Cmo construir un Convertidor de 12 VDC a 120 VAC

Tutorial teorico-prctico para aprender a construir y reparar un Convertidor de 12 VDC a 120 VAC automatico (UPS). Dirigido a personas con conocimientos bsicos de electrnica. Muestra los bloques que conforman el circuito electrnico de un Convertidor de 12VDC a 120VAC automtico (UPS) con los planos electrnicos y explicacin para entender su principio de funcionamiento y ensamble correpondiente. Por supuesto, conociendo esta informacin tambin podremos repararlos o modificarlos. Empecemos por el diagrama de bloques:

Al igual que sucede con todos los circuitos electrnicos, el Convertidor tambin est conformado por bloques y estos a su vez por componentes que cumplen una funcin especfica. La interconexin de estos bloques da como resultado un circuito completo y muy til, en este caso un Convertidor automtico que siempre tendr energa electrica disponible para nosotros. Por ello veamos ms de cerca cada bloque y por conveniencia en la explicacin iniciamos con elbloque nmero 5. Por cierto, cuando vayan adquiriendo experiencia en la electrnica vern que no importa en que orden se hagan los bloques de un circuito, de hecho se pueden hacer por separado y por ltimo interconectarlos. Detallemos el bloque 5

Como se puede observar, este bloque est cumpliendo la funcin de un conmutador automtico, que utiliza un rel de 110 VAC con doble circuito o suiche ON-OFF. Un circuito (realzado con amarillo en la figura) recibe los 110 VAC de la red y el otro los 110 VAC del elevador. Cuando hay energa de la red, la salida muestra el voltaje de entrada. Cuando no hay, la salida muestra el voltaje del elevador. En otras palabras, siempre habr un voltaje en la salida. La misma est mostrada con color rojo en la figura. Detallemos el bloque 4

Es el bloque ms sencillo, ya que est conformado por un elemento nico: Un transformador de 10 0 -10 Voltios en el primario y 110 120 V en el secundario.

La potencia ser de acuerdo a la necesidad planteada y en nuestro caso asignaremos una potencia de 50W. Este tipo de transformador no es muy comercial, pero como ultimo recurso se puede utilizar uno de 12 - 0 - 12 V en el primario y 120 V en el secundario. Lo ideal es hacer el que est en la figura. Detallemos el bloque 3

Es un bloque relativamente fcil y est conformado por los transistores de potencia que Amplifican la seal de la tarjeta osciladora (Bloque 2) y aplican su salida al transformador elevador (Bloque 4). Los transistores pueden ser 2N 3055 con su respectivo disipador de calor. Los diodos son 1N 4004. Son necesarios en vista de que los transistores van a manejar una carga inductiva (el transformador). Detallemos el bloque 2

Como pueden observar es la batera de 12 VDC y la lnea de alimentacin de 120 VAC. Ambas son las entradas de energa del circuito. Si falla una entra la otra y viceversa. Solo falta probar nuestro Convertidor. Para ello tomamos una carga de mximo 50 W a 110 VAC. Esta puede ser nuestro cautn de 25 - 30 W un bombillo de 110 V a 25 W.

Proyecto clula fotovoltaica casera.Por ebay se pueden conseguir clulas fotovoltaicas sueltas a precios muy buenos, aunque algunos modelos no rinden tanto como los modelos comerciales, para un aficionado puede ser una buena forma de conseguirlas y adems aprender montando una y contribuyendo con las energas renovables. Compr unas clulas de 3x3 pulgadas aprox. (10 cm x 10 cm), en total 36 unidades, con un voltaje de 0,50v y una intensidad mxima de 3,55 amperios una potencia total de 50 w (en buenas condiciones) Comprobando stas clulas a pleno sol de primavera (no llegaba a 1000w/m cuadrado, supongo que deba estar sobre los 700w/m cuadrado), pude tomar medidas de hasta 2 amperios x 0,55 voltios, pero algunas solo daban 1,5 amperios. Con las 36 clulas montadas y con una tapa de poli carbonato , descontando las prdidas por sta, he conseguido 1,5 amperios , que supongo que a sol de verano pueden llegar a los

