Ahorra energía: Dispositivo Anti-StandBy

por David Sancho 19/04/2010 ...

Introducción

Unos años atrás era impensable que un aparato electrónico se encendiera o apagara de otra manera que mediante un interruptor, simplemente un componente mecánico desconectaba físicamente la alimentación y así se apagaban los dispositivos electrónicos en prácticamente toda su totalidad. Actualmente muchos dispositivos son gobernados mediante mando a distancia e incluso otros aparatos por lo que su apagado cortando la alimentación es inviable ya que ello impediría su manejo mediante el mando a distancia (por ej. Televisores, DVDs, equipos hi-fi) o el control del encendido por otro aparato (monitores de pc, impresoras, etc.). Esta situación hace que se esté consumiendo electricidad mediante el dispositivo no se está usando lo que según diversos estudios puede suponer una cantidad de dinero en gasto energético importante. Este gasto es debido a que el StandBy no es un apagado completo sino que se desconectan ciertas partes del dispositivo electrónico que se prevé que tengan un consumo elevado, dejándolas en modo StandBy o dormido, dejando encendidas algunas partes que despertarán a las otras dormidas y algunas veces un led que atestigua que el aparato está en StandBy.

En el caso de la informática nos encontramos con una situación peculiar, tenemos una gran cantidad de dispositivos: monitor, impresoras, modem, routers, etc., que deseamos sean manejados en su totalidad por el PC tanto su encendido como su paso a StandBy. En este caso existe la opción por la que optan muchos usuarios de usar una regleta con interruptor o ir encendiendo cada dispositivo manualmente, caso en el cual a la hora de encender el ordenador, el usuario debe pulsar más interruptores que en el despegue de un avión.

La solución ideal pasaría por un dispositivo que detectara cuando se enciende el PC y sustituyendo al interruptor de la regleta de enchufes, encienda el resto de dispositivos a la vez, ya que así cuando el PC está apagado les hemos cortado el suministro eléctrico y cuando se enciende se lo restablecemos. Así pasaremos de tener un mínimo de 4 dispositivos en StandBy (Monitor, altavoces, router, ordenador) que pueden llegar a ser muchos más a solamente el ordenador.

Por supuesto estos dispositivos existen, no vamos a inventar nada pero los cobran en las tiendas como si llevaran una electrónica compleja o fuera un proceso muy difícil realizarlos, en HispaZone vamos a enseñaros a construiros vuestro propio dispositivo por muy pocos euros e incluso aprovechando dispositivos de los que posiblemente ya dispongáis en vuestros hogares. Además este artículo va a servir como introducción al montaje de dispositivos electrónicos para muchos, pudiendo así ir realizando más artículos donde nos montemos nuestros propios dispositivos y aumentando el nivel de dificultad poco a poco.

ATENCIÓN: Lo que se va realizar en este artículo podría resultar peligroso ya que se manejan 220V que derivados hacia el cuerpo humano pueden causar quemaduras e incluso la muerte, si es la primera vez que haces proyectos de este tipo hazlos en presencia de alguien con experiencia en el tema. Ante cualquier duda no dudéis en preguntar en el foro.

Un dispositivo en Stand By no está apagado del todo y por tanto sigue consumiendo energía

Herramientas necesarias

En el mundo de la electrónica y en el de herramientas en general, existen multitud de gamas de las distintas herramientas que podemos utilizar. Por ejemplo el caso de un soldador de componentes electrónicos que puede costar desde 3€ hasta 2000€ e incluso más. Lo recomendable es ir comprando siempre en primer lugar lo más barato para ir aprendiendo y así que debido a nuestra poca experiencia se dañe un dispositivo de coste bajo, evitando además invertir en algo que no sabemos a ciencia cierta si nos va a gustar.

A continuación vamos a introducir las distintas herramientas y componentes que necesitaremos para realizar el dispositivo en cuestión y que introduciremos brevemente para saber que gama se ajusta más a nuestras necesidades. Por mi parte a la hora de escribir el artículo adquirí las herramientas que voy a recomendar, para así estar en igualdad de condiciones y poder tener una visión más real de lo que van a pasar la mayoría de los usuarios, ya que si por mi parte utilizo el soldador de gama alta puedo ver distorsionada la visión de muchos y parecerme fácil algo que con el soldador de 3€ sería imposible, así pues este artículo se ha realizado al 100% con las herramientas y materiales que recomendamos.

