El electrón es divertido: Una luz de emergencia con carga automática

El circuito que os propongo en este artículo es sumamente práctico para utilizar en el hogar. No conozco a ninguna persona que no haya sufrido alguna vez un corte  de energía eléctrica, y verse en el trance de encontrar a oscuras por los cajones alguna vela perdida, o una linterna, que justo cuando la necesitamos siempre tiene las pilas descargadas.

Este problema lo intentaremos solucionar con un circuito que, no sólo actúe instantáneamente encendiendo una lámpara al fallar el suministro de la red eléctrica, sino también manteniendo siempre cargada la batería mientras existe voltaje de red.

El circuito sirve tanto para baterías de 6V como de 12V. Yo propongo utilizar de 12V por estar más estandarizado. La batería puede consistir en un conjunto de pilas recargables, o en el clásico acumulador de placas de plomo. La diferencia de volumen entre uno y otro es notable, y obviamente también la autonomía. Por ejemplo, con una batería de plomo-gel de 7A nos dará una autonomía de muchas horas, la cual baja notablemente utilizando pilas recargables tipo AA. Por otro lado, la mayor ventaja de usar pilas en vez de un acumulador, es que podemos introducir todos los elementos dentro de una pequeña caja de montaje, de la cual asomará un cable con la clavija macho,  e instalarla allí donde más nos interese iluminar, por ejemplo en la parte alta de una pared. Si no hay cerca una toma de red, habrá que llevar un cable eléctrico hasta el lugar e instalar allí un enchufe.

Cómo funciona el circuito

Al cerrar SW1 transformamos primero el voltaje de la red mediante T1, seguidamente lo rectificamos con el puente BR1 y lo filtramos ligeramente con el condensador C1. El puente rectificador BR1 puede ser cualquiera de al menos 40V y 2A. El transformador debe suministrar al menos 1A de corriente, y 15V si vamos a utilizar una batería de 12V .

Dando por hecho que hay voltaje de red presente, el transistor Q3 recibe un voltaje positivo en su base, lo cual le hace conducir en saturación, es decir, a todos los efectos presenta un corto entre emisor y colector (hay una resistencia muy baja entre ambos). Ese corto hace que el negativo (masa) esté presente en la base de Q2, y puesto que su emisor también está a potencial bajo no conducirá. Como Q2 está configurado en Darlington con Q3, éste tampoco conducirá y la lámpara permanecerá apagada.

Hasta ahora hemos visto la parte del circuito de la lámpara, pero ahora nos centraremos en la carga de la batería. Si observamos la rama superior del circuito, hay un diodo y una resistencia; el diodo impide que la batería se descargue a través de los demás componentes, ya que el cátodo está en oposición al positivo de la batería, impidiéndole conducir en ese sentido. La única forma en que puede conducir ese diodo es en dirección al polo positivo, durante la carga, la cual ocurrirá en tanto haya al menos una diferencia de potencial suficiente entre el voltaje de alimentación de red y la propia carga; tiene que ser al menos de un 20% superior para que la carga se produzca. Eso significa que, como ya expliqué antes, el tansformador elegido tiene que suministrar al menos unos 15V en el secundario si la batería es de 12V; si es de 6V entonces necesitaríamos un transformador de al menos 7,5V.

Por su parte, la resistencia permite reducir la corriente de carga a unos 30 mA. Si la batería utilizada es de 6V, entonces tenemos que sustituir esa resistencia por otra de la mitad de valor.

Cuando se produce un corte de energía eléctrica, la base del transistor Q3 deja de recibir un voltaje positivo, por tanto el corto que se producía entre emisor y colector desaparece, permitiendo que el positivo de la batería llegue a la base de Q2 a través de la resistencia R1. En consecuencia, la base de Q2 queda a potencial de colector y conducirá. Como Q2 y Q1 están configurados en Darlington, éste también conducirá en saturación alimentando la lámpara L1, que se iluminará. La lámpara seguirá encendida en tanto no se descargue completamente la batería, o se restablezca el suministro de energía eléctrica, lo cual volvera a introducir la batería en carga.

MUY IMPORTANTE.- No utilicéis en este circuito baterías de niquel cadmio o asimilados como los utilizados para los teléfonos móviles, ya que esas baterías necesitan un régimen de carga constante que no proporciona este circuito, y podría dañarlas en muy poco tiempo. Debéis usar baterías de plomo como las de los automóviles; las hay incluso de gel que no necesitan mantenimiento, con tamaños y amperajes muy manejables, de 10A, 15A, etc., que suelen ser suficientes para este proyecto.

