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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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:
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.
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.
El interruptor va montado en una pieza hecha con la misma impresora, y va sujeto con el mismo cableado.
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.
El marco del display está pegado con cinta adhesiva de doble cara. La tapa del zumbador y el botón van sujetos a presión.
Descarga de los ficheros .stl
Los ficheros necesarios para que puedas imprimir todas estas piezas, los puedes descargar desde el siguiente enlace:
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.
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.
Cuando el pin SEL está a nivel alto (VDD), el módulo controla el estado de las 4 celdas.
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:
El voltaje de cada una de las baterías desciende a VCLn (4,15 ± 0,5V) o más bajo.
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.
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.
He diseñado un soporte a medida del hueco, para albergar las 4 baterías 18650 y el módulo de carga YH11047A.
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:
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
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.
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.
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.
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.
Puedes descargar los ficheros para imprimir estas piezas desde el siguiente link:
