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El DIAC, comprobador de diodos (v2)

Se realizan algunas modificaciones en el comprobador de diodos, para poder medir diodos de tipo DIAC, así como los diodos ZENER de más de 25V. Un DIAC es un diodo bidireccional autodisparable, o DIodo para Corriente Alterna. Este tipo de diodos se utilizan normalmente para controlar el punto de disparo de un TRIAC, con el fin de modificar el ancho de impulso de una señal alterna.

Curva DIAC El DIAC no tiene polaridad y se comporta de manera similar a diodos ZENER de la misma tensión conectados en serie, uniendo sus ánodos o cátodos como punto común y quedando los otros dos terminales para su conexión. En este caso, el conjunto conduciría en ambos sentidos, pero sólo cuando la tensión fuera superior al valor del ZENER. Un DIAC funciona casi igual, pero su tensión de disparo está en torno a los 30V, y cuando se supera este umbral conduce como un diodo normal, manteniéndose así mientras no baje la tensión por debajo de 20V aproximadamente (dependiendo del tipo y fabricante). El comportamiento de un DIAC es similar al de una lamparita de neón.

Más detalles de la primera versión del comprobador de diodos:

Comprobador de diodos – Diode tester

Comprobador de diodos (v2)

Este comprobador de diodos funciona de manera diferente al anterior. El primero mantenía una tensión máxima al conectar su alimentación, y con el potenciómetro de ajuste se regulaba la corriente máxima de salida. Con esta versión, el potenciómetro ajusta el valor de la tensión de salida, variando también la corriente que circula por el diodo bajo pruebas. Pero en este circuito es necesario limitar la corriente máxima de salida, por lo que se incluye un circuito limitador de corriente. Al poder variar la tensión de salida con el potenciómetro de ajuste, es posible comprobar la tensión de disparo de un DIAC.

XL6009 (Step Up Converter) El módulo Step Up Converter MT3608, se ha sustituido por el módulo XL6009. El módulo XL6009 permite subir la tensión de salida hasta cerca de 50V, así es posible llegar a la tensión de disparo de un DIAC y comprobar diodos ZENER de más de 25V.

Limitador de corriente

El circuito limitador de corriente está construido a partir de un regulador de tensión de 5V (7805), conectando sus terminales de una forma especial (ver esquema). El terminal de salida + del comprobador se conecta al punto común del regulador, el cuál se conectará a masa a través del diodo bajo prueba. Entre el terminal de salida del regulador y su terminal de referencia, se conecta una resistencia de 220 ohmios. El valor de esta resistencia es el que determina la corriente máxima, y se calcula según la Ley de Ohm (R=V/I). Siendo V la tensión del regulador y colocando una resistencia de 220 ohmios, la corriente máxima a la salida de este comprobador será 22,7 mA (5/220). Este valor de corriente máxima es aproximado, porque depende de la tolerancia de los componentes utilizados.

Si no consigues entender el funcionamiento de este circuito limitador de corriente, junta las puntas del comprobador simulando un cortocircuito y revisa de nuevo el circuito resultante… la corriente que circula por la resistencia de 220 ohmios, cierra a masa a través del cortocircuito que acabas de hacer.

Comprobador de diodos – Diode tester

Construcción de un comprobador de diodos, alimentado con una batería recargable. El comprobador incluye un voltímetro y un amperímetro digital, pudiendo mostrar la tensión y corriente de forma simultánea. Este medidor suministra una tensión de salida de 25V, muy útil para comprobar diodos de AT, diodos LED de potencia, diodos Zener. También se puede modificar la corriente máxima de salida, ajustable entre 1,5 y 23 mA aproximadamente, permitiendo conocer la tensión de funcionamiento exacta de un diodo, cuando trabaja con su corriente nominal.

Funcionamiento de un diodo

Para poder interpretar las medidas que muestra este comprobador de diodos, hay que conocer los principios básicos del funcionamiento del diodo que vayamos a comprobar. Algunos diodos están pensados para funcionar en modo directo, polarizados con tensión positiva en el ánodo con respecto al cátodo (diodos rectificadores, LED, detectores), y otros en modo inverso (zener).

Todos los diodos permiten el paso de la corriente en un sentido y a partir de un umbral de tensión, pero ese umbral cambia en función del tipo de diodo. Si es un diodo rectificador de silicio convencional, el umbral es de 0,6-0,7V; pero cuando el diodo es de alta tensión, ese umbral suele superar los 10V. Lo mismo sucede con los diodos LED, dependiendo de su potencia y características varía su tensión y corriente de funcionamiento. Para que un comprobador pueda medir cualquier tipo de diodo, es necesario que suministre una tensión alta, pero al mismo tiempo limitando la corriente máxima para evitar que el diodo supere su corriente máxima de funcionamiento y se destruya.

Detalles del comprobador de diodos

Este comprobador de diodos suministra una tensión de 25V, tensión suficiente para verificar la mayoría de los diodos. También limita su corriente de salida entre 2 y 20 mA, pudiendo seleccionar y medir la corriente mediante un potenciómetro. De esta manera se puede medir la tensión de funcionamiento de un diodo LED cuando está trabajando con su corriente nominal, y así poder calcular de forma precisa el valor de su resistencia de limitación.

