Como armar un balastro electrónico para lamparas ahorradoras y tubos fluorescentes de todo tipo. Diagrama y detalles de diseño.

Este proyecto funciona en lamparas fluorescentes de todos tamaños de 15 a 40W y puedes escoger entre 2 diseños. Una joyita. 

Existe otro articulo que habla del mismo proyecto. Pero a tenido tantas mejoras y cambios, que decidí publicar una versión 2.0. En esta ocasión, no seré tan extenso con la explicación del funcionamiento o armado. Solo me enfocaré en los datos y detalles importantes para la elaboración de este nuevo circuito y las pruebas. Asumo que los colegas que estén dispuestos a armar este balastro, cuentan con la experiencia y conocimientos suficiente de electrónica para interpretar diagramas electrónicos, circuitos, medir y colocar componentes. Así como algo de practica en la fabricación de circuitos impresos o PCB´s. y no es necesario una guía paso a paso para estos puntos.

 

Aun así recomiendo mucho  leer el  primer  articulo con la primera versión de este proyecto. Tiene muchísima información, que este no tienen, sobre la teoría de funcionamiento de un balastro electrónico. Encontraras el enlace el final de este articulo.

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Vayamos al grano y comencemos a explicar todo lo que se debe saber para diseñar y armar un balastro casero. 

CARACTERÍSTICAS DEL BALASTRO ELECTRÓNICO CASERO QUE ARMAREMOS.

Básicamente comparte el principio básico de funcionamiento que tienen los circuitos encontrados en los focos ahorradores CFL, pero con varias  modificaciones para mejorar la protección de sus componentes, disipación de calor y suprimir interferencias electromagnéticas (EMI) Todas estas mejoras se refleja en las siguiente ventajas:

• Garantizan miles de horas de funcionamiento real.
• Genera baja interferencia electromagnética en la línea eléctrica.
• Tiene un bajo consumo de energía. 
• Los componentes que se usan para su construcción provienen del reciclaje de lamparas desechadas.

Esto vuelven muy atractiva la idea de fabricarse uno. ¿A poco no?

DIAGRAMA ELECTRÓNICO DEL BALASTRO CASERO.

Seguro muchos lectores tienen la experiencia suficiente para que, solo con ver el diagrama, puedan armar uno. Pero no se confíen. Hay detalles importantes que se deben conocer para un montaje y funcionamiento perfecto de este circuito. Incluso existe otra variante de este diseño que deberían conocer. Todo se menciona mas adelante.  La imagen siguiente corresponde a dicho diagrama.

Diagrama electrónico para el diseño de un balastro casero de lamparas y tubos fluorescentes.

BREVE DEFINICIÓN DEL CIRCUITO.

Se trata de un arreglo cuasi-resonante (así se denominan) que genera unos 680 Vccp (Voltios de Corriente continua pulsante), con una frecuencia de 65Khz aproximadamente. Alimentado con una fuente que duplica el voltaje de CA en su entrada: De 120 Vca a 340 Vcd para lograr un factor de potencia muy bueno (0.8 aproximadamente).  Hacer funcionar cualquier lámpara fluorescente compacta  (CFL) de todo tipo entre 8 y 40 watts. Pero también puede activar sin problemas cualquier tubo fluorescente largo (T8 y T5) de las mismas potencias . Solo deben asegurarse que estos últimos sean de los que usan 4 pines (terminales, conectores, patitas); dos en cada extremo.

ESCOJE ENTRE DOS OPCIONES DE DISEÑO PARA ESTE CIRCUITO.

Así es... Encontrarán dos diseños para armar del mismo circuito. Ambos con sus respectivas instrucciones, explicación de diferencias y archivos para la  fabricación de sus circuitos impresos (PCB´s).  La diferencia entre ambos diseños es el tipo de filtro para interferencias (EMI). Y el motivo del porque opte por crear dos versiones, es porque en algunos casos no es necesario el filtro completo, o no se pueden conseguir los componentes para armarlo. El resto del ambos circuitos es idéntico en las dos versiones después de este filtro supresor de EMI´s.

PRIMERA OPCIÓN DE DISEÑO:

En esta encontraran un circuito electrónico que integra un filtro EMI muy completo con terminal a tierra física, usa más componentes y su placa de circuito impreso es más grande. Además de tener una protección contra picos de tensión con varistores.

DIAGRAMA ELECTRÓNICOS DE DISEÑO CON FILTRO EMI COMPLETO Y PROTECCIÓN CONTRA PICOS DE TENSIÓN.

Diagrama electrónico del balastro casero con filtro EMI y protección de picos de tensión.