Soldador electrónico

Se trata de un dispositivo cuya función principal es la de fundir materiales de bajo punto de fusión para unir otros dos que para fundirse necesitarían altas temperaturas. En el caso de la electrónica, estos soldadores pueden trabajar en un rango de 200 a 400ºC, siendo la temperatura más normal alrededor de 300-350ºC. Esto es debido a que el material que funden es estaño, muchas veces mezclado con plata, cobre o plomo.

La característica principal del soldador además del tipo de punta y material de la misma, es la potencia que tienen, en este caso la punta de igual y lo importante es la potencia, como se prevé que el soldador lo utilicemos para más cosas compraremos uno de 30W que es el más generalista. En mi caso he adquirido un soldador de 30W que venía en un kit de herramientas junto a un polímetro, alicates y destornilladores por 20€, seguramente será lo peor que utilizado en mi vida, pero para lo que voy a hacer me vale. En este caso el siguiente escalón sería ir a soldadores de primeras marcas que rondan los 20€ o a marcas de prestigio como JBC o ANTEX cuyo precio ascendería a 30€ o más, un paso que en el caso de que nos guste la electrónica y montar nuestros propios aparatos será inevitable en un futuro.

Soldador de lápiz ANTEX

Por último si nos vamos a dedicar profesionalmente al montaje de circuitos electrónicos, el siguiente paso es las llamadas estación de soldadura. Consisten en unos dispositivos que gradúan la potencia que llega al soldador y por tanto puedes controlar la temperatura, frente a los soldadores de lápiz normales que simplemente se conectan a la red eléctrica, sin control de temperatura o con control mediante una ruleta de forma muy burda.

Bomba desoldadora

La podemos encontrar desde 1€, consiste en un cilindro con un émbolo dentro y un muelle, su funcionamiento es sencillo, simplemente comprimimos el muelle y se queda retenido el émbolo con un botón, cuando se pulsa ese botón, el embolo sube de golpe y succiona el estaño fundido, retirando así la soldadura en su totalidad.

Bomba desoldadora de venta en DigiKey

Alicates y tijeras

Necesitaremos mínimo unos alicates pequeños con punta fina y unos de corte o tijeras de electricista, siendo esta la mejor opción. También sería recomendable para algunos trabajos dispones de alicates universales y de dos destornilladores pequeños, uno plano y otro tipo Philips.

Otros elementos

Si vamos a soldar, además del soldador necesitaremos el material de aporte, es decir el que vamos a fundir para realizar la soldadura, en este caso será estaño, el diámetro del rollo da igual de momento, compraremos un rollo pequeño del más barato. Si podemos elegir compraremos estaño RoHS, es decir, que no lleva plomo ya que es menos tóxico.

También hay otros accesorios como extractor de humos para que el humo de la soldadura no nos vaya a la cara que si vamos a soldar de manera continua es más que recomendable. No es algo venenoso en primera instancia pero estar respirando los humos de la soldadura continuamente es cómo fumar, con un cigarro no pasa nada, con dos tampoco y con muchos puede que pase o puede que no, pero ya estás comprando boletos para que te toque.

Extractor de humos Xytronic

Por último para conseguir proteger nuestras soldaduras de cables o simplemente mejor aspecto en nuestros trabajos, podremos comprar cinta aislante y fundas termorretractiles que son unas fundas por las que metemos el cable y al calentarlas se contraen 1/3 o 2/3 de su volumen, quedando como una superficie de plástico uniforme alrededor de nuestro empalme de cable y por tanto protegiendo y dando firmeza a nuestro trabajo.

Funda termorretractil con el extremo superior calentado y contraido

Como solución personalmente he optado por un kit que por alrededor de 25€, trae soldador, bomba desoldadora, estaño, alicates de corte, pinzas, polímetro y destornilladores, con esto es más que suficiente para empezar ya a hacer cosas decentes. Es obvio que por 25€ la calidad de todo esto es realmente baja pero bueno para empezar con la electrónica puede ser una buena idea sin tener que desembolsar grandes cantidades de dinero.

Kit de herramientas electrónicas bastante completo

Descripción del dispositivo

Ya tenemos herramientas y sabemos que lo que queremos hacer es que cuando encendamos el PC, este controle una regleta que se active al detectar que el ordenador se ha encendido, además si no necesitamos ningún software extra, mucho mejor.

Debemos pensar en alguna señal fácil de coger del ordenador y que sólo esté presente cuando este está encendido. Una opción muy recomendable es el puerto USB, en la mayoría de los ordenadores los dispositivos USB no reciben alimentación cuando este está apagado, por lo tengo detectar si el puerto USB está dando voltaje sería una buena forma de utilizarlo como señal de encendido. Así en un puerto USB, encontramos 4 pines, 2 de señal y 2 de alimentación, que llamaremos a uno alimentación (positivo) y a otro masa (negativo).

Para realizar el dispositivo entonces, utilizaremos un componente llamado Relé. Este componente lo que hace es que cuando se le alimentan por dos patas a un voltaje generalmente bajo, cortocircuita un interruptor por el que puede pasar un voltaje mucho más alto. Para ello lo que hacemos es que un electroimán que crea campo magnético cuando se le alimenta, atrae una chapa de metal que se junta con otra para cerrar el interruptor. En el momento que se le desconecta la alimentación, este electroimán deja de atraer las chapas y entonces corta la electricidad.

Distintos relés de la casa OMRON

Lo que haremos será conectar los pines de alimentación del USB a los pines del electroimán del relé, así cuando el ordenador se encienda, el puerto USB recibirá también alimentación y juntará las chapas que permitirán pasar los 220V a nuestra regleta de enchufes.

Para seleccionar el relé apropiado deberemos saber, en primer lugar el voltaje del puerto USB que son 5V y la intensidad máxima que puede dar, que son 500mA aunque nosotros intentaremos no consumir más de 100mA por seguridad. Además deberemos tener en cuenta los dispositivos conectados en la regleta de enchufes ya que estos requerirán una potencia eléctrica que pasará por el relé y si este no aguanta dicha potencia se acabará averiando.

Por último deberíamos saber que ese electroimán en realidad es una bobina que almacena energía y que cuando le cortemos la electricidad la devolverá de golpe al ordenador lo que podría dañarlo, para protegerlo pondremos un diodo que permite que la electricidad vaya sólo en un sentido y así cuando esta intente descargarse no dejará que se descargue en el PC sino que lo hará sobre el diodo.

El circuito básicamente lo que hará será detectar que el PC se ha conectado mediante la alimentación del electroimán con el puerto USB para a continuación darle alimentación al resto de dispositivos del PC.

Montaje del dispositivo

En primer lugar deberemos ir comprando lo que vamos a necesitar:

-El Relé:

Existen multitud de opciones para elegirlo, por menos de 1€ podemos conseguir relés cuya bobina (electroimán) funciona a 5V y puede manejar hasta 16A, es decir, tal y como explicamos en el artículo sobre fuentes de alimentación 10x220=2200W, más que suficiente para la mayoría de los casos. El modelo elegido así puede ser cualquiera que reúna estas características.

Existen varios tipos de relé en función de las patas que correspondan a la bobina, deberemos tener especial cuidado en conectar los cables correctamente mirando el datasheet (ver artículo sobre componentes de la placa base), por ejemplo si optamos por el Relé OMRON G5LA-1 muy utilizado para el control industrial, y miramos el datasheet (más información en el artículo sobre los componentes de una placa base), nos daremos cuenta de que donde hay tres patas, las dos de los extremos corresponden a la bobina, mientras que la del centro es el común y las dos sueltas son los dos polos, en otros relés se ven claramente dos patas separadas que son la bobina y luego otras juntas correspondientes a los contactos.

En Azul las patas de la bobina (2-5), en Rojo los contactos.

Existen otros relés donde la bobina está más separada de los contactos, son más fáciles de soldar ya que en el ejemplo anterior si no soldamos y aislamos bien podemos hacer un cortocircuito entre la bobina y los 220V de los contactos lo que podría ser hasta peligroso para nuestra integridad física y por supuesto para el ordenador.

Otro tipo relé

Una vez identificada la bobina que es donde conectaremos el cable USB debemos identificar los contactos, existen dos tipos de contactos, los dobles (imagen segunda, relé verde) y los simples (imagen primera, relé negro), igual que con los interruptores. Los dobles son capaces de cortar la electricidad en un solo hilo, mientras que los dobles o hacen en dos. En nuestro caso nos sirven los dos.

