Soldadura de doble punto

Montaje de un kit de soldadura de doble punto, alimentado con una batería de 12V reciclada de un automóvil. Este soldador permite unir pletinas de hasta 0,15 mm de sección, muy útil para construir los paquetes de baterías que llevan como alimentación algunos dispositivos electrónicos. Construcción y montaje de una carcasa de protección para el módulo controlador, construida con una impresora 3D. Pruebas de funcionamiento del soldador, modificando la potencia y soldando pletinas de níquel de 0,1 y 0,2 mm.

Tenaza de soldar por puntos

Soldadura por puntos

La soldadura por puntos se basa en presión, intensidad y tiempo. En esta soldadura se calienta una parte muy pequeña de las piezas a soldar mediante el paso de corriente eléctrica, alcanzando temperaturas próximas a la fusión, y se ejerce una presión entre ambas piezas. Este tipo de soldadura es muy utilizado en la industria de automoción para unir chapas o láminas metálicas entre si,  normalmente de espesor entre 0,5mm y 3mm. Los mejores resultados se obtienen cuando las dos chapas tienen el mismo grosor.

Soldadura por puntos
Soldadura por puntos

Etapas de las soldaduras por puntos

  • Colocación de las chapas a soldar entre ambos electrodos.
  • Acercamiento de los electrodos en las chapas ejerciendo presión.
  • Soldadura: tiempo que está circulando la corriente eléctrica.
  • Forjado: tiempo transcurrido hasta el levantamiento de los electrodos.
    Etapas de la soldadura por puntosEtapas de la soldadura por puntos

Tiempo de soldadura

La generación de calor es directamente proporcional al tiempo de soldadura. Debido a la transferencia de calor de la zona de soldadura a los metales base y a los electrodos, así como a la pérdida libre de calor de la superficie al entorno, se necesitará una corriente y tiempo mínimo. Cuando se detiene la corriente, las puntas de cobre enfrían la soldadura por puntos, haciendo que el metal se solidifique bajo presión.

Fuerza de soldadura

Las piezas de trabajo deben ser comprimidas con cierta fuerza en la zona de soldadura para permitir el paso de la corriente. Si la fuerza de soldadura es demasiado baja, la expulsión puede ocurrir inmediatamente después de iniciar la corriente de soldadura, debido a que la resistencia de contacto es demasiado alta, dando como resultado una rápida generación de calor.

Cables tipo AWG

Los equipos de soldadura por punto pueden ser fijos o portátiles. Los equipos portátiles suelen incorporar los electrodos en la misma máquina, a modo de tenaza. Estas tenazas son de gran sección y baja resistencia eléctrica (alta conductividad), debido a la alta corriente que debe circular y con el fin de minimizar al máximo las pérdidas.  En algunos casos es necesario separar la máquina de la tenaza, y se utilizan unos cables de conexión entre ambos. En estos casos, los cables deberían ser lo más cortos posible y de gran sección. A continuación se muestra una tabla con las características de los cables tipo AWG, normalmente utilizados para este fin.

Tabla de características de los cables AWG

Soldadura de doble punto

La soldadura de doble punto se utiliza cuando no se tiene acceso con los electrodos a las dos caras de unión, como sucede cuando tenemos que unir un número determinado de baterías en serie o paralelo. Para obtener buenos resultados con una soldadura de doble punto, el espesor de la chapa inferior tendría que ser igual o mayor al de la chapa superior, evitando así las pérdidas debidas a un exceso de calentamiento en la chapa inferior.

Corriente en la soldadura de doble punto

 

Principales defectos en la soldadura por puntos

  • Intensidad demasiado alta: penetración demasiado profunda y agujeros.
  • Intensidad demasiado baja: mala resistencia de la unión.
  • Presión demasiado alta: marcas profundas en las chapas.
  • Presión demasiado baja: salpicaduras y agujeros.
  • Tiempo de soldadura demasiado largo: baja calidad del punto y agujeros.
  • Tiempo de soldadura demasiado corto: mala resistencia de la unión.

Diferentes estados de un punto de soldadura

Características de los metales en la soldadura por puntos

Las aleaciones rojas y bronces fósforos se sueldan mejor. Los metales y las aleaciones de distinta naturaleza se pueden soldar, pero si sus temperaturas de fusión no son muy diferentes.

  • Níquel y sus aleaciones se sueldan fácilmente con una intensidad muy elevada.
  • Aluminio, magnesio y sus aleaciones pueden soldarse a condición de que se emplee una corriente muy intensa durante un tiempo muy corto, y se controle rigurosamente la cantidad de energía suministrada.
  • Latón se suelda más fácilmente que el aluminio, aplicando una corriente elevada durante un tiempo corto.
  • Zinc y sus aleaciones son delicadas de soldar por su baja temperatura de fusión.
  • Cobre es imposible de soldar con cobre. En mejor de los casos, la soldadura es muy mala.

