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.