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fachadas dinamicas - Costrucción de relés y solenoides

    Introducción
    En los dispositivos de la época pre-electrónica, los componentes "activos", es decir, aquellos capaces de interrumpir y conmutar corrientes, o almacenar estados eléctricos determinados, estaban representados casi siempre por relés. Asimismo, las acciones mecánicas puntuales que implican rapidez y fuerza, con deplazamientos pequeños, suelen ser realizadas por solenoides. De ahí que ambos elementos fueran comunes, no sólo en los emisores y receptores de 1900, sino también en toda la electrotecnia desde que los descubriera Joseph Henry en 1835, hasta nuestros días.
    En los receptores a cohesor de Branly hay normalmente dos relés: el relé de activación y el de desactivación o descohertización.
    El primero es un relé especial de alta sensibilidad. Normalmente su bobina está conectada en serie con el cohesor y es activado por éste en el momento en que llega una onda radioeléctrica.
    El segundo de ellos es un relé normal activado por el anterior al cerrar sus contactos. Dispone de un pequeño martillo añadido a la armadura móvil, capaz de generar la potencia mecánica suficiente para golpear una capana o un registrador de cinta telegráfico, y simultáneamente para golpear el cohesor y llevarlo al estado de no conducción.

Diagrama del receptor de Alexander Popoff de 1895, en que se ven los dos relés

    En mis experiencias, mientras utilicé los cohesores de HIERRO, que se alimentaban entre 12 y 18 volts, o el de COBRE, que funciona a 9 volts, usé primeramente un relé de 6 V - 50 mA, y después uno tipo miniatura, con la armadura modificada que se activaba a 4 V - 13 mA. Pero mis problemas comenzaron con los sensibles cohesores de INOX-PLATA, ya que su tensión de polarización era de sólo 3 V y por tanto, ni que la resistencia del cohesor cayera a cero en el momento de activarse, habría suficiente tensión disponible para activar el relé.

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    Prueba de un relé REED
    La primera prueba para conseguir un relé más sensible la realicé en una cápsula tipo REED, pero la única bobina que disponía de este tipo era de 1 Kohm, y la cápsula se activaba con 4,8 V.
    Después intenté averiguar la cantidad de Amperios/Vuelta necesarios para producir la activación. Pare ello devané dos bobinas más con hilo de 0,15 mm.
Bobina 1 - 460 espiras y 8,8 Ohmios - activación 0,8 V.  90 mA. - la fuerza necesaria es de 41,4  Am/Vu
Bobina 2 - 1.300 espiras y 36 Ohmios - activación 0,9 V. y 25 mA. - la fuerza necesaria es de 32,5 Am/Vu.


    De estos valores deduje que es necesario un flujo magnético demasiado alto para cerrar los contactos del "reed". No me sirve. Está claro que si aumentamos el número de espiras, conseguiremos que consuma menos, pero no que se dispare con tensiones inferiores.
    De todas formas, lo instalo en el receptor y hago una prueba. La sensibilida es muy baja, utilizando en cohesor INOX-PLATA casi tiene el mismo alcance que con mi anterior de limaduras de hierro.
    Algo ganaríamos aumentando el diámetro del hilo para poder tener muchas espiras con una resistencia menor, lo que nos daría más intensidad y mayores amperios-vuelta, pero entonces el tamaño de la bobina podría llegar al de un puño, totalmente desproporcionada y sospecho que, ni así, sus resultados se acercarían a los valores que necesito.

