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Temporizador digital para insoladora

Construcción de un temporizador para la insoladora. Como este programador es programable entre 1 segundo y 100 minutos, no lo he integrado dentro de la insoladora. Así es posible utilizarlo para temporizar cualquier dispositivo que vaya conectado a la red eléctrica.

Este temporizador está construido con el micro-controlador AT89S52 y se puede programar sin desmontarlo de la placa de circuito impreso, utilizando el interface ICSP . Si no dispones de un programador, puedes hacerlo con Arduino.

Programador ICSP con ARDUINO

Firmware

El archivo necesario para programar el micro-controlador AT89S52 de este temporizador digital, puedes descargarlo desde el siguiente enlace:

J_RPM_v1_TEMP_LUZ.HEX

Esquema

Este circuito se alimenta con una tensión continua de 5V. Podría utilizarse cualquier fuente de alimentación convencional o cargador de un dispositivo móvil. Al final he decidido incorporar en este montaje una pequeña fuente de alimentación conmutada de 5V, ya que son muy baratas y se pueden integrar muy bien dentro del mismo circuito impreso del temporizador.

Para el control de salida de tensión he utilizado un relé controlado por un transistor. De esta manera no habrá problemas con el tipo de carga, resistiva o reactiva, ni la potencia a conectar. Sólo habrá que elegir el relé más adecuado a la corriente máxima que necesitemos controlar.

Circuito impreso

El circuito impreso lo puedes realizar siguiendo el proceso que más te convenga, por transferencia desde el papel con la plancha o utilizando una placa de circuito impreso fotosensible. A continuación os dejo la imagen del circuito impreso, tanto en positivo como en negativo, con el tamaño adecuado para imprimir a escala 1:1, utilizando papel o transparencia de tamaño A4.

Hay que tener cuidado al hacer el contacto y no ponerlo al revés… las letras se tienen que leer mirando la cara del cobre (cara de soldaduras)

Montaje

El montaje de los componentes en el circuito impreso es muy sencillo, son muy pocos componentes y ninguno de ellos es SMD (montaje superficial). Sólo hay que prestar atención al colocar en su posición algunos componentes: condensadores electrolíticos, diodo, transistores, circuito integrado y zumbador.

Con el fin de facilitar el montaje y no confundir las conexiones del circuito impreso con el display, os dejo el siguiente esquema de montaje:

Instrucciones de funcionamiento

Este temporizador digital es programable entre 1 segundo y 100 minutos, pero siempre arranca con un tiempo prefijado de 5 minutos. Al conectar la alimentación, lo primero que aparecerá es la versión del firmware.

A continuación aparece la pantalla EDICIÓN con el valor por defecto de 5 minutos.

Modo: EDICIÓN

El cursor parpadea en la posición en la que puede modificarse el valor , mediante la pulsación del botón rotulado con la flecha hacia arriba (ON/OFF).

El botón con la flecha hacia la derecha (SET), desplaza el cursor al siguiente dígito y almacena el valor anterior. Si no se quiere cambiar el tiempo que muestra el display, sólo hay que ir pulsando el botón SET hasta que desaparezca el cursor por la derecha y salga del modo edición.

Modo: FUNCIONAMIENTO

Cuando el temporizador está en modo FUNCIONAMIENTO, en la línea superior del display se muestra la posición del contacto del relé de forma gráfica. Pulsando el botón ON/OFF se alterna el arranque y parada del tiempo.

Si se detiene el tiempo antes de finalizar la cuenta -tiempo prefijado a la derecha de la línea inferior del display- se guarda el valor del tiempo contabilizado hasta el momento, pudiendo continuar la cuenta con la siguiente pulsación. El valor de tiempo prefijado se puede modificar en cualquier momento pulsando el botón SET, pero teniendo en cuenta que el temporizador tendrá que estar parado.

El botón SET con el cronómetro en marcha no actúa

Construye una barra LED

Construcción de una barra de diodos LED de 8W, para mejorar la iluminación en una mesa de taller. Posibles alternativas a la hora de elegir el circuito driver de corriente más adecuado para los diodos LED. Detalles de funcionamiento y pruebas comparativas con 2 driver de corriente diferente.

Cambiar tubo fluorescente a LED, ampliando su haz luminoso

Construcción de la barra LED

Como soporte de la barra LED, se utiliza un perfil de aluminio en forma de ‘U’. El ancho del perfil es de 2,5 cms. y sus laterales de 2 cms. La longitud del perfil de aluminio es de 2 metros, pero se corta a 1,60 metros. En total se montan 8 diodos LED de 1W, separados 20 cms. entre ellos.

Los diodos LED se sueldan en una pequeña placa, que hace las funciones de soporte y disipador. Esta placa dispone de 6 contactos, 2 para soldar el diodo LED y otros 4 para realizar las conexiones. Antes de soldar los diodos LED, es importante aplicar pasta térmica en su base metálica y mantener el diodo presionado contra el soporte mientras se realiza la soldadura. Un buen contacto térmico es decisivo para no acortar la vida útil del diodo LED.

