 220/125 V a la casa.

Para los que empiezan con la electrónica diré que no se puede usar un simple transformador para convertir los 12 voltios de una batería en 220 voltios. La razón: Un transformador sólo funciona con corriente alterna, y la que proporciona una batería es continua. Si se conecta una batería a un transformador se producirá un cortocircuito que puede terminar en fuego en el transformador y la batería reventada. Por eso, la manera correcta de hacerlo es conectar a la batería un circuito (llamado inversor) que convierte la corriente continua en alterna (es como un oscilador de potencia) y esa alterna que devuelve el inversor ahora sí se puede aplicar a un transformador elevador para que la suba a 220 o 125 voltios.


Fig 1. Esquema en bloques de un inversor típico para obtener 220/125 voltios a partir de baterías



Las prestaciones de este inversor serán:
- Tensión de entrada: 12 voltios continua (pero puedes elegir 24, 36 y 48V)
- Tensión de salida: A elegir entre 125 y 220 voltios
- Potencia máxima: 600 W
- Tipo de onda: Senoidal modificada
- Regulador automático de tensión
- Función de alarma y desconexión contra batería baja
- Ventilador refrigerador interno
- Uso de Mosfets de muy baja resistencia interna
- El Trafo es de 600W, pero el circuito soportaría más de 1000 W



2. El Transformador es la parte problemática

Si de verdad queremos hacer un inversor de 600 W no podemos usar un transformador del tamaño de un puño o menor. Los transformadores, cuando son de potencia, son voluminosos y pesados.


Fig 2. Y hay quienes pretenden hacer un inversor "de 500 ó 1000W" 
usando este pequeño transformador que apenas rinde 50W...

He visto algunos tutoriales de inversores que aseguran potencias de 500W o incluso más, usando pequeños transformadores con un devanado primario de 12 voltios... ¡¡tasados con un máximo de 4 amperios!!. 

Eso es imposible porque: 12 volt x 4 amp = 48 W... y no 500 W








Magufos everywhere... Así que no podemos usar un trafo pequeño para obtener potencias elevadas.

Fig 3. Transformador de microondas de casi 1000W... a 220 voltios
Un trafo de horno microondas tampoco es buena opción para hacer un inversor (a no ser que lo desmontes, le quites los bobinados y les pongas nuevos bobinados de mas sección). 

Estos trafos pueden aguantar casi 1000 W, pero a 220 Voltios. De modo que por su primario pasan 4 amperios x 220 volt = casi 1000 W. 





Y esto es algo que al fabricante no se le pasa por alto: Si van a pasar 4 amperios, el hilo estará dimensionado para 4 amperios... no para 50.

Pero nosotros no vamos a poner 220 voltios sino los 12 procedentes de las baterías (aunque convertida en alterna por el circuito inversor, serán 12 voltios). ¿Qué intensidad es necesaria para obtener no 1000 sino 600 W? Pues ni más ni menos que 50 amperios, muchos más que los 4 para los que está diseñado el primario de un trafo microondas. De modo que ese trafo microondas rendirá 12 voltios x 4 amperios  = 48 watios.

Y es que no es lo mismo trabajar a 220 voltios que a 12...

La verdad, montar semejante fregado de desmontar un trafo de microondas y quitarle los bobinados, hacerle bobinados nuevos y todo eso con un trafo que además es sumamente pesado no sé si merecerá la pena. Pienso que es mejor partir desde cero y dimensionar al milímetro nuestro propio trafo, pero ya que lo haremos desde cero, elegiremos el tipo toroidal, que tiene las siguientes ventajas:

- Tiene menor tamaño y peso a igualdad de potencia
- Se calienta menos
- Es más eficiente
- Más fácil de construir

Así que está claro: Haremos nuestro propio trafo toroidal, a la medida.

Fig 4. Trafo toroidal sin la cubierta protectora mostrando los bobinados




3. Potencia de un trafo toroidal

La potencia de un trafo toroidal es muy sencilla de calcular:







La potencia (en vatios) es igual al cuadrado del área de la sección transversal del núcleo (en centímetros cuadrados). En el vídeo cometí un error de concepto al decir: "Area total", cuando debería haber dicho: "área de la sección transversal". Pero este desliz no quita validez a la fórmula siguiente ni al presente trabajo. Todos los planteamientos siguen siendo correctos.

Para calcular ese área en un núcleo toroidal tenemos esta fórmula:







Fig 5. Hallar la potencia de un núcleo toroidal
En donde, (siempre en centímetros):

D = Diámetro externo
d = diámetro interno                   
a = Altura

(Ver figura 5 a la derecha)

Se puede comprobar que el tamaño de núcleo toroidal necesario para obtener potencias del orden de 500-600 W es de aproximadamente:

- diámetro externo de unos 13 cms 
- una altura de al menos 7 cms
El diámetro interno suele ser función del externo.




En mi caso, el núcleo tiene estas medidas:
-  D = 13 cms
-  d = 6 cms
-  a = 7 cms

En la figura 5 se hacen los cálculos y se obtiene un valor de potencia de 600W que coincide exactamente con la etiqueta que lleva el transformador.

No importa si consigues un núcleo un poco más grande o un poco más pequeño. Simplemente tendrás más o menos potencia en el inversor, habrá que conformarse, pero las instrucciones de montaje que vienen a continuación te van a servir exactamente igual. Haré las distinciones en su momento.



