Jugando con Electrones (Óptica de Microondas - V -)

[joseluis7696]

Lo siento, no había visto la advertencia. Me preocupó saber que había experimentos para matar bacterias y relacioné las dos cosas

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- Emisor experimental AM y CW, en Onda Media y Larga, con doble triodo -

Este montaje, que realizo sobre mi "Multikit de Válvulas de Vacío", representa un sencillo emisor de Onda Media y Larga de baja potencia, capaz de emitir tanto en Morse como en fonía.
Para su diseño he elegido una válvula del tipo doble triodo de media ganancia 12AU7, equipado con zócalo miniatura de 9 patas, que pese a ser utilizada habitualmente en aplicaciones de preamplificación de baja frecuencia, para la Onda Media aún retiene el coeficiente de amplificación necesario para ser utilizada como osciladora. Naturalmente también podríamos utilizar otras lámparas equivalentes a nivel de características, como la ECC82, o a nivel de patillaje como el doble triodo de radiofrecuencia 12AT7, equivalente a su vez a la ECC81.

Válvula 12AU7, equivalente a la Philips ECC82




El circuito tiene dos partes claramente diferenciadas. El primer triodo constituye un oscilador de acoplo inductivo a través del cátodo. La bobina osciladora L1 es el módulo denominado "Módulo de Antena de Ferrita", que pese a estar estudiada para ser la etapa de entrada de receptores de OM, no hay inconveniente en utilizarla como parte del circuito tanque del oscilador.
En la siguiente imagen podemos observar también que en este triodo se utiliza el sistema de polarización automática, formada por el shunt de una resistencia de 470 Kohms y un condensador de 100 pF. Este sistema se utiliza exclusivamente en osciladores y se basa en el efecto rectificador de la reja con el semiciclo positivo de la oscilación de RF. El condensador variable de sintonía es de 300 pF. y permite sintonizar desde los 300 Khz hasta 1 Mhz, más que suficiente para este montaje experimental.

Emisor experimental de AM y CW en Onda Media y Onda Larga




Para la emisión en onda continua (CW), adecuada para practicar el código Morse, bastaría con esta parte del circuito, pero si queremos modular en amplitud (AM), necesitaremos además poder variar la tensión de placa de la lámpara siguiendo las ondulaciones de la tensión de baja frecuencia. Para ello utilizaremos el segundo triodo de la lámpara trabajando de amplificador en clase A, es decir, con la tensión de reja ajustada a medio camino de su gama dinámica. La placa de este triodo ataca el bobinado primario de un transformador de relación 1:1 integrado por el "Módulo de Transformador de Tensión-Impedancia Doble", con sus bobinados conectados en modo B (ver el enlace anterior para más referencias), de manera que las alteraciones de corriente en TR 2 se traducen en alteraciones de tensión en TR 1 y por lo tanto en la placa de la válvula osciladora.
Naturalmente, sería mucho mejor un verdadero transformador de modulación en relación 1:1 (es decir, con el primario y el secundario con igual número de espiras), pero son componentes difíciles de encontrar, y este sistema nos servirá para el caso.

Existe otro tipo de modulación llamado Heising, cuyo esquema podemos ver en el recuadro rojo del esquema anterior, y que se basa en una inductancia en vez de un transformador, que alimenta las placas de las dos triodos a la vez. Sin embargo, en los emisores de cierta potencia se utiliza exclusivamente el de transformador, ya que la inductancia ha de ser de considerable valor y padece el problema de la saturación del núcleo magnético a causa de la elevada intensidad continua que circula por su devanado.
En mi caso, he probado los dos, y utilizando en el caso de la Heising los dos primarios de 230 V de los transformadores anteriores como inductancia, he conseguido una profundidad de modulación del 50 %.

El conmutador de funciones tiene tres posiciones, o mejor dicho, dos posiciones con una central no conectada (OFF). La posición CW envía la alta tensión hacia uno de los contactos del manipulador Morse, y por tanto cuando lo pulsemos el circuito se pondrá en funcionamiento emitiendo una señal senoidal pura sin modulación, que sólo será detectada por receptores equipados con osciladores de batido o más fácilmente, en un receptor normal, si ajustamos nuestra frecuencia a pocos kilociclos de diferencia de una estación comercial de radiodifusión.

Oscilación de unos 600 Khz de portadora sin modulación




Con el conmutador en posición AM, en cambio, el único interruptor que impide el funcionamiento del circuito es el pulsador contenido en la carcasa del micrófono de carbón que utilizamos en este caso. Y por tanto al pulsarlo y hablar, tanto la tensión de alimentación como la señal de audio de nuestra voz llegará al circuito, creando la modulación en amplitud correspondiente.

La decisión de utilizar un micrófono de carbón es a causa de su simplicidad y alta señal de salida, que permite modular la onda con un sólo paso amplificador, lo cual sería imposible con un micro de cristal o uno magnetodinámico.