SEGUNDA OPCIÓN DE DISEÑO:

En la segunda opción encontraran el circuito del balastro con un filtro EMI simple que suprime las interferencias y ruidos en la red eléctrica provenientes y salientes de un solo polo de la línea de CA en nuestras casa: LA FASE. Requiere menos componentes, su circuito impreso (PCB) es más pequeño y no cuenta con protección de picos de tensión. El diagrama es idéntico al mostrado al principio del articulo. Pero lo pongo de nuevo:

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DIAGRAMA ELECTRÓNICOS DE DISEÑO CON FILTRO EMI SIMPLE Y SIN PROTECCIÓN DE PICOS DE TENSIÓN.

Diagrama electrónico del balastro casero con filtro EMI simple.

Ambas opciones de diseño funcionan de la misma manera y tienen las mismas características después del filtro EMI, Por consiguiente, todos los detalles de construcción  y consejos mencionados a continuación, se aplican sin ninguna diferencia. 

Nota:

Para la versión con filtro EMI completo y supresor de picos; Muchos componentes  no los encontraran en los circuitos de los focos ahorradores desechados. Pero abundan en fuentes conmutadas de pc, cargadores de lap tops y hasta cargadores de celular. Si cuentan con material de reciclaje de ese tipo de dispositivos, si que encontraran todos los componentes para hacer este filtro avanzado.

EL CIRCUITO IMPRESO O "PCB".

Voy a mostrarles una imagen con la apariencia del circuito impreso correspondiente a la versión del balastro con filtro EMI simple sin supresor de picos de tensión. Las plantillas para que ustedes fabriquen esta placa, así como la de la otra opción, se las comparto mas adelante, en un archivo para descargar. 

Circuito impreso del balastro electrónico casero. Pistas y la  ubicación de componentes.

Estos son los enlaces donde pueden obtener un archivo PDF con todo lo necesario para fabricar la placa fenólica, acorde al diseño del balastro que te interese:

DESCARGA LA PLANTILLA PARA LA VERSION CON FILTRO EMI SIMPLE.

DERCARGA LA PLANTILLA PARA LA VERSION CON FILTRO EMI COMPLETO Y SUPRESOR DE PICOS.

DETALLES IMPORTANTES PARA EL MONTAJE DEL BALASTRO.

Vamos a darnos una idea del proyecto final que debemos lograr. Abajo, en la siguiente imagen, pongo un ejemplo del balastro ya terminado y completamente funcional. Y como seguro ya lo notaron, corresponde al diseño con filtro EMI simple sin supresor de picos. También seguro notaron que muchos componentes no son nuevos. Y aunque claro que se podrían usar componentes nuevos, resulta bastante costoso adquiríos. Además algunos de ellos son poco no nada comerciales; como el pequeño toroide azul con tres bobinas. O los inductores color negro (abajo del  del condensador grande derecho) y amarillo.  algunas de estas piezas debemos armarlas nosotros mismos y otras conseguir de reciclaje. Pero no se preocupen, todo está especificado y detallado mas abajo. 

Muestra de diseño terminado del Balastro electrónico casero.

DOS PUNTOS PREVIOS PARA AMBOS DISEÑOS:

Antes de conectar cualquier lampara fluorescente en el balastro que armemos, debemos probarla. Esto se hace de una manera muy simple y solo es necesario un multímetro. mas adelante les explico como. también recomiendo mucho conseguir algunas  lamparas fluorescentes compactas desechadas, pues en ellas encontraremos muchos componentes que resultarían difíciles de conseguir nuevos.  Vamos a explicar a detalle cada uno de estos puntos preliminares.

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Primer Punto: Revisión de filamentos en las lamparas y tubos fluorescentes.

Lo primero que debemos hacer antes de armar el circuito... Es saber si el espiral fluorescente o tubo de vidrio que piensas conectar en él, es el adecuado. Así como  saber si está en buen estado. Recuerda que este balastro funciona solo con lamparas de 2 filamentos; uno por cada extremo. Lo que quiere decir que debe tener 2 patitas o alambres de conexión en cada extremo. Verificado eso debemos saber si esos filamentos están en buen estado, debes medir con tu multímetro (tester) cada uno de ellos. Usa el rango de Ohms.  Localiza el par de alambres que salen en cada lado, coloca las puntas de tu multímetro  y  tomar las mediciones. Típicamente te darán una lectura de entre 3Ω y máximo 5Ω.

Revisión de filamentos en una lampara espiral compacta fluorescente.

