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Controlador de Lámparas fundidas
Hola Wilson, el sistema está basado en los
controladores de lámparas fundidas que
mi empresa, “Electrónica Industrial
MS89”, ha realizado para el control de
luces de locomotoras.
En MS89, nos dedicamos al diseño, fabricación, mantenimiento y reparación de todo tipo de
Electrónica Industrial. Podemos diseñar y fabricar cualquier equipo que se necesite, adaptado a
las necesidades del cliente, con la forma, dibujo, actuadores, displays, mandos, etc.
Desarrollo:
Para la realización de este
sistema, necesitamos
saber, si por la lámpara
circula corriente cuando la
queremos encender.
Si no circula corriente,
debemos entender que se
ha roto.
Si circula corriente,
debemos entender que
está bien y por lo tanto
encendida. Necesitamos
entonces, un relé de
intensidad que nos
informe de la circulación o
no de la misma. Para ello, he utilizado como base una ampolla reed con una bobina realizada
manualmente y calculada para la potencia de la lámpara de 10w/24v.
Una ampolla reed, esta constituida por dos
contactos a modo de láminas o lengüetas
metálicas, magnéticas y flexibles,
separadas y soportadas en una cápsula de
vidrio, con la peculiaridad de que estas
láminas se cierran entre ellas cuando se
les aplica un campo magnético con la
fuerza suficiente.
Cuando se les retira el campo magnético,
las laminas se separan a su posición de
reposo.
Se fabrican en distintos tamaños en
función de las necesidades de tensión,
intensidad a conmutar, histéresis de
funcionamiento fuerza de conexión etc.
La activación de esta ampolla reed, se realiza
o bien por el campo magnético de un imán o
bien por el producido por una bobina.
Este contacto lo utilizaremos para saber si
hay o no corriente en el circuito de la
lámpara.
Como veo interesante, no sólo saber que la lámpara esta rota en el instante de encenderla,
sino en cualquier momento, independientemente de que el interruptor de encendido este
apagado, he colocado algún componente más para llevar a cabo este cometido.
El sistema deberá de intervenir el cable que va a la lámpara desde el interruptor de mando
hacia la misma, para que lo atraviese la corriente. El sistema va alimentado desde los 24
voltios de la instalación. Sugiero alimentarlo a través de un fusible de 0,2Amp. Este no está
dibujado en los esquemas.
El esquema completo del diseño, está explicado un poco más adelante. Por el momento,
vamos a ver cómo fabricar la bobina para obtener la información del paso de corriente a
través de la lámpara.
Fabricación de la bobina:
Ya que la medida del diámetro la ampolla reed que hemos elegido, es de 2,5mm, he partido de
una varilla de hierro de 3mm como núcleo para realizar el arrollamiento de las espiras.
El hilo de cobre esmaltado del que disponía en ese momento era de diámetro 0.8mm, que es
suficiente para la intensidad que queremos controlar. Evidentemente cuanto mayor sección
tenga el hilo, menores pérdidas debido a la resistencia del mismo tendremos en el diseño.
En la foto se ve que se ha puesto una arandela para hacer tope al realizar el bobinado.
Es importante echar unas gotas de aceite lubricante en la varilla, para posteriormente poder
sacar la bobina sin que esta se haya pegado al soporte cuando echamos pegamento para fijar
las espiras.
Las fotos que presento, son de la fabricación de una bobina de 50 espiras, repartidas en tres
capas, aunque para el montaje final, he fabricado una de 5 capas de 20 espiras, esto es 100
espiras.
Cada vez que se terminaba una capa, se echaban unas gotitas de pegamento antes de volver
hacia atrás para bobinar la siguiente capa. Al final, se da unas vueltas de cinta aislante para
fijar el conjunto y se extrae la varilla, quedando la bobina con un hueco interior de unos 3mm
suficientes para introducir la ampolla reed.
A continuación, verificamos el funcionamiento del relé de intensidad fabricado.
Las especificaciones de la ampolla reed elelgida, en cuanto a la fuerza necesaria para su
actuación, nos dicen que son entre Fmín=15 Amp*vuelta, y Fmáx=30 Amp*vuelta.
F Si: F=I*vueltas; I=-------; vueltas
Fmín 15 Fmáx 30 Luego: Imín=--------=-----= 0,3Amp. y Imáx=-------=----- 0,6Amp. vueltas 50 vueltas 50 Es decir, que las fórmulas nos dicen que el relé se tendría que activar cuando por la bobina
circulara una intensidad de entre 0,3...0,6Amp.
En la foto se ve como con 0,52Amp, el relé no se ha activado, pero con 0,55Amp. ya se activa
y el tester de la derecha, nos indica el cierre del contacto reed. OK, fabricación correcta. El
reed utilizado en cuestión, necesita una fuerza de 27,5 Amp*vuelta.
Con esta bobina podríamos controlar una lámpara de 21w/24v ya que la intensidad para esta
lámpara es:
P 21 P=V*I; I=-----=------= 0.875 Amp. > de 0,55Amp que necesitamos para activar el reed V 24 Pero si el sistema lo queremos hacer funcionar con una lámpara de unos 10w/24v, tendremos
que realizar otra bobina que nos de mayor sensibilidad ya que la intensidad para esta lámpara
es:
P 10 P=V*I; I=-----=------= 0.411 Amp. < de 0,55Amp que necesitamos para activar el reed V 24
Es por ello que en el caso que nos ocupa, y como creo comentaste, la lámpara podría ser de
10w/24v, he fabricado otra con el doble de espiras y que me ha dado una intensidad de
disparo de 0,28 Amp. Con esta intensidad de disparo, podemos controlar la lámpara de
10W/24v correctamente, pues 0.411 Amp. > de 0,28Amp que necesitamos para activar el reed
de este nuevo relé.
