Estación meteorológica con Arduino MKR1000

Hace unos meses me topé con un proyecto divertido: quería publicar en la Web información del clima de Huigra Viejo Camping –un sitio para hacer camping ubicado en los Andes del Ecuador. La idea era que el turista interesado pudiera consultar las condiciones climáticas en tiempo real, a través del sitio www.huigra.com, y de paso, como una característica extra, consultar el pronóstico del tiempo para los días que tenía planeado reservar su estadía.

El problema fue que todos los proveedores de pronósticos de tiempo como weather.com o forecast.io me proporcionaban datos alejados de la verdad. La razón: aparentemente el gradiente de temperatura en la zona es muy abrupto y el clima varía mucho de una ubicación a otra muy cercana (a menos de 1 km de distancia), dificultando extrapolar los datos de las estaciones de monitoreo cercanas o información de satélite… y bueno, el sitio de camping precisamente se encuentra en la ladera escarpada de una montaña.

Weather Station {focus_keyword} Estación meteorológica con Arduino MKR1000 14525044 10210188711170877 6975906271751415556 o

La solución? Tomar la temperatura in-situ con algún hardware y luego reportarlo de algún modo en el sitio Web en cuestión. Una oportunidad ideal para jugar con el Arduino MKR1000, pues gracias a su soporte WIFI, nos permitirá transmitir data hacia el Internet, a través de algún router inalámbrico.

Haremos el proyecto muy sencillo, sólo con 2 sensores (de hecho así es como está instalado), que nos permitirán reportar 3 parámetros: temperatura, humedad y presión barométrica. La conexión es bastante simple como vemos en la siguiente figura.

Fritzing {focus_keyword} Estación meteorológica con Arduino MKR1000 Screen Shot 2017 07 16 at 7

BMP180

Lo encontramos en la parte de arriba de la imagen anterior. Este sensor es básicamente un sensor de presión barométrica muy fácil de usar, pues nos permite conexión con el MKR1000 a través de I2C.  El soporte I2C en Arduino es maravilloso, pues nos permite encadenar varios dispositivos (como sensores) al mismo cableado I2C. En este caso sólo usaremos UN dispositivo (el BMP180), pero podríamos añadir más con poca modificación. En todo caso lo único que necesitamos conectar es dos cables de data, marcados como SCL (el reloj) y SDA (la data), además de la referencia de GROUND. El SCL en el MKR1000 es el pin D12 y el SDA corresponde al pin D11.

DHT11 (o DHT22)

Un sensor de temperatura y humedad. Económico y fácil de usar. En la figura anterior lo encontramos en la parte inferior.

Weather Underground (wunderground.com)

Weather Underground es una plataforma comunitaria de reporte del clima, disponible online, que nos permitirá reportar las condiciones climáticas a la nube. Actualmente cuenta con más de 250,000 estaciones conectadas… una locura!… También nos provee un API, llamado PWS, que hace posible que existan plugins para sitios Web, así como apps para tablets o smartphones.

La documentación del API que usaremos en este proyecto lo encontramos acá http://wiki.wunderground.com/index.php/PWS_-_Upload_Protocol

Para usar esta plataforma debemos registrar un usuario (es grátis) y crear una estación meteorológica para comenzar a reportar. Se nos asignará un identificador de la estación meteorológica creada, así como una clave, para usar desde las invocaciones al API.

Weather Underground {focus_keyword} Estación meteorológica con Arduino MKR1000 Screen Shot 2017 07 16 at 8

El código Arduino

Para facilitar la cosa he creado un repositorio en GitHub. http://www.github.com/elandivar/huigra

No voy a explicar todo el código porque es bastante simple, pero hay unas líneas a las que sí les dedicaré una corta explicación y es la función sendSample del archivo https://github.com/elandivar/huigra/blob/master/huigrastation.ino

String sendSample(float temp_fahr, float Humidity, float baro_mbar) {
 if(debug>=1) Serial.println("sendMessage: Sending Message");
 String geturl = "/weatherstation/updateweatherstation.php?action=updateraw&ID=" + String(wunder_sid) + "&PASSWORD=" + String(wunder_pass) + "&dateutc=now&humidity=" + String(Humidity) + "&tempf=" + String(temp_fahr) + "&baromin=" + String(baro_mbar);
 Serial.println(geturl);
 String msg_response = sendREST(servidor, 80, geturl, "GET", "");
 Serial.println(msg_response);
}

Dentro de esta función invocamos el URL de wunderground.com. Si todos los parámetros están correctos, el servidor nos responderá con la palabra “success” (y un estatus 200 obviamente). Por ahora no estamos revisando la respuesta del servidor, así que esto queda para una mejora futura.

En una próxima versión también habilitaremos el soporte para batería LiPo, de tal manera que podamos conectarle un pequeño panel solar y darle más autonomía a nuestra estación.

P.D. Mención especial a AsiriLabs, que nos proporcionó los componentes necesarios para la construcción de este prototipo.

Ingeniería inversa y análisis de un cargador USB de 2 amperios

oscilloscope

Bueno, de cuando en cuando desarmo y daño cosas; y como estaba con ganas de desbaratar algo, qué mejor que abrir un cargador USB de esos chinos que no cuestan mucho :) {focus_keyword} Ingeniería inversa y análisis de un cargador USB de 2 amperios icon smile

La cosa es que quería ver su circuitería para examinar qué tan seguro es, pues la semana pasada me llegó una de esas noticias que dicen que a un fulano se le incendió la casa cuando se inflamó su cargador de celular. Cosa de locos.

Por otro lado también quería hacerle ingeniería inversa al cargador para compartir su diagrama esquemático, pues hace tiempo publiqué un cargador USB de 500mA bastante sencillo y algunos me preguntaron que cómo podían hacer uno de más potencia para cargar su iPad.

Por extraño que parezca en el Web no encontré nada 100% funcional así que creo que este esquemático sacará de apuros a más de uno.

Lo que encontré dentro es básicamente lo que se conoce como switching mode power supply o fuente conmutada; pero hay muchos tipos de fuentes conmutadas y la que tenemos aquí es una fuente auto-oscilante del tipo flyback converter.

(No me presten mucha atención a toda esta terminología técnica, pero seguro a alguien le servirá esa información).

La fuente es relativamente segura porque aísla la red eléctrica de 110/220V de nuestro computador, a través de un transformador y de un circuito óptico. Lo único que no me convence es ese capacitor C4 que no estoy seguro para qué miércoles lo pusieron allí. Yo lo sacaría. Por lo demás, parece ser una fuente relativamente segura de usar, excepto si se usan componentes de mala calidad, que no es el caso. Eso sí, hay que tener en cuenta que hay voltajes DC altos en ciertas partes del circuito y esto siempre será un riesgo.

Captura de pantalla 2015-08-15 a las 22.10.24 {focus_keyword} Ingeniería inversa y análisis de un cargador USB de 2 amperios Captura de pantalla 2015 08 15 a las 22

Para explicar cómo funciona este circuito lo voy a dividir en 4 etapas como en la siguiente figura.

circuit_explanation {focus_keyword} Ingeniería inversa y análisis de un cargador USB de 2 amperios circuit explanationEtapa 1: Rectificación y filtrado de entrada

Esta parte se entiende fácil. Tenemos un puente rectificador conformado por 4 diodos que rectifican la parte negativa de la onda senoidal de entrada y tenemos el capacitor C1 que suaviza o filtra el voltaje para tener un voltaje DC. Lo único importante a destacar aquí es que el voltaje DC es alto (117 x 1.4142 = 165.5 Voltios DC en mi caso); así que tenemos que tener mucho cuidado al manipularlo.

Etapa 2: Oscilador y driver del primario

Los componentes activos de esta etapa son 2 transistores. Uno pequeño, el S9014 y otro de más potencia, el 13003 que se encarga de conmutar el primario del transformador. Los componentes C6, R3 y D3 sólo sirven para formar un lazo de corriente con el primario cuando el transistor Q1 se encuentra apagado. Debido a que el primario presenta inercia a la corriente, la corriente tenderá a seguir circulando cuando Q1 se apague, pero lo hará a través de C6, R3 y D3.

El transistor Q2 también se puede decir que forma parte de la etapa 3 del circuito, pues allí es donde se mezclan las dos señales de retroalimentación: la que viene a través de la bobina marcada como FBACK y la que viene a través del circuito óptico. Con las dos señales se corrige cualquier desviación del voltaje que pudiese existir.

Etapa 3: Circuito de retroalimentación

Cualquier desvío en el voltaje de salida se corrige a través de dos señales, la primera viene del devanado secundario marcado como FBACK y la segunda viene de un opto-acoplador. Las dos señales son tomadas de tal manera que existe un aislamiento eléctrico entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada. El aislamiento es óptico en el caso del opto-acoplador y magnético en el caso del transformador.

El opto-acoplador usa un diodo zener de 4.3 voltios en su entrada, que sumado a la caída de voltaje de 0.9 voltios del propio dispositivo suman aproximadamente 5.2 voltios. Si el voltaje de salida sube más de 5.2 voltios, la salida del dispositivo opto-acoplador disminuye su resistencia aparente y esto modifica el ciclo de trabajo de la onda que alimenta el transformador.

Etapa 4: Rectificación y filtrado de la salida

Aquí solo se rectifica y filtra el voltaje para hacerlo útil para su consumo. En lugar de un diodo rectificador convencional se usa un diodo Schottky para aprovechar su rapidez y su baja tensión de umbral.

protoboard {focus_keyword} Ingeniería inversa y análisis de un cargador USB de 2 amperios protoboard

Finalmente, he armado el circuito en un bread-board para ver si funciona y los resultados fueron los esperados. Sólo como nota interesante tomé la forma de onda de la oscilación en el secundario del transformador (antes de pasar por el diodo Schottky). Aquí una foto de la onda de salida sin carga (la tomé con un osciloscopio portátil que tenía a la mano, no necesariamente preciso). Como se puede ver, el periodo de oscilación es de aproximadamente 800 uS.

oscilloscope {focus_keyword} Ingeniería inversa y análisis de un cargador USB de 2 amperios oscilloscope

Cosechando energía de ondas de radio. Tecnología del futuro… o del pasado?

Crystal_radio_advertisement

Hace unos días me topé con un producto que se está financiando en Kickstarter (el más popular sitio de crowdfunding); un dispositivo que carga tu celular cosechando energía de las ondas de radio que existen en el ambiente. Cool, cierto? Energía grátis!!!

