Interruptor inteligente

Diseño y construcción de un interruptor inteligente, capaz de cortar la alimentación de todos los dispositivos conectados en una regleta de enchufes. El circuito detecta el consumo en una toma de red (Master), y desconecta todo (incluido el propio controlador) cuando se apaga el dispositivo conectado a la toma ‘Master’. Así en reposo (Standby), el consumo total de todo el conjunto será nulo.

Regletas de RED inteligentes

Buscando un poco por Internet, podemos encontrar regletas de alimentación inteligentes. La mayoría de ellas nos permiten conectar y desconectar la alimentación de todos los enchufes desde un dispositivo móvil, programar la hora de encendido y apagado, incluso medir el consumo y  calcular su coste.

Regletas inteligentes en Internet

El uso de regletas inteligentes podría suponer un gran ahorro energético, pero hay que tener en cuenta que estas regletas de por sí ya incorporan un consumo extra… y su circuito de control consume energía las 24 horas del día.

Interruptor inteligente

La idea de este montaje, es la de conseguir el apagado automático de una serie de dispositivos, al detectar el apagado del equipo principal (Master). Por ejemplo, si conectamos a la toma principal  de este circuito la CPU de nuestro PC,  y el resto de dispositivos (monitor, impresora, escáner, etc)  a la toma auxiliar; al desconectar la CPU se desconectaría la alimentación de todo el conjunto… incluso la del propio circuito de control. De esta manera no quedaría ningún equipo consumiendo en modo ‘Standby’, y el consumo total sería nulo.

Interruptor inteligente montado

A continuación se muestra el esquema del circuito de control, encargado de cortar la alimentación en todas las tomas de red, cuando detecte un caída de consumo en la toma ‘Master’.

Esquema: Interruptor inteligente

Las tensiones que obtendremos como muestra en la entrada del ATtiny cambiarán dependiendo de la inductancia y características del transformador que utilicemos (filtro EMI), además del tipo de carga que conectemos en la toma ‘Master’ (carga reactiva o lineal).

Principio de funcionamiento

El circuito está basado en la transferencia de tensión que aporta una de los dos  bobinas de un filtro EMI, al paso de la corriente de RED por el otro devanado.  Este montaje funciona como un transformador de corriente, entregando una tensión en el devanado secundario, proporcional a la corriente que circule por el primario. En este caso, la transferencia de tensión no es lineal con la potencia, pues dependerá del tipo de carga que conectemos en la toma ‘Master’. Si la carga se comporta como una resistencia pura,  la transferencia de tensión será menor que si tuviera una componente reactiva.

Medidas de tensión con diferentes cargas

El circuito detector de umbral está construido con Arduino, utilizando un ATtiny 85. Este pequeño micro controlador tiene sólo 8 pines y puede funcionar con un oscilador interno, lo que permite hacer uso de casi todos sus terminales.

Calibración y ajuste de los umbrales

En este montaje se han dedicado dos pines del ATtiny para poder configurar hasta 4 umbrales distintos de funcionamiento. Así podemos elegir el umbral de detección más adecuado al equipo que vayamos a conectar en la toma ‘Master’. Como es lógico suponer, los 4 umbrales los podremos calibrar y modificar con Arduino, antes de programar el ATtiny.

Ajuste y calibrado de los umbrales

Para facilitar el ajuste de los umbrales y la calibración de la escala, podemos cargar el código ‘Regleta_TEST.ino’ que se adjunta en la descarga, y utilizar la placa de desarrollo Arduino UNO. Para realizar este ajuste, colocamos un potenciómetro de 10K entre el positivo y negativo de la fuente de 5V, y conectamos el cursor del potenciómetro con la entrada A2 de Arduino UNO. El proceso a seguir para la calibración de la escala y fijación de los umbrales. se explica en el video final.