Temperatura de fusión de los metales

  • Estaño: 232°C
  • Plomo: 327°C
  • Zinc: 420°C
  • Magnesio: 650 ºC
  • Aluminio: 650°C
  • Bronce: 880° ··· 920°C
  • Latón: 930°··· 980°C
  • Plata: 950°C
  • Oro: 1054ºC
  • Cobre: 1083°C
  • Hierro fundido: 1220°C
  • Manganeso: 1244ºC
  • Metal monel: 1340°C
  • Acero de alto carbono: 1370°C
  • Silicio: 1410ºC
  • Acero inoxidable: 1430°C
  • Níquel: 1450°C
  • Cobalto: 1495ºC
  • Hierro: 1535°C
  • Titanio: 1650ºC
  • Vanadio: 1730ºC
  • Platino: 1770ºC
  • Cromo: 1900ºC
  • Molibdeno: 2610ºC
  • Tungsteno: 3380°C

Equipo de soldadura de doble punto, para construir paquetes de baterías

Para soldar baterías, normalmente se utilizan chapas de níquel con secciones comprendidas entre 0,1 y 0,2 mm. El tiempo de conexión de una soldadura por puntos tiene que ser muy preciso. Para este tipo de soldaduras, el tiempo varía entre 3 y 10 ms, y depende de la corriente necesaria para fundir el metal que se vaya a soldar, sin llegar a perforarlo. Como es lógico, los valores de corriente y tiempo de conexión dependerán de la sección y tipo de chapa que utilicemos.

Chapas de níquel

Las soldaduras por puntos se realizan provocando un cortocircuito en la fuente de alimentación, y tan importante es controlar la temperatura de fusión del metal a soldar, como proteger su fuente de alimentación, limitando los tiempos de conexión y el intervalo mínimo entre soldaduras consecutivas.

Soldadura de doble punto con transformador

Hay muchas maneras de hacer soldaduras por puntos, se pueden utilizar transformadores y soldar con tensión alterna, o utilizar baterías o súper condensadores y soldar con tensión continua. Lo más importante es utilizar el controlador adecuado, a la tensión y corriente de la fuente de alimentación que utilicemos. Para soldar con tensión alterna se suelen utilizar transformadores reciclados de hornos microondas, sustituyendo el devanado de AT por un par de espiras de cable de gran sección.

También se podría utilizar un equipo de soldadura por arco convencional, los de transformador. No sirven los equipos de soldadura de tipo inverter, porque precisamente estos equipos incorporan un sistema para evitar que se pegue la varilla cuando se inicia la soldadura, y cortan la tensión cuando se produce un cortocircuito.

Kit de soldadura de doble punto, para alimentarlo con una batería de 12V

Para soldar con tensión continua, aprovechando la batería de 12V que he sustituido en el coche, he comprado un kit que incluye todo lo necesario:
– Placa controladora
– Cables de conexión
– Dos electrodos de cobre para hacer la soldadura

Kit de soldadura de doble punto, para alimentarlo con una batería de 12V.

Carcasa de protección para el PCB

He fabricado una carcasa de protección en PLA, con la impresora 3D, para evitar posibles  cortocircuitos cuando el equipo de soldadura está alimentado.

Carcasa 3D

Si quieres fabricar esta carcasa con tu impresora 3D, puedes descargar el fichero .STL desde el siguiente link: Protective housing for a controller module of a double point welding kit

¿Necesitas fabricar un PCB?

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Control-Medidor de Ozono en el aire, con Arduino

Construcción de un medidor de ozono en el aire con Arduino. Al mismo tiempo, este medidor se encargará de controlar el encendido y apagado del equipo generador de ozono, manteniendo así un nivel de concentración prefijado, dentro de un compartimento destinado a la desinfección de objetos. El sensor de gas ozono tipo MQ-131, de baja concentración, permite medir concentraciones de ozono en el aire comprendidas entre 0,01 y 1 ppm.

Medidor de la concentración de ozono en el aire

 

Concentración de Ozono en el aire

El ozono es muy bueno para desinfectar locales, ropa de trabajo, mascarillas y también alimentos. Debido a la situación actual, se están vendiendo generadores de ozono de todo tipo, y muchos de ellos orientados al uso doméstico.  El ozono, al igual que cualquier producto desinfectante, hay que utilizarlo con precaución. Es importante destacar que el ozono es un gas tóxico para los pulmones. Los generadores de ozono hay que utilizarlos en sitios cerrados y sin gente dentro.

Concentración máxima de ozono en el aire durante 8 horas

El problema que tiene el ozono frente a otros productos desinfectantes, es que es muy difícil de dosificar. El ozono es un gas muy inestable y no se puede envasar, debido a que las moléculas del ozono se recombinan muy rápidamente, convirtiéndose de nuevo en oxígeno. Cuando se utiliza el ozono como desinfectante, lo más importante es calcular el tiempo que debería estar funcionando el equipo generador. Ese tiempo dependerá del valor de concentración de ozono que necesitemos alcanzar (ppm), y varía en función de los metros cúbicos desinfectar (volumen) y de la potencia del generador.

Desinfectantes

Teniendo en cuenta que la producción de ozono de un generador varía en función de la calidad del aire (temperatura, humedad…) y además depende del rendimiento de su elemento reactor, el cual se envejece y no es muy lineal; la única manera de calcular ese tiempo sería mediante un equipo de medida, que a su vez controlara el encendido y apagado del equipo generador de ozono. Este interruptor funcionaría como el termostato de una calefacción, conectando y desconectando el generador en función de la concentración de ozono en el aire que se quisiera alcanzar.

Sensores de gas MQ

MQ  es una familia de sensores de gas, orientados a medir diferentes compuestos químicos dependiendo del modelo de sensor que se utilice. Los sensores MQ están compuestos por un elemento semiconductor (óxidos metálicos) sensible a cada tipo de gas, el cuál varía su resistencia en función de la concentración de gas en el aire.