En este caso he utilizado un doble medidor (voltímetro/amperímetro) de tipo digital. Para poder utilizar este medidor, es necesario modificar la escala de medida de corriente. La modificación se realiza cambiando el SHUNT de medida por una resistencia de 10 ohmios. De esta manera la medida de corriente que mostrará en su display serán mili amperios (mA) en lugar de amperios (A).

Esquema

Este comprobador de diodos se alimenta con una batería recargable de 3,7V y dispone de un módulo de carga con protección TP4056. La tensión de salida de 25V se consigue mediante el módulo Step Up Converter MT3608. La tensión de salida del comprobador está limitada por una resistencia de 1K en serie con un potenciómetro de 10K, el cuál permite modificar el valor de corriente que circulará por el diodo bajo prueba.

Este comprobador se comporta como una fuente de alimentación de 25 VDC con una resistencia interna alta y ajustable… funciona como una pila/batería de 25 V agotada.

Ajustes

El primer ajuste que hay que realizar en este comprobador, es subir la tensión de salida al máximo que permita el módulo MT3608. El ajuste se realiza con el potenciómetro que incluye el propio módulo, y midiendo la tensión de salida con un polímetro.

Después habría que calibrar el voltímetro del comprobador. Moviendo el ajuste central de la parte trasera del medidor, y ajustando el valor de tensión que muestra su display hasta conseguir el mismo valor en las puntas de salida del comprobador. Esta comprobación la haremos con un voltímetro/polímetro calibrado.

El ajuste de corriente lo haremos a un valor alto, poniendo el ajuste de corriente al máximo (20mA aproximadamente). Conectaremos un amperímetro o polímetro (calibrado) en serie con un diodo de alta luminosidad en las puntas de salida. En este caso también se podría conectar directamente el amperímetro en las puntas de salida del comprobador… no es imprescindible conectar un diodo en serie. El ajuste de corriente de este medidor, es la resistencia ajustable que está situada cerca de los conectores.

Una vez realizados los ajustes, el comprobador ya está dispuesto para realizar medidas. En la imagen siguiente se puede ver la medida que muestra un diodo rectificador de alta tensión. Como se puede ver en la imagen, el umbral de este diodo es de 13,7V, de manera que no sería posible comprobarlo con un polímetro convencional.

En el video siguiente se muestra todo el proceso de montaje y ajustes con más detalles.

Linterna LED #2 – MEJORAS

Mejoras en la linterna de tipo LED, recargable y con ajuste de luz. Con el fin de proteger la batería frente a una descarga excesiva, se sustituye el módulo de carga por otro en el que se incluye dicha protección: TP4056 con protección. Con el fin de conocer el estado de carga de la batería, evitando que se apague la linterna sin previo aviso, se añade un sencillo indicador luminoso. Este video es la segunda parte del video en el que se modifica una linterna clásica, con pilas y bombilla de filamento: Linterna LED recargable y con ajuste de luz

El módulo TP4056 con protección, permite cargar baterías de Li-ion (3,7V) y protegerlas frente a cortocircuitos, sobrecargas y sobre descargas. Este módulo incorpora el chip DW01A, encargado de controlar el estado de la batería, junto con el chip FS8205A (doble MOSFET) encargado de cortar la conexión entre la batería y la fuente de consumo.

El chip DW01A desconecta la salida cuando la tensión de la batería (bajo carga) se reduce hasta 2,4V. La reposición es automática, y sucede cuando la batería supera el valor de 3V. En la siguiente imagen podemos ver su esquema por bloques, así como la tabla con los umbrales de conexión y desconexión.

DW01A - Esquema por bloques — DW01A – Esquema por bloques

Como podemos observar en el esquema siguiente, la desconexión se efectúa por el terminal negativo. El polo positivo es el mismo terminal entrada-salida, aunque el módulo TP4056 diferencia los dos puntos de conexión.

Al utilizar el módulo MT3608 (Step Up Converter) como elevador de tensión, la luminosidad de la linterna no dependerá del estado de carga de la batería, mientras tengamos una tensión superior a 2V . Esta ventaja se podría convertir en un problema, si no cargamos la batería antes de su tensión baje de 2,5V (la batería podría estropearse). Al montar en la linterna el módulo de carga: TP4056 con protección, protegemos la batería frente a posibles descuidos, por dejar la linterna encendida o no cargar la batería cuando se agota su capacidad útil.