NikolaLabs (Proyecto en Kickstarter)

cargador {focus_keyword} Cosechando energía de ondas de radio. Tecnología del futuro... o del pasado? cargador

Buenísima idea!… y si llega a perfeccionarse podría significar el fin de los cargadores de pared o de las baterías portátiles!… asombroso!

Me imaginé un mundo con muchos dispositivos cargándose con energía disponible en el ambiente… pero mientras me transportaba al futuro en mi cápsula del tiempo me asaltó un Deja Vu… “ya he oído esto antes, muchísimo antes”.

Hurgué un poco en los cajones de recuerdos y lo encontré. En realidad ya había visto este concepto funcionando antes, pero antes incluso de lo que imaginaba… en la década de los 80s!!!

Lo descubrí por una historia de mi abuela, que me contaba que mi padre había confeccionado un receptor de radio con tan sólo una roca y pocas chucherías más.

Me parecía una historia fantástica y durante algunos años de mi niñez viví intrigado por la historia, tratando de encontrar más pistas de aquel aparato mágico.

Años después supe que se trataba de un radio de galena o de cristal. Es decir, seguramente la roca que había usado mi padre era una roca de galena. Un mineral compuesto por plomo y azufre.

galena {focus_keyword} Cosechando energía de ondas de radio. Tecnología del futuro... o del pasado? galena

Se podría decir que una radio de cristal es el receptor de radio más sencillo de construir posible. Sin embargo, lo interesante es que no necesita alimentarse de energía… SÍ, LEYÓ BIEN… Funciona sin pilas, sin paneles solares, sin la necesidad de conectarse a la red eléctrica, nada, nada de eso. La energía con la que funciona viene de las propias ondas de radio que consume y demodula y lo más interesante es que se concibió el el SIGLO 19!!!

A principios del siglo 20 su uso se popularizó y fue parte del entretenimiento de muchas familias y entusiastas, que gracias a este aparato podían escuchar transmisiones a kilómetros de distancia, incluso al otro lado de nuestro planeta.

En un próximo artículo explicaré cómo construir una de estas radios y por supuesto, remontarnos al pasado escuchando programas radiales a “la vieja usanza”.

A veces, para predecir el futuro, sólo basta averiguar cómo era el pasado… y como muestra los dejo con otro artículo que escribí hace algún tiempo acerca de los autos eléctricos.

Por qué elegir un appliance Elastix?

appliances_elastix_son_mejores {focus_keyword} Por qué elegir un appliance Elastix? appliances elastix son mejores

Un amigo cercano y colaborador de Elastix me hizo notar que publicitamos poco ciertos hechos interesantes acerca de los appliances Elastix. La verdad ponemos mucho esfuerzo en tener un producto de la más alta calidad desde el punto de vista de ingeniería, pero hacemos poco marketing de esto. Así que quise compartirles algunas cosas que sabemos los que trabajamos en el equipo Elastix pero se hablan muy poco fuera. En el presente artículo enlisto y explico 10 buenas razones –aparte del espectacular color naranja por cierto ;) {focus_keyword} Por qué elegir un appliance Elastix? icon wink — por las que es mejor comprar un appliance Elastix en lugar de un servidor cualquiera.

1) Se puede estar seguro de que Elastix funciona sobre este equipo y viene pre-cargado

Cuando alguien compra un computador cualquiera e instala Elastix, hay muchas variables que pueden salir de control. Es muy difícil que podamos probar Elastix para todos las marcas de computadores que existen en el mundo, así que no es imposible que el mainboard o algún dispositivo no sea reconocido correctamente por el sistema operativo o que existan problemas de estabilidad; que en telefonía es inaceptable. Por eso existen los appliances Elastix, y es allí donde nos aseguramos que Elastix funcione de manera óptima. En muchos casos inclusive hemos optimizado la distro para que funcione bien sobre nuestros equipos.

2) Construido sobre la filosofía de chasís totalmente metálico

Así es. ESTAMOS EN CONTRA de usar una carcaza plástica para una IPPBX y existen razones de sobra. Muchos dirán que el plástico está de moda y ayuda a reducir costos, pero en este sentido somos inflexibles y explicaré las razones.

Menos interferencia

Esto es crítico en un equipo de telecomunicaciones donde la interferencia puede afectar la calidad de voz. El chassis metálico desempeña el rol de un escudo contra las interferencias; este principio se conoce científicamente como Jaula de Faraday y existe mucha documentación en Internet (http://es.wikipedia.org/wiki/Jaula_de_Faraday)

Mejor disipación de calor

Es indiscutible que el metal disipa MUCHO mejor el calor que el plástico y un equipo bien refrigerado siempre desempeñará mejor que uno recalentado. Esto sin contar con el alargamiento de la vida útil del equipo.

Mejor resistencia a golpes 

Desde la escuela nos enseñan que los metales son maleables. Esto les permite doblarse en lugar de romperse, lo cual es útil durante el transporte. Basta con ver el siguiente video donde pasamos un auto sobre un appliance Elastix para darse cuenta que es improbable que un appliance plástico soporte este peso encima https://vimeo.com/104447883

 3) Apoyas al proyecto Elastix, un proyecto libre

El equipo Elastix hace un esfuerzo gigantesco para el proyecto siga siendo libre. Invierte miles de horas de desarrollo al año, investigación y desarrollo, alojamiento Web, etc. Son miles de dólares que necesitan financiarse de algún modo. Una manera de contribuir con tal iniciativa es adquiriendo un appliance oficial.

4) Tu appliance es monitoreado 24/7/365 y eres alertado de posibles fallos.

Al momento de adquirir un appliance Elastix uno puede obtener monitoreo desde la nube. De esta manera uno puede ser alertado cuando los recursos del servidor comienzan a utilizarse de manera inusual como por ejemplo si las grabaciones comienzan a llenar el disco duro. Es una manera de estar un paso adelante de los problemas. Con un appliance oficial esto viene incluido, sólo es necesario activarlo.

5) Tienes un 15% de descuento en training y suscripciones de soporte

Así es, creemos que la mejor manera de maximizar la inversión al adquirir un appliance oficial es entrenándote. Aparte, puedes obtener soporte de ingenieros certificados y con mucha experiencia a un precio descontado. Con esta combinación tiene sin duda la mejor opción del mercado.

6) Si requieres soporte, todos nuestros agentes conocen el hardware y te pueden brindar un soporte óptimo

Nuestros agentes de soporte in-house se encuentran familiarizados con todos los modelos de appliances Elastix. Lo que sin duda es una ventaja.

7) Diseñados en latinoamérica

Los appliances Elastix son fabricados en distintas partes del mundo, pero la concepción y el diseño se hacen en latinoamérica. Poco a poco el proyecto Elastix se ha convertido en un símbolo de que sí se puede hacer tecnología de alta calidad en nuestra región y nos sentimos orgullosos de ello.

8) Las características de llamadas concurrentes se hace sobre el 30% de la capacidad de CPU

Esto es una diferencia importantísima si comparamos contra la competencia. Existen otras marcas que publicitan un número de llamadas concurrentes de más de tres veces a las de appliances Elastix usando hardware similar. La diferencia radica en que en Elastix somos MUY conservadores a la hora de publicar el número de llamadas concurrentes de un appliance Elastix. Esto también quiere decir que si un cliente adquiere un appliance Elastix con capacidad para 30 llamadas concurrentes, lo más probable es que soporte muchísimo más llamadas. Lo que queremos es clientes contentos.

9) La solución de bugs reportados sobre instalaciones en appliances Elastix tienen máxima prioridad

Cuando un cliente reporta un problema en la distribución Elastix a través de los canales oficiales, este tiene la prioridad más alta si se trata de un usuario de un appliance oficial. Es lo más justo y es lo más conveniente para un comprador de un appliance Elastix.

10) Todas las pruebas de certificación de hardware se realizan sobre appliances Elastix

 El programa de certificación de hardware Elastix es una iniciativa exitosa de Elastix a la que se han adherido la mayoría de  marcas del mercado de la VoIP (http://www.elastix.org/index.php/en/product-information/certified-hardware.html). Pues entérense: las pruebas de hardware de terceros se realizan sobre appliances Elastix! Esto quiere decir que si adquirimos una tarjeta de telefonía de otra marca, es mucho más probable que funcione bien sobre un appliance Elastix que sobre otro equipo.

Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío)

ampi

Uno de los usos poco conocidos que se le puede dar a una radio antigua de válvulas (o tubos de vacío), es como amplificador de guitarra eléctrica.

El cálido sonido de un amplificador a válvulas es perseguido por prácticamente todos los guitarristas quienes pagan grandes sumas por esta tecnología. Todo fabricante respetable de amplificadores para guitarra (Marshall, Fender, Roland, Peavey, entre otros) tiene en su gama alta de productos amplificadores a válvulas.

Dicho esto, voy a explicar con un ejemplo, cómo modificar una radio antigua a válvulas para enchufarle nuestra guitarra eléctrica. Con esto conseguiremos no solo hacernos de un amplificador a válvulas prácticamente regalado (en caso de que poseamos una radio antigua tirada en una esquina), sino que también reciclaremos un equipo que en muchos casos va a la basura… bueno, y no se diga de la satisfacción de hacer una de estas travesuras tecnológicas ;) Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) icon wink

ampi Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) ampi

Antes de iniciar quiero resaltar que no toda radio antigua es de interés para esta tarea. Lo que quiero decir es que hay muchas radios antiguas que poseen más valor si se las deja intactas, fieles a su diseño original, y que modificarlas sería prácticamente un sacrilegio.

También quiero resaltar que las radios a válvulas normalmente usan voltajes elevados para energizar las válvulas. Estos voltajes fácilmente pueden superar los 400VDC por lo que se recomienda que las modificaciones sean realizadas por una persona entrenada y conocedora de el riesgo que involucra.

Ahora sí, manos a la obra.

En mi caso, el paciente es una Hallicrafters 5R30. Un modelo de 1952. La carcaza es de baquelita y la tenía en funcionamiento, pues le había cambiado un par de tubos hace un par de años.

Lo primero que hay que hacer es encontrar el diagrama esquemático de esta radio e identificar el circuito de amplificación, yendo desde el parlante de salida hacia atrás.

schem2 Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) schem2

En mi caso he puesto un marca roja en el lugar donde le pienso inyectar la señal de mi guitarra, que es justo antes de la perilla de volumen. Hay que tener en cuenta que no en todos los casos es igual.

Lo que hago aquí es cortar la conexión en la perilla de volumen, dejando ese terminal libre, y luego le sueldo allí un JACK para conectar mi guitarra y listo!

