Estimados amigos, hemos creado esta nueva sección con el fin
de presentar algunos artículos que pudieran ser de su interés,
en la siempre incansable búsqueda de lograr el mejor sonido
posible.
Nuestra intención es ir incrementando la lista con el tiempo,
por lo que te recomiendo que te des una vuelta de vez en vez. Si
hubiera algún tema en particular que te gustaría que
publicáramos, no dudes en hacérnoslo saber.
Artículo 1, ¿Quieres aprender a
medir un capacitor de alto valor, digamos de 2 Faradios?
Medir capacitores de alto valor no es evidente, ya que los
multímetros equipados con esta función no suelen llegar a los
valores que necesitamos para capacitores de 1 Faradio o más
capacitancia. Desafortunadamente, muchos fabricantes y
proveedores se han aprovechado (o han sido víctimas) de esta
situación, por lo que no es raro toparse con productos que
prometen mucha más capacitancia de la que realmente tienen. ¿Te
gustaría comprobar si el capacitor que tienes instalado o
planeas adquirir, realmente es de la capacitancia que presume?
Con el procedimiento detallado a continuación podrás hacerlo,
con gran precisión.
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Artículo 2, Circuitos útiles en
instalaciones automotrices: Relevador Latch.
En este artículo te mostramos cómo hacer un Relevador Latch. Un
relevador trabajando en Latch es un relevador que a partir de un
solo pulso, se queda permanentemente conectado o “viciado”.
Para desconectarlo, es necesario activar un segundo interruptor.
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¿Sabes cómo medir un Capacitor de
alto valor?
Autor: Ing. Juan Castillo Ortiz
En los años que tengo dando cursos de audio en la Escuela
SUONO y contestando
la sección de preguntas “Decibeles y Watts” de la revista
AudioCar, ha habido una inquietud recurrente que de una u
otra forma siempre logré evadir: Cómo saber si el capacitor de 1
Faradio que acabo de comprar, realmente es de 1 Faradio. A esta
pregunta siempre di respuestas como, “no me interrumpas cuando
estoy hablando”, “miren nada más la chica que va pasando por
allá” o “midiéndolo, obviamente, luego te explico cómo”.
Pues resulta que medir un capacitor, en sí, no tiene nada de
espectacular. Simplemente tomas un multímetro, de preferencia
uno de calidad, y lo mides. El detalle pendiente es que los
multímetros, como el Fluke modelo 189 que probablemente sea uno
de los más finos disponibles, sólo mide capacitancias hasta de
50 mF, es decir, 0.05 Faradios.
No puedo atreverme a decir que no exista un aparato sobre la faz
de la tierra que sea capaz de medir los valores que necesitamos,
pero simplemente yo jamás he visto uno y de existir, me imagino
que no debe costar cualquier cosa. El caso es que la capacidad
de los multímetros convencionales no nos sirve absolutamente
para nada, en nuestro objetivo de ver si realmente nuestro
capacitor cumple o no con sus especificaciones. El meollo del
asunto posiblemente radique en que estos capacitores “monstruo”
de 1 Faradio y más, son relativamente nuevos y extraños. Al
parecer, la primera persona que los utilizó en una instalación
automotriz fue el famoso Richard Clark de Autosound 2000 (que en
su tiempo contaba con más fans que el mismísimo Topo Gigio, un
servidor incluido), esto a finales de los años 80. Como dato
curioso, en al menos una ocasión quisieron descalificar de una
competencia (de calidad de sonido, obviamente) al señor Clark,
por incluir en su sistema unos cilindros raros y totalmente
desconocidos, que sabe Dios qué hicieran, que él llamaba “capacitores”.
Increíble, ¿no lo creen?
Bueno, pues el caso es que estos enormes capacitores hace
relativamente pocos años ni siquiera existían. Él tuvo que
mandar a fabricar los suyos especialmente y más adelante fue él
también quien primero los comercializó, capacitores de “tan
solo” 800,000 micro faradios, a un precio de 125 dólares la
pieza más envío (por supuesto, sin “display digital de voltaje”
o gráficos de colores). Así que para qué poder medir algo que no
existe. Probablemente por ello es que los multímetros que
conocemos no llegan a estos niveles.