Los archivos que necesitas para programar el Arduino UNO y el ATtiny, lo puedes descargar de forma gratuita desde el siguiente enlace:

Interruptor_I.rar

¿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/

PCB: Interruptor inteligente

 

Acceso a los GERBER de este PCB

PCB from PCBWay

Link of my shared project

Descarga del ficheros 3D:

Intelligent switch

Diseño 3D

 

 

 

 

 

 

 

Base de trabajo LED

Construcción de una pequeña base luminosa LED, para utilizarla en trabajos de electrónica. Esta plataforma es similar a las tabletas luminosas LED que se venden para dibujar. El tamaño es de 120×120 mm y está hecha con una impresora 3D. El material que he utilizado es PETG, así la base es más robusta y se puede trabajar encima apoyando circuitos impresos, pequeños mecanismos, etc. Esta plataforma es muy útil para comprobar las soldaduras de un componente SMD, o comprobar el estado de las pistas del circuito impreso, teniendo las dos manos libres para reparar lo que hiciera falta.

Tableta LED

Tableta LED

Comercialmente existen unas tabletas luminosas LED, que van alimentadas a 5V mediante un conector USB. Estas tabletas tienen muchas utilidades, porque aparte de iluminar, se pueden utilizar para calcar un dibujo o circuito impreso, revisar negativos o diapositivas fotográficas.

Revisión SMD

También son muy útiles para comprobar el estado de las soldaduras de un componente SMD, sin tener que colocar una linterna debajo. Podríamos apoyar el circuito impreso encima de la tableta y tener las dos manos libres para reparar lo que hiciera falta.

Fabricar una base LED

Fabricar una base luminosa no es muy complicado. Colocando unas tiras LED entre dos láminas de plástico sería suficiente. Para conseguir un mejor acabado, las piezas de plástico las he hecho a medida con una impresora 3D. El material que he utilizado es PETG, por ser más resistente y aguantar mas temperatura que el PLA. Esta base puede utilizarse para algunas reparaciones o montajes, en los que es necesario iluminar la pieza desde abajo.

Montaje con luz LED

Al ser esta base luminosa tan  pequeña (120×120 mm), se podría utilizar como si fuera una linterna. Otra ventaja es que también es estrecha,  y así podría iluminar desde dentro cualquier equipo sin apenas ocupar sitio.

Base luminosa LED

Alimentación de la base LED

Esta base LED se alimenta con 5 VDC, pudiendo utilizar cualquier cargador USB  o una Power Bank. Para que esto sea posible, es necesario que el cable de alimentación termine en un conector USB macho de tipo A. Los hilos de alimentación hay que conectados en los extremos del conector USB, y respetando la polaridad.

Conexiones USB

Descarga del ficheros 3D

Base impresa en 3D

LED work platform (120x120mm)

 

Construye tu bombilla LED

Un buen diseño en una bombilla LED, es fundamental para alargar al máximo su vida útil. En la actualidad hay muchos fabricantes que ahorran en la calidad y número de componentes en sus diseños. En muchos casos fuerzan al máximo las prestaciones de los LED, con el único fin de buscar su máxima luminosidad posible al menor precio. A pesar de que nunca merezca la pena fabricar algo que comercialmente ya exista, si ya tenemos todos los materiales necesarios para fabricar una bombilla LED, sí podría ser interesante diseñar y fabricar nuestra bombilla… con altas prestaciones y lo más fiable posible.

Bombilla LED

Diseño de una bombilla LED

Cuando se diseña una bombilla destinada a la iluminación, lo más importante es buscar el mejor rendimiento lumínico. Pero también es muy importante buscar un equilibrio, entre el rendimiento y su vida útil. Si hacemos un diseño haciendo trabajar al LED en su punto máximo,  sin dejar un pequeño margen de seguridad, sucederá lo mismo que con un motor de F1.

Las prestaciones de un motor de F1 son excelentes,  pero a cambio su vida útil es muy corta.

Bajo mi punto de vista, nunca merece la pena fabricar algo que comercialmente ya exista. Si compramos los componentes y materiales necesarios para fabricar una bombilla LED, siempre nos saldrá más cara que lo que pagaríamos por  otra que tuviera las mismas prestaciones, mejor acabada y además de marca reconocida. A pesar de esto, si ya tenemos todos los materiales necesarios para fabricar una bombilla LED, podría ser interesante fabricar una a medida… con alta luminosidad y lo más fiable posible.

