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1. Finalidad de este proyecto
2. Cómo funciona, esquema
3. Lista de materiales
4. Montaje
5. Si no funciona...
6. El vídeo
7. Toda mi colección de vídeos de Youtube
1. Finalidad de este proyecto
La finalidad es meramente educativa, mostrar el curioso funcionamiento de un timbre clásico mediante un montaje bastante fácil de hacer: No son necesarias máquinas herramientas como taladradoras, ni soldador. De hecho, nos bastará con un destornillador fino, unos alicates y poco más.
Además del funcionamiento del timbre veremos trucos mecánicos, conceptos eléctricos y recursos varios que nos podrán servir para otros experimentos.
Este montaje es apto para todos, no tiene restricción ya que se maneja una tensión inofensiva de 9 voltios y tampoco se van a utilizar máquinas herramientas peligrosas ni productos químicos.
No obstante, nunca vendrá mal la supervisión de un adulto en caso de niños muy chicos, especialmente al cortar el alambre.
2. Cómo funciona, esquema
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| TIMBRE TERMINADO |
Las partes estructurales que componen este timbre son:
- Campanas 1 y 2 que producirán el típico sonido de un timbre
- Balancín, pieza de alambre que golpeará las campanitas 1 y 2
- Resorte para mantener al Balancín pegado a Campana-2
- Electroimán casero: Atraerá al balancín a pesar de la acción de Resorte
- Eje: Púa que servirá de eje al balancín
- Cable eléctrico para unir campana-2 con la pila
- Pila de 9 voltios
- Interruptor: Simularemos un Interruptor tocando con el cable la pila
- Madera base sobre la que haremos el montaje
FUNCIONAMIENTO:
La corriente de la pila (polo negativo) ingresa al electroimán formado por el tornillo y atrae al balancín. Éste gira a la izquierda y golpea a la campana izquierda. Ahora el electroimán deja de funcionar pues queda sin suministro eléctrico que le llegaba a través del contacto balancín-campana derecha. Entonces actúa el resorte o goma elástica recuperando la posición del balancín hacia la campana derecha (y la hace sonar). El contacto eléctrico se restablece y el electroimán vuelve a funcionar, repitiéndose el ciclo...
3. Lista de materiales
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| LISTA DE MATERIALES |
1) Madera base: Trozo de madera de aproximadamente 25 x 25 cms, el grosor será suficiente con 5 milímetros, pero si es mas ancha también sirve
2) Campanas o cualquier objeto que pueda vibrar: Después de ensayar con varias cosas (latas de refresco, vasos de cristal) veo que lo más adecuado son pequeñas campanas, como las de los timbres de bicicleta. Las venden en el chino a buen precio. Las dos de la foto me costaron 2 euros cada una.
3) Balancín. Trozo de alambre galvanizado de unos 32 cms de largo y 0.8 mm de diámetro, como mucho 1 mm de diámetro. No lo uses más grueso de 1 mm porque será muy difícil de trabajar y además pesará demasiado
4) Una tuerca M4 (para tornillo de 4 mm de diámetro). El balancín es muy liviano y golpea con muy poca fuerza a las campanas. Esta tuerca adosada en el extremo del balancín hará sonar a las campanas mucho más fuerte.
5) Una arandela de hierro, no de acero (que la atraiga un imán). El balancín es muy fino (0.8 - 1 mm) y será atraído con poca fuerza por el electroimán, esta arandela se adosará en él y así el electroimán lo atraerá con mucha más fuerza.
6) Resorte: Una simple goma elástica, que sea más bien grande y no tenga mucha fuerza (que sea fina), elige aquélla que sea más fácil de estirar
7) Un tornillo de hierro de unos 70 mm largo x 8 mm diámetro. Es importante que sea de hierro (no de acero) porque sino, el electroimán no funcionará. Forma fácil de saber si un tornillo es de hierro o acero: El imán atrae al hierro. En cambio, al acero, dependiendo del tipo de acero, lo atrae poco o nada. Sobre este tornillo arrollaremos unas 1000 espiras (o más) de hilo de cobre esmaltado de 0.20 mm de diámetro.