Sensores de gas de la serie MQ

Estabilidad y Precisión de los sensores MQ

Para obtener una mayor estabilidad, los sensores MQ incorporan una resistencia calefactora, lo cual supone un consumo extra y una falta de precisión en las medidas que se realicen al poco tiempo de alimentar el sensor. Otro punto importante a considerar, es que cada modelo de sensor MQ tienen alta sensibilidad a un gas específico, pero en menor medida también reaccionan o otros gases, y esto provoca una mayor imprecisión. Por ejemplo, el sensor de ozono MQ-131 tiene una alta sensibilidad al ozono, pero también es sensible a otros gases oxidantes como el cloro y el dióxido de nitrógeno.

Módulo sensor de gas ozono MQ-131

Para obtener una precisión mínima, es necesario calibrar cada sensor, y almacenar su valor de resistencia sin presencia de gas, dentro del firmware encargado de calcular las medidas. La precisión de estos sensores depende muchos factores internos y externos difíciles de controlar (temperatura de trabajo, humedad, envejecimiento del sensor), y nunca deberían utilizarse como elemento de control en lugares críticos.

Detalles del módulo sensor de gas ozono MQ-131

Con la ayuda de un controlador programado, por ejemplo con Arduino, los sensores MQ los podemos utilizar para medir la concentración de un gas determinado, dependiendo del modelo de sensor que elijamos.  Los sensores de gas MQ pueden comprarse sueltos, pero es muy común conseguirlos ya montados en un pequeño PCB, en el cuál se incluye un circuito comparador que nos proporciona una salida digital extra, además de la propia salida analógica del sensor. A través de la resistencia variable (trimmer) que incluyen estos circuitos , podríamos prefijar un umbral máximo de gas, y disparar una alarma.

Esquema genérico, para utilizar con los sensores de tipo MQ

Medidor-Controlador de Ozono

En el caso del sensor MQ-131, muy sensible al gas Ozono, mediante esta salida digital podríamos controlar el encendido y apagado de un generador de ozono. Esto sería muy útil para mantener un nivel alto de ozono dentro de un compartimento cerrado (cabina, caja, etc.) con el fin de desinfectar objetos personales, utensilios de trabajo, ropa, etc.

Esquema del Medidor-Controlador de ozono.

Descargar el firmware

El firmware que necesitas para programar el ATMEGA328P (Arduino UNO),  los puedes descargar desde el siguiente enlace:  MQ-131_JR.rar

Cubierta del sensor, impresa en 3D

La cubierta de protección del sensor gas la he fabricado con PLA. El PCB del sensor se fija a esta cubierta sin tornillos,  calentando con un soldador los 4 resaltes de PLA que sobresalen por los orificios del PCB, una vez encajado en la cubierta.

Carcasa 3D, para el sensor de gas MQ

Los archivos que necesitas para imprimir esta cubierta de protección, los puedes descargar desde el siguiente enlace: Cover for MQ gas sensor

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Ionizador & Generador de Ozono, con material reciclado

Construcción de un Ionizador de aire y un Generador de ozono, utilizando materiales reciclados. A pesar de que respirar ozono en altas concentraciones puede llegar a ser tóxico, el ozono es uno de los remedios más eficaces para eliminar virus y bacterias. El ozono está formado por tres átomos de oxígeno, y es uno de los más potentes oxidantes que se conocen. El ozono es capaz de eliminar no sólo virus, sino también un amplísimo rango de otros microorganismos contaminantes presentes en el aire… y esto sin olvidar su eficacia para eliminar olores desagradables.

Generador de Ozono & Coronavirus

¿Qué es un Ionizador de aire?

Un ionizador de aire es un dispositivo que sirve para purificar el aire dentro de un entorno cerrado.

Los iones se producen al exponer las moléculas de aire a un voltaje muy alto. El  ionizador carga eléctricamente las moléculas del aire, creando iones negativos.

Ionización de partículas

Los iones negativos, debido a un proceso químico natural, se unen a partículas en el aire como polvo, bacterias o polen, lo que hace que se depositen en las superficies de la casa y no estén revoloteando en el aire. Al eliminar el polvo y el polen del ambiente, es muy útil para personas con alergias.

La diferencia entre un generador de ozono y un ionizador, es que el ozono se crea a partir de un pequeño arco eléctrico, y el ionizador sólo necesita el campo eléctrico.

Campo eléctrico

En cualquier caso, los ionizadores también generan una pequeña cantidad de ozono, y no solo iones negativos. Hay que tener cuidado, porque el ozono es un gas tóxico cuando se respira en altas concentraciones.

Generador de alta tensión

Al igual que el generador de ozono, el ionizador también necesita un generador de alta tensión. Podemos construir un generador de alta tensión con material reciclado, utilizando el balastro electrónico de una bombilla de gas (ahorradora) y un transformador de líneas de un televisor viejo (Flyback).

Generador de alta tensión, con un balastro y un transformador Flyback

Sólo tendremos que localizar el devanado primario del transformador (Flyback) y conectarlo en los dos extremos de las 4 conexiones de salida del balastro. Las dos conexiones centrales no se utilizan. Al conectar a la red eléctrica el balastro, ya obtendremos en el secundario del transformador la tensión necesaria (AT) para ionizar el aire, o generar ozono.

Esquema: Ionizador & Generador de Ozono

Difusor de iones

Para mezclar los iones con el aire, he utilizado una válvula OA3 y un trozo de malla mosquitera metálica. La válvula OA3 es un diodo estabilizador de tensión, el cuál incluye en su interior gas neón en lugar de vacío. El ánodo del diodo (placa) es el elemento más próximo al cristal, y es el que va conectado a uno de los polos del devanado secundario del transformador (devanado de alta tensión). El otro polo del devanado de alta tensión se conecta a la malla metálica exterior, la cuál envuelve el vidrio de la válvula OA3. Al estar ambos polos del devanado secundario ligeramente distantes, no se llegará a producir un arco, pero el campo eléctrico ioniza todo su entorno, tanto en el interior de la válvula como en las proximidades de la malla metálica. Así el gas neón del interior de la válvula se iluminará, y podremos saber que todo está funcionando.

Ionizador con válvula OA3

Para conseguir una buena distribución de los iones producidos en las proximidades de la válvula, el ionizador lo tendríamos que montar dentro de una caja, junto con un ventilador que hiciera circular el aire por encima de la malla metálica. También se deberían montar unos filtros de aire en la entrada del ventilador, con el fin de evitar la acumulación de partículas en la superficie del ionizador.

Generador de Ozono

El elemento reactor necesario para generar el ozono, esta construido con un trozo de plancha metálica (yo he utilizado cobre) y un trozo del mismo tamaño de rejilla mosquitera metálica. Ambos metales van conectados a cada uno de los terminales del devanado de alta tensión, y están separados por una fina capa de material aislante. El material aislante podría ser vidrio o cerámica, pero yo he utilizado dos capas de cinta auto adhesiva Kapton. Al estar ambos polos del devanado de alta tensión tan próximos, en la superficie de la rejilla metálica se formará una especie de plasma de color azulado.

Reactor del generador de ozono

Si miramos de cerca la rejilla, observaremos que ese color azulado está formado por una multitud de pequeños arcos eléctricos, que son los causantes de la descomposición de las moléculas de oxígeno y generación del ozono.

Generador de Ozono (funcionamiento)

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Generador de Ozono & Coronavirus

Construcción de un sencillo generador de ozono, capaz de purificar el aire y proteger el entorno frente a bacterias, virus y malos olores.
A pesar de que respirar ozono en altas concentraciones puede llegar a ser tóxico, el ozono es uno de los remedios más eficaces para eliminar virus y bacterias. El ozono está formado por tres átomos de oxígeno, y es uno de los más potentes oxidantes que se conocen. El ozono es capaz de eliminar no sólo virus, sino también un amplísimo rango de otros microorganismos contaminantes presentes en el aire… y esto sin olvidar su eficacia para eliminar olores desagradables.

¿Es tóxico el Ozono?

¿Cómo actúa el Ozono?

OzonoEl ozono oxida la pared celular de microorganismos, provocando su rotura y propiciando así que los constituyentes celulares salgan al exterior de la célula. Pero los daños producidos sobre los microorganismos no se limitan a la oxidación de su pared: el ozono también causa daños a los constituyentes de los ácidos nucléicos (ADN y ARN), que son de especial interés en el caso de la desactivación de todo tipo de virus. Así los microorganismos no serán capaces de desarrollar inmunidad al ozono, al contrario de cómo reaccionarían frente a otros compuestos. El ozono es eficaz en la eliminación de bacterias, virus, protozoos, nematodos, hongos, agregados celulares, esporas, quistes… incluso el virus del Ébola en el aire. Por otra parte, actúa a menor concentración y con menor tiempo de contacto que otros desinfectantes. El ozono no puede ser envasado como el cloro, pero está demostrado que  su poder desinfectante es al menos diez veces más potente.

Desinfectantes

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el ozono es el desinfectante más eficiente para todo tipo de microorganismos. Con concentraciones de ozono entre 0,1 y 0,2 mg/L. por min, se consigue desactivar el 99% de Rotavirus y Poliovirus, pertenecientes también al Grupo IV de los Coronavirus.

La OMS recomienda una concentración máxima de ozono en el aire, para el público en general, de 0,05 ppm (0,1 mg/m3)… teniendo en cuenta que existe un riesgo si se superasen valores de 1 mg/m3.

¿Cómo funciona un generador de ozono?

Cuando el oxígeno en el aire es sometido a un pulso de alta tensión, el doble enlace 0=0 de oxígeno se rompe, entregando dos átomos de oxígeno, las cuales se recombinan con otras de oxígeno.

Placa cerámica (Generador de Ozono)

Estas moléculas recombinadas contienen tres átomos de oxígeno en lugar de dos, y esto es lo que origina el ozono.

Generador de Ozono (funcionamiento)

Montaje del Generador de Ozono

El montaje de este generador de ozono es muy sencillo, porque sólo se necesita colocar un cable de alimentación y enchufarlo a la red eléctrica.

Kit: Generador de Ozono

Por comodidad de uso, es conveniente intercalar un interruptor en la entrada de alimentación. Por seguridad, se debería montar todo el circuito dentro de una caja aislante, y proteger su placa cerámica, encargada de generar las moléculas de Ozono, ya que es muy frágil y además está alimentada con una tensión alterna de 2,5 KV.

Generador de Ozono (Manual)

Caja impresa en 3D

La caja la he fabricado en PLA, a medida de este generador de ozono. Para la fijación de la tapa inferior, se necesitan 4 tornillos de rosca chapa.

