miércoles, 3 de febrero de 2016

RELÉ. Improvisando RETARDO A LA DESCONEXIÓN con circuito RC. (Electrónica interesante para principiantes)

(EN) RELAY. Throw a OFF DELAY together with RC circuit.
(FR) RELAIS. RETARDÉ À L'OUVERTURE improvisé avec RC circuit.
(PT) RELÉ. Improvisando RETARDO NA DESENERGIZAÇÃO con circuito RC. 
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PARA REPASAR: No hace falta un gran nivel de conocimiento teórico para entender el proceso de esta entrada. Todo lo he ido haciendo por aproximaciones prácticas (prueba error). Pero sería interesante conocer un par de conceptos. Incluso podría ser un ejercicio interesante para un principiante a la electrónica. 
Algunos enlaces interesantes que he encontrado a bote pronto: 
Si ha llamado la atención esta entrada es casi seguro que sabemos lo que es un relé. Pero por si acaso siempre nos quedará la Wikipedia. 
Una descripción teórica del asunto de la carga y descarga de un condensador y el tiempo que tarda en ello.
Y aunque a groso modo no son tan dificiles los cálculos, aquí una web para probar con diferentes valores.
También una pequeña reseña sobre rectificación de corriente alterna.
Y sobre diodo de protección en relés.

EL PROBLEMA:

En mi caso particular, el aparato en cuestión, era un "Bully conejo" del fabricante "Falgas".  Pero esto no es importante. Saber que se trata de uno de esos móviles (muñecos, coches, animalitos,...) que al introducir una moneda, balancean mediante poleas y correas accionadas por un motor eléctrico. Durante un determinado tiempo, el aparato se mueve, suena una musiquilla, y puedes accionar algún sonido (bocinas, alarmas,...). 
El caso era que el aparato en cuestión tiene una música de reclamo, que mientras la máquina está en reposo y espera, suena a menudo para llamar la atención. Esto era un problema para colocar la máquina en ciertos sitios. La gente se quejaba de que era repetitivo, molesto y pesado. 
Generalmente este tipo de máquinas disponen de algún microswitch o mecanismo para habilitar o deshabilitar este tipo de reclamo sonoro. Aquí nos encontramos con un aparato viejo y sin manuales, que ya ha pasado por varias manos y remiendos, y que aunque se intentó (16 combinaciones de 4 switches), no hemos logrado encontrar la forma.
Así que la primera solución que se nos ocurrió parecía sencilla y efectiva: cortar el cable con la señal de audio y con un relé cerrar el contacto solamente cuando el motor recibe tensión y se mueve. Todo de lo más simple.
Pero apareció un problema. Cuando acaba la partida y se agota el tiempo, el motor para, pero la locución sonora tarda unos segundos con una despedida: "Hasta luego amigos". Que queda cortada por un par de segundos y un efecto muy chapucero: "Hasta lue..."
Así que nada. Se compra un relé con retardo a la desconexión y punto. Pero en los distribuidores de nuestra pequeña ciudad solo encontramos cosas sofisticadas que nos permitían retardos a la conexión y a la desconexión y con rangos amplios pero que costaban más de 40 euros... Así que hemos decidido tirar un poco cabeza y entretenernos con lo que habia por el taller.


DESARROLLO DE LA SOLUCIÓN: 

 Para retrasar un poco la desconexión del relé habría que aportarle corriente a la bobina un rato después de haber desaparecido la tensión que activa el motor y que es la que en un principio activa nuestro relé. Esto sugiere un condensador gordo que se cargue mientras hay tensión y luego se descargue cuando esta desaparezca. Así que debería estar en paralelo con la bobina del relé como si fuese una batería.


Idealizando. Primera aproximación. Retardo a la desconexión.
Para que la carga del condensador no sea instantánea ni con corrientes grandes deberíamos pensar en alguna resistencia. Y por lo tanto un circuito RC y la constante de tiempo τ (tau). El tiempo de carga será cinco veces esa constante.


Idealizando. Segunda aproximación. Retardo a la desconexión.
Claro que, para que el condensador cargue y no se descarge hasta que falte el aporte de la tensión tenemos que pensar en corriente continua. Y por lo tanto rectificaremos con un puente de diodos. He probado con un diodo solo como rectificador de media onda, pero la resistencia se calienta más. Durante esa media onda que no aprovechamos, el condensador descarga y la resistencia trabaja más. Así que mejor rectificamos la onda completa. 

Idealizando. Tercera aproximación. Retardo a la desconexión.

Para conseguir el circuito definitivo solo nos queda pensar en las polaridades del condensador. Para usar capacidades grandes, usaremos uno electrolítico, que no puede ser polarizado al revés. Y por si acaso, para evitar la corriente de rebote inducida en la bobina del relé al desconectarse, colocaremos el diodo de protección correspondiente. 


Relay. Off delay with RC
Idea definitiva para hacer relé con retardo a la desconexión con circuito RC.
Ahora a hacer pruebas reales:
El condensador ha de soportar los 220v con holgura. Tengo uno de 400v, y 220μF.

La descarga ha de mantenernos el relé unos segundos (dos o tres). El relé es de 220v y mantiene el contacto con bastante menos tensión. Pero no aguantará hasta que el condensador descargue del todo. Pensemos en unos cinco o seis segundos.
T=5τ
T=5RC
R=T/5C
R(ohm)=6segundos/5*0,000220Faradios=5454Ω.

Buscamos resistencias de más de 6KΩ. Y para calcular la potencia pensamos en el caso peor. Durante un momento soportará los 220v. 
W=V^2/R=220^2/6000=8,06w
Por el taller no encuentro de esa potencia, pero tengo tres de 2w de 22000 ohmios. En paralelo, unos 7300Ω. Y aguantarían unos 6w.
W=V^2/R=220^2/7300=6,6w

 
Testing. Relay. Off delay.
Probando. Retardo a la desconexión de un relé.


Vamos un poco escasos, pero probamos. No se calientan y todo sale. Conseguimos un retraso de unos 3-4 segundos perfectos para nuestro proposito.
 
Probando. Retardo a la desconexión sobre aparato real.


 Así que montamos y resolvemos un montaje para dejar definitivamente. 


Montaje definitivo. Relé con retardo a la desconexión.

El aparato en cuestión lleva casi un año funcionando sin problemas. 


Montaje y colocación final. Relé con retardo a la desconexión con circuito RC.