cargador solar improvisado

 Con ésta cargador podemos cargar pilas de ion litio de celulares, es cuestión de colocar correctamente la polaridad y hacer buen contacto eléctrico !!
En cierta forma las imágenes son una invitación a considerar la posibilidad de cargar pilas de ion litio con diversos modelos de contactos eléctricos recurriendo a energía solar de un pequeño panel...

En las imágenes no se aprecia el diodo schottky !

Caja de luz

"No es la caja de que todavía guarda la esperanza (pandora) sino la caja que absorbe luz" y cuando se abre la entrega mediante diez leds de luz blanca.

Se debe dejar espacio al lado opuesto de la tapa para que quepan los leds

por razones de espacio se elaboró pcb con los
 elementos conectados por el lado del cobre

Materiales:
Un Panel solar de 5 a 6 voltios en vació y 60 cm2 aproximado...)
Un Transistor referencia C458 (del grupo ECG85:  Emisor-colector-base)
Diez leds flux o leds de 5 mm, conectados en paralelo.
Un diodo  1N5819 (evita que  la pila afecte el panel solar en ausencia de luz solar)
Una pila de celular Nokia  ....
Un resistor de 3 ohmios a 1/4 de vatio
Un resistor de 1K Ohmios a 1/4 de vatio (va entre el positivo de la pila a la base del transistor)
Un reedswitch o interruptor magnético (va desde el polo negativo de la pila  hasta la base del transistor para ponerlo en no conducción o "corte", cuando tiene el imán cerca o se cierra la caja)
Un pequeño imán de neodimio
Un trozo de lámina de poliestireno (de 1 mm de espesor que se puedes cortar con tijeras y pulir con lija)
Una caja para guardar documentos genérica!)
DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO
Cuando exponemos la caja al sol el panel solar empieza a carga  la pila de celular a través de un diodo, en el momento que abramos la caja el interruptor magnético se separa del imán y pone a conducir el transistor entre emisor y colector, el cual a través de una resistencia de 3 ohmios energiza los leds.
Nota: en las imágenes aparece una resistencia de colector de 33 Ohmios por error, cuando en realidad debe de ser de 6,8 Ohmios!

Panel solar cargando pila de celular

Toda radiación electromagnética cuando choca con los cuerpos provoca desprendimiento de partículas o por lo menos una desbandada de electrones!!

Cada celda de una hoja al recibir  energía solar produce biomasa!!

10x6.5 cm de superficie y a pleno sol
 produce 6 voltios, sin carga!

Hay  tres tipos de paneles solares comunes:

*Los policristalinos que al apreciarlos se les nota múltiples polígonos amorfos que dan visos iridiscentes entre gris y plateado, divididos en zonas,separadas por tiras o láminas metálicas plateadas, cada segmento representa una celda o pila fotoeléctrica, cuando se logran contar las zonas,se puede deducir  el voltaje del panel solar, ya que en vacío (sin conexión a una carga o consumo eléctrico), a plena luz solar el "panel solar dará la sumatoria de estos voltajes parciales" (cada celda es de 0,6 voltios).

* Los monocristalinos presentan un aspecto de color regular oscuro dividida en segmentos de igual tamaño, cada segmento lleva un hilo metálico diminuto que separa del siguiente.(son los más eficientes) pero los más escasos en nuestro medio, en muchas ocasiones nos venden paneles solares policristalinos por monocristalinos!!

*Las celdas solares amorfas son elaboradas con una película o pintura de material fotosensible que recubre una cara de la lámina de vidrio o plástico transparente (que puede ser policarbonato).

De los tres tipos mencionados de celdas solares la mejor es la monocristalina, dependiendo si tiene cubierta o recubrimiento de calidad como vidrio,(o material vítreo) ya que el sol es inclemente y los torna opacos!

Su  rendimiento promedio es del orden del 10 al  22%, y vida útil de 10 a 20 años, ya que ellos con el uso se degeneran (o desgastan), quedando reducidos a un material altamente contaminante por tener selenio, cadmio y otras sustancias tóxicas.

De lo anterior deducimos, si asumimos que el sol nos entrega 1000 vatios por metro cuadrado, entonces 1 m2 producirá de 100 a 220 vatios.(o mejor 0,01 a 0,022 w/cm2)

* Cuando no podemos recurrir a superficies grandes, usamos paneles pequeños y esto implica buscar paneles de buen rendimiento y de más voltaje "para sobrecargarlos", haciendo que suministren un poco de más corriente, en detrimento del voltaje. De ahí que el voltaje en vacío sea mayor al de carga o de trabajo.

Otros usan la técnica de considerar por ejemplo un 20% menos de voltaje por celda (0,48 voltios si fuese de 0,6 voltios), para extraerle más intensidad eléctrica al panel fotovoltaico (amperaje).

(en otras palabras la carga resistiva debe ser tal que a plena carga, el panel solar refleje 20 % menos del  voltaje en vacío)

*Otra técnica para aprovechar al máximo la energía en los pequeños paneles solares!, es el de hallar la potencia adoptando la mitad del voltaje en vacío por la mitad de la corriente máxima que puede suministrar el panel solar. (La Máxima corriente se obtiene midiendo corriente de forma "rápida, con una carga que tenga un valor resistivo cercano a cero", o mejor usar un reóstato entre 15 y 150 ohmios como carga.), éste referente me parece más plausible !

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Pruebas de rendimiento de un panel solar!

En el trabajo de instalación de paneles solares es importante adecuar el panel solar  con su resistencia interna, a la resistencia de la carga o receptor, todo para obtener el máximo paso de corriente eléctrica posible.

Interruptor activado por sonido (vox) con opción de bloqueo ante la luz

Con tan solo un aplauso puedes prender la luz!!

MATERIALES

Semiconductores:

Dos transistores NPN referencia C458 (Q1, Q2),del grupo ECG85 (ECB)

Un transistor PNP referencia S8550 o en su defecto usar el 2N3906 (Q3) (EBC)

Un diodo, preferible 1N5819  ( k )

Ocho leds de luz de luz blanca, de chorro, de 3 voltios , preferibles flux.

Un pequeño panel solar de 4,5 a 6 voltios en vació (sin carga) y de 6,3 x 10,3 cm de superficie aproximado.

Resistores:

Dos de 1Kilo-Ohmio de1/4 de vatio (R1, R5)  (marrón, negro, rojo, dorado)

Uno de 2 Mega-Ohmios de 1/4 w (R2)   (Rojo,negro, verde,dorado)

Uno de 10 Kilo-Ohmios a 1/4 w (R3)  (Marrón, negro, anaranjado, dorado)

Uno de 47 Kilo-Ohmios a 1/4 w (R4)  (Amarillo,violeta,anaranjado,dorado)

Uno de 330 Ohmios a 1/4 w (R6)  (Anaranjado, anaranjado,marón, dorado)

Capacitores:

Dos de 0,1 µf cerámico 50 voltios, que diga 104 (C1, C3)

Dos de 220 µf a 16 voltios (C2, C4)

Miscelánea:

Una pila de celular común (3,7 voltios, preferible de 3000 mAh (3Ah)

Un CD O DVD  de fondo blanco

Un micrófono electret con sus dos cables

Una pequeña LDR  o fotorresistencia, preferible esmaltada para que soporte la intemperie para que la lámpara no se active en presencia de la luz (se puede omitir)

Una placa cobrizada de  3 x 4,5 cm

Una caja plástica negra estándar por ejemplo de 4,4 cm x 3,2 cm  x 6,9 cm

Una porción de cloruro férrico (o percloruro de hierro) y un marcador de tunta permanente elaborar circuito impreso con la placa cobrizada.

...

* El capacitor C2 y R2 determinan aproximadamente el tiempo de activación del vox, para C2=220 µf son aproximado 8 minutos.

* La pila de celular se debe alejar del calor o recubrirla con icopor (poliestireno expandido) porque el calor la altera.



Circuito impreso visto por encima y por debajo.

Conexión de 8 leds en paralelo

En menos de un año la superficie del panel se torna opaca y áspera, tal vez el polvo con la lluvia actúan como abrasivo y "el sol completan el cuadro de deterioro". Recomiendo colocarle al panel solar una lámina de vidrio o acrílico, a dos o tres cm de distancia, con la posibilidad de que circule el aire.

El Vox con Panel Solar en el  Protoboard

Para efectos de racionalizar el funcionamiento del Interruptor Activado por Sonido presentaré el circuito en el "entrenador de circuitos" con algunas recomendaciones mas detalladas.

1. El capacitor que determina el tiempo de duración del circuito activado por el sonido ( es C2, junto con R2 de 2,2M):

* debe ser de buena calidad, es decir de "pocas fugas de corriente" 

* en las pruebas se recomienda que éste capacitor sea de bajo valor ( por ejemplo 10 uF) para hacer menos tediosa la espera de resultados satisfactorios!.

* el terminal o polo negativo va dirigido al lado del divisor de tensión de 2.2M y 10 KOhmios.

* en la foto se reconoce el capacitor por un macha roja encima!.

* el valor aproximado del tiempo del vox se halla multiplicando los microfaradios del capacitor por el el valor del resistor de 2.2 MOhmios. Por ejemplo si el capacitor s de 220 uF ( 2200000x 0.000220 = 484 segundos)  entonces da 8 minutos.

2. El Micrófono electret

Está constituido internamente por un fet cmos lo que implica que es mas recomendable comprarlo con cables, ya que en el proceso de soldar es posible dañarlo.

3.  Los transistores NPN recomendados son del grupo 85, lo que significa que puede usar reemplazos como el C458 , el C945, etc , pero teniendo en cuenta el orden de las patas, Emisor, Colector y base.

El transistor de salida recomendado es el S8550 (PNP)  pero en el peor de los casos también sirve el 2N3906, ambos tienen el orden de sus terminales así: Emisor, Base Colector. (existen raras excepciones a esta regla, pero se puede sospechar por la forma casi redonda del diámetro  del transistor).

...

 APÉNDICE QUE COMPLEMENTA DETALLES

Aviso de leds

Para diseñar y elaborar un aviso con leds debemos tener claro ciertos referentes:

1. Definir cual es el motivo o tema a presentar en la superficie donde van los leds; puede ser un nombre, una figura como un corazón, una manzana, etc., por ejemplo un nombre !

2. Disponer de una tabla de de triplex  o de MDF de 4mm de grosor y de unos 19 cm de alto por 60 cm de largo.(a la que con una  puntilla o punzón fácilmente podemos hacerle perforaciones).(también sirve una lámina de poliestireno! que podemos perforar con un alambre caliente o con taladro)

3. Pintar la tabla por ejemplo de negro mate.

4. De manera estética y con sentido de distribución del espacio, en la tabla dibujamos letras gruesas  o anchas para ubicar los leds en su interior.

5. Establecemos reglas de distribución de los leds, por ejemplo en los extremos de cada letra debe ir un led y por lo menos uno en la parte media, colocando los demás leds a uno o dos cuerpos de distancia.

6. Como tenemos dos opciones para colocar leds:

hacer rotos de 5 mm en la tabla por cada led o perforar dos pequeños agujeros para las patas de los leds) optamos por la mas fácil, y es la de hacer dos perforaciones distantes 3 mm por cada led a colocar.

7. Reconociendo que existen leds de "luz de chorro" y leds "translucidos" o luz difusa ,para conectar los leds traslucidos debemos verificar que sean de las mismas características eléctricas.

8. Se recomienda no combinar eléctricamente leds de luz difusa de características eléctricas diferentes, ya que alumbran más unos que otros.

9. Si tenemos dudas de la similitud de los leds podemos recurrir al "tester de leds" y un multímetro digital en la escala de miliamperios para  verificar  que sean de la mismas corriente eléctrica (o intensidad).

10 Los leds traslucidos que venden, que tienen las patas más cortas de lo normal son de baja iluminación, se usan como luz piloto en los equipos.

HACIENDO UN AVISO CON LEDS AZULES Y/O BLANCOS

En el afán de ser explícito en la descripción apropiada, me he puesto en la tarea de redactar varias veces lo mismo, de distinta forma para luego simplificar todos los textos en uno...

1.  Una vez reconocido el perfil o delineado del gráfico en la tabla, procedemos a marcar puntos que indiquen dónde van los leds, en lo posible equidistantes 1,5 cm máximo.

2.  En cada punto realizamos dos perforaciones distantes 0,3 cm alineados en la misma dirección de los trazos del gráfico.

3.  Considerando que para que funcionen los leds con 6 voltios debo conectarlos en parejas en serie, luego procedo a conectar el terminal positivo hacia arriba o a la derecha,  como una regla de orden de referencia para ubicarnos mas adelante ("y no perder el norte del asunto").

4.  Creación de ramas: Conectamos las parejas serie, positivo del uno con negativo del siguiente, empezando de abajo hacia arriba, el punto intermedio llevará un punto de soldadura. El terminal libre positivo apunta  o señalará hacia arriba y el negativo hacia abajo de la superficie, cuando se ubica verticalmente.

5.  Se marca al pie de las puntas positivas con una x reconociendo así los terminales que van hacia arriba.

6. Creación de nodos: Se unen los terminales x  mas cercanos y se procede a interconectar con un cable calibre 26,( hilos de cable plano multicolor o arco iris) entrelazándose a todos de forma continua, se recomienda usar un cable de un color definido.(en lo posible unir los terminales x entre si sin cable)

7. Se conecta un cable de unos 25 cm a un punto x extremo, a manera de antena, para conectar el cargador de 6 voltios.(terminal positivo común)

8. El proceso de los puntos anterior se repite con los terminales que quedaron libres que van orientados hacia abajo de la tabla (terminales negativos).

9.  Si deseamos controlar o mermar iluminación  en los leds podemos recurrir a la conexión de diodos rectificadores polarizados directamente (1N4004 por ejemplo), ya que ellos reducen en 0,6 voltios la tensión eléctrica.

10.  Los leds azules y de luz blanca se pueden combinar por ser de características similares.

11.  Si deseamos hacer electricamente más eficiente el sistema,en lo posible debemos evitar usar los resistores, o usar la mínima cantidad posible.(ya que ellos disipan energía en forma de calor).

Otro estilo de construir lámparas con estructuras en alambre galvanizado gris, en cuyo interior le podemos conectar leds: !

 

Flor de Leds

Esta lámpara lleva tres leds en cada pétalo (una triada) y en el centro lleva 6 leds azules (tres duplas).

Tanto la flor como la base de la lámpara son partes de botellas pet recicladas, por ejemplo los pétalos corresponden a la parte superior de la botella, por eso su concavidad como una cuchara. Cada pétalo va unido al disco del centro con una grapa hecha de alambre galvanizado.La flor ha sido recubierta con papel higiénico combinado con pegante colbón.(para que haya mayor adherencia del pegante, lija o raya la superficie del pet de la botella)

Como tallo va un tubo corrugado flexible.

La base de la lámpara esta formada de la parte superior y el fondo de una botella, insertadas.La base lleva 6 leds de chorro verdes (tres duplas).Como fuente de energía eléctrica usamos un cargador de celular común  que normalmente es de unos 6 voltios dc.

Como elemento de control un pequeño switch de presión de lámpara. 

Detalles eléctricos:

Para compensar o balancear los 6 voltios de la fuente con el voltaje requerido por cada led se han elaborado unas "series" de dos (o  duplas) y tres leds (triada). 

Por ejemplo cada led azul soporta 3 voltios por lo que hay que inter-conectarlos de a dos para que soporten los 6 voltios.(hasta completar las tres parejas conectas de igual forma y así da un total de 6 leds).

Los led verdes y amarillos de chorro son de 2 voltios, significa que cada serie lleva tres leds para soportar los 6 voltios del cargador.

Serian cinco grupos de leds serie, como el de la figura inmediatamente anterior, (conectados en paralelo) dispuestos a recibir 6 voltios del cargador.

Nota:

Como todos los leds no tienen las mismas características eléctricas y en el comercio no las proporcionan, debemos recurrir a un "tester de leds", el cual tiene la particularidad de estar constituido con una fuente de corriente constante que nos permite enchufar el led hasta determinar la luminosidad convenida sin "quemarlo".

Luego le medimos la tensión y la intensidad con un multímetro digital,  éste dato es una referente para tenerlo en cuenta en el diseño del circuito que se va ha implementar con los leds.

Me atrevo a decir que los leds del futuro, llevaran incorporado una "fuente de corriente constante" para soportar la tensión eléctrica dentro de margenes grandes de voltaje!!. Por ahora nos toca recurrir a fuentes de corriente constante discretas, sencillas o sofisticadas según la potencia del led.

He aquí algunas clásicas fuentes sencillas de "corriente constante" :

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leds de Superficie, lo Mejor!

Linterna con leds de superficie de luz blanca

Quizá los leds de superficie son los mejores, alumbran más de tres veces un led común, su instalación es minimalista aunque algo bizarra pero se presta para una instalación rápida y práctica, que es lo que se busca cuando se trabaja con niños ansiosos de hacer una lámpara o linterna eficiente!

Solo es cuestión de hacer unas cuantas ranuras sobre el cobre de una placa de baquelita cobrizada, para ello recurrimos a un trozo de hoja de segueta y una regla guía, para rayar varias veces sobre el mismo sitio  sobre el cobre.

Luego limpiamos y lijamos la superficie un poco; para luego ubicar los dichosos leds de superficie en medio de la ranura, soportados por la presión ejercida por un borrador de un lápiz! y luego les soldamos los tres contactos laterales a la placa cobrizada, por ambos lados.

Un cargador de celular generalmente entrega 6 voltios, aproximadamente.Colocando dos de estos leds en serie obtendremos buena iluminación!! (sobre una pequeña tira de baquelita hacemos dos ranuras y sobre ellas soldamos los leds en serie considerando la polaridad).

En paralelo con los dos leds anteriores podemos conectar otra serie similar, para un total de 4 leds, y en este orden de ideas podemos disponer todos los leds que deseemos.

Materiales de una la linterna
Cuatro leds de superficie 5050 conectados en paralelo
Una placa cobrizada de 5x 5 cm  limpia
Soldadura delgada de estaño 60/40
Un portapilas de dos pilas AA, con cables y dos pilas tipo AA
un pequeño interruptor de codillo
Una caja  plásticas que pueda contener todo lo anterior.
Un cautín de 45 w de punta delgada
Un trozo de segueta.

Energía del viento o eólica

                                     Energía  eólica!! 

Cuando el sol incide en nuestro planeta causa cambios debido a la cantidad de energía que le imprime!

por ejemplo al calentarse el aire hacen o generan  grandes masas de aire que forman fuertes corrientes que a su vez son reemplazadas por corrientes de aire frió por la pare inferior. Estos vientos los podemos utilizar para aprovechar su energía cinética, a la energía de los vientos se le llama eólica, en honor al dios del viento.
Cuando un imán se mueve al pie de una bobina, en la bobina se produce electricidad (efecto generador descubierto por Michael Faraday), si logramos poner a girar imanes uniendolos a una hélice, y los imanes muy cerca de una bobina, ésta va ha convertir la energía eólica en electricidad.
Un pequeño motor puede actuar en algunas ocasiones como generador, los que dan mejores resultados son los motores paso a paso, por ejemplo.

                          

Sitios de interés : 1

Energía del viento o eólica

Luz de emergencia de 15 leds flux

diseño del circuito impreso aproximado, vista de componentes

Esta lámpara permanece conectada a la red de 120 vac, y si por alguna circunstancia cesa el voltaje de la red, el circuito por llevar tres pilas de Metal Hidróxido, ( o una pila de celular) que son recargables, hacen prender los 16 leds de forma automática!

Los 15 ó 16 leds de luz blanca van conectados en paralelo a través de una resistencia de 1,5 Ω

Materiales

Semiconductores:

Un transistor NPN referencia S8050

Siete Diodos rectificadores referencia 1N4004

Dieciséis leds flux de luz blanca, preferibles (o leds de 5mm de diámetro)

Para efectos de mejorar el funcionamiento se agregó un diodo mas en serie entre D3 y D4, garantizando así que los leds no se iluminan cuando haya energía.

Capacitores:

Uno de poliéster de 1 microfaradio a 250 voltios (que diga 105)(C1)

Uno electrolítico de 22 microfaradios a 50 voltios. (C2)

Resistores:

Uno de 100kΩ a 1/2 vatio(R1)  marrónn,negro,amarillo,dorado)

Uno de 470 KΩ a 1/2 vatio (R2) (amarillo,violeta,amarillo,dorado)

Uno de 220 Ω a 1/2 vatio (R3) (rojo,rojo, marrón,oro)

Uno de 1k Ω a 1/2 vatio (R4) (marrón,negro,rojo,dorado)

Uno de 1,5 Ω a 1/2 vatio (R5) (marrón,verde,oro, oro)

Miscelánea:

Tres pilas de Níquel Metal Hidróxido (Ni-MH) (o mejor una pila de celular que trabaja también con 3,6 voltios)

Un porta-pila para tres pilas.

Un bombillo neón

Un interruptor de codillo pequeño (opcional)

Una clavija o enchufe para 120 voltios

Un metro y medio de cable dúplex calibre 18

Una caja plástica

una placa de circuito impreso

una porción de cloruro férrico

una cubeta plástica o de vidrio

un marcador de tinta permanente de punta delgada.

Nota:

Todos los leds van conectados en paralelo entre el colector del transistor y el terminal de la resistencia de 1,5 ohmios. (R5)

Si vas a poner a funcionar la lámpara con 220 vac. debes  colocar a C1 del mismo valor pero de 400 voltios.

Se puede omitir el interruptor S1 y en su lugar colocar un puente de alambre.