Caja 3D

Los archivos que necesitas para imprimir esta caja, los puedes descargar desde el siguiente enlace:

Ozone generator to disinfect the air

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Monitor FM-RDS v2

Construcción de un pequeño receptor de radio de FM con RDS, orientado al personal de mantenimiento de los centros emisores de radio. La idea es construir un pequeño receptor de radio que decodifique la información más relevante del RDS, para poder controlar el correcto funcionamiento de la información que se está transmitiendo por la subportadora RDS de cada transmisor.

PCB: SI4703Este receptor es la segunda versión, utilizando el módulo SI4703, en lugar del RDA5807M que monté anteriormente:

Monitor FM-RDS

Módulo receptor FM-RDS: SI4703

El módulo SI4703, incluye un completo receptor de radio en FM: sintonizador, demodulador FM, decodificador estéreo, decodificador RDS y un pequeño amplificador de audio estéreo de 150mW.

Módulo receptor FM-RDS: SI4703

 

Este módulo se alimenta con una tensión continua de 3,3V, la configuración y el control se realiza mediante el bus I2C y la toma de antena está acoplada al hilo común de los auriculares. De esta forma, el cable de los auriculares hace de antena.

Receptor FM-RDS con: SI4703

Este sencillo receptor de radio está basado en el módulo SI4703, de bajo coste y altas prestaciones. Este módulo incluye en su interior todo el receptor de radio, incluso el decodificador Estéreo, el decodificador RDS y un pequeño amplificador de audio. Para controlar este módulo, he utilizado el micro-controlador ATMEGA328P (Arduino).

Esquema: Radio LCD con SI4703

Descarga de ficheros

El firmware y librerías que necesitas para programar el ATMEGA328P,  los puedes descargar desde el siguiente enlace: Radio_SI4703.rar

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RECICLAR = AHORRO

Basura electrónica

El reciclaje tendríamos que considerarlo como una necesidad. La moda de usar y tirar nos está llevando a producir muchos residuos contaminantes, y sería conveniente reutilizar todos los componentes electrónicos de cualquier dispositivo que haya dejado de funcionar, antes de depositarlo en un punto limpio…. empezando por las bombillas. Por otra parte, el reciclaje nos podría aportar un gran ahorro económico. La conocida como “basura electrónica” no debe tirarse a los contenedores mezclados con el resto de residuos sólidos urbanos, ya sean residuos domésticos, comerciales o industriales. La “chatarra electrónica” cuando se gestiona incorrectamente provoca impactos medioambientales, agotamiento de materias primas, consumos mayores de energía y generación de contaminación.

 

Tubos fluorescentes

Ventajas del reciclado

  • Ahorro de recursos naturales: Muchos materiales se fabrican a partir de la madera de los árboles o el petróleo. La excesiva tala de árboles podría provocar la desertización del terreno, y el petróleo es un recurso muy limitado.
  • Ahorro de energía: Al reciclar se reduce el trabajo de extracción, transporte y elaboración de nuevas materias primas, evitando así el uso de la energía necesaria para fabricar de nuevo estos materiales.
  • Se genera menos CO2: El consumo de energía está directamente relacionado con la generación de CO2, causante principal de los gases de efecto invernadero.
  • Se reduce la contaminación del aire: Según indica la Organización Mundial de la Salud(OMS), la contaminación del aire produce un deterioro en la salud cardiovascular y respiratoria.

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Recicla tus dispositivos electrónicos

En esta ocasión me encuentro con dos bombillas que han dejado de funcionar, ambas con casquillo E27,  una fluorescente y otra de tecnología LED. A diferencia de las clásicas bombillas de filamento,  las cuáles no tienen reparación, estás bombillas contienen electrónica en su interior, y como mínimo sería conveniente separar los materiales antes de depositarlos en el punto limpio. A pesar de que económicamente no merezca la pena dedicar mucho tiempo intentando reparar este tipo de bombillas, es muy gratificante reutilizar parte de sus componentes  como repuesto.

Avisador para Smartphone

Construcción de un sencillo avisador acústico/luminoso, para amplificar las llamadas y avisos de un teléfono móvil. Este circuito entrega en una clavija la tensión de red cada vez que suena el teléfono, y podría suministrar hasta un máximo de 10 amperios.

El escuchar las llamadas de un teléfono móvil,  es un problema muy común en las personas de avanzada edad. La presbiacusia, o pérdida de audición, ocurre en la mayoría de las personas al envejecer, aunque también sucede con personas más jóvenes, cuando están expuestas a sonidos demasiado fuertes durante mucho tiempo.

Deficiencia auditivaPara teléfonos fijos existen muchos avisadores de tipo comercial… timbres de potencia, avisadores luminosos para sordos, etc. Estos dispositivos normalmente van conectados a la roseta del propio teléfono, aunque antiguamente existían algunos dispositivos que utilizaban una bobina captadora con una ventosa, que se pegaba en las proximidades del timbre del teléfono. Es complicado hacer algo parecido y fiable para un teléfono móvil, porque hay mucha variedad de dispositivos, y además la tecnología va cambiando. Mi idea es buscar algo que sirva para cualquier teléfono móvil de última generación, y sin tener que conectar nada al teléfono.

Posibles opciones

Una forma sencilla de hacerlo, sería activando el vibrador del teléfono con las llamadas; y detectar esa vibración para activar un timbre o una luz auxiliar. Hice bastantes pruebas con diferentes sensores, y al final lo descarté por ser poco fiable. El sistema de vibración de algunos dispositivos es muy leve, y al aumentar la sensibilidad del circuito se producen falsos avisos debido a las vibraciones del propio entorno.