2 amperios, con una tensin de 18 voltios aprox. sin carga, y cargando una batera pequea de 12v 7Ah a mitad de carga iban a 1 amperio. Calculo que en rendimiento de la placa fotovoltaica debe ir sobre los 36 vatios que es una potencia muy acorde con el coste y trabajo que me llev el proyecto. Materiales: - - Por Ebay consegu las 36 clulas fotovoltaicas (bsqueda solar cells en todo el mundo) a un precio razonable .... Se pueden conseguir de ms grandes o ms pequeas, pero para empezar con la primera mejor coger las ms baratas y que mejor rindan. Ojo que venden algunas placas que estn rotas, stas llevarn algo de trabajo ensamblarlas, tiempo el comprobarlas todas y no quedarn tan bien acabadas. - - En una ferretera normal se consigue poli carbonato, metra quilato o cualquier plstico transparente (lo ms transparente posible), y para las 36 clulas se necesitan aprox. 1 metro cuadrado de este plstico. 1 metro x 1 metro, o dos planchas de 50 cm x 100 cm. El grosor debera ser de 5 milmetros, para otros grosores variar la U que aguantarn las dos planchas unidas, ser como un sandwitch. - - En la misma ferretera se compra U de aluminio de 15x15x15 milmetros. De interior tiene que medir aprox. 12,4 milmetros, ah dentro irn las dos planchas de 5 mm, total 10 mm y 2,4 mm que quedar para poner las clulas y dejar espacio para las soldaduras.. - - Por Farnell se puede conseguir estao que suelda en aluminio, se llama ALUSOL, ste es esencial para poder soldar encima de el silicio de las placas, concretamente encima de las conexiones y por debajo. Por el foro de cientficos aficionados hay el hilo que explica sobre este fabuloso estao http://www.cientificosaficionados.com/foros/viewtopic.php?t=3418 - - Estao normal para soldar los cables.. - - Tornillos M6 segn se quiera , los de Inox no se oxidarn al dejarlas a merced de la lluvia y otros. - - Silicona transparente para sellar toda entrada de agua para no deteriorar las clulas. - - Cinta de doble cara para enganchar las clulas sobre el poli carbonato. Una vez tenemos todos los materiales, deberemos soldar cables a cada clula para unirlas una vez que estn pegadas a la plancha.

Esta imagen muestra como se unen las diferentes clulas, lo primero es aplicar estao para aluminio por encima y por debajo, soldarle las conexiones por separado, luego se pegan las clulas con un trocito de cinta de doble cara sobre la base de 50x100 centmetros, se reparten bien para que quepan, y luego se unen con estao normal. PERO, todo este proceso me llev unas 4 horas, pona cada clula por separado, la calentaba bien para que enganchara el estao, estaaba y luego le soldaba los trocitos de latn, dos por la cara del sol y dos por la base. NO recomiendo hacerlo de esta forma por que por la temperatura y dilatacin de partes diferentes de la clula, se rompieron 4 de las 36. Luego vinieron los problemas de dilatacin cuando estaban todas las clulas unidas en serie.

En sta imagen se ven dos clulas que se me rompieron y las tuve que unir para conseguir la misma superficie y la misma intensidad. Aqu se ve como por un lado va dos conexiones y por el otro dos iguales pero al lado contrario para luego unirlas en serie, el lado que toca el sol era el polo negativo y la base de la clula el lado positivo (creo, mejor comprobarlo). Sobre todo la primera estaada sobre la clula tiene que ser con estao de aluminio, estaar con la clula bien plana por que son muy delicadas, (como cristal o peor), ste estao es difcil de soldar por que no pega muy bien a la punta del soldador para ayudar a calentar la zona para soldar, se puede ayudar con estao normal y luego el estao de aluminio y entonces se consigue estaar bien. Luego de tener estao sobre la pista, se sueldan los cables o en la primera prueba lo hice con tiras de latn de 0,1 mm, y un ancho de 2 mm aprox. Problemas que encontr con el latn y al tenerlo todo ensamblado, las clulas unidas con el cable de latn de la foto primera, con el calor y las dilataciones se rompan las pistas de la

cara vista al sol, por lo que tuve que cambiar las pistas de latn estiradas por un cable con forma de Z o U para que la dilatacin no rompiera las conexiones.