Si estas terminales marca rangos muy altos de ohmios, el filamento está abierto y no encenderá, y si las mediciones marcan un valor menor a 2Ω en cualquier filamento, este se encuentra agotado y dañará el circuito ¡NO USES ESA LAMPARA O TUBO!  Misma prueba para los tubos largos fluorescentes de oficina:

Revisión de filamentos en un tubo fluorescente de 36 watts.

Segundo Punto: Conseguir los componentes para armar el circuito.

Una forma simple y fácil de armar tu balastro electrónico y que funcione sin complicaciones con varios tipo y tamaños de lamparas y tubos, es conseguir los componentes de la lista de abajo, ya sea nuevos o reciclados. Fueron calculados para un "arreglo maestro del circuito" (por así llamarlo) Esto con el propósito de no complicarse las cosas. Pues el balastro que armes con dichos componentes, hará funcionar cualquier espiral o tubo fluorescentes de 8 y hasta 36 watts. ¡Y Listo!. (Aplica para ambos diseños: Con filtro EMI simple y completo). Por eso lo denomino: "Arreglo maestro".

Ahora que ya tenemos claros estos importantes puntos. podemos continuar. AHora les comparto la lista de matera y todo los detalles importantes que deben conocer, para guiarse en el montaje y pruebas dl balastro casero.

LISTA DE MATERIALES Y DETALLES IMPORTANTES PARA EL ARMADO DEL BALASTRO CASERO.

Para el diseño que denominamos "Un arreglo maestro" debemos conseguir los siguientes componentes electrónicos:

• D1 a D9:  1N4007
• R1 Y R2:  1MΩ  ¼ watt
• R3 y R4:   510KΩ /520K  ¼ watt
• R5 y R6:   20 Ω  ¼ watt
• R7 y R8:   1 Ω    ¼ watt
• CO1 y CO2: Condensador electrolítico 33mf, a  200  o 250 volts
• C1:  Condensador de poliéster (no cerámico) de 100nf a 400 volts (104)
• C2:  Condensador de poliéster (no cerámico) de 1nf a 400 volts        (102)
• C3:  Condensador de poliéster (no cerámico) de 22nf a 400 volts    (223)
• C4:  Condensador de poliéster (no cerámico) de 47nf a 400 y hasta 650 volts    (473)
• C5:  Condensador de poliéster (no cerámico) de 1nf a 1000 y hasta 1600 volts (102)
• C6:  Condensador de poliéster (no cerámico) de 3.3nf a 1200 y hasta 1600 volts (332)
• L0:  Inductor 5 y hasta 100 mH. 

NOTA: Este ultimo componente (L0) se obtiene también de las lamparas fluorescentes compactas. Típicamente es negro con forma de cilindro. Ver imagen siguiente:

L0 se obtiene de lamparas compactas ahorradoras.

• L1, L2,L3: Inductores (bobinas) de alambre magneto calibre 27. Con núcleo compartido en forma de  mini-toroide que tiene las siguientes medidas: De 1cm de diámetro externo x  6mm de diámetro interno y 5mm de ancho (ver “Detalles importantes”)

Bobinas de alambre aislado calibre 27. Con núcleo en forma de  mini-toroide.

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• TR1 (Identificado como L4 en circuito con EMI avanzado): Es un Inductor en forma de mini-trasformador (ver “Detalles importantes”). En la imagen siguiente se muestra la forma y color mas comun que encontraran de este tipo de inductor.

Inductor con forma de mini transformador.

• Q1 y Q2: MJE13007 /BUL472 /D128D /MJE13006

• F1: Resistencia de 0.57Ω a ½ watt. De preferencia obtenerla de los focos ahorradores, porque son fusistores. pero cualquier resistencia normal de este valor, funcionará perfectamente.

• Diac 1: DB3

• PCT (opcional): MZ5 o cualquiera que tenga el circuito del foco ahorrador. El circuito funciona sin el (ver al final explicación).

Recuerda que para la versión del balastro con filtro EMI Avanzado: Las piezas para dicho filtro  las consigues en fuentes conmutadas y otros dispositivos similares. (ver diagrama para saber valores)

OTRA OPCIÓN PARA EL DISEÑO EL BALASTRO ACORDE A TUS NECESIDADES.

También…  por si no pueden conseguir lo componentes necesarios para crear "el arreglo maestro". O simplemente te gusta ser perfeccionista. podemos hacer a un lado el asunto del "arreglo maestro" y armar un balastro mas acorde al tipo de lámpara que tengas a la mano. 