Los soportes de cada diodo LED se fijan al perfil de aluminio, aplicando también pasta térmica, y se sujetan con dos tornillos de métrica 3. Para facilitar el apriete, se utilizan separadores metálicos de 1 cm de longitud en lugar de tuercas, y se intercala una arandela de material aislante para evitar contactos entre el separador/tuerca y los puntos de conexión del diodo LED. La conexión de los 8 diodos LED es en serie, conectando el anódo de un diodo con el cátodo del siguiente. El ánodo y cátodo libre de los diodos extremos, serán los puntos de conexión con el driver de corriente.

Driver de corriente constante

Los diodos LED utilizados en iluminación, deben estar alimentados con fuentes de corriente constante. De otra manera, las fluctuaciones de tensión en el suministro podrían ocasionar bajos rendimientos lumínicos cuando cae la tensión, o averías prematuras cuando se producen picos de sobretensión.

Dependiendo de la tensión de suministro, ya que podría ser con baterías o con la red eléctrica, habrá que elegir el driver adecuado. En la siguiente imagen se muestra el esquema de dos tipos de driver de corriente, uno para funcionar a 12V y el otro para conectarlo a la red eléctrica.

La corriente de funcionamiento de los driver no es ajustable, viene prefijada de fábrica y hay que elegirla en función de la corriente de trabajo y el número de diodos LED en serie que se utilicen. En este caso, la corriente de los diodos LED es entre 250 y 300 mA. Este margen de corriente es la aconsejable por el fabricante para obtener un rendimiento lumínico adecuado, sin acortar la vida útil del diodo. Como es lógico, si los diodos los hacemos funcionar con su corriente mínima aconsejable (250 mA), se calentarán menos los diodos LED y se asegura su vida útil.

A pesar de que la corriente de trabajo de un driver de corriente comercial no es ajustable, se puede modificar sustituyendo el valor de alguno de sus componentes. En ambos esquemas, el ajuste de corriente lo determinan el valor de una resistencia.

Esta barra LED se va a utilizar conectada a la red eléctrica, y se modifica el circuito para fijar la corriente de trabajo a 250 mA. La modificación consiste en eliminar la resistencia RS2 de 4,7 ohmios del circuito (ver imagen anterior).

Todos los detalles de montaje y ajustes, se muestran en el siguiente video:

Reparar gafas de acetato

Reparación de unas gafas de sol, cuya montura se ha roto por el puente. Para pegar la montura de las gafas se utiliza acetona, pero se realiza un refuerzo interior antes del pegado.

Adhesivo a utilizar

Si la montura es de acetato, la mejor solución sería utilizar acetona como adhesivo. La acetona ablanda el acetato y permite realizar la unión de las piezas rotas, presionando ligeramente las partes tratadas con acetona.

¿Mis gafas son de acetato?

No todas las gafas de pasta son de acetato. Cuando las almohadillas de la nariz son transparentes o de un color diferente a la montura, sin duda serán gafas de acetato (normalmente son gafas hechas a mano). En caso de que las almohadillas de la nariz sean del mismo color, como sucede en este caso, se trata de monturas fabricadas por inyección… y podrían ser de plástico o con base de acetato. La única manera de saberlo, es sumergir la punta de una patilla en acetona y comprobar si se ablanda. Si es de plástico, la acetona no le hará nada. En caso de que las gafas fueran de plástico, en lugar de utilizar acetona se podría utilizar cualquier adhesivo de cianocrilato (Loctite o similar).

Refuerzo antes de pegar

Como la rotura de estas gafas está en un punto muy delicado de la montura, es conveniente reforzar la zona antes de pegar. El refuerzo consiste en introducir una pieza metálica, en este caso es una grapa de las utilizadas para tapizar.

Para introducir la grapa en la montura, se realiza un agujero de 1 mm. en ambas partes de la montura. Teniendo mucho cuidado en que ambos agujeros queden perfectamente alineados.

A continuación sólo hay que pegar ambas piezas con acetona.

Una vez pegada la montura, se podría suavizar el abultamiento frotando con un dedo humedecido en acetona, o con una pequeña espátula.

El proceso entero de esta reparación se muestra en el siguiente video:

¡Maldito foco LED! – Damn LED spotlight!

Avería de un foco LED de 12V, después de 72 horas de funcionamiento continuo. La reparación anterior se hizo sustituyendo la matriz LED original del foco, por 4 diodos LED SMD de 1W en serie. Debido a un mal contacto térmico de los diodos con el bloque disipador del foco, uno de los diodos se quemó. Se vuelve a reparar el foco, mejorando mecánicamente el contacto térmico de los diodos con el disipador, y reduciendo ligeramente su corriente de trabajo.

A pesar de que este tipo de reparaciones no compensa, decido acabar con la reparación que comencé, ya que no dio buen resultado. Como era de esperar, uno de los 4 diodos LED se ha quemado, provocando el apagado del foco. Teniendo en cuenta que la corriente de trabajo de este foco es de 256 mA, corriente dentro de los límites del LED utilizado, el problema puede estar relacionado con la mala disipación térmica.

