Que es un Ladrón de Julios (Joules Thief)
El Ladrón de Julios
Como construir este sencillo circuito, conocido como Ladrón de Julios, que aprovecha la inducción electromagnética para extraer la máxima energía de una batería. Al cortar la corriente que alimenta una bobina, se genera un pulso de alta tensión que se suma a la tensión original, permitiendo encender componentes que de otra manera no funcionarían.
Conoce su estructura y construye uno para entender su importancia un sencillo circuito que permite aprovechar al máximo la capacidad de su fuente de alimentación mediante el aprovechamiento del colapso de un campo magnético variable producido por una bobina interconectada a un transistor polarizado por medio de una resistencia que recibe la corriente inducida aumentando la corriente entre emisor-colector sumada a la corriente de la fuente. Por esta razón este circuito también recibe el nombre de oscilador de bloqueo, debido a la oscilación del transistor es posible aumentar la frecuencia de la inducción generando un pulso de corriente continúa más alto sobre su rectificador.
Se le conoce popularmente como Ladrón de Julios (Joules Thief) ya que termina exprimiendo hasta la ultima gota de energía de su fuente que generalmente es una batería de 1,5 voltios. El sencillo circuito constituido en una fuente conmutada de un transistor con re alimentación de transformador se ha hecho popular con el paso del tiempo debido a su simplicidad y utilidad.
Un concepto necesario para entender el funcionamiento del circuito es el concepto de inducción electromagnética, cuyo fenómeno genera la producción de una fuerza electromotriz F.E.M. (tensión eléctrica) entre los bornes de una bobina cuando se corta su fuente de alimentación, dicha corriente inducida es de gran magnitud y de sentido opuesto a la corriente original.
Transistor en corte: no deja pasar la corriente.
Transistor en saturación: deja pasar la corriente.
Componentes básicos:
1. Transistor: interruptor conmutador que controla el flujo de corriente.
2. Bobina: inductor que genera la FEM al corte del transistor.
3. Resistencia: recibe la corriente inducida que entra en la base del transistor.
4. Batería: fuente de alimentación a la cual se le extraerá toda la energía.
5. Diodo rectificador: rectifica la corriente alterna y permite la acumulación de energía funcionando como regulador de sentido de flujo.
Como Funciona:
1. Una pequeña corriente fluye cuando se conecta la batería, a través de la resistencia hacia la base del transistor haciendo que el transistor se active
2. una vez saturado el transistor la corriente fluye a través del inductor, generando un campo magnético.
3. a medida que el transistor llega a su punto de corte se apaga la bobina , induciendo una alta tensión que se suma a la corriente original de la fuente
5. esta sumatoria de corriente es suficiente para encender el led, incluso si la tensión original de la pila no lo enciende.
Aplicaciones Reales del Ladrón de Julios
Técnicamente, este circuito es un oscilador de bloqueo auto-oscilante que utiliza la autoinducción para elevar el voltaje. Aunque el término "Ladrón de Joules" se usa mucho en el ámbito del hobby y el DIY, el principio de la elevación de tensión mediante conmutación inductiva es la base de equipos industriales y domésticos esenciales. nombraremos los circuitos mas relevantes basados en este principio:
1. Fuentes de Alimentación Conmutadas (SMPS)
La mayoría de los cargadores modernos (celulares, laptops) y fuentes de PC utilizan una evolución compleja del oscilador de bloqueo. En lugar de un transformador pesado, usan un pequeño núcleo de ferrita y un transistor que "trocea" la corriente a alta frecuencia (como el Ladrón de Joules) para transformar el voltaje con una eficiencia superior al 90%.
2. Flash de Cámaras Fotográficas
Para que una pequeña batería de 1.5V o 3V pueda disparar una lámpara de xenón que requiere cientos de voltios, se utiliza un circuito oscilador de bloqueo. Este eleva el voltaje progresivamente hasta cargar un capacitor de alta capacidad, liberando la energía en un instante.
3. Retroiluminación LED (Backlight)
En pantallas LCD y señalización vial, donde se requiere alimentar una cadena de LEDs en serie desde una fuente de bajo voltaje (como una batería de 12V o 5V), se emplean circuitos tipo Boost Converter que operan bajo la misma lógica de colapso de campo magnético para generar picos de tensión controlados.
4. Lámparas de Emergencia y Linternas de Alta Eficiencia
Muchos dispositivos diseñados para funcionar hasta que la batería esté casi agotada integran este circuito. Permiten que un LED siga iluminando incluso cuando la batería ha caído por debajo de su voltaje nominal (por ejemplo, drenando una pila AA hasta los 0.6V).
5. Electrificadores de Cercas y Encendedores Electrónicos
Los sistemas de cercas eléctricas para ganado o los encendedores de cocina (magiclick eléctricos de batería) utilizan osciladores de bloqueo para generar pulsos de muy alta tensión a partir de fuentes pequeñas, transformando la corriente continua en pulsos inductivos de alto impacto.
Que tiene que ver El ladrón de julios y el CDI de una moto Yamaha FZR1000
la relación entre el sistema de encendido de un motor de combustion interna y el Ladrón de Julios es una lección de física aplicada: ambos comparten el mismo principio de inducción electromagnética para elevar el voltaje, aunque con objetivos y robustez muy distintos.
Técnicamente, el sistema de encendido de un motor (ya sea por platinos, CDI o TCI) funciona como un "Ladrón de Julios" de alta potencia. Tanto el Ladrón de Julios como la bobina de encendido de un motor se basan en la Ley de Faraday. El secreto no está en la corriente que fluye, sino en qué tan rápido dejamos de enviarla. En un Ladrón de Julios, usamos un pequeño toroide de ferrita; en un motor, usamos la bobina de encendido.
Ambos dispositivos actúan como una "represa" de energía magnética. Mientras el transistor (en el circuito electrónico) o el platino/transistor de potencia (en el motor) está cerrado, la corriente circula y crea un campo magnético.
He aqui el detalle:
El Ladrón de Julios oscila miles de veces por segundo abriendo y cerrando el paso. En el motor, cuando el sensor (Pick-up) le dice al CDI que es momento de la chispa, el circuito se abre súbitamente.
Al cortarse la corriente, el campo magnético colapsa casi instantáneamente. Este colapso genera un pico de Fuerza Contraelectromotriz (FCEM).
En el Ladrón de Julios, este pico eleva 1.5V a unos 3V o 5V para encender un LED.
En el Encendido del Motor, este colapso eleva los 12V de la batería (o la carga del capacitor en un CDI) a 20,000V o 30,000V para que la chispa pueda saltar el aire en la bujía.
Diferencias Ladrón de Julios y CDI de un Motor
Frecuencia: El Ladrón de Julios es un oscilador auto-resonante; oscila a su propia frecuencia máxima para exprimir la pila. El encendido del motor es un oscilador controlado por la posición del cigüeñal (el tiempo de encendido).
Relación de Transformación: La bobina del motor tiene miles de vueltas de alambre finísimo en su secundario para multiplicar el voltaje de forma masiva, algo que un Ladrón de Julios simple no suele hacer (normalmente usa una relación 1:1 o 1:2 en su Inductor).
El Capacitor (Condensador): En los sistemas de encendido clásicos, el condensador es vital para absorber el arco eléctrico y acelerar el colapso del campo, permitiendo que el "pico" de voltaje sea lo más agudo y potente posible.
