¿Qué circuitos electrónicos geniales y seguros me sugieres que construya en casa?

Debe haber oído hablar de los circuitos que pueden ejecutar LED en una batería agotada (circuito de batería zombie) y los circuitos que pueden ejecutar una CFL (lámpara fluorescente compacta) en dos baterías AA. Hagamos esos.

Usualmente usan un diseño de circuito llamado ladrón de Joule.

Leamos un poco sobre esto en Wikipedia:

Un ladrón de julios es un amplificador de voltaje auto-oscilante minimalista Armstrong [1] que es pequeño, de bajo costo y fácil de construir; típicamente utilizado para manejar cargas livianas. Puede usar casi toda la energía en una batería eléctrica de celda única, incluso muy por debajo del voltaje donde otros circuitos consideran que la batería está completamente descargada (o “muerta”). De ahí el nombre, que sugiere la noción de que el circuito está robando energía o “julios” de la fuente. El término es un juego de palabras con la expresión “ladrón de joyas”: alguien que roba joyas o piedras preciosas.

El diseño del circuito es muy simple. Repasemos el diseño en mi simulación.

Observe los puntos alrededor del transformador. Esto significa que el transformador tiene un núcleo de ferrita . Debe utilizar una ferrita toroidal pequeña (1 cm de diámetro) como núcleo de su transformador.

Otra cosa. tenga en cuenta que los puntos alrededor del transistor no están en el mismo lado. Esto significa que las dos bobinas se enrollan en dirección opuesta. Si olvidó enrollar las bobinas en dirección opuesta, simplemente cambie la posición de los cables secundarios en el esquema.

Vea esta imagen de Joule Thief – Wikipedia para obtener lo que quiero decir.

Tenga en cuenta que la bobina de la derecha es el devanado primario y la bobina de la izquierda es la secundaria . Las bobinas primaria y secundaria tienen el mismo número de vueltas , por lo que no es el transformador el que aumenta el voltaje. El aumento de voltaje es causado por la auto inductancia en la bobina primaria (la correcta) debido a la rápida conmutación de la corriente por el transistor. La bobina secundaria solo se usa para enviar una señal de retroalimentación al transistor.

El voltaje de salida depende de la inductancia de la bobina primaria (forma y material del núcleo y el número de vueltas de la bobina . Puede usar 10 vueltas de los cables regulares para ambas bobinas para obtener una salida de 4V (como en la imagen) .
Nota : He usado 20 turnos en mi simulación, por eso da una salida de 6V.

Leamos cómo funciona el circuito del ladrón de Joule – Wikipedia:

El circuito funciona cambiando rápidamente el transistor. Inicialmente, la corriente comienza a fluir a través de la resistencia, el devanado secundario y la unión del emisor base (ver diagrama), lo que hace que el transistor comience a conducir la corriente del colector a través del devanado primario. Dado que los dos devanados están conectados en direcciones opuestas, esto induce un voltaje en el devanado secundario que es positivo (debido a la polaridad del devanado, vea la convención de puntos) que activa el transistor con mayor polarización. Este proceso de autoalimentación / retroalimentación positiva casi instantáneamente enciende el transistor lo más fuerte posible (colocándolo en la región de saturación), haciendo que la ruta del colector-emisor parezca esencialmente un interruptor cerrado (ya que el VCE será de solo 0.1 voltios, suponiendo que la corriente base es lo suficientemente alta). Con el devanado primario efectivamente a través de la batería, la corriente aumenta a una velocidad proporcional a la tensión de alimentación dividida por la inductancia. La desconexión del transistor se realiza mediante diferentes mecanismos que dependen de la tensión de alimentación.

El modo de operación predominante se basa en la no linealidad del inductor (esto no se aplica a las bobinas de núcleo de aire). A medida que la corriente aumenta, alcanza un punto, que depende del material y la geometría del núcleo, donde la ferrita se satura (el núcleo puede estar hecho de otro material que no sea ferrita). El campo magnético resultante deja de aumentar y se pierde la corriente en el devanado secundario, lo que priva al transistor del accionamiento base y el transistor comienza a apagarse. El campo magnético comienza a colapsar, impulsando la corriente en la bobina hacia el diodo emisor de luz (elevando el voltaje hasta que se produce la conducción) y el campo magnético reductor induce una corriente inversa en el secundario, apagando el transistor.

Con voltajes de suministro más bajos, un modo de operación diferente se hace cargo: la ganancia de un transistor no es lineal con VCE. A bajos voltajes de suministro (típicamente 0.75V y menos) el transistor requiere una corriente de base más grande para mantener la saturación a medida que aumenta la corriente del colector. Por lo tanto, cuando alcanza una corriente de colector crítica, la unidad base disponible se vuelve insuficiente y el transistor comienza a pellizcarse y la acción de retroalimentación positiva descrita anteriormente ocurre apagándolo.

Puede ejecutar un LED durante toda una semana con una batería agotada con un circuito de ladrones de julios.


Ahora hablemos de encender una lámpara fluorescente compacta con dos baterías AA. Puede usar el mismo circuito con una bobina primaria enorme para hacer esto.