Sensores de vibración

Buscando un poco en el Play Store, encontré muchas aplicaciones que permiten encender la luz/linterna trasera del teléfono cuando reciben llamadas o mensajes en redes sociales… y además todo esto es configurable!

Alert Flash en PlayStore
Pensando en uno de los últimos montajes que realicé, y con el fin de aprovechar los circuitos impresos que ya tenía, decidí construir una base de carga para el teléfono móvil, en la que se incluye la detección del encendido de la luz/linterna del móvil.

Interruptor inteligente

Funcionamiento del avisador

Cada vez que se encienda la luz del móvil, el circuito suministrará una tensión de red con un consumo máximo de 10A. Así en esta salida se podría conectar un timbre de potencia, una luz, o cualquier cosa que se nos ocurra.

Esquema: Avisador para Smartphone

Además, este circuito dispone un LED indicador de estado, que nos permitirá saber si ha habido alguna llamada o notificación desde que dejamos el teléfono móvil apoyado en la base.

El archivo que necesitas para programar el ATtiny85, lo puedes descargar de forma gratuita desde el siguiente enlace: Alert_Mobile.rar

Caja impresa en 3D

La caja la he fabricado en PLA, a medida del teléfono Xiaomi Mi A1.

Caja 3D: Avisador para Smartphone

Los archivos que necesitas para imprimir esta caja,los puedes descargar desde el siguiente enlace:

Call signaling for Smartphone

¿Dónde fabricar el PCB?

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Transmisor experimental DCF77

Construcción de un sencillo transmisor de 77,5 KHz, para poder poner en hora los relojes DCF77 que no reciban correctamente la señal del transmisor de Alemania. DCF77 es una estación de radio situada en Alemania, que transmite en onda larga (LW). Comenzó a funcionar como una estación de frecuencia estándar el 1 de enero de 1959, y a partir de junio de 1973 se incorporó en la transmisión la información de la fecha y la hora. La señal DCF77 utiliza la codificación de cambio de amplitud para transmitir información de tiempo, codificada digitalmente al reducir la amplitud de la portadora hasta un 15% de su nivel nominal durante 0,1 o 0,2 segundos, al comienzo de cada segundo. Una reducción de 0,1 segundos indica un 0 binario; y una reducción de 0,2 segundos indica un 1 binario.

En hora con DCF77

Diseño de un transmisor DCF77

A pesar de la gran precisión en frecuencia y fase con la que se transmiten las señales DCF77 desde el transmisor de Alemania, los relojes de uso doméstico no comprueban la información que reciben con tanta precisión.

Modulación en amplitud y fase del transmisor DCF77

Un reloj DCF77 sólo necesita recibir una portadora de 77,5 KHz, con amplitud variable al ritmo de cada segundo y la codificación de tiempo adecuada. Si colocamos un pequeño transmisor de 77,5 KHz en las proximidades de un reloj DCF77, la portadora podría tener una deriva en frecuencia de +/-300 Hz, no incluir la modulación en fase, y aumentar la profundidad de modulación en amplitud hasta el 100%. Así es posible transmitir la información DCF77 con una modulación ASK.

Modulación ASK

Todo esto facilita mucho la construcción de un transmisor experimental, que nos permita actualizar la hora de los relojes DCF77 que no estén situados en un lugar favorable para recibir las señales horarias desde el transmisor de Alemania.

Cobertura DCF77

Otra ventaja de disponer de un pequeño transmisor DCF77, es que podríamos utilizar estos relojes en lugares en los que nunca podrían funcionar… en América, Asia, etc.

Transmisor DCF77

Desde hace años estoy utilizando pequeños transmisores para sincronizar relojes DCF77, pero los dos transmisores que tengo están diseñados con algunos componentes electrónicos que actualmente son difíciles de encontrar. Por ese motivo voy a construir un nuevo transmisor DCF77, barato y muy sencillo de construir. El nuevo transmisor está construido a partir del microprocesador ATmega328P, utilizado en las placas de desarrollo Arduino UNO.

Esquema: Transmisor DCF77

El transmisor se encarga de generar la frecuencia portadora (77,5 KHz) y controlar su modulación, interrumpiendo la señal de RF (ASK). Con el fin de facilitar el transporte y ubicación en el lugar más favorable al reloj o relojes a sincronizar, el transmisor es de baja potencia y está alimentado con una batería de Li-ion (3,7V).

Interface: USB-RS232
Interface: USB-RS232

La codificación DCF77 la genera una aplicación para PC, y la envía al transmisor mediante el hilo RTS de un puerto serie. Actualmente ningún PC dispone de un puerto serie (DB9), pero es muy fácil y barato conseguir un interface USB-RS232.

 

El archivo que necesitas para programar el ATmega328P, lo puedes descargar de forma gratuita desde el siguiente enlace: TX_DCF77.rar

Software de control DCF77

Con el fin de poder programar y controlar el reloj LED de esfera rotante, he creado una aplicación para Windows (DCF77.exe),  la cuál también incluye la funcionalidad de generar  las señales DCF77. El software DCF77.exe puede controlar de forma simultánea el reloj LED de esfera rotante y el transmisor DCF77.