Reparación

La reparación consiste en sustituir el diodo LED quemado por uno nuevo, y unir de nuevo la serie de 4 diodos con masilla de dos componentes. Con el fin de mejorar el contacto térmico con la carcasa del foco, ya que esta hace de disipador, en esta ocasión el conjunto de los 4 diodos lo monto sin utilizar la placa soporte del diodo original. Una vez seca la masilla, es conveniente aplanar todo el conjunto con una lija de grano fino (imagen siguiente).

Reducir la corriente del LED

A pesar de que la corriente de trabajo del foco (256 mA) está dentro del margen de funcionamiento de los diodos LED utilizados (250 – 300mA), decido reducir ligeramente su valor. El circuito de control ajusta la corriente de trabajo con 2 resistencias en paralelo, una de 1 ohmio y la otra de 6,2. Al eliminar la resistencia de 6,2 ohmios, la corriente del circuito se reducirá de 256 mA hasta 220 mA.

A pesar de que esta corriente no varía mucho con respecto a la original (-13%), la temperatura de funcionamiento del LED se reducirá bastante… pero también caerá de forma exponencial el rendimiento lumínico del diodo LED.

Rendimiento lumínico

Después de reparar el foco y modificar su corriente de funcionamiento, realizo una prueba comparativa del rendimiento lumínico. Esta medida de luminosidad no sirve para conocer el valor real en lúmenes del foco LED, pero nos permite conocer la relación que existe entre el valor de la reducción de corriente y su pérdida de luminosidad.

Como podemos apreciar en la imagen anterior, al reducir la corriente del LED en un 13%, el rendimiento lumínico se ha reducido en un 50%.

Foco LED mal diseñado, ¿estafa? – Spotlight LED bad designed, scam?

Avería de un foco LED de 12V/15W, después de un mes de uso normal. Se desmonta la matriz LED con el fin de conocer el motivo de su corta duración. Como esta es la segunda vez que se quema un LED de la matriz, se realiza un análisis a fondo de su construcción, detectando que tiene un fallo de diseño. Al final se sustituye la matriz LED original por 4 diodos LED SMD de 1W de tipo CREE. Finalmente se realizan medidas comparativas de consumo y rendimiento lumínico, comparando el foco reparado con otro nuevo igual que el averiado.

¿Cómo funciona un foco LED?

Construcción de la matriz LED

El diodo LED de este foco está compuesto por una matriz de 10 diodos. Es un montaje de 5 diodos en paralelo, dos a dos, y estos 5 conjuntos montados en serie.

El problema que existe con este montaje, es que el fabricante no puede emparejar los diodos que van montados en paralelo, ya que están impresos en la matriz y no van montados en una cápsula de forma independiente. En estas condiciones, es muy difícil que la corriente que circula por cada diodo sea idéntica a la que circula por el otro que va conectado en paralelo. Así siempre iluminará uno de ellos más que el otro, y tendrá que soportar una corriente mayor a la calculada. Si el fabricante no contempla esta posibilidad, y monta diodos ajustados a la corriente que ha calculado, lo normal es que acabe por quemarse alguno de los diodos.

En el esquema del foco LED se puede ver que el circuito de corriente constante está ajustado para 256 mA. Así circulará una corriente de 128 mA por cada diodo. Si alguno de los diodos se quema por exceso de corriente, se abrirá, obligando al otro diodo que va montado en paralelo a soportar los 256 mA de la serie. Como cabe suponer, este segundo diodo también se quemará y dejará de lucir toda la matriz LED.

Reparación del foco LED

En la mayoría de los casos no compensa reparar un foco LED. El precio del repuesto y la mano de obra, suele ser superior al precio de compra de un foco nuevo. A pesar de esto, si ya disponemos del repuesto y lo hacemos como hobby, es muy satisfactorio repararlo… o por lo menos intentarlo. En este caso la reparación consiste en sustituir la matriz LED. Una solución alternativa es montar una serie de diodos LED de potencia en lugar de la matriz. Como este foco está alimentado a 12V, es necesario que la tensión de funcionamiento de la serie de diodos sea ligeramente superior a 12 V. En caso contrario, el circuito de control no podría limitar la corriente y se quemarían los diodos.

Si tenemos en cuenta que este foco de 15W, en realidad es de 5W, podemos obtener una luminosidad parecida montando 4 diodos LED en serie de 1W. Como es lógico, estos diodos deben estar dimensionados para funcionar con una corriente de 256 mA, ya que es la que suministra el circuito de control del foco.

Para sustituir la matriz LED original por 4 diodos, hay que asegurar que el contacto térmico del conjunto con la base de aluminio sea bueno. Yo he optado por crear un bloque con los 4 diodos, utilizando masilla de 2 componentes, mas conocida como barra arregla todo. Antes de aplicar la masilla, es muy importante poner pasta térmica en la base de cada diodo LED.

Después de la reparación, decido hacer una prueba comparativa de luminosidad entre el foco reparado y otro foco LED nuevo. El resultado es favorable al foco reparado, porque el consumo es de 4W en lugar de 5W, y la luminosidad es un 16% superior a la del foco original.