8. Hilo de cobre esmaltado de 0.20 diámetro, para bobinar, unos pocos gramos
9) Cuatro púas de unos 35mm largo, 2mm diámetro. Una servirá como eje para el balancín, las otras tres para regular la tensión del resorte
10) Cable eléctrico, unos 25 cms de cable
11) Pila de 9 voltios
12) Pulsador eléctrico. Este es un modelo SW082, pero valdría cualquier otro. Cuando accionemos este pulsador el timbre funcionará. Esto es opcional, podemos omitir el pulsador y tocar con el cable directamente a la pila.
4. Montaje
Lo mejor es ver el vídeo, pero aquí intentaré poner la información más relevante
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| Posición de las dos campanas |
Colocamos las dos campanas en la parte superior izquierda de la madera base, de momento sin fijarlas con pegamento, lo haremos después.
Cortamos un trozo de 32 cm de alambre galvanizado de entre 0.8 y 1 mm de diámetro. Tomamos un destornillador o herramienta similar que tenga 3 mm de diámetro y a 17 cm de un extremo del alambre lo apoyamos en el destornillador y enrollamos el alambre dando unas 10-12 vueltas procurando que queden muy juntas.
Quedará como una pequeña espiral que debe medir unos 20 mm de largo. En el extremo largo del alambre hacemos una doblez dándole a ese extremo una forma de punta de flecha, en el extremo opuesto del alambre hacemos una pequeña doblez en forma de "L".
El alambre quedará así:
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| Balancín terminado |
Paso 2. Adosar tuerca al balancín
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| Tuerca en el extremo del balancín |
Paso 3. Clavar púa en madera base. La púa será el eje del balancín
Pasamos la espiral del balancín por una de las púas, tanteamos la posición de la púa en la madera-base de modo que la tuerca pueda golpear ambas campanas. Una vez determinada la posición, clavar la púa parcialmente, ¡¡no del todo!! pues el balancín debe poder girar libremente. Es suficiente con que la púa quede sólidamente fijada en la madera.
El balancín se puede poner de dos maneras, y sólo una es la correcta, lo mejor es que veáis la siguiente foto:
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| Balancín fijado a la madera base |
Paso 4. Fijar las campanas a la madera base
Ahora es el momento de fijar, con cola blanca, las campanas a la madera base.
Debes poner las campanas a una distancia tal que la tuerca del balancín se desplace no más de 3 mm para tocar ambas campanas.
Es posible que tengas que doblar ligeramente el balancín para conseguir una altura correcta de modo que la tuerca golpee ambas campanas. Eso no es problema ya que el alambre con que está hecho el balancín es flexible.
Paso 5. Poner resorte en el balancín
Pasamos por el balancín una goma elástica, buscaremos una goma elástica que no sea gruesa ni demasiado corta, es mejor una que sea más bien grande y que tenga poca fuerza, que sea delgada.
La función de este resorte o goma es obligar al balancín a estar en permanente contacto con la campana-2
La fuerza que debe ejercer esta goma es muy pequeña, de lo contrario, el electroimán no tendría fuerza para mover el balancín.
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| Resorte (goma elástica) |
Paso 6. Pegar arandela al balancín, al extremo con forma de "L"
El alambre con que está hecho el balancín es de muy poca entidad, mide sólo 0.8 mm de diámetro y será atraído con poca fuerza por el electroimán aún cuando éste sea potente.
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| Arandela pegada al balancín |
Un electroimán es un dispositivo eléctrico que convierte la energía eléctrica en energía magnética, y a su vez en energía mecánica atrayendo un objeto. Vamos a construir un sencillo pero potente electroimán con un tornillo de buen tamaño:
Largo: Unos 70 mm, diámetro 8 mm (Recuerda: Tornillo de HIERRO)
Usaremos hilo de cobre esmaltado, para bobinar, de 0.20 mm de diámetro.