Modulación de la portadora en un 50% conseguida con el sistema Heising, por un tono de 1 Khz. y 4 Vpp. en la entrada de micro




Una vez montado el circuito, como muestra la imagen que viene a continuación, procederemos a efectuar el único ajuste necesario, que corresponde a la tensión de polarización de de la reja de control del triodo amplificador de baja frecuencia, y que se efectúa mediante el potenciómetro de cátodo de 4,7 Kohms. Para ello colocaremos el conmutador de funciones en posición AM y ajustaremos dicho potenciómetro hasta que el miliamperímetro nos marque 20 mA, de los que sólo 10 corresponderán en realidad a dicho triodo, siendo los restantes del oscilador. El motivo de utilizar un potenciómetro en vez de una resistencia fija tiene que ver con la posibilidad de alimentar el circuito con diferentes tensiones de alimentación, lo cual inevitablemente, cambia el punto de polarización y hasta podría producir, con tensiones altas, una excesiva corriente de placa. Con este sistema, he probado satisfactoriamente el emisor tanto a la máxima tensión que me suministra la fuente de AT (265 Vcc.), como a la menor (65 Vcc.). En ésta última, el consumo para un funcionamiento correcto apenas supera los 5 mA, aunque naturalmente se reduce bastante la potencia de salida.

Aspecto del montaje del Emisor Experimental AM-CW de Onda Media y Larga en nuestro Multikit de Válvulas de Vacío




Bueno, el circuito ha funcionado sin demasiadas pegas. Y nada más dar tensión a las placas he podido escuchar los batidos en un pequeño receptor de Onda Media situado a poca distancia del emisor. Tanto las pruebas de Morse como las de voz han resultado según lo previsto dentro del rango de pocos metros de este emisor, al que no le hemos conectado ninguna antena para no causar interferencias a los vecinos. Ahora bien, en caso de querer ampliar el radio de cobertura, bastaría con arrollar 2 o 3 espiras de hilo alrededor de la ferrita, conectando un extremo al chasis metálico y el otro a un hilo lo más largo posible (20 ó 30 metros), situado en el tejado. En este caso, y pese a la baja potencia implicada en este montaje, no sería raro que nuestro pequeño Emisor Experimental AM-CW pudiera ser escuchado por algunos intrigados oyentes a un par de manzanas de nuestra casa.

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Intentando mejorar la versatibilidad de este pequeño emisor, se me ha ocurrido además añadirle modulación por tono constante. La ventaja, es que en caso de tener que efectuar una demostración y no disponer de un receptor con oscilador de batido, este tipo de modulación es mucho más evidente y vistosa, y no sufre además de la inestabilidad de frecuencia inherente a emitir sólo una portadora sin modular.

Para ello, los cambios en el circuito han sido mínimos. Solamente incorporar un módulo transformador simple que conectado al triodo amplificador de baja frecuencia, efectúa la función de circuito oscilador de BF, y un conmutador tipo microswitch para poder seleccionar este nuevo tipo de modulación o el clásico a través del micrófono o fuente exterior de sonido. En el nuevo circuito he dejado además por defecto el sistema de modulación Heising y he indicado la colocación de una antena externa, en caso de desearlo.

Circuito ampliado del emisor experimental de AM, AM Tono y CW en Onda Media y Onda Larga




En la parte del montaje mecánico, como puede verse en la imagen que viene a continuación, sólo se ha incorporado el nuevo transformador TR 3 con un condensador de 1 nF en paralelo con el secundario y el conmutador de 1 circuito - 2 posiciones para seleccionar el tipo de modulación AM.

Aspecto modificado del montaje del Emisor Experimental




Un saludo a todos

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- Un Motor Universal autoconstruido -

En una época en que los cambios tecnológicos casi pisan los talones a la ciencia-ficción y en que disponemos de fantásticos instrumentos que pocos años atrás eran inconcebibles, creo que demasiadas veces nos dejamos deslumbrar por la sofisticación y perdemos el importante punto de referencia de las tecnologías que han permitido llegar hasta hoy, que son parte indisoluble de la cultura técnica, y que más de una vez han seguido aportando soluciones a problemas imprevistos... Los motores eléctricos son del presente y sin duda serán del futuro, pero olvidamos que llevan 150 años funcionando, y que lo hacían cuando el único sistema de transporte mecanizado era la locomotora de vapor...

...Esto viene un poco a cuento porque cuando era pequeño, en Navidad, mi padre montaba un Belén como los de antes, con un verdadero pueblecito de oriente en que había casas, un estanque con un surtidor de agua real y las típicas figuritas del Nacimiento, de pastores y artesanos, y en un camino bordeado de musgo que se perdía hacia el extremo de la mesa, los tres Reyes Magos con sus camellos y sus pajes que avanzaban de día en día... Pero con todo, el elemento de aquel diorama que más me fascinaba era un molino cuyas aspas giraban lentamente mediante un mecanismo interno... Mi curiosidad me hacía subirme a un taburete y abrir el capuchón, donde se veía claramente que el motor era artesanal, lo había fabricado mi padre en sus años de colegio, a principios de los 40, y estaba hecho de plancha de hierro, hilo de cobre con envoltura de seda, hilo de bramante y soportes de madera...