Aqu se ve como substitu el latn de encima por el conductor con forma de U. El latn por debajo no tena problema por que toda la clula est recubierta con conductor y es muy fuerte. En prximas clulas hay que soldar un conductor desde debajo de la clula, hacerle la forma de U y dejarla larga para cuando est enganchada a la plancha entonces soldarla por encima de la siguiente y de esta forma se ahorra mucho tiempo, trabajo y muchos problemas. En vez de soldar la clula con calor por donde se quiere estaar , vi que era mejor poner la clula sobre madera bien plana, para luego con el soldador de 40w y con la punta con algo de estao , tocar la pista a soldar y esperar a que el estao se funda en la pista de la clula. Luego por debajo el mismo procedimiento, pero adems de estaar ya de paso soldarle el cable con la forma de U o Z .

En esta imagen se puede ver la distribucin de las clulas sobre la plancha de 50x100cm, dej mucho espacio entre clulas, y faltaron por aadir 4 que se rompieron. Pero si hubieran sobrevivido hubiera hecho una configuracin de 9 x 4. La foto dice mucho de cmo tiene que ir montada, pero cada uno puede hacer la configuracin que quiera, siempre dejando a los bordes una distancia para que la U de aluminio no tape la clula y dejar sitio para los topes o gomas para que cuando se ponga la tapa encima no rompa las clulas. Las gomas por los bordes eran gomas de 2,2 mm, aprox., van encoladas por la plancha de base, y la parte de arriba sin encolar, por si un da hay que desmontar la clula que no tengamos problemas.

Entre medio de las clulas hay pequeos trozos de la misma goma para que si algo toca la tapa de encima que no rompa las clulas, mientras ms topes mejor.

En esta foto se puede ver que ya se puso la plancha encima y se puso la U por los bordes, adems se fij con tornillos para que las Us no se salgan, y el tornillo por debajo servir para hacerle un soporte y fijarla donde haga falta. Tambin se silicona los bordes de la U y todo lo que pueda hacer que entre agua o suciedad dentro. Recomiendo aplicar la silicona por fuera, as para desmontar solo hay que cortar con cutex y listo. Una vez montado y fijado todo , la plancha de plstico se hace muy dura y no se dobla fcilmente, as se salva de romper las clulas que son muy frgiles. Adems si hay que desmontarlas para repararlas solo quitando los tornillos y las Us de los bordes se quita la tapa de arriba y ya se puede trabajar.

Las clulas al ir pegadas con un trozo de cinta de doble cara por debajo, si hay que quitar alguna es muy probable que se rompa, con poner un trocito en el centro es suficiente para fijarla y si se desengancha no ir muy lejos por que est fijada por los conductores y por arriba tiene la plancha.

En las dos imgenes de arriba, se puede ver las 4 clulas que se rompieron, las restaur y las puse en una plancha aparte, para hacer pruebas. Como fallo las conexiones de arriba con latn rompieron de nuevo la pista de la clula, y tuve que sustituir el latn por el cable en forma de U. La placa fotovoltaica final quedo con 32 clulas, da un voltaje de 16,5 voltios aprox., pero ya da para cargar una batera de plomo-cido de 12 voltios. Falta aadir un diodo para que a falta de sol la batera no se descargue. Las clulas al aplicarles una corriente hacen la inversa, tienen resistencia y gastaran la batera conectada.

Fecha inicio proyecto: 05-05-2007 Fecha fin proyecto: 09-05-2007 Puesto a prueba definitiva y con una carga constante de 1,5 amperios , durante las 6 u 8 horas diarias. Hasta la fecha (27-06-2007) no ha tenido ningn problema. Ha llovido encima de la placa y no se ve humedad ni nada anormal.

Autor: Alfonso Torres alfonatr@hotmail.com

Actualizacin Agosto del 2009:Las planchas de metraquilato o policarbonato, no duran mucho por culpa de los rayos UV. A finales del 2008 la capa superior de la clula fotovoltaica qued amarillenta y agrietada. Lo ideal es usar cristal como protector en la capa superior, y en la inferior puede ser de plsticos, pero debern pintarse para que no se estropeen con los UV.