Comenzamos a bobinar en el lado de la cabeza del tornillo, dejando unos 8-12 cm de hilo libre (servirá como terminal para conectar) y empezamos a bobinar el hilo en el tornillo. Procuramos bobinar uniformemente sin amontonar el hilo, de un extremo del tornillo a otro, después hacia el otro extremo, por capas, y así hasta completar unas 1000 vueltas. No importan cincuenta vueltas mas o menos, pero procura que sean aproximadamente 1000.
En el vídeo hablo de 1500 vueltas, pero es mejor 1000
No asustarse, 1000 vueltas se hacen rápido y no se gasta apenas cobre, pues cada vuelta, cada espira, son unos 3 cm. Así que harán falta, como mucho, unos 30 metros de hilo. Aunque el cobre es un producto relativamente caro, como vamos a gastar sólo unos gramos, no costará apenas dinero.
Hice un electroimán de prueba con sólo 400 vueltas con hilo de 0.25 mm y ocurrió lo que me temía: El electroimán no tenía mucha fuerza, y lo que es peor: El consumo de corriente era excesivo (1.4 Amp) y la pila se agota rápidamente. Con 1000 vueltas y un grosor ligeramente menor (0.20 mm) el consumo del electroimán será menor (unos 250 mA) al tiempo que tendrá más fuerza.
Al terminar de bobinar hay que dejar libres otros 8-10 cms de hilo que también servirán para hacer la conexión.
Para evitar que la bobina se deshaga recomiendo aplicar un cordón de cola blanca (rápida) a lo largo de todo el bobinado mientras la estás haciendo. Así, cuando termines de bobinar, evitarás que se deshilache la bobina.
MUY IMPORTANTE: Una vez seca la cola blanca y la bobina esté sólida, hay que tomar cada uno de los dos extremos del hilo de cobre y pasarles una lija a los últimos 4-5 cms de dicho hilo para retirar el esmalte aislante. De lo contrario NO HABRÁ CONTACTO ELÉCTRICO y el timbre no funcionará
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| Electroimán terminado con la cola blanca aún fresca |
Paso 8. Sujetar electroimán (debemos tener precisión aquí)
Más o menos en la posición que indica la foto, fijamos el electroimán sobre una pequeña madera o cualquier objeto que permita que la cabeza del tornillo esté a la misma altura que la arandela del balancín. Usaremos cola blanca rápida.
La cabeza del tornillo debe estar a 1 mm de la arandela para que el electroimán ejerza una fuerza apreciable sobre el balancín.
Como la cola blanca, incluso la rápida, tarda un tiempo en secar, aprovecharemos para situar con toda precisión el electroimán enfrentado a la arandela del balancín. Recuerda que arandela y cabeza del tornillo deben estar a 1 mm de distancia. El éxito del proyecto dependerá en gran medida de la precisión que tengamos aquí.
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| La cabeza del tornillo del electroimán debe quedar a 1 mm de la arandela, aproximadamente |
Paso 9. Fijar pila a madera base
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| Fijando la pila a la madera base |
Con cola blanca o cualquier medio, intentaremos fijar la pila a la madera, para que no se mueva al desplazar el conjunto y no se suelten los cables.
Paso 10. Unir eléctricamente pila con electroimán
Ya casi estamos terminando. Uniremos un polo de la pila (no importa cuál) a un terminal del electroimán (tampoco importa cuál). No es necesario cable, podemos usar el propio hilo terminal del electroimán, que enrollaremos en un polo de la pila. Aunque no importa el polo de la pila que elijas, es mejor el negativo, pues los rebordes que tiene sujetan mejor al hilo y evitan que éste escape.