Bueno, en realidad no solo sueldo el JACK sino que añado dos componentes más, un resistor de 1M ohmios y un capacitor para separar la polarización del circuito con la guitarra. También me servirá de protección en caso de que se filtre algún alto voltaje DC en el circuito. Para ilustrar mejor, les muestro el diagrama de cómo quedará el JACK.

Screen Shot 2014-08-13 at 11.21.18 PM Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) Screen Shot 2014 08 13 at 11

Les dejo con una foto para que vean lo que hice.

cables Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) cables

Una vez realizada esta sencilla modificación ya podemos conectar la guitarra a nuestro amplificador a válvulas!

Una recomendación opcional si queremos que nuestro amp suene muy superior es no usar el parlante que viene, sino uno externo para guitarra. En mi caso uso un cabinet Marshall que viene equipado con un parlante Celestion y debo decir que el sonido es expectacular ;) Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) icon wink

Los dejo con una foto de las válvulas calentando, para aquellos que como yo, se emocionan de ver cómo funciona esta antigua tecnología.

tubos Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) tubos

Aquí les dejo un video (cuando aun no le ponía la carcaza) para que lo vean en acción. Lo tengo conectado al parlante de un amplificador Marshall para no usar el parlante que viene con la radio.

[embedplusvideo height=”450″ width=”600″ editlink=”http://bit.ly/Yfl09q” standard=”http://www.youtube.com/v/47C5U-RKNcg?fs=1&vq=hd720″ vars=”ytid=47C5U-RKNcg&width=600&height=450&start=&stop=&rs=w&hd=1&autoplay=0&react=1&chapters=&notes=” id=”ep7139″ /]

Por último les dejo una foto de cómo quedó después del tunning que le hice ;) Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) icon wink

ampi Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) Convirtiendo una radio antigua en un amplificador de guitarra a válvulas (tubos de vacío) ampi1

Cómo hacer un cargador USB para el auto o un reductor de voltaje DC

reg

Hoy se averió el cargador de celular que uso para cargar mi celular en el auto. No es un cargador USB pero el principio es exactamente el mismo que describiré, lo único que cambia es el conector.

Lo primero que hice fue desarmarlo y revisar el circuito. Honestamente inicialmente lo que quería era repararlo, pero luego me di cuenta de que no tenía solución así que me decidí por aprovecharlo con fines didácticos :) Cómo hacer un cargador USB para el auto o un reductor de voltaje DC Cómo hacer un cargador USB para el auto o un reductor de voltaje DC icon smile

En todo caso, una vez desarmado me di cuenta que usaba un circuito integrado MC34063, el cual es el corazón del cargador. En realidad el MC34063 es el corazón de muchísimos productos que hoy en día necesitan un convertidor DC-DC, es decir, un convertidor de voltaje continuo. EL MC34063 es un componente electrónico sumamente versátil que ha ganado gran aceptación en el mundo de la electrónica. Su versatilidad está acompañada de un precio muy conveniente lo cual es una combinación interesante. Se trata de un regulador conmutado (switching regulator) que a diferencia de los reguladores lineales (como el LM7805) no disipa mucho calor.

reg Cómo hacer un cargador USB para el auto o un reductor de voltaje DC Cómo hacer un cargador USB para el auto o un reductor de voltaje DC reg

En mi caso, mi teléfono necesita un cargador a 5VDC, es decir, el mismo voltaje que nos proporciona un puerto USB. Debido a esto, el circuito de mi cargador averiado estaba diseñado para proporcionar dicho voltaje a una corriente de 500mA. Con pocos cambios podemos adaptar el circuito que expondré más adelante para proporcionar voltajes diferentes.

Ahora sí lo bueno. Luego de revisar la placa de circuito impreso de mi cargador dibujé el siguiente diagrama esquemático.

Screen Shot 2014-07-22 at 1.18.42 AM Cómo hacer un cargador USB para el auto o un reductor de voltaje DC Cómo hacer un cargador USB para el auto o un reductor de voltaje DC Screen Shot 2014 07 22 at 1

No explicaré todos los componentes pues sus valores de referencia se pueden encontrar en el datasheet del fabricante del integrado. Que por cierto se los comparto aquí. Solo voy a explicar la parte que me parece medular y es cómo seleccionar los valores de los resistores R3 y R4 para modificar este diagrama y obtener el voltaje que queramos.

El circuito nos muestra la configuración del MC34063 como un regulador reductor de voltaje (step-down regulator) y en esta configuración el voltaje de salida está dado por la siguiente fórmula.

Vout = 1.25 * (1 + R4/R3)

En nuestro caso R4=3.6k y R3=1.2K por lo que Vout nos da exactamente 5 Voltios!

Sencillo verdad?

Para transformar nuestro circuito en un cargador USB basta conectarle un terminal USB a la salida soldando los cables con el pinout correcto. Aquí les dejo una imagen de referencia, no necesitamos soldar ningún pin de datos (D+ o D-), sólo VCC y GND, sólo los pines 1 y 4.

Screen Shot 2014-07-21 at 11.58.22 PM Cómo hacer un cargador USB para el auto o un reductor de voltaje DC Cómo hacer un cargador USB para el auto o un reductor de voltaje DC Screen Shot 2014 07 21 at 11

Otra modificación interesante es si necesitamos una fuente de voltaje diferente a 5 Voltios. Basta con modificar los resistores R4 y R3 para obtener un voltaje diferente. Por ejemplo, imaginemos que necesitamos energizar un pequeño GPS que funciona con cuatro pilas AA de 1.5 Voltios cada una, es decir a 6 Voltios.