...Pues bien, el otro día un compañero de trabajo me preguntó de que manera podría ayudar a su hijo de 11 años a fabricar un motor sencillo que le habían pedido como trabajo de colegio. Me pasó algunos enlaces de youtube para que le recomendara uno, pero eran montajes muy chapuceros, hechos con clavos, tapones de plástico, palillos y todo ello armado de cualquier manera en pocos minutos con pegamento termofusible... Entonces recordé el motor de mi padre, y le propuse construir uno igual... pero como la descripción de palabra era algo compleja lo mejor era que yo montara uno que le pudiera servir de modelo...

Rebusqué un poco en mis cajas de materiales y para el núcleo del rotor (el inducido) elegí unas planchitas aprovechadas de un viejo transformador, ya que el material es acero al silicio de alta permeabilidad magnética y baja histéresis, y por tanto excelente para esta función. Tomé diez de estas planchitas, arqueándolas un poco para que en su parte central pasara un eje de fibra de vidrio de 3 mm, que fijé con cianocrilato en ángulo recto a las planchas.

Sin duda podría utilizar otros pegamentos, pero para ciertas cosas prefiero el cianocritato porque es bastante fuerte, muy rápido y siempre podemos aumentar su velocidad de secado con un espray acelerador. Yo utilizo un ciano de la marca Sprint que es de uso profesional, en botella de 50 gr. que resulta mucho más barato que cualquier de tubo pequeño de Nural, Lockite o SuperGlue, y viene acompañado de su correspondiente espray acelerador.

Plaquitas rectangulares de acero al silicio aprovechadas de un transformador




Lasmismas placas ya montadas formado el núcleo del rotor




...Seguidamente recubrí el metal con una capa de cinta aislante y procedí a devanar dos bobinas (una en cada brazo) de 200 espiras, con hilo esmaltado de 0,3 mm. Para evitar tener luego que polarizar las bobinas, tuve cuidado que el sentido de las espiras fuera el mismo en ambos lados. Cuando lo tuve listo, le apliqué un poco de cianocrilato para que las espiras se mantuvieran en su sitio...

Devanando las dos bobinas del inductor, con un total de 400 espiras con hilo de 0,3 mm




Lo siguiente fue fabricar el estator o inductor. El motor de mi padre era del tipo universal. Mi padre lo alimentaba con dos pilas de petaca de 4,5 volts, puestas en serie y escondidas en la parte baja de la torre del molino, pero igualmente habría funcionado en alterna con un pequeño transformador de salida entre 6 y 9 volts. Naturalmente, para que ande con ambos tipos de corriente el campo del inductor no puede crearse con imanes, ya que al mantener las mismas polaridades norte-sur, el motor andaría bien con continua pero se quedaría parado y zumbando con alterna. Por este motivo en un "universal" el imán se sustituye por un electroimán, que cambiará su fase 50 veces por segundo de acuerdo con la polaridad de entrada, pero manteniendo siempre la misma relación de campos magnéticos con el inducido, y por tanto el mismo par de fuerzas y sentido de giro...

Para el "núcleo" del inductor utilicé una pletina de hierro galvanizado de 30x1,5 cm, también aprovechada de algún aparato que desmonté hace años. La corté en dos trozos de 15 cm, y para evitar en lo posible las perdidas por calentamiento que producen las corrientes de Foucault, pasé el metal por una llama, poniéndolo al rojo varias veces y mojándolo con un trapo húmedo en cada intermedio, con lo cual se oxidó su superficie creando una capa aislante que evita las citadas corrientes parásitas.

Platinas de hierro galvanizado con las que construiré el estator




Lo siguiente fue darles a las dos platinas la forma de herradura, con un arco de circunferencia un par de milímetros mayor que la longitud de los brazos del rotor, para que éste pueda girar en su interior y con una parte plana inferior que permita su montaje sobre una base de madera. Las dos zonas laterales rectas entre la base y la parte curvada servirán para devanar las bobinas del electroimán.

Hubiera podido utilizar una bobina única, pero me pareció una solución más estética el dividirla en dos, cada una de ellas de 200 espiras también de hilo de 0,3 mm, conectadas de manera que sus campos magnéticos se sumen. En cuanto a las dos platinas en forma de herradura las pegué con epoxi, que además acabó de aislar ambas piezas de metal, y reforcé la parte curvada con hilo de coser fijado con cianocrilato.

Doblando la platinas en forma de herradura




Las bobinas del inductor ya acabadas




Para la conexión correcta de las dos bobinas, debemos fijarnos en el sentido de ambos devanados y aplicar la llamada "regla de la mano derecha" que relaciona el sentido de la corriente con el campo magnético creado, pero si nos perdemos con las teorías siempre podemos realizar un prueba práctica. Para ello soldamos las dos bobinas en serie y aplicamos una tensión reducida (4-5 volts) entre ambos extremos. A continuación comprobamos con la parte metálica de un simple destornillador, si la herradura lo atrae... Al compartir las dos bobinas el mismo núcleo e idéntico número de espiras, también lo será su poder magnetizante, los "amperios-vuelta", de manera que si los campos magnéticos están en fase el inductor atraerá de forma considerable el metal del destornillador. Si en cambio tenemos a las bobinas conectadas de forma errónea, sus campos serán opuestos y se anularán, con lo cual el electroimán dejará de actuar.