Linterna #2 - Montaje — Linterna #2 – Montaje

El problema que podríamos encontrar ahora, es que nunca sabríamos el estado de carga de la batería… y es posible que se apagara de golpe la linterna cuando más la necesitamos. Para solucionar este inconveniente, podemos añadir un simple control visual para comprobar el estado de carga de la batería. Como podemos ver en el gráfico de montaje, el circuito está compuesto por un diodo LED de color blanco, dos diodos 1N4148 y una resistencia limitadora de 100 ohmios. Este diodo LED se conecta con el polo positivo de la batería y el negativo, pero este último lo tomamos después del interruptor de encendido de la linterna (observar el esquema anterior). Dependiendo de la tensión umbral de encendido del diodo LED, tendremos que añadir un número de diodos en serie, hasta conseguir el punto de encendido que necesitemos. En este montaje, el encendido del LED se produce cuando la tensión supera los 3V, y adquiere su brillo nominal cuando supera los 3,7V aproximadamente. Con estos valores, observando el nivel luminoso del LED, podremos conocer el estado de carga de la batería.

Linterna LED recargable y con ajuste de luz

Conversión de una linterna clásica, con pilas y bombilla de filamento, a una linterna de tipo LED recargable y con ajuste de luz. La linterna utiliza una pequeña batería de 3,7 V / 1200 mAh, un diodo LED de 3W, el módulo elevador de tensión MT3608 (Step Up Converter) y el módulo de carga por USB para baterías TP456. Esta linterna incluye un regulador de luz (dimmer), para adaptar la cantidad de luz según nuestras necesidades y mejorar la autonomía de la batería.

Con el fin de prolongar la duración de la batería y evitar el calentamiento del diodo LED (3W), es conveniente limitar su corriente máxima. En este caso, vamos a fijar el máximo de luz al 50% de la capacidad del diodo LED. Como la corriente máxima del diodo es de 300 mA, calculamos el valor de la resistencia en serie que pondremos con el LED, para obtener una caída de tensión de 0,6 V cuando circule una corriente de 150 mA (50% de 300 mA). Utilizamos el valor de 0,6 V, porque esta es la tensión de referencia del MT3608.

Cálculos - Linterna LED — Cálculos – Linterna LED

Luego calculamos el nivel de tensión mínima que debe suministrar el módulo MT3608 para que comience a iluminar el LED. En función del valor óhmico del potenciómetro que utilicemos para controlar el brillo de la linterna, calcularemos el valor de la resistencia que debemos poner entre la salida de positivo y el potenciómetro (ver los cálculos en la imagen anterior).

Montaje - Linterna LED — Montaje – Linterna LED

IMPORTANTE

Al utilizar el módulo MT3608 (Step Up Converter) tenemos la ventaja de que la luminosidad de la linterna no dependerá del estado de carga de la batería, porque el circuito mantiene la tensión de salida constante, mientras tengamos a la entrada una tensión superior a 2V . La desventaja es que debemos tener cuidado de recargar la batería, antes de que su tensión de salida baje de 2,5V. Si no hacemos un uso muy prolongado o frecuente de la linterna, eso no debería ser un problema. Pero podríamos evitarlo si instalamos como módulo de carga el TP4056 con protección, en lugar del TP456. El TP4056 (con protección) incluye entre otras cocas, un MOSFET a la salida para desconectar la batería cuando su tensión es menor de 2,9V. Para ello dispone de 4 terminales: 2 para conectar los dos polos de la batería y los otros dos para conectar la carga. Puedes ver mas detalles en el siguiente video: Linterna LED #2 – MEJORAS

Prestaciones y medidas de la linterna LED

Eficiencia del circuito con el brillo al máximo: 75%
Consumo máximo de la batería: 520 mA
Autonomía estimada de la batería (1200 mAh) con el brillo al máximo: 2H 24′

Alimentador para emergencias, con baterías recicladas

Construcción de una fuente de alimentación autónoma, utilizando 2 baterías recicladas de un PC. Esta fuente de alimentación es ajustable en tensión, entre 4,8 y 17,4 voltios, aunque podría funcionar entre 2 y 28 voltios. Suministra una corriente máxima de 2 amperios a 5V. La corriente máxima va disminuyendo a medida que se aumenta la tensión de salida.

Esta fuente de alimentación podría utilizarse para alimentar cualquier equipo electrónico o cargar su batería, sin la necesidad de disponer de una toma de energía eléctrica. Para facilitar el ajuste de la tensión de salida, la fuente dispone de un voltímetro. La capacidad-autonomía de la fuente dependerá de la batería que se instale, en este caso se han instalado dos baterías en paralelo de 3,7V / 10,95Wh.

(10,95 x 2) / 3,7 = 5,9 Ah

Esta fuente está basada en el chip MT3608: ‘Step Up Converter’ de alta eficiencia. Como se puede ver en la imagen del oscilograma, es una onda de ancho y amplitud variable (PWM de amplitud variable). La frecuencia nominal es 1,2 MHz, pero tiene un pequeño margen, y varía en función de la tensión de entrada. Se debería tener en cuenta que este tipo de control, trabajando con señales de alta frecuencia (RF), podría generar señales interferentes en sus proximidades (EMI – ElectroMagnetic Interference).

En estas gráficas se puede observar la alta eficiencia del ‘Step Up Converter’ (MT3608), y la corriente máxima que puede suministrar a diferentes tensiones de salida (medidas reales) .