Componentes de al bombilla LED

Driver de corriente constante

Driver de corriente constante

Descarga del fichero 3D

Tulipa 3D

Build your LED bulb

Cabina acústica para impresora 3D

Construcción de una cabina acústica, para insonorizar una impresora 3D. La impresora se monta en una mesa de 55×55 cms, y se atornilla para evitar las posibles vibraciones durante la impresión. Se refuerza la mesa con un tablero de madera en la parte trasera, y se coloca una repisa para almacenar los rollos de hilo, las herramientas y accesorios. La impresora se alimenta a través de una pequeña UPS, y se controla su encendido y apagado mediante un interruptor inalámbrico, conectado por WiFi. También se añade una cámara de video inalámbrica, para controlar los trabajos de impresión a distancia y poder apagar la impresora cuando finalizan o existe algún problema. La cabina se construye con paneles de poliestireno de 5 cms. de espesor y se aisla acústicamente con multiaislante D160, de 2 cms. de espesor.

Dimensiones de la cabina

Gearbest Impresora Anet A6Impresora Anet A6

Estructura de la cabina

Para construir la estructura de la cabina se utilizan 4 paneles de Poliestireno extruído de 5 cms. de espesor. Al ser el poliestireno un material rígido, muy liviano y buen aislante térmico, podremos construir una cabina móvil y mejorar el rendimiento eléctrico de la impresora.

Armazón con paneles de poliestireno extruído

Las juntas de los paneles se montan haciendo un machihembrado en los laterales, con el fin de dar rigidez al conjunto. Los paneles van pegados con un adhesivo  de secado rápido, especial para poliestireno.

Panel de aislamiento acústico

Para mejorar el aislamiento acústico durante la impresión, forré el interior de la cabina con aislante acústico de 2 cms. de espesor. Este aislante se compra en planchas de 2 metros, pero es muy flexible y se puede transportar en un rollo. El aislante va pegado en el interior de la cabina con cola de contacto,  pero con cola especial para poliestireno (sin disolventes).

Acabado de la cabina

El problema que tiene el poliestireno es que es muy frágil, y por eso es conveniente proteger todas sus bordes. Yo utilicé cantoneras de imitación a madera para las aristas, y zócalo del mismo material para construir el marco del cristal frontal.

Tapado de las grietas

 

Antes de pintar es conveniente tapar todos los desperfectos y juntas con algún tapa grietas, y una vez seco, alisar todo con la ayuda de una lija de grano fino.

 

Pintado de la cabina

Los paneles los pinté con pintura plástica normal para paredes (pintura al agua).

Ventilación

Al montar la impresora dentro de un habitáculo cerrado se mejora el rendimiento acústico, térmico y eléctrico (se reduce el consumo)... pero un aumento de temperatura no es nada bueno para los componentes electrónicos. Para evitar el recalentamiento de la CPU, construí una nueva tapa con la misma impresora 3D, y sobre ella monté un ventilador de 40×40 mm. a 12VDC. La alimentación del ventilador va conectada en la toma de entrada que alimenta la CPU. Así el ventilador permanecerá funcionando siempre que esté alimentada la CPU.

Ventilador para la CPU

Para facilitar la ventilación en el interior de la cabina, construí también una rejilla de 50×50 mm. con acceso al exterior. Esta rejilla la he montado en la pared lateral de la izquierda de la cabina, y está alineada con la salida de aire del ventilador de la CPU.

Ventilación de la cabina

Descargar ficheros .stl

Anet A6, ventilation of the CPU inside an acoustic cabin

Visualización y apagado remoto

Los trabajos de impresión 3D suelen durar horas, y en algunos casos más de un día. Con el fin de evitar una posible interrupción del proceso de impresión, provocada por un fallo eléctrico de corta duración (fluctuación de red, salto del diferencial) la impresora la tengo alimentada a través de una pequeña UPS.  Como también me pareció interesante el poder comprobar a distancia el proceso de impresión, he instalado una pequeña cámara  y un interruptor de red con control remoto.

Control de impresión remoto

Tanto el interruptor de red como la cámara de video van conectados por WiFi, y se pueden controlar a distancia desde cualquier dispositivo móvil  que disponga de una conexión a Internet.

En el siguiente video puedes ver con más detalle todo el proceso de fabricación de esta cabina acústica:

Anet A6 – CAMBIOS

Funcionamiento de los dos ventiladores en la impresora 3D, modelo Anet A6. Se muestra la manera más sencilla de añadir un control de encendido y apagado del ventilador del extrusor, y también algunos cambios en el frontal del display para mejorar su aspecto.

