El circuito que hoy te acercamos puede tener muchas aplicaciones, más allá de ser un simple “detector de lámparas quemadas”. A lo largo del desarrollo veremos muchas aplicaciones útiles que pueden facilitar el diseño de equipos (o parte de ellos) orientados a la seguridad y control de procesos. La idea básica se origina en múltiples foros donde encontramos la necesidad de muchas personas por estar advertidos si alguna lámpara se ha roto, quemado, o ha dejado de funcionar por cualquier motivo. Por ejemplo, las luces traseras de un coche son muy difíciles de controlar si alguien no te advierte, o avisa, que una ha dejado de encender (y las multas no perdonan). Como siempre, en NeoTeo, las soluciones llegan por los caminos menos esperados y esta útil aplicación no podía ser la excepción. Descúbrela.
En los últimos tiempos, las medidas de seguridad en cualquier clase de equipos, que pueda poner en riesgo la vida de una persona, han dejado de ser una ostentación o un lujo de unos pocos, para transformarse en una necesidad de muchos. Un claro ejemplo de esto es el sistema de luces traseras de un automóvil, tal como te adelantamos en el sumario de este artículo. Una luz de freno, de reversa o de giro que no funciona puede ser un riesgo que, en el peor de los escenarios, se transforma en una tragedia que se puede evitar de manera muy sencilla. Por lo tanto, la manera más simple de controlar si una lámpara enciende es colocando un sensor fotosensible (LDR) en su cercanía y con el auxilio de un amplificador operacional tendríamos resuelto el problema. Pero, las limitaciones físicas que rodean el entorno de una luminaria hacen imposible esta implementación. Por ejemplo, la suciedad ambiente podría tapar el acceso de la iluminación al sensor y el circuito dejaría de funcionar. Otro caso sería un vehículo circulando detrás de nosotros e iluminando con sus luces la parte trasera de nuestro coche. Aquí las indicaciones dirán que nuestras lámparas están bien cuando tal vez estén todas rotas. Por lo tanto, ese método queda descartado sin alternativa.
El método es entonces colocar un sensor para saber si hay circulación de corriente a través de la lámpara. Si esto ocurre, la lámpara estará encendida y en correcto estado mientras que, cuando la lámpara no funciona, nuestro circuito no detectará circulación de corriente y podríamos encender alguna alerta en el tablero principal, como aviso de anomalía en el sistema de iluminación. Este método podría trabajar independientemente del lugar, las condiciones de operación e incluso (y esto es algo muy importante) si lo que estamos controlando es una lámpara o cualquier otra clase de equipo. Es decir, podemos controlar el funcionamiento de una resistencia calefactora, un cargador de baterías, un juguete, un relé y por supuesto, una lámpara. Ahora que sabemos que necesitamos conocer la existencia de circulación de una corriente “X” (cualquier valor dependiendo del consumo de nuestro elemento a controlar) debemos tener en claro que no necesitamos crear un amperímetro, es decir, un instrumento para saber cuánta corriente está circulando, sino sólo saber si hay circulación de corriente o no.
Un sensor de corriente muy sencillo de implementar sería mediante una resistencia de bajo valor, intercalada en serie con el circuito a alimentar y registrando la caída de tensión en sus extremos (por ejemplo, con un operacional). Si hay tensión, hay corriente circulando y en consecuencia, la carga está activa. Dicho de otro modo y haciendo caso al título del artículo, la lámpara está encendida. A este tipo de resistencias se las conoce como “SHUNT” por su aplicación y, si bien existen en el mercado para ciertos usos específicos, en aplicaciones domésticas se suelen utilizar resistencias comunes. Como te mencionamos antes, una resistencia en serie con la carga debe tener el mínimo valor posible para no consumir energía que pueda afectar el normal funcionamiento del sistema activado. Por ejemplo: si alimentamos con 12Volts una lámpara de 5Watts (clásica luz pequeña de señalización en un automóvil), la corriente que circulará por ella será de (5W / 12V = I) 416mA (0,41A). Conocer el valor de esta corriente nos determinará la resistencia interna de la lámpara por simple Ley de Ohm. Esto arrojaría un valor de 28,84Ohms. Si decidimos utilizar una resistencia SHUNT de 1Ohm (Un Ohm), la potencia disipada sobre la misma sería de poco más de 1/8 de Watt.