Pero el prefacio de este artículo no acaba aquí. En mi empresa
SUONO, hace algún
tiempo un nuevo proveedor de capacitores de Oriente me contactó
para ofrecerme sus productos. Al enviarme sus imágenes y listas
de precios, me encontré con información confusa acerca de los
valores de capacitancia. Luego de pedir una explicación, se me
informó que los capacitores señalados como de 1 Faradio podían
realmente serlo, o bien me los podían fabricar de tan solo 0.3
Faradios, que es como la mayoría de sus clientes los ordenaban,
ya que de esta forma se disminuía de manera importante el
precio. Igualmente me comentaron que los capacitores marcados
como de 2 y 3 Faradios, normalmente se despachaban con tan solo
1 Faradio. Aquí fue donde la moral se me fue al piso y decidí de
una vez por todas saber qué es exactamente lo que estoy
comprando (y vendiendo), así como ayudar a mis colegas
importadores de productos a que no les den “gato por liebre”, y
a todos ustedes entusiastas de los productos de calidad, para
que realmente reciban lo que están pagando.
Hasta aquí el Preámbulo. Regresemos a nuestro problema de cómo
medir cantidades monstruosas de capacitancia. Para ello
tendremos que utilizar un poco de astucia con la finalidad de
lograr medirla indirectamente.
Para empezar, ¿qué demonios es un capacitor? Capacidad o
capacitancia es la propiedad que tiene cualquier sistema de
conductores y dieléctricos (no conductores), de almacenar
energía eléctrica cuando existe una diferencia de potencial
entre sus conductores. Su valor se expresa como la relación
entre la carga eléctrica y la diferencia de potencial:
C = q / V
Donde “C” es la Capacidad en Faradios, “q” la carga eléctrica en
Coulombs o Amperes-segundo y “V” es la diferencia de potencial
entre los conductores, en Volts. Por lo tanto los Faradios
equivalen a Coulombs / Volts.
Cuando conectamos un capacitor a una fuente de voltaje, como una
batería, empleando para ello una resistencia en serie, es decir,
el tradicional procedimiento de “carga lenta” al momento
de instalarlo por primera vez, entre sus placas crecerá tanto la
carga eléctrica como el voltaje. Esto continúa hasta que
eventualmente se iguale el voltaje de la fuente. El ritmo o
velocidad de carga depende de la capacitancia del capacitor y
del valor de la resistencia en serie. Lo mismo sucede también al
descargarlo, esta vez retirando la fuente de energía y poniendo
la resistencia en corto circuito entre sus terminales. Tanto el
tiempo de carga como de descarga en un capacitor, están
caracterizados por una cantidad conocida como la “Constante de
Tiempo,
τ (se lee “tao”)”, la cual es el producto de la
resistencia y la capacitancia, es decir,
τ= RC
Resulta que al cargar lentamente un capacitor con una batería a
través de una resistencia, el voltaje en función del tiempo
obedece la siguiente expresión:
V(t) = Vo (1 – e-t/RC)
Donde V(t) es el voltaje en las terminales del capacitor como
función del tiempo, Vo es el voltaje de la fuente (batería), el
número “e” corresponde a la base del logaritmo natural, vale
2.718, “t” es el tiempo en segundos y RC es
τ, la Constante de
Tiempo. Este proceso de carga obedece una función exponencial.
Cuando el tiempo t =
τ = RC, es decir, durante una constante de
tiempo, el voltaje a través del capacitor habrá crecido a:
V(t) = Vo (1 – e-1) =
0.6321 Vo
Es decir, cada Constante de Tiempo el capacitor se cargará un
63.21% del voltaje disponible. Entendiendo esta función podremos
darnos cuenta de que un capacitor nunca iguala el voltaje de la
fuente, a no ser después de un tiempo infinito, pero para fines
prácticos se dice que un capacitor se encuentra totalmente
cargado después de cinco Constantes de Tiempo, es decir, al
haber alcanzado el 99.3% del voltaje de la fuente. La descarga
de un capacitor sigue este mismo proceso exponencial pero a la
inversa, es decir, cada Constante de Tiempo el voltaje en las
placas habrá decaído al 36.79% del valor de la fuente.
Bueno, pues en esta información está el truco que se me ocurrió
para conocer con muy buena precisión el verdadero valor de
capacitancia de cualquier capacitor:
Sabemos que cada Constante de Tiempo el capacitor se habrá
cargado un 63.21% del voltaje disponible o decaído al 36.79%, en
el caso de la descarga (estas dos cantidades suman 1). Y sabemos
que una constante de tiempo es R x C, es decir, el valor de la
resistencia por el valor de la capacitancia. Así que si medimos
el tiempo que tarda en cargarse (o descargarse) una Constante de
Tiempo y conocemos el valor de la Resistencia de carga, podremos
calcular con bastante precisión la Capacitancia.