Gearbest Impresora Anet A6Impresora Anet A6

Ventilador del extrusor

En la impresora Anet A6, el ventilador que refrigera el extrusor comienza a girar cuando se enciende la impresora, y funciona siempre aunque la impresora esté en reposo. Par cambiar el filamento es necesario hacerlo con el fusor conectado y caliente, para poder extraer el hilo. En algunas ocasiones el hilo se rompe y queda obstruido el conducto. Para acceder al conducto del filamento hay que desmontar el ventilador del extrusor, el del frontal. Al estar la impresora encendida, el ventilador está funcionando y se corre el riesgo de que rocen sus palas con algo y se rompan.

Con el fin de poder desconectar el ventilador cuando la impresora está encendida, he intercalado un interruptor en el cable rojo (+12V ) que alimenta el ventilador.

Interruptor del ventilador frontal

El interruptor va montado en una pieza hecha con la misma impresora, y va sujeto con el mismo cableado.

Interruptor del ventilador

Cambios en el frontal de la impresora

Para mejorar el aspecto frontal de la impresora Anet A6, he diseñado un marco para el display, una tapa para el zumbador y un botón para el pulsador Stop. Las 3 piezas las he hecho con PLA de color negro, y luego las he decorado con esmalte blanco y rojo.

Marco del display para ANET A6

El marco del display está pegado con cinta adhesiva de doble cara. La tapa del zumbador y el botón van sujetos a presión.

Modificaciones del frontal Anet A6

Descarga de los ficheros .stl

Los ficheros necesarios para que puedas imprimir todas estas piezas, los puedes descargar desde el siguiente enlace:

Anet A6, Switch for the extruder fan and frames for the front of the display

 

RENOVAR PACK DE BATERÍAS

Cambio de las baterías de Níquel-Cadmio por otras de Iones de Litio, en un taladro eléctrico. El conjunto de baterías original está compuesto por 12 elementos de Ni-Cd (1,2V), proporcionando el conjunto una tensión nominal de 14,4V. Al utilizar baterías de Li-ion (3,7V), sólo es necesario instalar 4 módulos. Se utilizan 4 baterías de tipo 18650, con una capacidad de 9800 mAh (según el fabricante, porque es falso). A pesar de que la capacidad real de estas baterías es mucho menor, estas baterías son perfectamente válidas para alimentar un destornillador eléctrico. Dentro del paquete de baterías se instala el módulo de protección y carga YH11047A, y se construye un soporte a medida con una impresora 3D. Este paquete de baterías es totalmente compatible con el original, y puede utilizarse el mismo cargador que venía con el taladro

Circuito de protección y carga: YH11047A

S-8254A

El circuito integrado S-8254A es un circuito de protección para baterías recargables de polímero de litio / iones de litio, para 3 ó 4  baterías en serie. Incluye un detector de voltaje de alta precisión y un circuito de retardo.

Esquema para 3 baterías

La serie S-8254A tiene el pin SEL para cambiar entre protección de 3 y 4 celdas. Cuando el pin SEL está a nivel bajo (VSS), la detección en la celda V4 se deshabilita y no se controla su estado. Así se puede utilizar este módulo para la protección de 3 celdas.

Esquema para 4 baterías

Cuando el pin SEL está a nivel alto (VDD), el módulo controla el estado de las 4 celdas.

Pineado del: S-8254A

Estado normal

Cuando el voltaje de cada una de las baterías está en el rango de VDLn a VCUn (2,5V … 4,25V) y la corriente de descarga es menor que el valor especificado (el voltaje del pin VINI es menor que VIOV1 y VIOV2, y el voltaje del pin VMP es más alto que VIOV3), los MOSFET de carga y descarga están encendidos.