El software DCF77.exe lo puedes descargar de forma gratuita y con seguridad desde el siguiente enlace:  Install_DCF77.rar

New version in english: Install_DCF77_eng.rar

Caja para el transmisor

La caja se considera como un complemento de cualquier montaje electrónico, y además suele ser lo más laborioso de realizar, debido a su mecanizado. Actualmente es más fácil conseguir una caja a medida y mecanizada a buen precio, utilizando una impresora 3D.  El trabajo más laborioso es el realizar el diseño, pero una vez hecho, se pueden hacer todas las cajas que quieras sin la necesidad de perder más tiempo en realizar sus mecanizados.

Caja 3D: Transmisor DCF77

Los ficheros que necesitas para fabricar esta caja, los puedes descargar desde el siguiente enlace:

DCF77 experimental transmitter

¿Dónde fabricar el PCB?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos, pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay.

Logo: PCBWay

https://www.pcbway.es/

Ahora el servicio de montaje en PCBWay por $ 30, con envío GRATUITO mundial:
https://www.pcbway.es/quotesmt.aspx

PCB: TX_DCF77

Acceso a los GERBER de este PCB

PCB from PCBWay

Link of my shared project

 

En hora con DCF77

Desde hace años, los sistemas de sincronización horaria han ido evolucionando. No hace mucho tiempo, todos los relojes de uso doméstico había que ponerlos en hora de forma manual cada cierto tiempo. Cada vez que se hacía un cambio oficial de la hora, teníamos que ajustar de forma manual la hora del PC, el reloj de todos electrodomésticos,  los equipos de audio y grabación de video, el reloj del automóvil, etc. Actualmente con Internet, esto ha cambiado mucho. Todos los equipos que disponen de una conexión a Internet, tienen la posibilidad de mantener con gran precisión la información de fecha y hora, y ajustar los cambios de hora de forma automática. Sin embargo, desde hace muchos años existen sistemas de sincronización horaria, incluso anteriores a la aparición del GPS. Uno de los sistemas más utilizados en Europa, es el DCF77.

¿Qué es DCF77?

DCF77 es una estación de radio situada en Alemania, que transmite en onda larga (LW). Comenzó a funcionar como una estación de frecuencia estándar el 1 de enero de 1959, y a partir de junio de 1973 se incorporó en la transmisión la información de la fecha y la hora.

Cobertura DCF77

El transmisor DCF77 está controlado por Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), el laboratorio nacional de física de Alemania, y transmite en funcionamiento continuo (24 horas).

Transmisor DCF77

El transmisor es operado por Media Broadcast GmbH (anteriormente una subsidiaria de Deutsche Telekom AG ), en nombre del laboratorio nacional de física PTB.

Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

La frecuencia portadora de la señal DCF77 es de 77,5 kHz (aproximadamente 3.868,3 m. de longitud de onda) y se genera a partir de relojes atómicos locales que están vinculados con los relojes maestros alemanes en el el laboratorio nacional de física de Alemania en Braunschweig. La señal horaria del DCF77 se utiliza para la difusión del tiempo legal nacional en Alemania.

Reloj atómico CS2

La transmisión DCF77 marca segundos al reducir la potencia de la portadora durante un intervalo que comienza cada segundo. La duración de la reducción se varía para transmitir un bit de código por segundo, codificando toda la información de fecha y hora a lo largo de cada minuto.

Modulación de amplitud

La señal DCF77 utiliza la codificación de cambio de amplitud para transmitir información de tiempo, codificada digitalmente al reducir la amplitud de la portadora hasta un 15% de lo normal (−16,5 dB) durante 0,1 o 0,2 segundos al comienzo de cada segundo. Una reducción de 0,1 segundos indica un 0 binario; y una reducción de 0,2 segundos indica un 1 binario. Como un caso especial, el último segundo de cada minuto se marca sin reducción de la potencia portadora. La portadora DCF77 está sincronizada de modo que el cruce por cero ascendente se produce al inicio de cada segundo. Todos los cambios de modulación también ocurren al aumentar los cruces por cero.

Modulación en amplitud DCF77

Hasta el año 2006 también hubo una identificación de la estación con el código Morse, que se enviaba durante los minutos 19, 39 y 59 de cada hora. Finalmente se suspendió, ya que la estación es fácilmente identificable por su señal característica. Se generaba un tono de 250 Hz mediante la onda cuadrada que modula la portadora entre el 100% y el 85% de potencia, y el distintivo de llamada era «DCF77«.

Modulación de fase

Además de la modulación en amplitud, durante 792,78 mSeg. y a partir de 200 mSeg., cada bit de código de tiempo se transmite utilizando un espectro ensanchado de secuencia directa. El bit se mezcla con una secuencia de chips pseudoaleatorios de 512 bits, y se codifica en la portadora utilizando el cambio de fase de ±13°. La secuencia de chips contiene cantidades iguales de cada fase, por lo que la fase promedio permanece sin cambios. Cada chip abarca 120 ciclos de la portadora, por lo que la duración exacta es de los ciclos 15.500 a 76.940 de 77.500. Los últimos 560 ciclos (7,22 mSeg) de cada segundo no están modulados en fase.

Modulación en amplitud y fase del transmisor DCF77

Dentro de la modulación de fase, el bit 59 se transmite como un bit 0 ordinario, y los primeros 10 bits (segundos 0–9) se transmiten como 1 binario.