Jugando un poco con los valores de resistores disponibles en el mercado y utilizando la fórmula antes vista, podemos ver que es posible usar R4=3.9k y R3=1k par obtener un voltaje de 6.1 Voltios, lo cual es muy cercano al valor deseado. Hubiésemos obtenido un valor exacto de 6V usando un R4=3.8k, pero ese no es un valor de resistor común en el mercado.

Para averiguar los valores estándar de resistores podemos guiarnos por la siguiente tablita.

Screen Shot 2014-07-21 at 11.54.00 PM Cómo hacer un cargador USB para el auto o un reductor de voltaje DC Cómo hacer un cargador USB para el auto o un reductor de voltaje DC Screen Shot 2014 07 21 at 11

Espero que les haya gustado.

 

Haciendo funcionar un Elastix miniUCS con energía solar

En un post anterior, donde conectaba un servidor Elastix miniUCS a unas pilas comunes tamaño AA, ya se había planteado la idea de enchufarlo a un pequeño panel solar para energizarlo (reconocimiento a Camilo y Augusto por la idea). Después de todo, si se pudo hacer con pilas comunes, era algo lógico que funcionara con un panel solar y unas baterías de más capacidad. La idea es aprovechar el bajo consumo de potencia del miniUCS.

Así que ordené un kit solar de esos que venden por Internet. El kit está compuesto de sólo 2 componentes: el panel propiamente dicho y un controlador de carga. La entrada del miniUCS es DC (Corriente Directa) así que no hace falta un inversor para subir el voltaje a 120VAC (voltaje usado en Ecuador) sino que se puede conectar directamente a la salida del controlador de carga.

Lo que sí tuve cuidado es de ordenar un kit que opere a 12 Voltios pues usualmente vienen en múltiplos de 12 Voltios; y 24 Voltios excede el rango de voltaje de entrada del miniUCS que es de 7VDC a 18VDC.

Haciendo funcionar un Elastix miniUCS con energía solar Haciendo funcionar un Elastix miniUCS con energía solar miniucs solar panel

Hay que anotar que además tuve que conseguir una batería para almacenar la energía, pues obviamente el panel no funcionará en las noches y necesitamos que nuestro servidor opere 24×7.

Como las conexiones son relativamente sencillas (el kit viene con un pequeño diagrama que lo explica todo) no quise limitar este artículo a un set de fotos de cómo conecté los cables y todo eso, sino explicar cómo calcular la capacidad del panel y del banco de baterías para poder utilizar estos cálculos para conectar cualquier equipo, no solo un miniUCS. De esta manera creo que este post aporta más.

Para comenzar con los cálculos necesitamos saber cuánta potencia consume el miniUCS. Si bien la caja está marcada con una potencia nominal de 14Watts decidí medir el consumo real y resulta que el miniUCS sin carga de llamadas consume 8.3 Watts; así que para efectos de este artículo voy a utilizar 10 Watts para tener cierta holgura y para facilitar los cálculos en pro de ser más didáctico.

Haciendo funcionar un Elastix miniUCS con energía solar Haciendo funcionar un Elastix miniUCS con energía solar miniucs power watts

Esto quiere decir que en un día entero nuestro miniUCS consume 10 Watts x 24 horas, es decir 240 Wh (Vatios-Hora). Esta es la cantidad de energía que deberemos suministrarle cada día, ya que el Wh es una medida de energía.

Hasta aquí, si alguien se perdió un poco, le recomiendo refrescarse con Wikipedia antes de proseguir http://es.wikipedia.org/wiki/Vatio-hora

En resumen, necesitamos encontrar un panel solar que en un día nos proporcione 240 Wh o más, para que nuestro miniUCS funcione ininterrumpidamente.

Lo malo, es que los paneles solares no vienen etiquetados con la energía diaria que producen, ya que eso depende de dónde lo instalemos. Si lo instalamos en un lugar donde “pegue” mucho el sol, producirá más energía, mientras que si lo instalamos en un lugar que pasa siempre nublado, producirá menos energía.

Lo único que es posible saber con un panel solar es su potencia nominal. Es decir que el panel fue probado bajo ciertas condiciones controladas y conocidas; y bajo dichas condiciones produjo tal cantidad de potencia llamada nominal.

Por suerte existen mapas (y tablas) que nos dicen, dependiendo de la ciudad donde estemos, el factor por el que tenemos que multiplicar la potencia nominal del panel, para obtener la energía que producirá cada día. Estos mapas usualmente nos proporcionan valores mínimos, máximos y promedios. Lo correcto es utilizar el valor promedio para los cálculos.

A continuación les comparto un link donde se encuentra una tabla con los factores correspondientes a las ciudades más populares de USA.

En caso de que queramos usar mapas (pues a lo mejor se hace difícil encontrar datos para la ciudad donde vivimos), los mapas lucen como la siguiente figura.

Haciendo funcionar un Elastix miniUCS con energía solar Haciendo funcionar un Elastix miniUCS con energía solar world insolation map

Los mapas como el de arriba usualmente se llaman mapas de insolación y dependiendo del color en que se haya sombreada la zona donde se instalará el panel solar, se puede encontrar el factor para el que tenemos que multiplicar la potencia nominal de nuestro panel para obtener la cantidad de energía diaria que genera.