Estado de sobrecarga

Cuando el voltaje de una de las baterías supera el valor VCUn (4,25 ± 0,25 V) y el estado se mantiene durante tCU o más tiempo, el pin COP se pone en alta impedancia. El pin COP se eleva hasta el voltaje pin EB + mediante la resistencia externa RCOP, y el MOSFET de carga deja de conducir para detener la carga. El condensador conectado en el pin CCT retrasa el tiempo de la detección de sobrecarga. El estado de sobrecarga finaliza  cuando se cumple una de las dos condiciones siguientes:

  1. El voltaje de cada una de las baterías desciende a VCLn (4,15 ± 0,5V) o más bajo.
  2. El voltaje de cada una de las baterías es VCUn (4,25 ± 0,25 V) o menor, y el voltaje del pin VMP es 39/40 × VDD o más bajo .

Cuando se conecta una carga externa, se inicia la descarga a través del diodo interno del MOSFET de carga.

Estado de sobredescarga

Cuando el voltaje de una de las baterías llega a ser más bajo que VDLn (2,50 ± 0,8 V) y el estado se mantiene durante tDL o más tiempo, el voltaje del pin DOP toma el valor de VDD, y el MOSFET de descarga deja de conducir para detener la descarga. El condensador conectado en el pin CDT retrasa el tiempo de la detección de sobredescarga.

YH11047A

El módulo de protección YH11047A monta el circuito integrado S-2854A con 4 transistores MOSFET de canal P. Este módulo permite el control de 4 baterías en serie y soporta un consumo constante de 10A, pudiendo llegar a 15A con disipador.Módilo: YH11047A

Construcción del conjunto

En este montaje he utilizado 4 baterías de Li-ion (3,7V)  tipo 18650. A pesar de que todo el conjunto, baterías y módulo de carga, puede conectarse soldando los cables y aislando el conjunto dentro de la carcasa de la batería, he optado por hacer algo más profesional.

Circuito de protección y carga montado

He diseñado un soporte a medida del hueco, para albergar las 4 baterías 18650 y el módulo de carga YH11047A. 

Portapilas cableado

Aunque las baterías podrían ir soldadas dentro del soporte, he utilizado los muelles y contactos de un portapilas viejo. De esta manera es muy fácil desmontar las baterías para comprobarlas o sustituirlas en caso de que alguna falle.

Soporte para las 4 baterías y su módulo de control

El fichero (.stl) de este  soporte lo puedes descargar desde el siguiente enlace:

Battery compartment for 4x 18650 batteries and its protection and charge control circuit

Centrado guía para filamento 3D

Sujeción y guía de centrado, para el soporte de filamento de la impresora Anet A6. Fabricación de las piezas y montaje. Los ficheros de las piezas se pueden descargar desde la página Web: Thingiverse.com

Gearbest Impresora Anet A6Impresora Anet A6

El kit de la impresora Anet A6 incluye un soporte para el carrete del filamento, pero es muy básico y podría provocar la rotura del filamento. El carrete queda suspendido en su eje mediante una varilla roscada de métrica 8, y como no existe una sujeción lateral, el carrete oscila cuando la impresora tira del filamento. Como tampoco existe una guía para el hilo, al tirar del filamento se crea una presión entre las espiras, y es fácil que se llegue a prensar el filamento dentro del carrete.

Piezas necesarias para el soporte de filamento

Para solucionar este problema, con la propia impresora he fabricado las siguientes piezas:

  • 2 – Adaptador lateral para el carrete, con agujero central de 56 mm.
  • 2 – Tubos laterales para albergar las tuercas de sujeción del carrete
  • 2 – Tapas para las tuercas laterales
  • 1 – Soporte de la varilla-guía del filamento
  • 1 – Varilla-guía del filamento

Las 4 tuercas de métrica 8 hay que insertarlas a presión en sus respectivas piezas.

Tuerca a prsión

Una vez fijado el carrete en la varilla roscada, si lo tuviéramos que cambiar por otro, sólo sería necesario soltar las 2 tuercas de un lateral.

Tuercas del soporte

El soporte de la guía del hilo va sujeto a un lateral del soporte del carrete mediante sus dos solapas laterales. La varilla-guía es desmontable, con el fin de facilitar el cambio del carrete. Si queremos separar el soporte del carrete cuando el filamento está montado en la impresora,  se podría sacar del orificio de la guía mediante la pequeña ranura que tiene en un lateral.

Soporte-guía para filamento 3D

Puedes descargar los ficheros para imprimir estas piezas desde el siguiente link:

Centering support and fix for reel of filament

En el siguiente video puedes ver todo el proceso de fabricación y montaje: