Inversor de 150 W para el automóvil

Análisis de funcionamiento de un inversor de 150 W, diseñado para el uso en el automóvil.

Inverter 150 W
Inverter 150 W

Modificaciones necesarias para aumentar la corriente de salida en del conector USB (5 VDC), y que pueda funcionar con los dispositivos de Apple (iPhone, iPad). Medidas de tensión en la salida alterna (en vacío y con carga), forma de onda y rendimiento del inversor.

Detección iPhone
Detección iPhone

FUNCIONAMIENTO DE UN INVERSOR

Un inversor permite cambiar un voltaje de entrada en corriente continua, a otro voltaje de corriente alterna.  Al igual que sucede con cualquier dispositivo electrónico, el rendimiento de un inversor siempre será inferior a 1. Tanto el rendimiento como la estabilidad de sus parámetros más importantes (frecuencia, tensión de salida), dependerán del diseño del inversor. Los inversores se utilizan principalmente para convertir la energía de fuentes alternativas (paneles solares, baterías) en corriente alterna, para poder utilizarla en instalaciones domésticas.

TIPOS DE INVERSOR

Los inversores pueden ser monofásicos o trifásicos, pero los de uso doméstico suelen ser monofásicos. Existen multitud de fabricantes con sus diferentes modelos y potencias. Dependiendo de su forma de onda a la salida, podemos diferenciarlos en 2 categorías: onda senoidal modificada y onda senoidal pura.

Formas de onda (inverter)
Formas de onda (inverter)

1 – Onda senoidal modificada

Los inversores de onda senoidal modificada funcionan como una fuente de alimentación conmutada, partiendo de una señal cuadrada PWM. Modificando la fase de esta señal cuadrada, se pueden alimentar 4 transistores de potencia (MOSFET) para obtener a la salida una forma de onda parecida a la envolvente de la onda senoidal pura.

Onda senoidal modificada
Onda senoidal modificada

Como todos los transistores trabajan en conmutación,  el rendimiento de este tipo de inversores es muy alto. Los inversores de onda senoidal modificada pueden utilizarse con la mayoría de dispositivos que funcionan con la red eléctrica. No son aconsejables para alimentar los equipos que contengan motores o transformadores de tensión por inducción (transformadores convencionales), porque podrían recalentarse y su rendimiento es peor. Sin embargo, pueden utilizarse con la mayoría de dispositivos electrónicos modernos, ya que estos utilizan fuentes conmutadas.  También son compatibles con todos los sistemas de iluminación modernos (lámparas de bajo consumo, iluminación Led).

2 – Onda senoidal pura

Este tipo de inversor es totalmente compatible con todos los dispositivos que funcionan con la red eléctrica (lavadoras, frigoríficos, ventiladores, iluminación, etc.). Los inversores de onda senoidal pura disponen de más electrónica y fiabilidad que los de onda senoidal modificada, pero a cambio su rendimiento es peor.  La principal desventaja de este tipo de inversores, es su precio.

Cargadores inalámbricos (Wireless chargers)

Funcionamiento de un cargador inalámbrico en dispositivos móviles, según el estándar Qi. Comprobación y medidas de la tensión y corriente que suministra, consumo en vacío, rendimiento, frecuencia de funcionamiento, etc. Diferentes sistemas de carga inalámbrica (inducción magnética, resonancia magnética) y sus estándares: Qi (Wireless Power Consortium),  (Alliance for Wireless Power).

Cargador inalámbrico Qi
Cargador inalámbrico Qi

El funcionamiento de un cargador inalámbrico consiste en el uso de un campo electromagnético, que permite la transferencia de energía a corta distancia. La base de carga (inalámbrica) dispone de una bobina de inducción para crear un campo electromagnético de alta frecuencia. Como cabe suponer, la base de carga tiene de estar conectada a una toma eléctrica  mediante un cargador convencional. El campo electromagnético que genera la base puede ser aprovechado por el dispositivo receptor, en caso de que el receptor disponga de la bobina de inducción adecuada.  Mediante un pequeño circuito de control, el campo electromagnético que se induce en la bobina receptora se convierte en corriente eléctrica, y puede recargar la batería de cualquier dispositivo móvil.

Existen diferentes sistemas de carga inalámbrica, algunos estandarizados y otros en los que únicamente se dispone de una lista con especificaciones técnicas. Uno de los sistemas que mayor penetración está teniendo es el Qi, desarrollado por: Wireless Power Consortium

Medir con precisión las RPM de un motor, es muy fácil

Diferentes interruptores utilizados en automatismos electrónicos, para detectar el final de carrera y detener el motor. Sistema utilizado en automatismos de las puertas de garaje, maquinaria industrial, robótica, etc. Funcionamiento del interruptor magnético REED y el óptico con fototransistor. Medidción de las revoluciones de giro de un motor, utilizando un interruptor óptico ranurado. Medida de la frecuencia del opto-acoplador, para calcular las RPM de un motor. Midiendo la frecuencia con un osciloscopio, y con un Smartphone (teléfono inteligente).

Un interruptor magnético de tipo REED, consta de dos láminas metálicas que se juntan por la acción de un campo magnético, permitiendo cerrar un contacto eléctrico. El campo magnético puede ser generado con un imán permanente o un electro-imán (Relé REED). La ventaja principal de este tipo de interruptores, es que no es necesario realizar un contacto mecánico entre el actuador (campo magnético) y el contacto eléctrico (interruptor).

Interruptor magnéticoInterruptor magnético

Otra tipo de interruptor sin contacto mecánico, es el creado por el corte de un haz de luz entre dos puntos. En un extremo está el emisor de luz y en el otro el circuito receptor, normalmente construido con un foto-transistor o foto-diodo.

Mediddor RPM
Medidor RPM

Mediante el uso de un interruptor óptico ranurado, es posible medir con precisión la velocidad de giro de un motor.

 

Evolución electrónica #2: Válvulas de vacío

Exposición y detalles de algunas válvulas de vacío, utilizadas tanto en equipos receptores como en transmisores de radio, TV y radioenlaces de micro ondas: EAA91, EF180F, ECC81, ECC82, 58EX8, 6146B, OA3, 6080, 6268, PB3/800, QB 3.5/750, 2C39A, 4CX250B, TBL2-500, etc.

Válvulas de baja potencia
Válvulas de baja potencia

La principales desventajas de las válvulas de vacío frente a los semiconductores, son:

  • Necesitan un tiempo de caldeo para empezar a funcionar
  • Su rendimiento es menor, debido al consumo extra de sus filamentos
  • Funcionan con tensiones altas y es más peligroso su mantenimiento
  • Producen calor y los equipos ocupan un mayor espacio
Válvula de potencia
Válvula de potencia

Detalles del Iconoscopio, primer tubo de cámara que se utilizó en la TV.

Iconoscopio
Tubo de cámara TV: Iconoscopio

Primera parte de este video:
Evolución electrónica #1: Cámaras de TV

Evolución electrónica #1: Cámaras de TV

Inicios de la televisión, a partir del descubrimiento de la fotosensibilidad del selenio. La televisión mecánica, con el disco de Nipkow. Inicios de la televisión electrónica, según la conocemos en la actualidad. Descripción de los diferentes tubos de imagen que fueron apareciendo: Iconoscopio, Disector de imagen, Emitron, Orthicon, Vidicon, etc. Descubrimiento del primer sensor de video en chip, el CCD. Evolución del sensor CCD al CMOS, características y diferencias entre ambos.

Segunda parte de este video:
Evolución electrónica #2: Válvulas de vacío