A continuación detallo, paso por paso, el procedimiento que
utilicé para medir capacitores monstruo. Todo lo que necesitarás
será un capacitor monstruo, una resistencia de 100 ohms (escogí
ese valor ya que produce tiempos largos de carga y descarga pero
podría ser cualquier otra cercana), un multímetro decente (Fluke
es buena idea), un cronómetro digital (el reloj que traes en la
muñeca, con cronómetro) y un chalán avispado que te ayude a
tomar el tiempo.
Medición de capacitancia mediante el procedimiento de carga
del capacitor:
- Paso 1:
Mide con mucha precisión la resistencia de carga y descarga.
Para este ejemplo utilicé un multímetro Fluke con ajuste a
cero ohms y mi ejemplar de resistencia midió 100.0 ohms.
- Paso 2:
Consigue una batería en muy buenas condiciones o una fuente
de poder regulada. En este caso utilicé una fuente marca
Cascade Audio de 90 Amperes.
- Paso 3:
Mide el voltaje en Corriente Directa de la fuente, sin
carga. El resultado fue de 13.585 Volts.
- Paso 4:
Para poder realizar mediciones correctas, habrá que desarmar
el capacitor. En este experimento se empleó un capacitor
marca SUONO por
ser el que se encontraba disponible. Con “desarmar” me
refiero a que habrá que retirar todas las tarugadas que
tienen encima, como la pantalla digital que muestra el
voltaje (por favor, ni se te ocurra guiarte con ella para
realizar esta medición ya que es de pésima calidad),
foquitos, etc. Es importante retirar todo esto ya que se
encuentra en paralelo con el capacitor, por lo que
interfiere de manera directa con el valor de tu resistencia
de prueba. Una vez “deshuesado”, conecta permanentemente las
dos puntas del Voltímetro al capacitor (ajustado para medir
Voltaje en Corriente Directa, obviamente), así como el
negativo de la fuente de poder. Ojo: Verifica la polaridad
del capacitor. Un capacitor al que se le invierte su
polaridad tiende a destruirse.
- Paso 5:
Observa el voltaje en terminales del capacitor. Debería ser
prácticamente de 0 Volts. Si no fuera así, descárgalo
poniendo una resistencia de unos 10 ohms en corto circuito y
concluye con un alambre en corto, para que el capacitor
arranque lo más cercano posible a 0 Volts.
- Paso 6:
Momento de la verdad: esto suele realizarse más fácilmente
entre dos personas. Uno de ustedes conectará el positivo de
la fuente al positivo del capacitor, con su respectiva
resistencia de 100 ohms en serie, mientras el otro arranca
el cronómetro en el justo momento en que se haga el contacto
eléctrico. Deberán realizar este acto de manera simultánea.
Mientras se realiza el proceso de carga, esta conexión
eléctrica jamás deberá interrumpirse. Si esto sucediera,
habrá que comenzar de nuevo.
Una
vez que se haga el contacto eléctrico, el voltaje comenzará a
elevarse de forma exponencial. Una constante de tiempo para el
proceso de carga, para 13.585 Volts, es (13.585)(0.6321) =
8.5874 Volts. Esto quiere decir que deberán parar el cronómetro
en el justo momento en que el Voltímetro llegue a 8.5874 Volts.
Para este ejemplo, tal voltaje fue alcanzado en 108 segundos (1
minuto con 48 segundos).
Por supuesto, también se puede realizar esta misma medición pero
utilizando el proceso de descarga. Para este caso, con las
puntas del Voltímetro en ambos bornes del capacitor, se le da
carga lenta con una resistencia en serie de unos 10 ohms hasta
llegar al voltaje de la fuente. Una vez llegado, se retira la
resistencia de carga, se pone la fuente directa a las terminales
del capacitor y se mide el voltaje, en este caso salió de 13.585
Volts. Ahora, se pone la resistencia de 100 ohms en corto
circuito en el capacitor (entre sus terminales “más” y “menos”),
sin retirar la fuente. Tu amigo y tú se ponen listos, y mientras
uno desconecta la fuente el otro arranca el cronómetro. La
resistencia de 100 ohms en corto provocará que el voltaje
comience a descender exponencialmente. El 36.79% del voltaje
original se obtiene de (13.585)(0.3679) = 4.9976 Volts. Así que
en el momento en que el Voltímetro llegue a 4.9976 Volts, habrá
que detener el cronómetro. En este caso tal voltaje se alcanzó a
los 107 segundos.
Los resultados que obtuve fueron 108 y 107 segundos, para los
procesos de carga y descarga respectivamente, es decir
prácticamente lo mismo, y la diferencia debe corresponder a
pérdidas y a mi velocidad de reacción con el cronómetro.
Si la constante de tiempo es de 107.5 segundos (promedio) y la
Resistencia vale exactamente 100 ohms, ¿cuál será el valor
exacto del capacitor SUONO
que medí?
C = tiempo / Resistencia
C = 107.5 / 100 = 1.075 Faradios, es decir, ligeramente superior
al valor publicado, tal como esperaríamos de un producto de
calidad.
Así que ya lo sabes amigo, ya sabes cómo medir un capacitor y
darte cuenta de si realmente te están dando lo que pagaste, o
vilmente te están viendo la cara. Ojalá muchos de ustedes pongan
en uso esta información y así “motivemos” a los importadores y
comerciantes, a asegurarse de realmente dar lo que se ofrece.
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CIRCUITOS ÚTILES EN INSTALACIONES AUTOMOTRICES: Relevador Latch
Autor: Ing. Juan Castillo Ortiz
Hola amigos. En esta ocasión analizaremos otro circuito útil y
sencillo que les ayudará a controlar mejor el funcionamiento de
su instalación y a obtener puntos adicionales en competencia.
Cuando instalamos amplificadores y procesadores detrás de
vitrinas en la cajuela de nuestro automóvil, generalmente
también utilizamos focos o lámparas de neón para poderlos lucir
durante la noche. Por otra parte, la mayoría de las exhibiciones
y competencias de sonido tienen lugar durante el día, por lo que
no tiene sentido que esta iluminación se encuentre encendida,
además del riesgo de debilitar nuestra batería justo antes de
que nuestro equipo sea calificado.
La solución obvia aquí, sería instalar un simple interruptor
para así poder encenderlas o apagarlas según sea necesario. Sin
embargo, un interruptor es lo más falto de imaginación y
aburrido que puede haber para esta tarea. Mucho mejor sería, por
ejemplo, encenderlas a distancia apretando algún canal adicional
del control remoto de nuestra auto-alarma. Adicionalmente, los
formatos de competencias de sonido generalmente otorgan puntos
adicionales en los casos en los que se hace interactuar el
sistema de alarma con el equipo de sonido.
Pero... si lo pensamos un poco más detenidamente, recordaremos
que las salidas adicionales de las alarmas generalmente producen
solamente un pulso, es decir, si conectamos nuestros foquitos
directamente a estas salidas, sólo encenderán durante uno o dos
segundos ¡y eso será todo! Definitivamente no lo que teníamos en
mente.
Es aquí donde entra el tema de este artículo. Con la ayuda de un
simple relevador convencional de 5 patas y un diodo de 1
amperio, es posible armar un circuito que con un solo pulso de
activación provoque un “viciamiento” de corriente (Latch)
que dejará activado el circuito, es decir, permanentemente
encendido, hasta que con otro circuito diferente lo
interrumpamos. Analicemos el diagrama a continuación:
Simbología:
|
 |
Relevador |
|
 |
Tierra |
|
 |
Diodo de 1 amperio |
Tal como se aprecia en el diagrama, el foco en estos momentos
se encuentra apagado, ya que no le llega corriente positiva.
En el momento en que se cierre el interruptor de “ENCENDIDO”, a
través quizá de otro relevador activado por alguna salida
adicional de la alarma, se activará el relevador, se encenderá
el foco y entrará en funcionamiento el circuito de
viciamiento consistente del cable en la parte superior del
diagrama, el cual dejará permanentemente activado este circuito
al puentear la entrada de voltaje B+ con la pata 85, por
supuesto hasta que se abra el interruptor denominado como
“APAGADO”. Tal interruptor de apagado podría ser otra salida de
la alarma o quizá el pino de la luz de la cajuela del auto. Muy
sencillo, ¿no lo crees? Pues ármalo y comprueba lo elegante y
bien que funciona.
Aún cuando no aparece en el diagrama, recuerda que todo
circuito conectado a la corriente eléctrica debe llevar su
propio fusible. Éste podría instalarse después de la toma de
corriente “B+”. Su valor dependerá de la magnitud de corriente
que requieran las luces instaladas, la cual puede determinarse
midiéndola con un ampérmetro.
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