4. Adquirir el núcleo toroidal (o un trafo toroidal)

Una cosa que me ha extrañado mucho es que es fácil conseguir núcleos de ferrita pequeños o incluso medianos, pero NADIE vende núcleos de ferrita grandes. La única manera de conseguir uno es comprando el correspondiente transformador y, claro, no es plan, pues un trafo toroidal (o de cualquier tipo) que maneje 500-600W vale 150 euros como poco. Mucho más barato sería el núcleo sólo, que no lleva el cobre ni el trabajo de bobinarlo, pero ya digo que ni por Internet encontré quien los venda.

Así que, tenemos dos opciones: Conseguirlo de la chatarra (los amplificadores de potencia de calidad suelen llevarlo) o también podemos recurrir al mercado de segunda mano. Yo compré el mío en una página de anuncios. Un chico de Madrid decía que no le cabía donde él tenía pensado usarlo, así que quería deshacerse de él. Me salió baratísimo incluyendo el porte. Me vino como anillo al dedo ese anuncio.

Os recuerdo que, para que un toroide pueda rendir unos 500-600W tiene que tener unas medidas mínimas, del orden de 13 cms de diámetro externo y unos 7 cms de altura. Basta con reducir 1 ó 2 centímetros ambas medidas para que la potencia baje a la mitad (medidas y potencia no son proporcionales: Si reduces las medidas a la mitad, la potencia no será la mitad sino ¡¡dieciséis veces menos!!). Para potencias de 600W hablamos de un núcleo que puede pesar fácilmente cuatro Kg, pero recuerda que un trafo toroidal siempre será mas pequeño y liviano que uno convencional.



5. CONSTRUIR EL TRANSFORMADOR

Después de analizar las distintas posibilidades, me aclaro que los transformadores toroidales que podamos conseguir (nuevos o de segunda mano) nos valen... parcialmente.

SÍ NOS VALE ESTO:

Esos transformadores toroidales tienen un devanado a 220 voltios (o 125 según el caso). ESTE BOBINADO LO VAMOS A APROVECHAR TAL Y COMO ESTÁ. Ese bobinado es sin toma central, sencillo. Tendrá un hilo de sección correcta para nuestro propósito. Sería una tontería deshacer ese bobinado para volverlo a hacer. Aquí tenemos una ventaja y un inconveniente: La ventaja es que nos vamos a ahorrar de hacer dicho bobinado, y la desventaja es que me hubiera gustado hacer íntegramente ambos devanados: El primario y el secundario, con  lo cual este vídeo también sería un tutorial completo de construcción de transformadores,

NO NOS VALE ESTO:

No se puede decir lo mismo del devanado secundario, o mejor dicho, secundarios, (porque suelen llevar varios), con o sin toma central, y a voltajes distintos (a menudo mayores) que 12 voltios. Aún en caso de hubiera alguno a 12 voltios, lo más probable es que no tenga toma central y nosotros necesitamos toma central.

Así que, ahora sí, toca que nosotros hagamos ese devanado de 12 voltios con toma central, para lo cual primero tenemos que deshacer los bobinados secundarios que tuviese el transformador y dejar sólo el bobinado de 220/125 voltios, que ése sí nos vale.


-  5.1 TRABAJOS PREVIOS EN EL NÚCLEO

Como ya comenté justo antes, quitamos el o los secundarios que tuviese este transformador. Típicamente son de 12, 18, 35, 50, 60 y a veces más voltios.

Para eso, retiramos con cuidado la envoltura plástica que los protege y comenzamos a desbobinar cada secundario, con cuidado de no afectar al bobinado de 220/125 voltios que, repito, sí nos vale.


Fig 6. Primero quitamos la envoltura de plástico protectora, después, el cobre de los bobinados secundarios

El hilo de cobre retirado puede guardarse para usos futuros.

Una vez hayamos retirado todos los bobinados secundarios el trafo quedará más o menos así:


Fig 7. Núcleo sin los secundarios, sólo tiene el bobinado de 220/125,
no visible porque está bajo la cubierta protectora  plateada.


-  5.2 HERRAMIENTA PARA BOBINAR

Dentro de lo fácil que resulta hacer uno de estos trafos, la dificultad consiste en bobinarlos, especialmente si el bobinado tiene muchas vueltas. Para poder ir pasando el hilo como si de una lanzadera se tratase, haremos una herramienta en madera con las siguientes medidas:


Fig 8. Herramienta en madera para bobinar transformadores toroidales

Un extremo del hilo a bobinar se pasa por alguno de los orificios macados como "0", y a continuación se enrollan sobre la herramienta los metros necesarios de hilo a bobinar. Como esta herramienta mide 25 centímetros justos, cada dos vueltas será -más o menos- un metro de hilo. De esta manera llevaremos la cuenta de los metros enrollados.


-  5.3. DEVANADO PRIMARIO

En un transformador toroidal se le suele llamar primario al devanado de 220/125 voltios, pero aquí en nuestro inversor será al revés. El primario será el de baja tensión (12 voltios en nuestro caso), mientras que el devanado secundario será será el de 220/125 voltios. Este detalle es importante para no confundirse en lo sucesivo en este montaje.