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   Relé de nuevo diseño de "Cuadro Móvil"
    Como en realidad no me hace falta un relé clásico, sino algo que cierre un contacto utilizando la potencia eléctrica más pequeña posible, se me ocurre construir un nuevo tipo de relé que no existe y que llamaré de "cuadro móvil".
    Este nombre puede parecer algo extraño, pero es que dispongo de un cierto número de microamperímetros que nunca utilicé y me gustaría averiguar si su cuadro móvil tiene suficiente potencia para cerrar un contacto.
   El montaje no ha sido demasiado complejo.
    1) He desmontado el "motor" del instrumento de 500 microA, he doblado la aguja en ángulo recto y he pegado con cianocrilato la armadura sobre una base de madera.
    2) En la parte derecha, y soldados a los contactos de salida hay dos delgados hilos de cobre que se cruzan en ángulo recto cerca del punto de paso de la aguja. El contacto de cobre recto esta encima, y el otro, debajo, separados por 1/2 mm. aproximadamente.
    3) Cuando aplicamos una tensión a la entrada del instrumento, la aguja va bajando hasta que toca el contacto de cobre largo, el cual, al aumentar un poco más la presión mecánica sobre sí, flexará hasta tocar el contacto de cobre inferior, cerrando en circuito de salida.
    Una vez acabado, lo conecto a una fuente de alimentación para hacer una prueba estática y la sorpresa es mayúscula. La sensibilidad conseguida es excelente. Mi "super-relé" se activa con 0,15 Volts y 200 microamperios, sólo ciento cincuenta milivoltios... absorbiendo a esta tensión la exigua potencia de 30 microvatios; de sobra para trabajar con el cohesor más exigente que pueda llegar a construir. En comparación con mi relé "trucado" de 4 Volts, es 26 veces más sensible en tensión, 65 veces en intensidad y 1733 en potencia.
    Los contactos parecen tener la suficiente consistencia para controlar cargas de 200 mA. aunque su separación inicial es tan pequeña que a veces se quedan pegados.

Super-relé experimental de cuadro móvil

Super-relé de cuadro móvil montado en un receptor
a cohesor de prueba, que a su vez está conectado al
generador de RF de impulsos amortiguados.

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    Super-relé Modelo MK-2
A partir del prototipo anterior, he fabricado dos relés más de alta sensibilidad, a los que llamo MK-2 (modelo 2) y el MK-3 (modelo 3).
El MK-2 tiene el contacto fijo de hilo de plata de 0.4 mm. y el móvil de cobre. En un principio, los puntos de contacto eran de cobre, ya que el móvil tenía soldado en su extremo un pequeño fragmento, pero los resultados no fueron buenos. Por alguna extraña razón, los contactos de plata se quedaban más pegados que los de cobre. Parecía incluso que este fenómeno se veía agravado por la presencia del campo magnético del imán central.
Al final, la sensibilidad conseguida es mejor incluso que con el anterior, ya que se dispara con 120 mV. y 160 microamperios.

 Diferentes vistas del relé MK-2

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    Super-relé Modelo MK-3
    El siguiente modelo, el MK-3, tiene una mejor sensibilidad, ya que el contacto se establece entre la propia aguja de microamperímetro (actuando en este caso como contacto común) y el contacto de salida de hilo de plata.
    Con este relé he conseguido eliminar las únicas partes del MK-2 que me daban problemas. La única precaución has sido el mantener los contactos a 90º, ya que si los colocaba paralelos entre ellos, la presión mecánica del cuadro móvil apenas podía asegurar un contacto eléctrico satisfactorio.
    Aún sin probarlo, este relé se ve muchísimo más sólido y fiable que el anterior, es casi insensible a vibraciones, y no creo que ahora los contactos puedan quedarse pegados por sobreconsumo con tanta facilidad.
    Inicio la prueba de fuego. Lo conecto a la fuente de alimentación, con el voltímetro digital en paralelo y el microamperímetro en serie. Coloco el mando de la fuente a cero voltios y le doy al interruptor. La sorpresa es que en este instante el relé se activa. No lo entiendo, la tensión que ahora proporciona la fuente es sólo residual. El voltímetro me está marcando unos escasos 60 milivoltios.

    Coloco una resistencia en serie con la fuente, para tener más margen de ajuste. INCREIBLE... este relé es mucho más sensible aún que los dos anteriores... se activa con sólo 40 MILIVOLTIOS y consume 60 MICROAMPERS. No acabo de creerlo. 2,4 insignificantes MICROWATIOS. Es cuatro veces más sensible que el primero de cuadro móvil que construí, y en cambio es muchísimo más robusto y fiable. Y si lo comparo con mi primitivo relé trucado de 4 Volts y 13 mA., del que estaba tan orgulloso, no hay color, las cifras comparativas se disparan (100 veces más en tensión, 216 veces en intensidad y 21.600 veces en potencia).