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| Unimos polo negativo de la pila con electroimán usando el propio terminal (hilo) del electroimán |
Paso 11. Unir eléctricamente electroimán con balancín
El otro cable del electroimán que ahora está libre lo uniremos al eje del balancín. Daremos unas cuantas vueltas sobre la púa para que haga contacto eléctrico.
Ten en cuenta lo siguiente: Ahora el electroimán está unido eléctricamente al balancin, y como el balancín está rozando la campana-2, también está unido a dicha campana. Este hecho es importante en cuanto al funcionamiento del timbre.
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| Usando el propio hilo del electroimán, hacemos conexión con la púa del balancín |
Paso 12. Unir eléctricamente campana con el pulsador
Tomamos un cable de unos 20 cms de largo, pelamos sus extremos dejando unos 5 cms de cobre a la vista, en ambos extremos.
Las campanas tienen una especie de pulsador en lo alto, nos va a venir genial para enrollar unas vueltas de cable y hacer la conexión.
Damos unas vueltas con un extremo del cable en la campana-2, la de la derecha.
Ahora uniremos el otro extremo del cable a un terminal del pulsador. En este trabajo utilizo uno de tipo SW-082, pero cualquier pulsador serviría. Arrollamos el cable a un terminal y doblaremos ese terminal para evitar que el cable escape. Ojo con esto porque si doblamos los terminales varias veces se parten.
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| Unimos con un cable la campana-2 (la de la derecha) con un terminal del pulsador |
Paso 13. Unir eléctricamente pulsador con la pila
Del otro terminal del pulsador que ahora está libre, hacemos salir otro cable que conectaremos al terminal libre de la pila (positivo), cerrando el circuito.
Aunque el circuito ya está cerrado, el timbre no va a funcionar hasta que accionemos el pulsador.
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| Finalmente, conectamos el otro terminal del pulsador con el polo positivo de la pila |
Paso 14. Probar el montaje accionando el pulsador
Accionamos el pulsador, con lo cual cerramos el circuito, haciendo funcionar al electroimán. El timbre debería funcionar. El electroimán atrae al balancín haciendo sonar a una campana, pero el contacto eléctrico entre el balancín y campana-2 se interrumpe, así que el resorte hace volver el balancín a campana-2, haciéndola sonar, se establece contacto nuevamente entre balancín y campana-2 con lo cual el electroimán vuelve a atraer al balancín, y así, se repite el proceso.
La velocidad a la que funciona dependerá de:
- Masa y longitud del balancín
- Como esté construido el electroimán
- Tensión aplicada al electroimán
- Fuerza del resorte
El balancín podrá vibrar desde una pocas veces por segundo hasta decenas de veces por segundo. No olvides que puedes "jugar" con la tensión del resorte para que el timbre se comporte distinto.
Sugerencia: Puedes prescindir del pulsador haciendo el montaje más fácil. Para hacer funcionar el timbre conecta manualmente el cable que sale de campana-2 en el borne libre de la pila (positivo). No hay nada que temer: Son 9 voltios y son inofensivos.
5. Si no funciona...
El timbre no hace nada:
- Mueve un poco el balancín para que toque la campana 2
- ¿Está la pila realmente bien?
- Comprobar que las conexiones hagan buen contacto
- Asegúrate haber lijado los extremos del cobre del electroimán
Suena, pero muy flojo:
- El recorrido del balancín debe ser de unos 3 milímetros entre campanas
- Comprueba que la distancia electroimán-arandela sea de 1 mm aprox
- Puede que la pila esté parcialmente agotada
- Algún cable está haciendo un mal contacto. Asegúralo bien
- Mira si están bien alineados la arandela del balancín y el electroimán
6. El vídeo
7. Toda mi colección de vídeos de Youtube
En Youtube, una "lista de reproducción" es una colección de vídeos, normalmente de una misma temática. A continuación tienes mis listas de reproducción:
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