Fig 9. Trafo con primario de 6+6 y toma central
Este devanado primario es el que recibirá la corriente de 12 voltios ya convertida en alterna por el circuito inversor. Sólo son 12 voltios... pero hasta a 50 amperios, según el consumo que hagamos. En la figura 9 vemos en el esquema dónde está situado el transformador así como el primario.

Se aprecia en el esquema que es un devanado con toma central, es decir, de este devanado saldrán tres cables y no dos. 




-  5.3.1. Cálculo del número de vueltas o espiras del primario 12V

Hay que averiguar cuántas vueltas o espiras de cobre tenemos que hacer sobre el anillo para conseguir esos 12 voltios.

Para eso vamos a hacer un bobinado de prueba de tan sólo 10 espiras, con hilo de cobre de cualquier sección. Tampoco es necesario que lo hagamos con toma central por sencillez ya que este bobinado lo desharemos una vez hecha la prueba (No importa la sección del cable de este bobinado de prueba porque sólo vamos a medir voltaje, no intensidad, así que no circulará apenas corriente.

Ahora conectamos el bobinado de 220/125 voltios a la red de 220/125. Y medimos con un polímetro fiable qué tensión obtenemos en el bobinado de prueba de 10 espiras. Yo obtuve el valor 4.60 voltios.


Fig 10. Bobinado de prueba de 10 espiras, genera 4.60 voltios.


Para calcular el número exacto de vueltas para 12 voltios (o cualquier otra tensión como 24, 36 y 48 voltios) aplicamos una regla de tres sencilla ya que el número de vueltas y la tensión obtenida están relacionadas de manera lineal:

Si obtengo 4.60 voltios con 10 vueltas
Para obtener 12 voltios necesitaré X vueltas

Resolvemos "X" en la  regla de tres anterior: X = 12 * 10 / 4.60 = 26.08
Redondeando: 26 espiras.

Si quisiéramos hacer un inversor para trabajar con 24 voltios en lugar de doce, la regla de tres sería:

Si obtengo 4.60 voltios con 10 vueltas
Para obtener 24 voltios necesitaré X vueltas

Despejando X = 24 * 10 / 4.60 = 52.16, redondeando: 52 espiras, el doble que en el caso de 12 voltios ya que la tensión también es el doble.

Siguiendo con nuestra elección de 12 voltios daremos 26 vueltas para hacer el bobinado primario, pero en este bobinado tenemos una excepción: Tiene una toma central. ¿Cómo hacemos esa toma central? Lo veremos más adelante en los puntos 5.3.3 y 5.3.4.


-  5.3.2. Determinar la sección del hilo de cobre

Por este bobinado pueden llegar a pasar hasta 50 amperios si al inversor se le piden los 600W que puede entregar. La justificación es la siguiente:


Potencia = Tensión * Intensidad

Si despejamos la intensidad:

Intensidad = Potencia / Tensión

Sustituyendo valores: Intensidad = 600W / 12 V = 50 amperios.


Está claro que habrá que usar un cable de sección adecuada o de lo contrario se calentará excesivamente (si es muy fino) o desperdiciaremos cobre (si es demasiado grueso). Otra consecuencia de usar cable demasiado fino es que no circulará la corriente esperada por presentar el devanado mucha resistencia eléctrica.

En la siguiente tabla de la fig.11 tenemos los valores para distintos diámetros de hilo de cobre. Los valores que nos interesan son:

- Grosor: Sección o diámetro del hilo
- Intensidad máxima admisible para ese grosor


Fig 11. Tabla de grosores de cable y la intensidad soportada













































En esta tabla vemos que los diámetros entre 3.6 mm y 4.1 mm nos permiten una intensidad media de 50 amperios aproximadamente, por lo que elegiremos esa sección. Si no encontramos cable de ese diámetro usaremos la inmediata superior, no la inferior.

NOTA: Si hubiésemos elegido la opción de hacer un primario para 24 voltios, pasará la mitad de intensidad (25 amp en lugar de 50), así que elegiríamos el diámetro de cable para esa intensidad, que resulta ser de unos 2,5 mm.

Después de visitar varios talleres y establecimientos donde se dedican a bobinar, el mayor diámetro de hilo que encuentro es de 2.2 mm de diámetro y aún me dicen que es el más grueso que tienen, que lo gastan muy poco, etc, es decir, lo he conseguido "por los pelos", por lo que es previsible que el diámetro 3.6 - 4.1 mm será harto difícil encontrarlo. Un diámetro de 2.2 mm puede estar bien para 15-20 amperios, pero para 50 amperios se queda decididamente corto.

Si este también es tu caso usaremos un truco: Es difícil encontrar cable de cobre esmaltado para bobinar de diámetro 3.5 mm (y no digamos ya de 4.1 mm), pero sí es bastante fácil conseguir cable tipo normal de bastante sección para instalaciones eléctricas, que también viene aislado si bien no con esmalte pero sí con camisa de plástico. De acuerdo en que este aislamiento abulta bastante más que el esmalte, pero a fin de cuentas tenemos que poner pocas vueltas de hilo (26 en mi caso), así que tampoco será para tanto. Este tipo de cable lo podemos conseguir en distribuidores de material eléctrico o comprarlo por metros directamente a un electricista en caso de que en la tienda nos obliguen a comprarlo en carretes grandes.

El cable que yo elegí tiene estas medidas:
Diámetro externo del cable, incluyendo camisa aislante: 5 mm
Diámetro externo del cable, sólo el cobre: 3.4 mm
Por estas latitudes a este cable lo denominan "cable del seis".

Con esto nos vamos al mínimo requerido para que circulen 50 amperios según la tabla anterior. Cuanto más grueso el cable mejor, pero también es mucho más difícil de bobinarlo, y más caro.

...Y asunto solucionado.


-  5.3.3. Determinar los metros de hilo necesarios para el primario

Ya vimos en 5.3.1 cuántas vueltas o espiras hemos de dar al primario, que resultaron ser 26. Para facilitar las cosas (ya veréis porqué) vamos a determinar cuántos metros de hilo son necesarios. 


Fig 12.  Midiendo con cinta flexible la longitud de una espira

Medimos (con un metro flexible, fig 12) lo que mide una vuelta en el anillo del trafo. En mi caso da 19 cms. Como hay que dar 26 vueltas, la longitud total será de 26 * 19 = 494 cms. Lo pasamos a metros dividiendo por 100 = 4,94 metros. Conviene no quedarse corto y añadir medio metro más al resultado final anterior. Es mejor que nos sobre algo de cobre a que falte (tendríamos que repetir el bobinado). Además,hay que prever dejar al menos 7 cms de cable en cada extremo para que sirvan de conexión en el trafo.

Resumiendo: Unos 5,5 metros de cable para hacer el primario de 12V


-  5.3.4. Bobinado del primario

Según el siguiente dibujo de la figura 13 vemos dos tipos de bobinado, uno sencillo y uno con toma central. El que nosotros necesitamos es con toma central, pero de todos modos diré como hacer ambos bobinados, por si alguna vez necesitáis bobinar un devanado sencillo sin toma central.


Fig 13. Bobinado sencillo y bobinado con toma central


a) SENCILLO, SIN TOMA CENTRAL:
Ponemos la longitud de hilo en la herramienta de bobinar y bobinamos, tal y como hicimos el devanado de prueba de 10 espiras. Quedarán dos terminales: El del inicio del bobinado y el del final. Esos serán los terminales de ese devanado. No tiene más complicación.

b) CON TOMA CENTRAL
Aquí es un poquito más laborioso.
En lugar de bobinar las 26 vueltas de cable, bobinaremos la mitad: 13 vueltas, pero con hilo doble. Es decir, cortamos el cable a bobinar en dos trozos iguales. Si la longitud era de 5,5 metros ahora tendremos dos trozos de 2,75 metros. 

Unimos ambos trozos de cable (pero no eléctricamente, es decir, NO los soldamos, simplemente los ponemos juntos, en paralelo). Si es necesario pondremos un poco de cinta adhesiva o aislante cada palmo más o menos para mantenerlos juntos y que no se separen.

Ahora ponemos esos 2,75 metros en la herramienta de bobinar (o lo bobinamos sin esa herramienta ya que son pocas vueltas y el largo del cable es reducido). La verdad, la lanzadera la veo mas útil para bobinados de mas vueltas y con cable mas fino. Yo lo hice sin lanzadera. 

Fijamos con cinta adhesiva un extremo del cable doble al núcleo del transformador dejando al menos 5 cms que servirán como terminales y comenzamos a bobinar las 13 vueltas. Hago hincapié en que las 13 vueltas son en mi caso. Si utilizas otro tamaño de núcleo tendrás números distintos aunque la diferencia será pequeña.

Una vez hecha la última vuelta fijamos con cinta adhesiva el extremo final del doble cable al núcleo, tal y como hicimos con el otro extremo inicial del cable. Cortamos el cable que pueda sobrar pero dejando también unos 5-7 cms para que sirva de terminal.

Ahora tenemos cuatro cables y no dos: Dos en el extremo donde iniciamos el bobinado, y otros dos en el extremo final del bobinado.

La toma central la vamos a crear uniendo eléctricamente un cable del extremo inicial con un cable del extremo final. Pero hay cuatro combinaciones posibles, ¿Valen las cuatro?

No.

Debemos elegir dos cables que, medidos con el polímetro nos den resistencia infinita. De las cuatro combinaciones posibles, dos son correctas (resistencia infinita) y dos son incorrectas (resistencia cero).



Fig 14. Elegir cualquiera de las 4 combinaciones que den INFINITO en ohmios

Una vez hecho esto tendremos los tres terminales que debe tener ese devanado: El central y los dos extremos. Entre ambos extremos habrán 12 voltios y entre la toma central y cada uno de los extremos habrán 6 voltios. 

Recuerdo que aunque estamos probando este transformador poniendo 220 voltios en su bobinado de 220 para obtener 12 voltios en el otro bobinado, el uso real de este transformador en el inversor será al revés:

Pondremos 12 voltios AC en el bobinado de 12 voltios para obtener 220 voltios en el bobinado de 220 voltios... o 125 voltios si ése es tu caso.

Los transformadores son reversibles y funcionan en ambos sentidos.

Por supuesto, siempre hablando de corriente alterna.


-  5.4. FINALIZACIÓN DEL TRAFO

Si no lo hemos hecho ya: Los extremos de los cinco cables que forman los dos bobinados los estañamos. A estos extremos no voy a añadirle conectores ya que, cuando pongamos este trafo en el inversor, es mejor que vayan soldados para minimizar las pérdidas.