...Así que si hemos acertado a la primera, perfecto. En caso contrario, bastará con invertir las conexiones de una de las bobinas y asunto arreglado.

Los soportes de madera los obtuve de una plancha de contrachapado de 4 mm. Para la base corté dos rectángulos de 5,5x10 cm, que pegué entre ellos para conseguir 8 mm de grosor, y luego, como se ve en las dos imágenes siguientes, corté dos formas en triángulo truncado de 4x5,5 cm como soportes verticales para el eje del rotor. En estos soportes practiqué un pequeño agujero para alojar dos casquillos de bronce como guía del eje. La distancia de este agujero a la base en mi caso era de 4,4 cm, pero ello dependerá de la posición del centro real de la circunferencia de giro del rotor, que a su vez depende de las medidas de la herradura del inductor. Por este motivo, conviene pegarlo primeramente sobre la base y realizar algunos tanteos con los soportes antes de proceder al taladrado.

En este punto he de añadir un detalle que no se ve en las fotografías. Y es que me he dado cuenta que no fue la mejor idea el utilizar una varilla de fibra de vidrio como eje del motor, por lo demás, demasiado corta. Por este motivo le he insertado dos pequeños tubos de bronce cromado (procedentes de una vieja antena de radiocasette), que aumentan la longitud por ambos lados y sin duda disminuirán el rozamiento y el desgaste durante el giro.

Siempre aconsejo que se guarden estas viejas antenas de radio, incluso rotas, porque son una buena fuente de cuatro o cinco tubos metálicos de pequeño diámetro, poca pared pero bastante dureza y que además casi concéntricos en medidas. La aleación de estos tubos parece bronce, o tal vez latón muy duro, y pueden cortarse bien con un Dremel y un disco de diamante.

En este caso, para alargar el eje, he utilizado un tubo de 3,1 mm de diámetro interior (que encaja perfectamente con la varilla de fibra de vidrio de 3 mm), y también he cortado dos pequeños trozos de tubo algo mayor para fabricar los dos casquillos que insertaré y pegaré en los soportes verticales de madera.

El inductor y uno de los soportes del eje, ya montados




Probando el giro del rotor en el centro del estator




Para un nuevo rotor, utilizaría directamente un eje de acero templado, de los que podemos obtener en cualquier viejo lector o grabador de CD/DVD de desguace, ya que en estos dispositivos el soporte del láser se desliza sobre dos ejes de este tipo. Normalmente tienen un diámetro de 3 mm, y una longitud entre 8 y 10 cm.

Bien, pues ahora viene un trabajo delicado, que es construir el colector y las delgas, que junto a las escobillas constituirán el "conmutador giratorio" que en cada vuelta del rotor cambia dos veces la polaridad de la corriente que circula a través de la su bobina. De esta manera crea un campo magnético alterno pero sincronizado con la posición, que combina los campos magnéticos de inductor e inducido para mantener el mismo sentido de giro.

Lo primero que debemos hacer es construir sobre el eje un soporte cilíndrico aislante donde montaremos las delgas. Este soporte puede hacerse de muchos materiales, aunque será un elemento que se caliente bastante durante el funcionamiento, por lo cual deberán evitarse ciertos plásticos, que además no suelen ser fáciles de pegar al metal. Un buen material sería la baquelita, pero hoy en día no es tan fácil de encontrar, por lo cual me he imaginado un sistema alternativo...

Mi soporte está hecho simplemente de hilo de coser... del tipo sintético que las costureras llaman "torsal". Para ello, después de limpiar el metal con acetona y pasarle un papel de lija de 120 para matizarlo, con una diminuta gota de cianocrilato pegaremos el extremo del hilo junto a las bobinas. Después daremos un poco de cianocrilato sobre la longitud de eje que queramos cubrir con el soporte (en este caso 1 cm), y como si de hilo de bobinar se tratara, iremos devanando un bobina con el hilo de coser, cuidando en no dejar espacios ni que las espiras no se monten unas sobre otras. Observaremos en el proceso que el cianocrilato va impregnando las fibras del hilo, creando un elemento que cuando endurezca será mucho más fuerte que cualquier plástico, comparable sin duda a una pieza de poliester y fibra de vidrio...

...Al llegar a la longitud que queremos cubrir (que podemos delimitar con una arandelita de cartón previamente fijada en dicha posición) daremos una capa de cianocrilato sobre el hilo ya pegado y procederemos a devanar una segunda capa en sentido contrario. Y así iremos en zig-zag hasta obtener el diámetro deseado. Si hemos tenido cuidado, este soporte será bastante cilíndrico, pero podemos mejorarlo con un sencillo truco: montamos el rotor en el portabrocas de un taladro, le damos una última capa de cianocrilato y lo ponemos en marcha a pocas revoluciones. Luego, con la punta de un soldador caliente que habremos limpiado para que no haya restos de estaño, le daremos una forma cilíndrica aceptable, como el rectificado de un torno improvisado, observando como con la temperatura solidifica el cianocrilato y lo va modelando con la capa más externa de hilo de coser, quedando una superficie dura, lisa y sin rebordes de ningún tipo...

Bien, éste ha sido el sistema utilizado, y aunque parezca complejo de realizar en realidad resulta más rápido hacerlo que explicarlo. Seguidamente procederemos a pegar las delgas de cobre. Yo las he construido con plancha de cobre muy delgada, de 0,2 mm de grosor, pero igualmente podríamos hacerlo con un tubito de cobre de pequeño diámetro o incluso con un trozo de tubo de antena al que luego con una lima y papel de lija retiraríamos el cromado superficial.

En mi caso he cortado un rectángulo de cobre de 10x12 mm. que he pegado con cianocrilato al soporte de hilo de coser. En este tipo de motor, el punto de inicio donde se pegue ha de coincidir en línea con uno de los brazos del inducido. Esto es importante, porque será el punto de "conmutación" de corriente durante el giro del motor y tiene que coincidir con los puntos de máxima atracción del electroimán inductor.

Pegamos la plachita de cobre con mucho cuidado, para que siga bien la circunferencia del soporte, y recortamos un par de milímetros que van a sobrar, evitando que el cobre se monte sobre sí mismo.

Cuando lo tengamos fijado, de lo cual nos aseguraremos rociando todo el conjunto con espray acelerador, con un trapo empapado con acetona retiraremos cualquier resto de pegamento endurecido que haya quedado sobre la superficie del cobre, y luego, con un cúter bien afilado o un disco de diamante montado en el Dremel, practicaremos los dos "cortes" que han de dividir la capa de cobre en dos semicilindros aislados. Cada corte, y remarco la importancia de este detalle, ha de estar en la misma línea que los brazos del inducido

A continuación pelaremos los dos extremos del cable de la bobina y con una pequeña gota de estaño los soldaremos a cada una de las delgas.

Construyendo el colector y las delgas de cobre. El eje de fibra ha sido reforzado con dos tubos de bronce




Continua en el siguiente mensaje...

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...Continua desde el mensaje anterior

- Un Motor Universal autoconstruido - II -

...Para conseguir que el rotor quede centrado y no tenga juego lateral, en el mismo eje pero al otro lado de las bobinas colocaremos una pieza de separación de 5 mm fijada con una gota de cianocrilato. En este caso la pieza es metálica, cortada de un terminal eléctrico, pero también podríamos hacerla con un par de capas de hilo de coser, de la misma manera que el soporte de las delgas.

En cuanto a los soportes del eje, uno de ellos lo pegaremos a la base con epoxi rápido, y en este caso utilizaremos este pegamento porque dará más tiempo de ir tanteando el punto correcto en que el rotor gira sin tocar la armadura del inductor. En cuanto al segundo soporte, que sujetará el otro extremo del eje y además las escobillas, he preferido que esté atornillado, porque así permitirá desmontar el rotor.

Las escobillas han de hacerse de metal flexible, en mi caso las he hecho de latón, de una anchura de 2,5 mm por 4 cm de altura, y están soldadas a sendas bases de latón de manera que puedan cambiarse si se gastan. También he dispuesto dos terminales de latón de la medida de un conector Faston, para poder conectar de manera fácil los cables de alimentación del motor.

El motor montado. Las escobillas de latón son intercambiables, y están soldadas al soporte inferior




En este motor, he conectado la bobina del inductor en serie con las escobillas, y esto es un detalle importante porque al ser el inducido de tan solo dos polos, el colector tiene dos delgas situadas a 180º una de la otra, con una separación entre ambas de tan sólo 0,3 mm. Esto hace que cuando el rotor está situado horizontalmente, las escobillas quedan cortocircuitadas por las delgas y la corriente pasa directamente de una a otra, sin circular a través de la bobina. Esto a su vez tiene dos consecuencias no deseables, que si el motor se encuentra detenido en esta posición, simplemente no arranca, y la otra, mucho peor, que si estamos alimentando el motor con una batería de baja resistencia interna, la corriente será muy alta, pudiendo quemar los cables, las delgas o incluso soldar las escobillas al colector...

...Entonces, colocando en serie la bobina del inductor, como mínimo estará siempre la resistencia óhmica de ésta que limitará la corriente. En mi caso, la intensidad de cortocircuito al estar el motor detenido en su posición neutra, es de 1Amp a 6 Volts.

Esquema eléctrico del motor




Otra precaución será soldar un pequeño condensador en bornes de las escobillas, que eliminará parte de las chispas de conmutación que se producen en el colector, con lo cual podemos esperar una mayor duración de todo el conjunto. El condensador que he puesto es de 68 nF 400 Volts, pero no es un valor crítico, podría ser del doble o de la mitad sin que se notara diferencia alguna.

Vale, pues ahora sólo queda la prueba de fuego. Acabar de montar el conjunto y conectar el motor a una fuente de alimentación. Comienzo por aplicarle una tensión continua de 6 Volts ...y el motorcito arranca como una bala... gira a una velocidad bastante alta para la masa de sus partes móviles. En cuanto a su par, sin duda no es el de un potente motor "brusless" trifásico de aeromodelismo pero tampoco resulta despreciable. Perfectamente podría hacer girar las aspas del molino del Belén, o montado en una canoa "vintage" hecha a escala, hacer andar una hélice.

El sentido de giro me ha salido a derechas, pero para invertirlo bastará con intercambiar las conexiones que van a las bobinas del inductor respecto a las escobillas. Naturalmente lo pruebo también con corriente alterna y como estaba previsto funciona exactamente igual. Voy subiendo tensiones, y aumentan el par y las revoluciones. A 12 volts la fuerza del eje es ya considerable, manteniendo un consumo de 0,5-0,6 A en vacío, que sube a algo más de 1 A al detenerlo completamente...

El pequeño motor girando a las mil maravillas, con buena velocidad y un par aceptable




En algunas pruebas posteriores compruebo que el motor arranca con tan solo 2 Volts y aguanta perfectamente tensiones de 20 volts, girando a un número alto de revoluciones y generando un par considerable que impide detenerlo con los dedos.

La verdad es que estoy contento con este pequeño montaje, porque de alguna forma me ha hecho recordar vivencias de la infancia y he podido echar una mano al compañero de trabajo y a su hijo. Y para acabar el proyecto y mejorar las estética, le he dado un buen lijado, una capa de tinte de pino y dos capas de barniz transparente, que le permitirán ocupar sin demasiada vergüenza un lugar en una estantería de mi casa junto a otros cachivaches de semejante concepción...

Una vez comprobado su funcionamiento se puede mejorar la estética con un lijado y unas capas de barniz




Aquí podemos ver un breve vídeo del funcionamiento del motor...




Un saludo a todos

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- Un Motor Universal autoconstruido - III -

mgtce dijo:
Puede ser util tambien las antenas telescópicas (siempre hay alguna de chatarra), llevan dentro una especie de ajustadores de cobre que pueden servir también para hacer los colectores además de cada uno de los segmentos, todo de varios diámetros.

Sí, Mgtce, guardo "ajustadores" de este tipo, pero no son de cobre, si no de alguna aleación de latón o bronce, ya que son fuertes y flexibles, y además han de asegurar la continuidad eléctrica de la antena, que todos sus tubos hagan buen contacto. El problema es que por cada diámetro sólo hay dos, y a veces no te da para construir delgas con la circunferencia que quieres.

...Mis delgas sí son de cobre, ya que utilizo plancha de 0,2 mm. que rescaté del blindaje de un transformador trifásico de un SAI, pero en los motores reales las delgas no son tan delgadas, porque durarían muy poco. Normalmente tienen más décimas de grosor.

Saludos

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- Un Motor Universal autoconstruido - IV -

alberttoy dijo:
Esto de la posición de las escobillas ¿tiene que ver el controlador de la turbo?
Me refiero a si has podido comprobar que el punto de activación del sensor coincide con el "avance" ideal.

Son temas de distinta tecnología pero en esencia viene a ser lo mismo: la relación entre atracción-repulsión de campos magnéticos para conseguir el máximo giro y valor de par. Lo distinto es la manera de hacerlo con este motor y con la turbomolecular, porque ésta es de inductor trifásico y rotor síncrono a imanes, mientras que el motor es de estator monofásico a electroimán y rotor también a electroimán con un colector partido mediante delgas que efectúa la inversión de corriente en el punto adecuado para que los cambios de atracción-repulsión se efectúen en el momento que más favorece al giro...

...Y este punto tendrá que ver con la forma y orientación del campo magnético del estator, con la forma y posición de las delgas y también de las escobillas. Y de esto se trata. Primeramente mejorar la intensidad y forma del campo magnético del estator, después mejorar el rotor de tres o cinco polos (impar para que no haya puntos muertos) y finalmente ajustar la "distribución" de corriente en el inducido, mediante la posición relativa de las escobillas con respecto al resto.

Para el próximo inductor también pienso usar plancha de acero silicio de 0,35 mm. que he encontrado en mi antiguo taller, que pertenecía a unos transformadores de regulación de la las antiguas balizas del aeropuerto, regulación que efectuaba por el sistema llamado de "amplificador magnético".

La ventaja de usar esta plancha en vez de hierro no es solamente evitar en lo posible las negativas corrientes de Foucault, que calientan los núcleos y causan importantes pérdidas, si no que también tiene una permeabilidad magnética muy superior al hierro, con lo cual, con la misma bobina e intensidad eléctrica (los mismos amperios-vuelta), se consigue un campo magnético más intenso y por tanto, más fuerza y rendimiento del motor...

Saludos

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- Selector electrónico de monedas -

Hace algunos años (unos 30), un amigo que trabajaba de técnico en el sector de las máquinas recreativas, me contó que las averías más frecuentes que él se veía obligado a reparar tenían casi siempre que ver con el selector mecánico de monedas de dichas máquinas. Me mostró uno, y en efecto pude comprobar que era casi una pieza de relojería, con balanzas, ejes, conductos tarados a cierto tamaño, resortes, sistemas de rebote, imanes, etc. Tal complejidad era necesaria para aceptar una moneda concreta y rechazar todas las demás...

Debido a estas características, los selectores eran carísimos, pero incluso así se les colaban una gran cantidad de monedas falsas que la picaresca popular no tardaba en inventarse. Mi amigo me mostró al menos una veintena de tipos diferentes de chapas metálicas hechas para engañar al mecanismo; discos de latón perfectamente cortados con una prensa, redondeles de aluminio hechos al parecer con unas tijeras de podar, un simple duro (5 pts.) rodeado de un hilo de cobre de 1 mm. que se convertía en el equivalente a una moneda de cinco duros (25 pts.), monedas extranjeras de mucho menos valor pero de tamaño y peso similar a las nacionales. De esta forma, diariamente, más de uno conseguía su tabaco, cafés, bocadillos o cualquier otra cosa que pudieran servir estas máquinas, por una pequeña fracción de su precio real.

De arriba a abajo y de izquierda a derecha, moneda de 25 pts. dos monedas de 5 pts. "trucadas" y una chapa de latón de medidas equivalentes




...Por otra parte, estos selectores mecánicos tenían ajustes tan críticos que a los pocos meses de funcionar comenzaban incluso a rechazar monedas auténticas, y tanto éstas como las falsas solían engancharse con mucha facilidad en su interior, dejando a la máquina inoperativa días enteros, con la consiguiente pérdida económica para sus propietarios.

Por estos motivos, y por el hecho que era un campo de gran potencial, decidí diseñar un selector electrónico que fuera más fiable, barato y estable, y que por descontado prescindiera de elementos mecánicos y movibles en su interior.

Después de llevar a cabo bastantes pruebas, rechacé sistemas que midieran el peso y tamaño de las monedas, ya que para cualquier falsificador aficionado eran características fáciles de simular. No podía ser un análisis químico, ni el sonido que hacen al caer. Comentando el problema con un compañero, y en el colmo de la complejidad, me sugirió que equipara el sistema con una cámara de televisión CCD, por entonces muy caras y voluminosas, y que un circuito analógico (¡¡toma ya...!!) reconociera la imagen de la moneda para validarla.

El sistema correcto tenía que ser muchísimo más sencillo. Siempre he pensado que el grado justo de sofisticación es el mínimo que permite resolver un problema. La idea de eliminar las piezas móviles implicaba que fuera cual fuese, debería "reconocer" la totalidad de la moneda, y no algunos de sus parámetros.

Entonces se me ocurrió utilizar un campo magnético alterno de media frecuencia (10 khz.) que estableciera una zona de influencia. Pensé también que cualquier moneda metálica que cruzara las líneas de fuerza, crearía en su interior corrientes de Foucauld, y por tanto, que produciría una distorsión medible en dicho campo.

Realicé un montaje experimental para comprobar qué magnitud podía tener tal distorsión y si sería distintivo de cada tipo de moneda. Con satisfacción, pude observar que cada pieza de cierto tamaño y cierta aleación, producía una distorsión característica y única, como una "huella dactilar" irrepetible.

Diseñé un circuito oscilador de onda senoidal lo más pura posible, ya que en otros montajes basados en campos magnéticos alternos equilibrados había podido comprobar como la presencia de armónicos dificultaban enormemente el ajuste, y después pasé a estudiar las mejores manera de posicionar las bobinas, tanto entre ellas como respecto al objeto a analizar. A lo largo varias semanas realicé decenas de pruebas distintas cuyos resultados reflejé en curvas y tablas de valores.

En cuanto al soporte físico del sistema, la moneda a comprobar pasaría a través de un conducto de metacrilato, inclinado 15º en sentido longitudinal y 10º en el trasversal, de manera que bajase siempre rodando pero pegada a una de las paredes


Conducto de exploración




Diagrama de la situación de las bobinas en el primer prototipo




El primer sistema que probé estaba formado por una bobina emisora y tres bobinas receptoras colocadas en la disposición que muestra el segundo dibujo de la figura de arriba, de manera que en ausencia de moneda las bobinas receptoras captaran una señal comprendida entre un 30 al 50% de la máxima:Las bobinas receptoras, a su vez, se conectaron a tres circuitos amplificadores formados por un transistor en configuración de adaptación de impedancia en base común, y un operacional del tipo LM747. A la salida, un rectificador y un filtro detectaría la envolvente, y generaría una tensión continua casi correspondiente al valor de pico de la señal captada por la bobina.

La salida de los detectores sería conducida a tres circuitos de filtro del tipo "ventana de tensión", que pudieran suministrar un valor "1" si la tensión de la envolvente correspondía a un estrecho margen de tensión preajustado, o un "0" si era menor o mayor que este valor.