ACTUALIZACIÓN:

Desde la fecha de publicación de este post, se han superado las exigencias del circuito. En principio, estaba diseñado para pilotar una lámpara incandescente de un máximo de 9 W, que es la máxima potencia que puede suministrar el transistor Q1. En la actualidad, los diodos led se han impuesto en las necesidades de iluminación, dejando la incandescencia prácticamente en el olvido. Es por ello, que conviene hacer algunos cambios en el esquema para adaptarlos a nuestro tiempo. En consecuencia, para usar lámparas led debemos saber qué potencia vamos a solicitar al transistor Q1, pues será el que correrá con toda la carga; dada la variedad de potencias de las lámparas que se comercializan, quizá lo más conveniente es dotar a los transistores de carga del circuito, de una tolerancia suficiente para que podamos pilotar leds de diferentes potencias sin temor a destruir los transistores.
Algún comentarista propuso utilizar transistores TIP31C para sustituir el darlington Q1/Q2, y me parece muy acertado, pues esos transistores pueden disipar hasta 40W con una corriente máxima de colector de 3A. Por tanto, mi propuesta es sustituir Q1 y Q2 por dos TIP31C. Seguidamente sustituir la lámpara incandescente por una lámpara led; la potencia de ésta, al tratarse de una lámpara de emergencia, no debería ser superior a 10W, pero si alguien considera que es insuficiente, podría llegar a utilizar un led cuya potencia no sobrepasase el 80% de la que puede soportar el TIP31, es decir, no debería ser de potencia superior a 30W.

Se autoriza el montaje y uso de los circuitos propuestos aquí sólo a particulares (no se pueden comercializar u obtener un beneficio con su venta) – El documento de propiedad de estos circuitos está registrado en Safe Creative.

 

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Tecnotrón

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31 comentarios:

  1. buenos dias ese mismo circuito sirve para 110v/50Hz,supuestamente hay que cambiar los valores de los componentes,saludos

  2. Martin, no necesitas reemplazar ningún componente del circuito, salvo el transformador T1, que tendrá que ser de 110V, y al menos 15V/1A de salida en el secundario.

  3. BUENAS NOCHES AMIGO TENGO TRANSISTOR BC547C SIRVE PARA ESE CIRCUITO PORQUE EN EL CIRCUITO APARECE EL BC547B

  4. OTRA PREGUNTA EL PUENTE RECTIFICADOR DE CUANTO SERIA NO LO ESPECIFICA EN EL CIRCUITO,SALUDOS

  5. El Tecnotrón (Twitter: @El_Tecnotron)

    Martin, te sirve el transistor BC547B o C. En cuanto al rectificador, pide en el comercio de electrónica cualquiera que soporte mínimo 1A, eso es suficiente.

  6. Buenas.
    Muchas gracias por el circuito. lo probe lo realice en plaqueta funciona. pero es infernal como calienta el transistor Q2 por que puede ser?
    Muchas gracais

  7. El Tecnotrón (Twitter: @El_Tecnotron)

    Sebastián, ¿seguro que es Q2 y no Q3 el que se calienta? No debería calentarse tanto Q2, pero si es así, prueba a cambiarlo por un BC337.

  8. gracias x el trabajo de hacer el circuito, lo hice y anduvo perfecto, el único tema que no entiendo es: corta la carga de la batería en algún momento, o sigue siempre cargando? xq lo tuve en prueba unas 2 semanas y note que la batería se empezó a hinchar.
    Gracias x la ayuda!

  9. lo hice con 6 leds y se me queman los transistores cuando conecto el trafo de 12 volt

  10. El Tecnotrón (Twitter: @El_Tecnotron)

    Guillermo, ¿cómo configuraste el circuito de los leds? Ponle una resistencia en serie de 470 ohmios. No intentes pedirle más de 500 mA de corriente al BC337 (aunque según sus características aguantaría hasta 800mA), en otro caso, tendrías que cambiar el conjunto de Q1 y Q2 por otro darlington que te aportase más corriente.

  11. tengo un problema cuando desconecto los 220V pasan como 2 min para que se prendan los leds que puede ser?

  12. Disculpen, si conecto módulos de led para 12V a la batería y conecto aproximadamente 25 me aguantaran sin quemarse?, es que quiero hacer un circuito para iluminar todos los cuartos de mi casa, y otra, la batería no se infla?? se esta cargando al amperaje y voltage correctos ??

    Gracias 😀

  13. El cto es un asesino de baterías aunque se limite la corriente con r3 sigue recibiendo voltaje después que se carga lo que hace que la batería colapse y el t2 le falta una resistencia en el colector de al menos 220 ohm para que no descargue la batería ni se caliente
    Seria bueno hacer un cto que desconecte la batería cuando este completamente cargada

  14. Buanas tardes, quisiera saber si este circuito es apto pata colocar en la salida un relé de 12 voltios para manejar un conjunto de lámparas – ya que probé varios y el relé zapatea. gracias

  15. Tengo una lámpara de esas pero funciona con energía eléctrica pero no prenden automáticamente, sólo manual.. ¿cual puede ser el problema?

  16. enrique. buenos días. muy buen circuito, tendrías uno para adosarle al mismo que desconecte de la alimentación cuando la batería está cargada completamente. gracias.

  17. Buenas, quiero saber cuanta potencia soporta de carga, es decir la potencia de la bombilla. ya que quiero agregar otra al circuito.

  18. El Tecnotrón (Twitter: @El_Tecnotron)

    Emmanuel, el transistor que pilota la carga de la bombilla soporta un máximo de 800 mA, o sea que la potencia máxima que le podrías pedir al circuito sería de 12V · 0,8 A = 9,6 W Según la ley de Ohm.

    Por tanto, si metes dos bombillas de 3 vatios cada una sería 6 vatios de consumo en total, y estarías dentro del margen máximo de 9,6W.
    No obstante, si quieres evitar un calentamiento excesivo de Q1, cambia la lámpara por un relé de 12V y así podrás pilotar cualquier carga de potencia.

  19. El Tecnotrón (Twitter: @El_Tecnotron)

    Juan, puedes sustituir sin ningún problema la lámpara por un relé de 12V, así podrás pilotar cargas más potentes, pero recuerda ponerle un diodo entre los extremos de la bobina para evitar las corrientes inversas.

  20. El Tecnotrón (Twitter: @El_Tecnotron)

    Daniel, no entendí muy bien tu problema ¿te estás refiriendo al circuito del post?

  21. El Tecnotrón (Twitter: @El_Tecnotron)

    Panxo, este circuito no te sirve para cargar baterías de niquel y asimilados, porque necesitan un régimen de carga constante que no proporciona este circuito. Sólo puedes conectar baterías de plomo, como las de los automóviles; las venden también pequeñas tipo moto, de 12A, 15A, etc., incluso de gel, que no necesitan mantenimiento.

  22. El Tecnotrón (Twitter: @El_Tecnotron)

    Enrique, puedes usar leds en lugar de lámparas incandescentes, pero asegúrate que en total no consuman más de 9 vatios, que el el máximo que soporta el transitor Q1

  23. El Tecnotrón (Twitter: @El_Tecnotron)

    Martín, como ya comenté a otro usuario, usa baterías de plomo, como las de los automóviles, aunque sean de gel (sin mantenimiento), porque si usas de niquel y asimilados necesitan un régimen de carga constante, que no proporciona este circuito.

  24. Luis M. P. Féliz

    Muchas gracias amigo, y sobre todo, por colocar el circuito en formato de LiveWire. Pero los dos ùltimos transistores se queman, cambiar a dos TIP31C Saludos!

  25. Luis M. P. Féliz

    Si, los transistores de calientan y se queman, pueden ser sustituidos por dos TIP31C, me refriero a los dos en conexion Darlington.

  26. ammm me podrian dar la lista de materiales utilizados en este proyecto

  27. amm disculpen me podrían decir que tipo de puente de diodos fue utilizado

  28. me podrian decir el tipo de punte de diodos que fue utilizado

  29. buenas mis lamparas son de 20 watt a 110v como aria e ese caso

  30. Este circuito funcionara con leds de potencia de 5Watts y la batería de 12V de acido plomo?

  31. Miguel, acabo de hacer una actualización al circuito, dado que estaba diseñado inicialmente para usar lámparas incandescentes. Esto ya quedó superado, y al pie del post puedes leer las modificaciones que debes realizar para usar lámparas led de hasta 30W.

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