En fin, para no alargar el cuento, para mi ciudad siempre me ha trabajado bien usar un factor de 4. Por lo tanto, para calcular la potencia nominal del panel fotovoltaico divido la cantidad de energía diaria (que previamente calculamos en 240Wh) para el factor de 4 y obtenemos 60 Watts. Es decir que se necesita un panel fotovoltaico de 60 Watts para que el miniUCS esté encendido las 24 horas del día. Si se necesitan menos horas, se hace una regla de 3 y listo… Interesante verdad?

Ahora calculemos la capacidad de la batería que necesitamos comprar.

Continuará…

Agradecimientos especiales: a Eduardo Abad (por conectar todo), Bruno Macías (por conseguir la batería), Paul Estrella (por las fotos), Camilo González y Augusto Sepúlveda (por la idea).

Fuente de alta tensión con partes recicladas

Hace tiempo que quería hacer una fuente de alta tensión (hablo de decenas de miles de voltios). Alguna vez, en el colegio, hicimos una con Alfredo “El Baldemar” Salas y siempre me quedó esa espinita de haberla podido hacer mejor… Se pueden hacer muchos experimentos interesantes con ellas.

Lo particular de este proyecto es que decidí hacerlo únicamente con partes recicladas… bueno, siempre que sea posible. En esta época en que todos dicen que ayudan al medio ambiente, pero hacen el mínimo esfuerzo posible, hay que dar el ejemplo, cierto? ;-) Fuente de alta tensión con partes recicladas Fuente de alta tensión con partes recicladas icon wink

Bueno, antes de proseguir es necesario aclarar que una fuente de alta tensión NO es un dispositivo cualquiera; los altos voltajes son muy peligrosos para la salud humana. Si no se tiene el cuidado necesario pueden ocasionar incluso la muerte; así que si el lector tiene la más mínima duda acerca de su funcionamiento, le recomendamos no intentar el presente experimento.

En la bodega de la compañía a veces se almacenan artefactos electrónicos en desuso o dañados, así que la idea era reciclar componentes de un par de esos artefactos. Luego de buscar por un rato encontré 2 víctimas: Un monitor CRT Samsung SyncMaster 700s y una fuente de poder de computador de escritorio. Ambos estaban averiados.

A continuación fotos de las víctimas.

Fuente de alta tensión con partes recicladas Fuente de alta tensión con partes recicladas hv power supply3

Luego de canibalizar la fuente de poder y el monitor encontré los siguientes componentes útiles:

  • Carcaza metálica
  • Cables
  • Transformador de alto voltaje Flyback
  • 2 capacitores de 470uF a 200V
  • 1 capacitor 470 uF a 63V
  • Puente rectificador
  • Disipador de calor
  • Algunos Transistores de potencia J130092… al final no pude usar este transistor x que se me quemó :) Fuente de alta tensión con partes recicladas Fuente de alta tensión con partes recicladas icon smile
  • Transistor mosfet IRF630 (Este fue el transistor de potencia que usé finalmente)
  • Diodo 1N5399
  • Regulador de voltaje KA78R12
  • Capacitores varios
  • Resistores varios

Después de obtener el botín fue evidente que necesitaba comprar un par de componentes adicionales. Si bien la fuente no sería 100% reciclada, la utilización de componentes nuevos es mínima.

Lo que adquirí fue:

  • 1 Transformador con 120V en el primario y en el secundario 12.6-0-12.6 (con tap central)
  • 1 circuito integrado oscilador NE555

Todo me costó menos de 14 dólares. También utilicé un par de componentes que tenía entre mis cosas, como un potenciometro de 50Kohmios, un resistor de 5 ohmios a 25 vatios y un pintoresco switch de dos posiciones.

A continuación una foto de cómo quedó la circuitería acomodada dentro del case de la fuente de poder.

Fuente de alta tensión con partes recicladas Fuente de alta tensión con partes recicladas hv ps4

Hay que destacar que no utilicé el primario del flyback sino que hice mi propio primario enrollando 15 vueltas de cable #16 sobre una parte del núcleo de ferrita que se encontraba expuesta. La mayoría de flybacks tienen una parte del núcleo expuesta. Con 15 vueltas fui capaz de generar cerca de 20 mil voltios. Con menos vueltas se obtienen más voltios pero circulará más corriente en el primario así que hay que establecer un balance entre estos dos parámetros pues mucha corriente puede quemar al transistor de potencia. Para mi, 15 vueltas fueron suficientes para no quemarlo (hablo del IRF630).

A continuación el diagrama esquemático para quienes se atrevan a construirla. Tengo que aclarar que este NO ES UN DISEÑO OPTIMO. Los valores de los componentes (así como los componentes mismos) no son los ideales, sino los que pude encontrar en los equipos que desarmé. A pesar de esto, la fuente funciona de manera aceptable.

Fuente de alta tensión con partes recicladas Fuente de alta tensión con partes recicladas hv power supply esquematico1En días futuros publicaré fotos de algunos experimentos interesantes que se pueden realizar con esta fuente de ALTO voltaje y BAJO presupuesto.

La central telefónica VoIP que funciona a pilas

Cuando hicimos las primeras pruebas de consumo de energía de la nueva centralita Elastix miniUCS nos sorprendió el bajísimo consumo de Potencia. Nada más que 8 Watts sin tarjetas de telefonía conectadas. Increible, menos que un foco fluorescente!

Así que el otro día se me ocurrió la loca idea de conectar la centralita a unas pilas AA y ver si podía funcionar.

Luego de un par de cálculos decidí conectarla a 12 pilas AA dispuestas en serie. Como contenedor de las pilas usé tubo plástico del que se usa para las conexiones eléctricas caseras. Al final de cada extremo conecté un cable para alimentar el miniUCS.

Haré dos pruebas, la primera con pilas alcalinas y la segunda con pilas de litio. Las pilas alcalinas que encontré son estas.

La central telefónica VoIP que funciona a pilas La central telefónica VoIP que funciona a pilas elastix miniucs4

Algo frustrante con lo que me topé es que no pude encontrar información acerca de la capacidad de la pila en el empaque de la misma. Hubiera querido encontrar algo como CAPACIDAD: 0.2 Ah (Amperios Hora). Lo único que se encuentra es información vaga como “DURA 50% MAS QUE LAS OTRAS” o cosa por el estilo. Me parece que todo producto debería incluir información clara, así como se obliga a los alimentos a incluir los famosos NUTRITION FACTS. Por lo anterior, para saber cuánto durará cada modelo de pila, lo único que puedo hacer es probar y esperar a que el miniUCS se apague :) La central telefónica VoIP que funciona a pilas La central telefónica VoIP que funciona a pilas icon smile

En fin… como se puede ver en la siguiente foto, en un extremo improvisamos un resorte con un clip de alambre (hablo en plural porque lo hizo Michael Goncalves) y del otro usé un simple tornillo.

La central telefónica VoIP que funciona a pilas La central telefónica VoIP que funciona a pilas elastix miniUCS3

Así quedó el sistema al momento de encenderlo.

La central telefónica VoIP que funciona a pilas La central telefónica VoIP que funciona a pilas elastix miniucs

La central encendió sin problemas y todos los servicios levantaron. A continuación una captura de pantalla de la interfaz Web.

La central telefónica VoIP que funciona a pilas La central telefónica VoIP que funciona a pilas elastix miniucs2

La centralita duró poco menos de 3 horas encendida.

En la siguiente prueba usaré baterías de litio, que duran más que las alcalinas normales.

La central telefónica VoIP que funciona a pilas La central telefónica VoIP que funciona a pilas elastix miniucs5

En la prueba con las pilas de litio la central duró encendida casi nueve horas. Nada mal para salir de un apuro en caso de un apagón.

Mención especial para Paul Estrella, Michael Goncalves y Alfredo Zambrano que colaboraron en el experimento.

Cómo hacer un tubo de vacío a mano!

El otro día un amigo me dijo en son de broma “por qué no haces tus propios tubos de vacío”; así que me entró la curiosidad acerca del proceso de manufactura y buscando en Internet me encontré con este increíble video de Claude Paillard, un fulano que hace sus propios tubos de manera artesanal. Realmente asombroso ver la paciencia, pericia y meticulosidad del sujeto: un verdadero maestro!. Para los amantes de los tubos de vacío les comparto el hermoso video a continuación.

Parte 1.

[embedplusvideo height=”365″ width=”450″ standard=”http://www.youtube.com/v/CvGIQGTv3uA?fs=1″ vars=”ytid=CvGIQGTv3uA&width=450&height=365&start=&stop=&rs=w&hd=0&react=1&chapters=&notes=” id=”ep4426″ /]

Parte 2.

[embedplusvideo height=”365″ width=”450″ standard=”http://www.youtube.com/v/h0-U_Wl_uls?fs=1″ vars=”ytid=h0-U_Wl_uls&width=450&height=365&start=&stop=&rs=w&hd=0&react=1&chapters=&notes=” id=”ep5832″ /]

Algo asombroso que no se puede apreciar en el video es que las máquinas que utiliza en el proceso fueron en su mayoría construidas por él, inclusive la misma bomba de vacío.

En un sitio Web me encontré un comentario acerca de estos videos. El comentario está en inglés y resalta cómo en el mundo de hoy se ha perdido la admiración por estos verdaderos artesanos.

When you hear people say we do not need apprenticeships any more, you need to remember that this is a display of classic craftsmanship; a truly skilled artisan. In today’s world, we place no value on such skills; assuming that they can be bought. But you need to build a society that respects and encourages such skill. France is such a nation. They still have many rural villages that retain the idea of the individual in their local community, providing everything you need from the local skill base, and respect the idea that an individual can make his mark through his individual skills as an artisan.

You cannot buy these skills at the local Walmart. You have to create a society that creates them within its structure as a society of artisans. But to do that, you first have to value such skills and do everything you can to encourage them, from childhood right through to old age.

El trabajo de muchos artesanos como Paillard hoy en día ha sido desvalorado por nuestra cultura consumista, los objetos adquieren valor por cómo se ven y cuestan, más no por lo que significan. El artículo que escribo es un tributo a Paillard y a todos los artesanos que como él todavía conservan la curiosidad y la pasión por hacer las cosas a mano.

El Blog de Paillard: http://paillard.claude.free.fr

Interesante crónica del video: http://www.antiquewireless.org/otb/bboard0408.htm

P.D. Por cierto, luego de ver el video me quedó bien claro lo inocente que fui al querer fabricar mis propios tubos de vacío :) Cómo hacer un tubo de vacío a mano! Cómo hacer un tubo de vacío a mano! icon smile