Por último, las perdidas engendradas en la
bobina por la resistencia del cobre esmaltado
son mínimas. La resistencia medida en la
bobina de 50 espiras fue Rb=0,057 Ohm. y la
de la bobina de 100 espiras Rb=0.106 Ohm. En
las fotos se ve la calibración de offset relativo
del tester.
El esquema y su funcionamiento: En el esquema he colocado 2
interruptores. El de la parte superior es
para encender la lámpara en cuestión
(Mando). El inferior es para simular el
fundido de la misma (Fundido).
He colocado un piloto led rojo y un
buzzer para avisar de el estado fundido
de la lámpara.
El sistema propuesto, como ya lo hemos
comentado anteriormente, te indica si la
lámpara está fundida o no, ya esté el
interruptor de Mando encendido o
apagado.
Mando encendido (Lámpara Ok):
Cuando encendemos el interruptor de
mando y la lámpara está bien
(Fundido=no), se establece una
corriente=0.411Amp que hace que el
Reed pase a estado=on. La corriente de
polarización del transistor es llevada a
0v (masa) a través del reed. La tensión
Vgs se queda en 0V y por lo tanto el
transistor no conduce y no se activa ni el
led ni el buzzer.
Buz
zer
KP
EG
242
100 espirasCu esmaltadodiam. 0.8mm
Pilo
to le
d 24
Vcc
(roj
o) in
terr
lam
para
(azul) hacia lamp
D1 1N4007
D2
ZEN
ER
7V
5
Q1
IRF6
30
(rojo)
(negro)
(rojo) +24+24Vcc
0v (azul) 0v
Lam
p 21
W/2
4V
R2
1K/0
.25W
R1
10K
/0.2
5W
(negro) 0v
(azul)
(roj
o)
RE
ED
30
Am
p*Tu
rn+24Vcc
0v
Intensidad de polarización < 3mA
Vgs=0 Voltios
Intensidad de lámpara=0.411Amp
reléreedon
Mando apagado (Lámpara Ok):
Cuando apagamos el interruptor de
mando y la lámpara está bien
(Fundido=no), no se establece corriente a
través de la bobina y el rele reed pasa a
estado=off. La corriente de polarización
del transistor (Inferior a 3mA), es
desviada hacia 0v a través del diodo
1N4007 y de la baja resistencia de la
lámpara (para 21w/24v=27Ohm). La
tensión Vgs se queda <0,8V y por lo tanto
el transistor no conduce y no se activa ni
el led ni el buzzer.
Mando encendido (Lámpara Mal):
Cuando la lámpara está fundida y el
mando está encendido, no circula
corriente por la bobina luego el reed=off.
La corriente de polarización no es
desviada hacia 0v ni a través de la
lámpara ni del reed. Esta circula a través
del diodo zener estableciendo una tensión
Vgs = 7,5v. Esta tensión polariza al
transistor Mosfet, y por ello se enciende el
piloto de aviso y suena el buzzer.
+24Vcc
0v
Vgs<0.8Voltios
Intensidad de polarización < 3mA
+24Vcc
0v
Intensidad de polarización < 3mA
Intensidad de lámpara=0.0 Amp
Vgs=7.50 Voltios
TransistorpolarizadoEl led se enciendey pita el buzzer
reléreedoff
Mando apagado (Lámpara Mal):
Igual que en el caso anterior, cuando la
lámpara está fundida y el mando está
apagado, no circula corriente por la
bobina luego el reed=off. La corriente de
polarización no es desviada hacia 0v ni a
través de la lámpara ni del reed. Esta
circula a través del diodo zener
estableciendo una tensión Vgs = 7,5v.
Esta tensión polariza al transistor
Mosfet, y por ello se enciende el piloto
de aviso y suena el buzzer.
Montaje de Prueba:
El montaje de prueba se realiza en un a placa protoboard como se ve en la foto.Se puede ver
que con la lámpara desconectada, (cable blanco-rojo) se enciende el piloto rojo de aviso.
Posteriormente se monta todo en una placa de circuito impreso pretaladrada.
+24Vcc
0v
Intensidad de polarización < 3mA
Intensidad de lámpara=0.0 Amp
Vgs=7.50 Voltios
TransistorpolarizadoEl led se enciendey pita el buzzer
reléreedoff
Por último, muestro las fotos en
las que se ve el estado de los
interruptores de encendido
(Mando) y de fundido de
lámpara y se muestra el estado
del led rojo encendido solo
cuando fundido=si.
Interruptor fundido=si
Interruptor mando=off
Interruptor fundido=si
Interruptor mando=on
Interruptor fundido=no
Interruptor mando=on
Interruptor fundido=no
Interruptor mando=on
El montaje en el circuito impreso pretaladrado nos ofrece rapidez para un prototipo. Si
queremos cantidades mayores de sistemas sugiero realizar un circuito impreso. No obstante
pos si alguien desea realizarlo de la misma manera, aca están las fotos del montaje por las dos
caras.
Espero haberos aclarado todo el funcionamiento fabricación y demás dudas. Saludos, y hasta
la próxima [email protected], [email protected]
P.D.
Por cierto Wilson, ahora que lo tengo montado y que no me sirve de nada, te lo regalo.
Si te pones en contacto conmigo y me envías una dirección, te lo mando por transporte a
portes debidos.