6. Prueba del trafo

Aplicamos la tensión de red que corresponda (220 ó 125 voltios) al bobinado de alta, y medimos la tensión obtenida en ambos extremos del bobinado de baja. Deberíamos obtener 12 voltios (Fig 15). Si cambiamos una de las puntas de prueba del polímetro y la ponemos en la toma central, la tensión debería ser la mitad: Unos 6 voltios.


Fig 15. Prueba (tensión) del transformador ya terminado, con resultado satisfactorio.























No es necesaria la complicación de medir la intensidad máxima tal y como se muestra en el vídeo con el montaje de las doce lámparas halógenas (fig 16). Eso lo hice sólo para demostrar que la máxima intensidad será entregada si se le pide (Siempre y cuando hayas utilizado un hilo de al menos 3.4 mm de diámetro para hacer el devanado de doce voltios).

Fig 16. Montaje con 12 lámparas halógenas (600W) para comprobar que el trafo entrega 50 amperios (OK)

























7. Sujeción del trafo

Fig 17. Herrajes para sujetar el transformador toroidal
Semejante transformador que acabamos de fabricar debe tener algún sistema de sujeción. 

Lo veremos en el siguiente vídeo, en donde fijaremos este trafo en la caja, pero adelanto que se fija con unos herrajes mostrados en la foto de la izquierda, fig. 17:






8. Ficha técnica resumen de este trafo

Recomiendo hacer una especie de ficha resumen con TODOS los parámetros de este trafo, y guardarla. Puede sernos muy útil en el futuro, y también nos ayudará mientras lo construimos, no conviene fiarse de la memoria, nos puede jugar una mala pasada. Os paso los parámetros que obtuve, los tuyos pueden diferir un poco si el tamaño del núcleo que eliges no es el mismo que el mío.

Fig 18. Tabla resumen con los valores de este transformador


































9. El vídeo



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10. Otros vídeos que te pueden interesar

La segunda parte de este proyecto que trata sobre el circuito electrónico y la caja para contener todos los dispositivos de este inversor, está en este vídeo:





Otro inversor, esta vez de menos prestaciones, es el que se muestra a continuación. Como experimental puede estar bien debido a su extrema sencillez.





...Y ya que va de transformadores la cosa, este es el capítulo 13 del Tutorial de electrónica básica, que trata de...  los transformadores.






11. 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:












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sábado, 7 de noviembre de 2015

Matamosquitos eléctrico tipo mosquitera para ventana



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1. Presentación
2. La mosquitera no deja pasar a los mosquitos... y al aire tampoco
3. Trampa activa vs trampa pasiva
4. Como hacer esta trampa
      4.1. Lista de materiales
      4.2. Partimos de una raqueta mata-mosquitos
      4.3. Medir la ventana
      4.4. Cortar madera a la medida
      4.5. Dibujamos la silueta de la raqueta matamosquitos en la madera
      4.6. Cortamos silueta con sierra de calar
      4.7. Modificaciones en la raqueta
      4.8. Pegar o fijar la raqueta en la madera
      4.9. Colocamos la madera en la ventana... y a funcionar.
5. Importantes sugerencias de seguridad
      5.1. Sujetar la trampa para evitar que caiga
      5.2. Cuidado con los niños
      5.3. Y cuidado con las cortinas
6. El vídeo
7. Otros vídeos que te pueden interesar
8. Toda mi colección de vídeos de Youtube



1. Presentación

Hola amigos...

Entre mis dos proyectos mas inmediatos están dos gadgets bien distintos:

- Inversor 12-220v 500w
- Matamosquitos avanzado

Quiero hacer los dos, pero para determinar cuál de ellos hacer primero, hice una encuesta en twitter y salió ganador (por muy poco) el inversor.



Os preguntaréis entonces ¿Qué hago subiendo este proyecto?

Bueno, en realidad, éste no es el matamosquitos al que yo me refería, que será una máquina que va a contar con al menos cinco modos de atraer a los mosquitos, algunos bastante novedosos, y los extermina de modo silencioso, todo muy ecológico. Creo que será un dispositivo bastante "state-of-the-art" para ser casero.

Pero mientras estaba diseñando dicha máquina, se me ocurrió otra bastante más sencilla (la de este vídeo), que se puede hacer en una tarde, y (creo) que será bastante eficaz, de hecho pienso instalarla en mi habitación donde tengo el ordenador, y pensé que sería una pena no hacer el correspondiente vídeo...

Así que, perdonadme que haya colado este vídeo.  El próximo ya será el del inversor, y después ya, el matamosquitos avanzado, aunque no aseguro que sea inmediatamente después...

La trampa que vamos a ver ahora se coloca en una ventana, a modo de malla mosquitera, y vamos a usar una raqueta matamosquitos de las que venden en el chino por 4-5 euros. No tenemos que hacer ningún circuito y el trabajo será muy sencillo. Sólo incrustar esa raqueta en la madera (a la que previamente habremos recortado la silueta de la raqueta eléctrica con una sierra de calar).


La madera la cortaremos a la medida para que encaje en la ventana de modo que los mosquitos sólo puedan entrar por la raqueta y perecen en el intento.



2. La mosquitera no deja pasar a los mosquitos... y al aire tampoco


Fig 1. Salinas caseras cubiertas con mosquitera.
El agua no se evaporaba a pesar de los 40ºC
Siempre he tenido mis dudas con las clásicas mosquiteras. Pienso que no dejan pasar a los mosquitos... y al aire tampoco, cosa que confirmé en mi vídeo de las salinas caseras. 

Allí puse tres barreños en mi terraza, cada uno con ocho litros de agua de mar. Al evaporarse el agua, queda la sal como residuo seco. 

Igual que en unas salinas.





Para evitar que pájaros y otra fauna se pasease por los barreños, los cubrí con malla mosquitera y mis presagios se confirmaron: Tras diez días de los de 40ºC a la sombra, no se evaporó ni una gota de agua. La causa de esto: La tensión superficial de los fluidos les impide pasar fácilmente a través de orificios muy estrechos, como los de la tela mosquitera. Así, el aire con vapor de agua, resultado de la evaporación, se quedaba en el barreño.



Fig 2. Salinas caseras. Toda el agua  evaporada en pocos
días tras retirar la malla mosquitera que la cubría
Pues bien, fue quitar la tela mosquitera de los barreños, y empezar a evaporarse el agua a ojos vista. En sólo 4-5 días quedaron completamente secos.

Por eso, la "mosquitera" de la raqueta dejará pasar mucho mejor el aire al tener la malla con agujeros mucho mayores. El "problema" es que también deja pasar los mosquitos. 


Si, los deja "pasar"... para freírlos. O sea, que no pasan.

Así que tendremos lo mejor de los dos mundos: 
- Ventilación, 
- Ausencia de mosquitos.


3. Trampa activa vs trampa pasiva

Otra ventaja de esta trampa es que es activa. Una mosquitera clásica impide que pase un mosquito y nos pique...de momento, pero ese mosquito puede picarte mañana o incluso esa misma noche si consigue entrar a tu casa por otro sitio, o si tú sales a la calle, o puede optar por ir a casa del vecino o a cualquier otro animal en la calle, con lo cual consigue no sólo alimentarse, sino que así se asegura la puesta de los huevos (Los mosquitos hembra necesitan el hierro y las proteínas de la sangre ajena para asegurar la formación y puesta de huevos con los que engendrará 
a la siguiente generación de mosquitos). 

Y aquí está el problema: La mosquitera es un sistema PASIVO.

Por contra, la trampa aquí propuesta es ACTIVA, no sólo impide pasar a los mosquitos, también los extermina, y eso corta de raíz la posibilidad de que ESE mosquito tenga descendencia, lo cual se traduce en una merma en el nivel de plaga. Algo bastante deseable.

No hay que olvidar que ni tiburones, ni leones, ni otras bestias son responsables de tantas muertes y enfermedades incapacitantes en los humanos como los son los mosquitos. 

El mosquito es el #1 en todos los "TOP ANIMALES ASESINOS DE HUMANOS"


4. Como hacer esta trampa

Esta trampa se puede hacer en poco tiempo, y necesita muy pocos materiales. Los siguientes pasos muestran como hacerla:



4.1. LISTA DE MATERIALES

- Una madera (yo he usado el material llamado "DM") de 10 mm de espesor. Las medidas (alto y ancho) las veremos mas adelante en el punto 4.3

- Una raqueta matamosquitos del chino. Cuestan unos 4-5 euros.
- Pegamento para unir la raqueta a la madera


Opcional (recomendable):


Fig 3. Alimentador 3V y clavija macho para empotrar en la raqueta.

Para evitar depender de las pilas, podemos hacer que la raqueta se alimente continuamente, para lo cual necesitaremos:

- Un  alimentador 220/125v con salida de 3v. Los hay regulables para conseguir  3, 4.5, 5, 6, 7,5, 9 y 12v. Usaremos la selección de 3 voltios.

- También  es opcional conectar ese alimentador directamente al portapilas de la raqueta, pero es mejor tomarse la molestia de poner una clavija en la raqueta para que podamos conectar/desconectar fácilmente el alimentador. Fotos en la Figura 3.

- El led que lleva la raqueta es rojo, verde o amarillo y sirve para indicar que el botón ha sido pulsado y está en funcionamiento. Si añadimos otro LED de ultravioleta y lo colocamos hacia afuera, mirando al exterior, atraeremos más a los mosquitos hacia la trampa. Tanto la radiación UV como el violeta y el azul atraen 
a los mosquitos.


4.2- PARTIMOS DE UNA RAQUETA MATAMOSQUITOS


Fig 4. Raqueta eléctrica matamoscas y mosquitos
Este interesante artilugio lo podemos comprar en un chino, cuesta entre 4-5 euros, y lleva un circuito que transforma los 3V de dos pilas en aproximadamente 2000 voltios de corriente continua que son aplicados a la malla que lleva la raqueta. 

En realidad son tres mallas:

Dos externas (con la misma polaridad) y una interna (con la otra polaridad). 


La distancia entre las mallas, de unos 5mm impide que se forme un arco voltaico a pesar de los 2000 voltios presentes. Para que salte un arco sería necesaria hacer una de dos, o ambas:

- Aumentar el voltaje
- Disminuir la distancia entre las mallas.

