El Ladrn de Julios (electrnica)Posted on05/01/2013byMinoAclaremos ante todo que no vamos robar un mes del ao para quedarnos con 11 meses. El Ladrn de Julios no es ms que el nombre que se le da a un circuito electrnico que me ha llamado mucho la atencin. Tanto, que me puse a construir uno

Vista general del circuito "Ladron de Julios"(lectura de 4 minutos)Llevo algn tiempo desempolvando mis conocimientos de electrnica y lo cierto es que no paro de llevarme sorpresas. Una de ellas fue darme cuenta de que lo que yo considerabatiles conocimientos, resulta que se han convertido enobsoletos conocimientos. Ms que obsoletos casi dira que estn obsolestsimos.El circuito del Ladrn de Julios que comentar hoy (Joule Thiefen ingls) lo public un tal Z. Kaparnik en el nmero de noviembre de 1999 de la revistaEveryday Practical Electronics(EPE).Normalmente si ponemos una pila normal (AA o AAA) conectada a un diodo LED, no se encender, ya que necesita ms corriente. Pues bien, tan solo utilizando un transistor, una resistencia y una bobina, el circuito Ladrn de Julios consigue hacer lo que en teora no se podra: encender un diodo LED Incluso con una pila gastada!

Detalle del circuitoLo que ms me llam la atencin es la capacidad de este diseo para hacer oscilar el circuito sin imanes, ni partes mviles ni complejos circuitos integrados que generen la oscilacin. Por otra parte, cuando estudiaba electrnica siempre me ensearon que un bobinado se comporta frente a la corriente continua (CC) como un simple cable. No era cierto (al menos si el bobinado est enrollado con un ncleo toroidal). Hala! otra creencia que tengo que modificar.Aunque si no tienes la ms remota idea de lo que es la Corriente Continua (DC de sus siglas en ingls) o la Corriente Alterna (AC), podemos hacer una introduccin que se lee en 60 segundos. Usar palabras sencillas (por cierto, ahora ya sabes porqu ese grupo de msica heavy se llamaAC/DC)Introduccin al enchufe de casa

Representacin de la corriente alterna (azul) y la continua (rojo)Qu tenemos en el enchufe de casa? Energa elctrica. Voy a escribir algunos apuntes aunque solo sea para rerme de mis mismo dentro de unos aos cuando los lea. Comencemos por lo fcil:Qu es la corriente elctrica?Son electrones que circulan por un cable que tienen dos cosas: una corriente y una tensin, que son muy sencillas de entender; al igual que en una tubera el agua puede salir en mayor o menor cantidad y tambin a mayor o menor presin, en un cable la corriente puede circular a mayor o menor Intensidad y a mayor o menor voltaje.Hay dos tipos de corriente, laAlterna(que se llama as porque sus valores van alternando) y lacorriente Continua(que se llama as porque su valor es continuo). Como ves, no se estrujaron mucho las neuronas para ponerles nombre. La corriente Alterna la descubri/invent Nikola Tesla y la Continua Thomas Edison.La Corriente Alterna (AC)Es la que hay en el enchufe de casa. La corriente alterna se utilizaba hasta hace poco exclusivamente con bobinados, ya que cuando pasa por uno, a la AC le ocurre lo siguiente: Si la hacemos circular por una bobina (a la que bautizaremos comoMara), se genera un campo electromagntico (que no es ms que un cambio de estado, como cuando conviertes el agua en vapor).Si colocamos una segunda bobina (que llamaremosCarmen), muy prxima de la primera, el campo electromagntico es absorbido por Carmen, que genera una energa elctrica que puede variar en funcin del nmero de vueltas de cable que tenga.Podramos decir que si a Mara le damos Corriente Alterna, la convertir en energa electromagntica. Y a la inversa tambin. Por eso Carmen comienza a convertir ese campo electromagntico en electricidad si la ponemos cerca de Mara. Ese es el principio bsico de funcionamiento de los transformadores de corriente, las cocinas de induccin, los motores, las TV antiguas, etc. (por ahora lo voy entendiendo). En funcin de los bobinados que pongamos, podemos jugar con la corriente, aumentndola o disminuyndola a placer.NOTA:Un bobinado bsicamente no es ms que un cable enrollado.Por cierto, la corriente alterna no solo puede ser sinusoidal como la que se puede ver en la imagen de ms arriba. Nuestro corazn genera un latido que tambin produce una forma de corriente alterna y un campo electromagntico. Y nuestras clulas tambin. Y nuestros pensamientos.La corriente Continua (DC)La corriente continua es ms sencilla de entender: Cuando circula por dos cables, uno es el positivo y otro el negativo. Nada ms, ya que no hay oscilacin ni campos electromagnticos. Se utiliza para hacer funcionar prcticamente todos nuestros aparatos electrnicos: El MP3, el mvil, la tele, la impresora, el ordenador o los Led funcionan con corriente continua. Los electrodomsticos en cambio, funcionan casi todos con alterna: La nevera, la lavadora, los fluorescentes antiguos, etc.La corriente continua est en las pilas, bateras, placas solares o en transformadores que convierten la del enchufe con ayuda de bobinados (como Mara y Carmen). Pero qudate con esto: La DC se almacena en las pilas.Bueno, ya sabes electrnica, Ves que fcil?El Ladrn de Julios