Cuando se compara con la modulación de amplitud, la modulación de fase hace un mejor uso del espectro de frecuencia disponible y da como resultado una distribución de tiempo de baja frecuencia más precisa con menos sensibilidad a las interferencias. Sin embargo, muchos receptores DCF77 no utilizan la modulación de fase. La razón de esto es la disponibilidad mundial de las señales (referencia horaria precisa) transmitidas por los sistemas de navegación global por satélite como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y GLONASS .

Interpretación del código de tiempo

El tiempo se representa en decimal codificado en binario. Representa el tiempo civil, incluidos los ajustes de horario de verano. El tiempo transmitido es el correspondiente al minuto siguiente. Por ejemplo, a las 23:59 del próximo 31 de Diciembre de 2019, se transmitiría la información de las 00:00 del 1 de Enero de 2020.

Codificador DCF77

La modulación de fase generalmente codifica los mismos datos que la modulación de amplitud, pero difiere para los bits 59 a 14, inclusive. El bit 59 (sin modulación de amplitud) se modula en fase como un bit 0. Los bits 0–9 se modulan en fase como 1 bits, y los bits 10–14 se modulan en fase como 0 bits. La información de protección civil y la información meteorológica no se incluye en los datos modulados en fase.

Dos indicadores advierten que los cambios ocurrirán al final de la hora actual: un cambio de zonas horarias y una inserción de segundo intercalar (esta operación se realiza para ajustar los relojes con el calendario solar). Estas indicaciones están presentes durante toda la hora anterior al evento. Esto incluye el último minuto antes del evento, durante el cual los otros bits del código de tiempo (incluidos los bits indicadores del huso horario) codifican la hora del primer minuto después del evento. Los bits de zona horaria pueden considerarse una representación codificada en binario del desplazamiento UTC . El conjunto Z1 indica UTC+2 , mientras que Z2 indica UTC+1. En el caso de un segundo intercalar, se inserta un bit 0 durante el segundo 59, y el bit faltante especial se transmite durante el segundo salto, segundo 60.

Los primeros 20 segundos son indicaciones especiales. Los minutos se codifican en los segundos 21–28, las horas durante los segundos 29–34 y la fecha en los segundos 36–58. Aunque el código de tiempo solo incluye dos dígitos del año, es posible deducir dos bits de siglo utilizando el día de la semana. Aún así existe ambigüedad cada 400 años, ya que en el calendario gregoriano se repiten semanas cada 400 años, pero esto sería suficiente para determinar qué años de los que terminan en 00, son años bisiestos.

Sincronización de redes con DCF77

DCF77 se creó para cubrir la necesidad que existía de disponer de un sistema de sincronización vía radio, con gran cobertura y la precisión de un reloj atómico. La señal DCF77 se utiliza para sincronizar sistemas de seguimiento a satélites, telescopios, redes transmitiendo en isofrecuencia (SFN), etc.

Red de transmisores en isofrecuencia

¿Necesitas fabricar un circuito impreso?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos (PCB), pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay.

Logo: PCBWay

https://www.pcbway.es/

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Transmisor experimental DCF77

 

Frecuencímetro digital

Montaje y pruebas de funcionamiento de un frecuencímetro digital. Este frecuencímetro está construido a partir de un PIC16F628A, y puede medir frecuencias entre 1 Hz y 50 MHz. El frecuencímetro también incorpora en el PCB un pequeño oscilador, con un zócalo para insertar cristales de cuarzo y comprobar con precisión su frecuencia.

Frecuencímetro: PCB montado

Origen de este frecuencímetro

Este frecuencímetro se puede conseguir en KIT a través de Internet a un precio muy asequible. Existen muchas variantes de este frecuencímetro, en concreto el que he comprado yo, incluye en el mismo PCB un comprobador de cristales de cuarzo. No obstante, el corazón de este frecuencímetro es un PIC16F628A, y normalmente todos los modelos llevan cargado el firmware que desarrolló un radioaficionado de origen alemán.

Como me parece justo el destacar la autoría y origen de los diseños, a continuación os adjunto el link de acceso al frecuencímeto de Wolfgang «Wolf» Büscher, DL4YHF:

https://www.qsl.net/dl4yhf/freq_counter/freq_counter.html

Montaje del kit

El montaje de este kit es muy sencillo, a pesar la escasa información que se adjunta, y su pésima calidad de impresión. Siguiendo la serigrafía del PCB, se pueden localizar con facilidad el valor de todos los componentes.

Debido a la pésima calidad del esquema que se adjunta con el kit, he creado un esquema nuevo a partir del diseño de Wolfgang. 

Esquema: Frecuencímetro digital

Observar que en este esquema ya está modificado el circuito de entrada del frecuencímetro. He añadido un pequeño amplificador de RF, con el fin de proteger la entrada del PIC, y permitir la medida de señales de baja amplitud.

Frecuencímetro: consumo en funcionamiento

Con esta modificación el consumo aumenta alrededor de 6 mA, pero así es posible medir señales a partir de 100 mVpp, en lugar de los 2..3 voltios que se necesitarían sin el amplificador. Además, así se evita que se pueda quemar la entrada del PIC, debido a un pico de tensión inesperado. Por ora parte,  el amplificador de entrada incluye un varistor, el cual limitará la tensión de entrada a 30V, evitando así también la llegada de algún pico de tensión hacia el transistor (amplificador de entrada).

¿Necesitas fabricar un circuito impreso?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos (PCB), pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay.

Logo: PCBWay

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