Observamos además, en el diagrama superior, que la tensión útil obtenida en el SHUNT alcanzaría a los 0,41Volts, un valor bajo “pero útil” para realizar mediciones. Por lo tanto, si vamos a disipar una potencia de 0,16W, será una buena medida de seguridad utilizar una de potencia cercana a ½Watt para garantizar un funcionamiento libre de calor y con buena disipación térmica. En contraste a lo visto hasta aquí, al mismo circuito utilizado de resistencia SHUNT + detector de tensión, sería imposible colocarle una lámpara de 100W para realizar el mismo trabajo de control. En la parte inferior de la imagen vemos que la corriente que circularía por el sistema sería de 4,91Ohms. Sobre una resistencia de 1Ohm (Un Ohm) esto equivaldría a 4,91Volts y a la lámpara le corresponderían sólo 7,09Volts. Esto es, la lámpara no encendería a plena potencia sino que además, en la resistencia SHUNT existiría una disipación de potencia de casi 25Watts. Esto es un disparate técnico ya que para brindar una medida de seguridad mínima, el SHUNT debiera ser capaz de disipar, además, “no menos” de 75Watts. Si lo miramos detenidamente, el método de la resistencia SHUNT tampoco es el apropiado para construir un sistema que pueda ser utilizado “en cualquier lugar y para cualquier lámpara” de un vehículo o para “una amplia variedad de consumos de corrientes”. Entonces, ¿Qué es lo más apropiado? Un Reed Relay.
El Reed Relay es un micro relé que se encuentra en cualquier teléfono inalámbrico y su función original es conectar o desconectar la línea telefónica al aparato cuando el sistema envía el comando desde el micro-teléfono hacia la base. Constructivamente es un carrete bobinado que en su interior posee un Reed Switch. A estos dispositivos los habíamos visto en oportunidad de trabajar con la veleta utilizada en la Estación Meteorológica, por ejemplo. Vale recordar que es una ampolla de vidrio que posee dos láminas delgadas de material ferro-magnético que, al estar expuestas a un flujo magnético se deforman y cierran el contacto como si fuese un interruptor. Este conjunto, el Reed Relay, tal como lo sacamos del teléfono, no es útil para nuestro propósito debido a que la resistencia interna del bobinado es muy elevada y está preparada para trabajar con bajas tensiones y corrientes, por lo tanto, lo primero que haremos es retirar todo el bobinado que forma el solenoide principal para reemplazarlo por otro construido con alambre que soporte altas corrientes. De este modo, utilizando alambre de cobre de 0,75 milímetros de diámetro construiremos nuestro nuevo Reed Switch para corrientes elevadas.
Del diámetro del alambre y de la cantidad de vueltas que podamos incluir dentro del carrete dependerán la corriente posible de trabajo y la potencia mínima de activación del Reed Switch interno de nuestro nuevo Reed Relay. Para propósitos generales aplicados en un automóvil convencional, potencias que se extiendan desde 5Watts hasta 75Watts son suficientes y para esto, tres capas bobinadas del alambre de cobre esmaltado antes mencionado serán suficientes. Esto es, unas 70 vueltas. Desde las lámparas más pequeñas hasta las más importantes estarán comprendidas dentro del marco de funcionamiento de este dispositivo que, como mencionamos al principio, no necesitamos que mida la cantidad de corriente circulante sino que nos ofrezca una referencia de su existencia o no. Cuando la corriente circule, en cualquier sentido, el contacto se activará y podrá ser utilizado para trabajar con lógica discreta, con transistores, con microcontroladores y con cualquier dispositivo que necesite la información disponible en un pequeño interruptor. En virtud de que este contacto sólo manejará señales de control, por pequeño que sea el Reed Switch interno, será útil.
Lo más importante del circuito es que a los efectos de su aplicación en corriente continua, la resistencia serie que invadirá el circuito será prácticamente igual a cero y no supondrá inconveniente alguno a la carga que está siendo alimentada. Esto es una ventaja fundamental por sobre cualquier otro diseño que utilice resistencias SHUNT ya que un mismo montaje será útil para consumos bajos como altos. En el otro caso, de acuerdo al consumo empleado tendremos que cambiar el SHUNT. Con esta idea de diseño, no tienes que pensar en nada de ello. Puedes hacer módulos pequeños que puedan intercambiarse o sumarse hasta una placa con varios de ellos, todos iguales y aptos para cualquier potencia convencional dentro de un vehículo. Además, como te mencionamos antes, si tu interés está en trabajar con potencias menores, bastará con reducir el diámetro del alambre e incrementar la cantidad de vueltas hasta alcanza la activación del Reed Switch dentro de los consumos deseados.
De este modo vemos como podemos realizar el control de encendido de una lámpara con una invasión mínima dentro del circuito utilizado y con una seguridad plena de funcionamiento. Si tienes alguna duda sobre el funcionamiento de este circuito o si deseas plantear mejoras al mismo, te invitamos a participar del Foro de Electrónica de NeoTeo donde encontrarás muchos amigos para compartir inquietudes y soluciones a problemas como este, que aparentan ser graves y son muy sencillos de resolver. ¡Te esperamos!