Esquema electrnico del "Ladrn de Julios"Cmo es posible que con una bobina alimentada por CC se consiga obtener AC si en teora no reacciona al paso de la corriente continua? En los coches antiguamente conseguan la corriente mediante un motor con imanes llamado Dinamo. En los coches de hoy da se utiliza un motor llamado Alternador, pero en vez darle corriente para que gire lo hacemos al revs: Lo giramos -lo hace girar el motor- para obtener corriente elctrica alterna AC, que luego hay que convertir a DC.Podemos deducir que la corriente ms interesante es la que descubri Tesla, la AC. Pero Cmo hacemos que una corriente DC se convierta en AC (que oscile) sin costosos aparatos ni un consumo exagerado de energa?

Vista general de los armnicos generados por el toroideAh es donde entra en juego la parte esencial del circuito: Eltoroide, que no es ms que un anillo metlico (concretemos: material ferromagntico). Si a ese toroide lo envolvemos con una bobina bifilar (bifilar: en vez de uno, se utilizan dos cables) empiezan a ocurrir cosas muy curiosas.La corriente continua comienza a oscilar, como si tuviera la inercia y quisiera seguir el camino que recorra cuando estaba en el toroide.He comprobado que se producen varias ondas superpuestas entre s que van alternando, creando distintos armnicos que estn directamente relacionados con la forma del toroide, el nmero de vueltas que le damos al cable y el grosor de ambos.

Escala del osciloscopio en 2 microsegundosReduciendo la base de tiempos de mi viejo osciloscopio al mnimo, he logrado obtener una imagen de la onda sinusoidal que produce el toroide (aqu a la derecha).Piensa que todo esto lo he obtenido con una pila gastada de 1,5v, una resistencia usada de 1K y un transistor NPN que ni siquiera es el que recomienda el esquema. Y una bobina toroidal.Con esa pila gastada he conseguido hacer funcionar el led que se ve en la imagen, varias horas de forma continua (ms de dos seguro, luego me fui dejndolo encendido y no se cuando se apag).Las conclusin me sorprende: El diodo Led conectado directamente a la pila no enciende lo ms mnimo (comprobado). En cambio lo conectas con una bobina toroidal de por medio y funciona durante varias horas.Pero no acaba ah la cosa. No contento con los asombrosos resultados, conect uno de losmodernos diodosLed al Ladrn de Julios. Son diodos Led de 1W de potencia que requieren ms de 3 voltios para su funcionamiento. Pues bien, tras rascarme la cabeza varias veces y sujetarme la barbilla otras tantas, tuve que aceptarlo:Estaba funcionando

Diodo Led de 1w alimentado por una pila gastada recargable de 1,2v en el "Ladrn de Julios"

El esquema lo encontr enhttp://necesitasluztenuecuandotelevantap.blogspot.com.es/, donde llegu redireccionado desdehttp://energaparaurantia.blogspot.com

ACTUALIZACIN:He aadido algunas fotos con nuevas mediciones en el osciloscopio para aportar ms detalles y tambin para corregir las que publiqu ms arriba, puesto que a pesar de que visualmente queda ms chulo, descubr que los armnicos procedan de una pinza mal conectada

Esta es la seal que se puede observar entre las dos patillas del diodo Led (ya no hay armnicos)

Decid utilizar los dos canales del osciloscopio para medir entre la toma de tierra y las dos salidas del toroide...

...y esta es la forma de onda que se obtiene: Dos pulsos de AC de igual amplitud desfasados e invertidos como un espejo uno del otro

Detalle de la forma de onda con el Led desconectado, con picos de 15v

Detalle del transistor (2N3904)

Otras observaciones y pruebas: He probado a hacer un puente entre la entrada y salida del toroide: Cesa la oscilacin y el paso de voltaje. He probado a quitar el transistor: Cesa la oscilacin y el paso de voltaje. He probado a quitar el Led: Sube el voltaje hasta los 15 voltios (como se puede ver en la foto). He puesto un Led de 1w a la salida de la bobina que va al emisor: Enciende, aunque muy suavemente. Lo he puesto a funcionar con una pila de 1,2v recin cargada. De momento lleva 6 horas de funcionamiento (5/01/2013) (7/01/2013) 54 horas de funcionamiento, y sigue! (8/01/2013) 76 horas funcionando! (10/01/2013) se apag despus de120 horasde funcionamiento continuo, es decir, 5 das con una pila recargable de 1,2v.. Ya est hecho, con el resultado de que aumenta la luminosidad del Led.