En primer lugar, debe quitar el kit electrónico dentro de la lámpara.
Debe usar un transistor NPN más potente como interruptor (como 2N3055).
Para la bobina primaria, use 250 vueltas de un cable pequeño (calibre 30). Para la bobina secundaria, use 10 vueltas de un cable normal.

Puede encontrar instrucciones muy detalladas en el circuito ladrón de Joule que alimenta una bombilla fluorescente compacta. (Este diseño es el mismo con todo lo que discutimos. Solo tiene una tercera bobina adicional hecha de 5 vueltas de cable normal. En realidad, solo ha cortado la bobina secundaria por la mitad).

Espero que encuentres esto interesante.
Bests.

Es difícil saber exactamente cuál es su nivel de conocimiento y si le interesa más el lado digital o el análogo de las cosas, por lo que le sugeriré algunas cosas. Todos estos son bastante avanzados, así que si crees que están más allá de tus medios actuales, avísame y te sugeriré algunas cosas más simples. Lo que no voy a hacer es darle recetas paso a paso, porque parte de la diversión (y el aprendizaje) implica hacer una investigación en línea para encontrar esa información por su cuenta.

1) Dificultad moderadamente alta, principalmente digital con un poco de analógico: crea una versión electrónica de un Etch-A-Sketch. Usos:

  • Microcontrolador Arduino
  • Pantalla LCD gráfica
  • Dos potenciómetros para los controles.
  • Acelerómetro para determinar cuándo el dispositivo se da vuelta y se agita (¡para borrar, por supuesto!)
  • Tablero convertidor A / D para leer los potenciómetros

Aquí hay un artículo que muestra cómo conectar una pantalla gráfica a un Arduino: Arduino powered GLCD (Graphic LCD)

2) Dificultad mixta, en su mayoría digital con algo analógico, bastante programación también: construir un registrador de datos ambientales. Este tiene la ventaja de ser modular; puede comenzar con poco y agregar. Usos:

  • Computadora de placa única Raspberry Pi para adquisición y visualización de datos
  • Chip sensor de temperatura más circuitos de soporte o módulo sensor de temperatura
  • Chip sensor de humedad más circuitos de soporte o módulo sensor de humedad
  • Módulo sensor de calidad del aire
  • Módulo pluviómetro

Puede encontrar todos estos componentes a través de búsquedas simples en Google. Una extensión sería construir tanto una estación interior como una exterior (no se requiere un pluviómetro para la estación interior, con suerte), y hacer que se comuniquen a través de Bluetooth (si puede juntarlas), wi-fi o conexión de red cableada.

3) Dificultad moderada, principalmente analógica: construya un sintetizador de música electrónica. Este también es modular, ya que puede comenzar con una “voz” y agregar otras más tarde. Usos:

  • Teclado de música electrónica económico (p. Ej., Casio de gama baja); vas a destripar esto y conservar solo el teclado físico real y el amplificador de audio final
  • Muchos componentes discretos

Este es ordenado porque puede obtener esquemas para algunos de los circuitos originales de sintetizador Moog aquí: Bob Moog Schematics – The Bob Moog Foundation

Sería completamente dependiente de lo que flota su barco.

Primer año EE, construí un par de fuentes de alimentación variables para tener el voltaje de CC que necesitaba para otros proyectos. Eran transformadores simples-> rectificadores-> condensadores descomunales-> regulador analógico ajustable-> más gorras descomunales. Lo monté todo en una simple caja de proyecto de aluminio. Usé esa cosa por años. Muy útil. ¿Pero es algo básico / aburrido quizás? Depende de lo que quieras hacer.

Hay todo tipo de cosas que podrías hacer en el ámbito digital. Podrías obtener una placa Arduino y diseñar cosas para conectarla. Hay un montón de placas enchufables con características adicionales llamadas “sheilds”. Puede diseñar su propio escudo y centrarse en lo que se necesita para hacer un controlador de motor o un convertidor AD o lo que sea. O simplemente puede comprar un sheild y luego enfocarse en qué tipo de aplicación puede HACER con el sheild. Una placa controladora de motor le permite hacer un brazo robótico, un roomba, una línea que sigue al automóvil, etc. Un convertidor AD le permite leer señales analógicas como sensores de temperatura, ondas de sonido, intensidad de luz, etc.

Hay una carcasa de ethernet que se conecta a un arduino y te permite conectarlo a una red local. y software que codifica una dirección IP. Luego, desde una PC, ingresa la dirección IP en su navegador web y puede leer una página web de texto simple generada por el arduino. Puede hacer que informe cualquier valor de sensor que desee a la página web. Cosas de teledetección. No estoy seguro si puedes controlar cosas. Hay problemas de seguridad con eso.

Se pueden hacer muchos circuitos a batería en casa … Usted está limitado solo por su conocimiento e imaginación …

Puede comenzar a leer algunas revistas de bricolaje para tener algunas ideas que puedan atraer su interés y su nivel de conocimiento actual …

Las necesidades básicas que debe tener ahora antes de hacer cualquier cosa … es comprender las diferencias entre las conexiones en paralelo y en serie, el + y – de las polaridades de la batería … más la familiaridad con algunos símbolos electrónicos básicos …

Ser cool y seguro depende de ti … ¡Lo cual es difícil de decidir para cualquier extraño!