Entonces, colocando la moneda de ajuste en el centro del conducto con ayuda de una varilla de plástico, ajusté los potenciómetros de las tres "ventanas de tensión" para que todas ellas dieran un 1. Éstas iban a su vez a una puerta AND de tres entradas, cuya salida en estas condiciones también era 1.

Sistema de tanteo de la moneda para permitir el ajuste de las "ventanas de tensión"




Una vez a punto el sistema retiré la moneda de ajuste y dejé caer una normal a través de la ranura de entrada. A medida que ésta bajaba por la pendiente, su influencia se dejaba sentir de diferente manera en cada una de las tres bobinas receptoras, cuyas ventanas de tensión coincidieron con un 1 exactamente en el punto donde habían sido ajustadas, activando el circuito AND y reconociendo por tanto la moneda como auténtica.

En los cientos de pruebas que realicé a continuación, aceptó al 100% todas las monedas correctas, rechazando también al 100% todas las falsas que introduje.

Este circuito funcionó de manera satisfactoria durante una semana, pero después comenzó a fallar. Estudiando el problema comprobé como las ganancias de los amplificadores y la amplitud del oscilador habían ido variando lentamente, de manera que las "ventanas de tensión" perdían su punto de coincidencia respecto a los valores iniciales.

Posiblemente había roto mi regla fundamental de no sofisticar las cosas en exceso. Después de estudiar las posibles soluciones acabé imaginando un circuito mucho más sencillo, con una sola bobina captadora cuyo campo se anulara en el preciso instante en que el borde frontal de la moneda cortara un haz de infrarrojos. Sería sin duda mucho más estable, ya que no dependía de niveles analógicos de ganancia como sistema de detección.

Este segundo circuito obligó a un nuevo estudio de las disposiciones de las bobinas, especialmente de la receptora, cuyo ajuste posicional era el más importante a tener en cuenta. Al final quedaron como muestra el diagrama de la parte inferior.

Disposición de las bobinas en el segundo prototipo




La circuitería también fue necesario replantearla. Aunque pude utilizar el oscilador senoidal y el amplificador básico del primer prototipo. A parte de ello, tuve que incorporar una barrera de infrarrojos y tres monoestables construidos con los mismos integrados dobles 747, así como dos puertas AND y una NOR realizadas con componentes discretos. El circuito final se muestra a continuación.

Circuito completo del selector electrónico de monedas




Las bobinas tiene todas un valor de 0,5 mH y están devanadas con hilo de 0,2 mm sobre formas de ferrita, aunque lamentablemente, por los años transcurridos desde que realicé este proyecto, no puedo dar detalles del número de espiras. Ambas bobinas fueron además sumergidas en resina epoxi para protegerlas, quedando como pequeños rectángulos fáciles de sujetar. La emisora tiene un tamaño de 1,2x1,2x3,5 cm, mientras la receptora tiene 0,6xo,6x1,5 cm.
En cuanto al montaje mecánico de los componentes, se efectuó sobre un circuito impreso perforado que se protegió en una caja de plástico de 15 X 7 X 4 cm. paralela al conducto de metacrilato por donde pasaba las monedas. La alimentación era de 12 volts cc. con un consumo que apenas llegaba a los 100 mA. suministrada por una pequeña fuente externa, ya que preferí alejar la masa metálica del transformador (y su campo magnético) de la bobina receptora.

Conducto de exploración, circuito impreso y caja de montaje






Este segundo prototipo se demostró totalmente fiable. En varios meses de pruebas no falló ni una sola vez. Encendiendo el led verde ante cada moneda de 25 pts, y el rojo cuando se le intentaba engañar con cualquier otra cosa.

En este punto, estimé que estaba listo para ser presentado en sociedad. Contacté con una empresa de ámbito nacional constructora de máquinas expendedoras y hasta me desplacé a sus laboratorios, donde sus ingenieros se rompieron el seso intentando averiguar cómo aquel conducto limpio podía separar tan eficazmente unas monedas de otras.

El selector electrónico totalmente operativo, con su fuente de alimentación




Sin embargo, la cosa se torció en el momento de hablar de patentes. Yo necesitaba financiación para seguir investigando y para proceder a los registros de patentes. Y ellos no querían soltar un chavo si no les decía cómo funcionaba mi selector, lo cual equivalía a regalarles la idea. La cosa fue dilatándose, y al fin no hubo acuerdo. Yo perdí un mes de trabajo, pero estoy seguro que ellos perdieron mucho más, ya que continuaron utilizando durante cuatro años sus caros y poco fiables selectores mecánicos... hasta que en Inglaterra apareció un selector de monedas que funcionaba por el mismo principio de distorsión del campo magnético, el cual, aún con el aditamento de microprocesadores y memorias que pueden reconocer múltiples monedas, sigue manteniéndose hasta hoy.

Prueba con una moneda auténtica de 25 pts. (observar el encendido del led verde)






Un saludo a todos