Pero cuando un mosquito entra en ese grupo de mallas es como si hiciéramos la segunda de las dos condiciones anteriores, como si se acortasen esos 5mm de distancia, y saltará un chispazo entre la malla interna y una de las dos externas, sirviendo el mosquito como camino de esa chispa, recibiendo una descarga que para un humano representa una más que molesta sacudida (duele bastante, lo confirmo), pero para un mosquito resulta letal.

Podéis ver en este vídeo de youtube a cámara lenta y bien ampliado, lo que sucede realmente cuando esta raqueta regala su descarga a un insecto:

A pesar de los 2000 voltios, la descarga no es letal para un humano porque se almacena en un condensador de poca capacidad. Aún así, llevaremos cuidado...


4.3- MEDIR LA VENTANA

El ancho de la madera es cosa sencilla: Añadir 20 mm a cada lado de la raqueta. Como mi raqueta tiene un ancho de 220 mm, añadí 20 mm a cada lado, lo que da una suma total de 260 mm, 26 centímetros.

En cuanto al largo o altura, tenemos que medir en la ventana donde vayamos a poner esta trampa, y esta medida tiene que ser bastante exacta. Hay que poner el extremo del metro en la parte superior de la ventana, por dentro de los raíles, y después llevar el metro hasta la parte inferior pero NO en el interior de los raíles, sino en el borde del marco. Allí abajo tomaremos la medida.

Estas dos fotos aclaran mejor el asunto:


Fig 5. Medimos en el interior del carril (arriba) y a ras del marco, no del carril (abajo)
Obtengo 1139 mm. Dando un margen de 1 mm, la  medida se queda en 1138 mm















4.4- CORTAR MADERA A LA MEDIDA

El alto de la madera puede variar en tamaño según la ventana de que se trate, pero lo normal será entre 1000 mm y 1200 mm, en mi caso me dio una medida de 1138 mm. 

Este corte no sólo tiene que ser exacto y limpio, sino que tiene que ser hecho a escuadra perfecta, o de lo contrario quedarán huecos en los laterales al no asentar bien, y los mosquitos entrarán por esas ranuras y no por la raqueta.

Yo no dispongo de medios caseros para hacer semejante corte tan preciso, y tuve que recurrir a una carpintería que tiene una sierra robotizada que hace cortes con precisión de 1 mm. Me cobraron 10€ por el corte y la madera. Creo que es asequible.

Resumiendo y en mi caso, las medidas de esta madera fueron:

- Grosor   : 10 mm (compromiso entre robustez y peso, además, si se pone un grosor mayor, puede que no quepa la madera en el sistema de raíles).

- Alto      : 1138 mm (Para que encaje bien en la ventana)

- Ancho   : 260 mm  (La raqueta y 20 mm más a cada lado)


Fig 6. Madera lista para dibujar la silueta de la raqueta y hacer el agujero con  la sierra de calar


4.5- DIBUJAMOS LA SILUETA DE LA RAQUETA MATAMOSCAS EN LA MADERA


Fig 7. Silueta de la raqueta dibujada en  la madera
Evitando en lo posible el paralaje (torcer el lápiz o rotulador) ponemos la raqueta en la posición deseada sobre la madera y dibujamos el contorno de la raqueta. Es útil prever que si cometemos error y dibujamos la silueta demasiado grande habrá que rellenar con más pegamento, y si la dibujamos más pequeña se solucionará eliminando material ya sea con una lima, repasando con la misma sierra de calar, etc...





4.6- CORTAMOS EN LA MADERA LA SILUETA


Fig 8. Recortando la silueta de la raqueta
Con una sierra de calar recortaremos la silueta que hemos dibujado en el punto 4.5 anterior. La raqueta deberá entrar en ese agujero, y lo ideal sería que lo hiciese sin mucha holgura para no tener que usar demasiado relleno o pegamento. No fijar la raqueta a la madera todavía si queréis hacerle algunas modificaciones opcionales (a continuación en 4.7).




4.7- MODIFICACIONES EN LA RAQUETA (OPCIONALES)

Una opción es dejar la raqueta tal cual está y proceder al punto siguiente 4.8 de fijar la raqueta en la madera con pegamento, pero creo que merece la pena echar unos minutos en alguna de las dos siguientes modificaciones:

- Primera modificación: Para dotar a esta trampa de autonomía ilimitada prescindiremos de las pilas y la haremos funcionar con su tensión nominal de 3 voltios mediante un alimentador que cuesta unos 8-10 euros (que también podemos usar para otras cosas). El que yo uso es ajustable a 3, 4.5, 5, 6, 7.5, 9 y 12 voltios. Hay que seleccionar 3 voltios. En cuanto al amperaje, es suficiente con 300 mA, lo que a tres voltios representa poco menos de un vatio de potencia. El consumo de la raqueta es mucho menor de 300 mA. 


Fig 9. Con un alimentador a 3 voltios podemos darle autonomía ilimitada a la trampa

Con cuatro juegos de pilas que ahorremos, el alimentador queda amortizado.

Podemos quitar la clavija del extremo del cable del alimentador y soldar los cables directamente al portapilas del matamoscas, pero prefiero poner una clavija empotrada en el mango de plástico del matamoscas para poder enchufar/desenchufar el alimentador.