Anexo una tabla donde podrás consultar los valores de los componentes que tienes que usar, acorde a la potencia de la espiral o tubo fluorescente que tienen a la mano y piensan usar. Esto es para aprovechar la máxima cantidad de componentes reciclados de los focos ahorradores, pues a veces resulta difícil conseguir uno o dos componentes con los valores para el arreglo maestro. y no nos vamos a detener por eso ¿Verdad?.

Tabla de referencia con los valores de componentes para armar el balastro casero, acorde a la potencia de la lampara otubo fluorescente que tengas.

DETALLES IMPORTANTES EN EL ARMADO DE AMBOS DISEÑOS DEL CIRCUITO. 

 L1, L2, y L3, son inductores que comparten un núcleo hecho en  forma de mini-toroide. 

Y deben tener la configuración, numero de vueltas y orden de entrada y salida de sus hilos de cobre, EXACTAMENTE IGUAL a la que se muestra en la imagen abajo, para usarlo en el arreglo maestro ¡NO SE ADMITE OTRO ORDEN!.  

El numero de vueltas de cada espiral y la posición de las bobinas, debe ser exacta para montarse en el arreglo maestro. Se hace con alambre magneto (esmaltado) calibre 27.

No seguir este detalle causará que el circuito no funcione o se dañen los transistores. Al momento de montarse en la PCB. Una vez hecho, no importa si se gira el toroide y  L1 y L2 se intercambian de izquierda o derecha, notaran que el arreglo de la entrada y salida de los hilos queda idéntica. Y Siempre L3 estará en el centro.  Lo importante es el orden de entrada y salida general de todas las bobinas.

Esta recomendación aplica para cualquiera de los dos diseños: Con filtro EMI completo y con Filtro EMI simple. También recuerda que "El arreglo maestro" puede aplicarse en ambos diseños. 

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Para los diseños personalizados donde no se usa el arreglo maestro, consulta la tabla que coloque antes, para saber el numero de vueltas de los inductores y otros detalles de este componente, acorde a la potencia del balastro que estás diseñando.

TR1 es un inductor con forma de mini-trasformador.

Así que solo tiene dos patitas activas; Pues los encontrarás casi siempre con 4 patitas. Se debe conseguir como parte reciclada de los focos ahorradores que tengan porque  no son comerciales. El que se monta en el arreglo maestro es un inductor que se obtenga de un foco ahorrador de 23 o 26 watts ( 2.5mH. o 2.9 mH).

Inductor con forma de mini trasformador.

No importa la posición de las 2 patitas de TR1 (L4) al momento de montarlo en la PCB; solo asegúrense de que sean las 2 patitas funcionales. se consideraron varios tamaños con sus respectivos agujeros para este inductor en forma de mini-transformador.

PCT: Este componente es opcional. Se trata de un Termistor PTC  y es muy difícil de conseguir.

En los focos ahorradores, solo modelos muy singulares y costoso usan este componente. Si lo encuentra, solo debe usar se en caso de que el circuito este encendiéndose y apagándose en periodos cortos de tiempo, como el uso en un baño, por ejemplo. Ya que este componente retarda el encendido de los espirales o tubos evitando el efecto de desprendimiento del material del filamento (la mancha negra que se ve en muchos tubos) logrando cientos, y a veces hasta miles de horas de vida extras. Pero si el circuito se usa en un lugar donde se mantendrá encendido por largos periodos de tiempo, no tiene mucho sentido que se use este componente.

PRUEBAS DEL BALASTRO CASERO:

Una vez armado. Toca ponerlo a prueba. Solo basta con conectar la espiral o tubo fluorescente antes revisados y energizar el circuito. En la imagen siguiente ponemos la manera en que deben verse las conexiones.

Conexiones de Balastro electroncito casero en espiral de foco ahorrador.

En la siguiente imagen se observa que el circuito ya está energizado y la espiral de 25 watts esta iluminándose. 

Balastro casero funcionando con espiral de foco ahorrador fluorecsente compacto.

Ahora veamos en la imagen abajo, la conexión de un tubo fluorescente de 36 watts al nuestro diseño de balastro casero. 

Balastro de diseño casero conectado y funcionando perfectamente con tubo fluorocsente de 36 watts.

A continuación, en esta otra imagen de abajo: Un acercamiento al diseño del balastro electroncito. Es el diseño con filtro EMI simple y con valores de componentes que recomiendo para una "configuración maestra".

Acercamiento para el balastro de diseño casero. todo un éxito usando componentes reciclados.

Con todos los datos, diagramas, tablas y recomendaciones pasados. Estoy seguro que no tendrán problemas para armar su propio balastro casero. recomiendo mucho leer varias veces el articulo. detalles importantes van quedando mas claros con una o dos repasadas.

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