Comparación de tamaño entre el MK2 y MK3. Este
último aún sin cajita de protección.

    Este modelo tiene tres contactos en vez de los cuatro del MK-2, y cuando se activa, el terminal de salida queda conectado a la masa común. Esto no plantea ningún problema y sólo precisará de un pequeño cambio en el circuito del receptor. Además, al haber suprimido el largo contacto móvil, es también es más pequeño y fácil de construir.
Veo que aún podría apurarlo en sensibilidad, actuando sobre el ajuste lateral de posición del galvanómetro para que la aguja estuviera en una posición inicial más cercana al contacto fijo. Pero entonces perdería una parte proporcional de la fuerza de apertura, que me interesa para evitar el problema del "pegado".

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    Solenoide de descohertización
    En mi primer receptor he utilizado un relé descohesor de un tamaño respetable que me sobró de un viejo proyecto de regulación de un panel fotovoltáico, pero en montajes posteriores ya no dispondré de ninguno más. Por este motivo he pensado en construir un descohesor de menor tamaño que utilice materiales de uso común.
    El punto de partida fue un viejo interruptor magnetotérmico trifásico de 32 Amp. estropeado, de la marca Guerin, ya que al estar montado en un sitio húmedo, uno de sus contactos se había oxidado y quemado.
    Después de abrirlo con cuidado, cortando los remaches laterales, compruebo que en su interior hay tres pequeños electroimanes, encargados sin duda de hacer saltar el dispositivo por intensidad instantánea. Los retiro y compruebo que su bobinado esta compuesto por 20 espiras de hilo de cobre de 1,2 mm.
    Las modificaciones a efectuar son sencillas:
    1) En primer lugar retirar el bobinado original y sustituirlo por 400 espiras de 0,2 mm.
    2) En la parte superior de la armadura móvil, que es de plástico, pegar con cianocrilato una pequeña plaquita metálica doblada en forma de "U", de manera que el cohesor pueda encajar dentro de ella con una pequeña presión y por tanto moverse hacia arriba y abajo con la armadura.
    3) En la parte baja de la armadura, que es metálica, soldar un pequeño muelle confeccionado con hilo de cobre de 0,1mm. (que podemos sacar pelando algunos cablecillos de poco diámetro), y que hemos arrollado a mano sobre otro hilo de cobre de 1 mm. El otro extremo de este muelle irá soldado a uno de los terminales de la bobina del solenoide.
    4) Recortar una tira de 0.5x10 mm. de plancha flexible de bronce de 0,1 mm de espesor. En caso de no encontrar una tienda que la tengan, se pueden aprovechar trozos de desguace de viejos relés o motores. Éste contacto estará fijado a la base por un extremo, y el otro, doblado un poco hacia arriba, hará contacto con la parte baja de la armadura del solenoide.
Una de las conexiones de entrada externa (contacto 2) irá precisamente a esta lámina flexible, mientras que el otro (contacto 1) irá conectado al otro extremo de la bobina principal.

Diagrama del solenoide de descohertización

Prototipo de solenoide descohertizador y él
mismo montado en un soporte de metacrilato

    Al probarlo, ha funcionado a la primera. Ajustando la altura y la presión de la plaquita de bronce se consigue fácilmente una oscilación en sentido vertical de unos 3 mm. y de una frecuencia de una decena de hertzios por segundo.

     Si se quiere aumentar la oscilación y hacerla más lenta, se puede aumentar la "masa artificial" soldando un condensador electrolítico de 470 microfaradios entre los bornes de la bobina, aunque en este caso hay que vigilar después la polaridad de la corriente de excitació 1 n.
El consumo medio del este nuevo dispositivo de descohertización, para una alimentación de 3 volts es de 200 mA en activación, pero como sólo está en este estado escasos milisegundos, no repercute demasiabo en la duración de la batería. La ventaja, además, es que es barato y se puede construir en quince minutos. Reduciendo drásticamente el tamaño total del montaje respecto al primer relé descohesor.



BOBINADORAS DE HILO 



Referentes

Solenoide de Arranque | Solenoide 12v | Bobinas | Valvulas

http://www.lockcraftproducts.com/ES/solenoides.html

Elaborado por Oscar Perez

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