Importante: La raqueta tiene un pulsador para hacerla funcionar. Este pulsador tiene dos cables. Debemos soltar o desoldar esos dos cables y unirlos (lo mejor, una soldadura, aunque también los podemos unir dándoles una vuelta y los aislamos con cinta aislante). Así la raqueta siempre estará en funcionamiento mientras se le suministren los 3 voltios de tensión.
- Segunda modificación: Por menos de un euro, podemos añadir un LED de radiacion ultravioleta. Esto atraerá bastante a los mosquitos. Recordad que los LED tienen polaridad aunque si nos equivocamos de posición, con 3 voltios el LED no se romperá, simplemente no lucirá. El terminal corto del LED es el cátodo, que se debe conectar al negativo de alimentación de 3 voltios, mientras que el terminal largo es el ánodo, que se debe conectar al positivo.
Fig 10. El LED ultravioleta soldado en su sitio y luciendo.

En realidad, un LED "ultravioleta" apenas se sale del espectro de luz visible. Emite prácticamente en el límite de separación de la luz visible y el ultravioleta, con una longitud de onda de 400nm, como mucho 395 nm, por lo que también emite violeta y azul, perfectamente visible. Pero estas tres radiaciones atraen a los mosquitos, así me decidí a montarlo.

Hay LEDs de UV que emiten en 365nm e incluso longitudes de onda mas cortas, pero son harto difíciles de conseguir y muy muy caros. En la tienda no suelen tener información sobre estos LEDs, así que si el coste es de 1 euro o menos, asumimos que su emisión máxima se encuentra en eso: 395-400 nm.



4.8- FIJAR CON PEGAMENTO LA RAQUETA EN LA MADERA

Pondremos la raqueta en el agujero que hicimos en la madera y la fijaremos con un pegamento, no es necesario ni recomiendo un pegamento que sea excepcionalmente fuerte tipo epoxi, primero por economía, segundo porque no es necesario, tercero por si alguna vez queremos recuperar la raqueta.

En esta ocasión voy a usar (y probar por primera vez) la pistola de calor con pegamento a base de barritas de silicona. A ver que tal...


Fig  11. Fijando la raqueta a la madera  con la pistola de silicona. Demostró ser una buena elección.


4.9- COLOCAMOS LA MADERA EN LA VENTANA... Y A FUNCIONAR

Si todo está bien, ya podemos colocar todo el conjunto en la ventana. Primero llevamos la parte alta de la madera dentro del carril superior, ahora pasamos la madera por abajo y la dejamos caer en el carril inferior. La  madera  no se sale ni hacia afuera ni hacia dentro. Queda sujeta tal y como lo hace cada hoja deslizable de la ventana.

Si es en la parte derecha, correremos la madera hasta el tope derecho y después cerraremos la hoja de la ventana hasta que tope con la madera. Ahora la única abertura posible es la raqueta, que nos proporcionará ventilación suficiente al tiempo que impide la entrada de mosquitos y los extermina.


Fig 12. Trampa instalada, funcionando




5. Importantes sugerencias de seguridad


5.1 - SUJETAR LA TRAMPA PARA EVITAR QUE CAIGA A LA CALLE

En mi caso, no es la calle sino mi propio patio lo que hay bajo la ventana, además, hay rejas que impiden que la madera se caiga. Si este no es tu caso, debes considerar seriamente el riesgo de que la madera caiga a un sitio público...

La madera, si está bien medida, no puede soltarse de ningún modo, del mismo modo que tampoco se suelta la hoja de una ventana por mucho viento que haga (yo no conozco ningún caso), pero me refiero al momento del montaje o desmontaje.

No es mala idea en este caso atarla con un cordel a algún elemento de la casa para impedir su caída accidental. 

5.2 - CUIDADO CON LOS NIÑOS

La tensión de la raqueta no es especialmente peligrosa para los humanos, pero en determinadas circunstancias sobretodo si hay niños muy pequeños puede revertir cierto peligro, por ejemplo, riesgo de caída tras sufrir una descarga. Una buena idea puede ser colocar la madera de modo que la raqueta quede en la parte más alta para ponerla fuera del alcance de niños.

5.3 - Y CUIDADO CON LAS CORTINAS

Y por último, la chispa generada en caso de entrada de mosquitos, yo no he comprobado si es capaz de provocar ignición en los tejidos de cortinas y similares, además, dicha chispa se produce en el interior de las mallas de la raqueta, no en el exterior, pero por precaución, lo mejor será evitar que éstas descansen sobre la raqueta.



Fig 13. Momento exacto en que se produce una captura (chispazo en la parte baja-derecha)




















6. El vídeo





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El siguiente vídeo es de mi última trampa anti-mosquitos que denomino "avanzada" porque los atrae con cinco factores distintos y los captura de modo silencioso y eficiente. Las capturas quedan encerradas en un cesto muy fácil de extraer para vaciarlo.








La generación de CO2 así como de vapor de agua en la trampa avanzada anterior se consigue con una pintura fotocatalítica que convierte la contaminación del aire en esos dos productos. Y esto ocurrirá de forma continua, no tenemos que estar reponiendo productos. Para eso, pintamos la trampa (por fuera y por dentro) con esa pintura

En el siguiente vídeo, la pintura fotocatalítica sometida a un curioso experimento donde vemos que en unos pocos minutos se "come" a la materia orgánica convirtiéndola en CO2 y H2O







8. 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:













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