Los contactos simples tienen 3 pines normalmente mientras que los dobles tienen 6 (3 por canal), como si fueran 2 relés simples juntos. Un pin es el común que es la placa central que se unirá con uno de los dos lados, y otros dos es el normalmente cerrado (NC) y el normalmente abierto (NA). El NC es un contacto que está unido al común cuando no hay electricidad en la bobina del relé, por tanto al alimentar el relé este desconectará el aparato, mientras que el NA es el contacto que no está unido al común cuando no hay electricidad, sin embargo al alimentar el relé se une, es decir, deja pasar la electricidad al alimentar el relé, este es el que usaremos nosotros como interruptor. Para saber cual es NC o NA podemos mirar el datasheet o con la parte de continuidad del polímetro mirar que dos puntos están unidos cuando no está alimentado el relé.

-El diodo

Por último el diodo que se encargará de descargar la corriente almacenada en la bobina para que no dañe nuestro ordenador puede ser cualquiera que aguante más de 5V y puedan circular por él más de 200mA, os pongo algunos modelos por si acaso no tenéis en la tienda disponible el que ponga para que tengáis varias alternativas: 1N4448, 1N3070, 1N4148, 1S921, BAS45 si os preguntan, en encapsulado de inserción. Si no tenéis ninguno de estos, con las características que he puesto antes debería valer. A la hora de colocar el diodo, nos fijaremos en que tiene una línea negra o de otro color dibujada, esa deberá ir en la pata que conectemos el cable positivo de la alimentación de la bobina.

Comenzando el montaje

En primer lugar prepararemos el cable USB, en nuestro caso hemos optado por reciclar un cable USB A-B de los que se usan para conectar impresoras, así que cortaremos la parte B que es la que no necesitamos y pelaremos los 4 cables que nos saldrán debajo. Como veis también he metido un poco de funda termorretractil para luego darle un mejor acabado, en mi caso como compré un kit donde venían varios tamaños, he puesto una fina y otra gruesa, más adelante veremos por qué.

Preparando los cables.

El siguiente paso es identificar el cable de cada color a que pin del puerto USB corresponden, el estándar USB indica dos formas de identificar la función que tiene cada cable. La primera es mediante el color, se supone que el cable rojo es VCC (alimentación positiva de 5V), el negro es masa (el polo negativo) mientras que el color blanco y verde corresponden a los datos y digo se supone porque en el 90% de los cables no se cumple el estándar, suele ser para cableados interiores estilo los conectores que van a la placa base y similares. El otro método es mirar los pines del conector USB y comprobar a que cable corresponden, que ese estándar sí que es 100% fiable. Mirando el conector tipo A, macho de frente con el plástico hacia abajo y por tanto los conectores hacia arriba, nos encontramos de izquierda a derecha, GND, DATA, DATA y VCC. Lo que debemos hacer ahora es con un polímetro puesto en la función de detectar continuidad (la que pita cuando juntas las puntas), pinchar cada conector y buscar el cable con el que da continuidad y así sabremos que cable corresponde a cada pin del conector.

Conector USB

Una vez identificados, lo que haremos será cortar los conectores DATA y en el caso de utilizar funda termorretractil pasarla por el cable ya que de lo contrario sino luego no la podremos meter.

Cables USB preparados con funda termorretractil

En nuestro caso el azul será el positivo y el blanco el negativo, así que el siguiente paso será conectar cada cable a un pin de la bobina, como estas no tienen polaridad los conectaremos arbitrariamente. Si nuestro relé es de los que tiene la bobina muy separada de los conectores podremos soldar a la vez el diodo ya que no habrá peligro de cortocircuitos.

En primer lugar sujetaremos los cables enrollándolos ligeramente sobre las patas del relé, a continuación apoyaremos el diodo y soldaremos calentando las patas del relé y poniendo un poco de estaño encima, calentaremos un poco alrededor de la pata hasta ver que el estaño se ha distribuido uniformemente. Destacar que debajo de la zona de trabajo se ha puesto un pequeño cartón para no dañar la mesa, recordar que la soldadura electrónica se realiza a una temperatura alrededor de 300ºC por lo que cuidado con donde apoyamos el soldador y de no quemarnos.

Soldando los cables de la bobina

Una vez soldado, cortaremos las patas del diodo lo mas pegado posible a las del relé para quitar el material sobrante.

Si hemos optado por un relé más difícil donde las patas de la bobina están entre la pata común de conexiones, deberemos soldar primero los cables sin el diodo.

Soldando los cables sin el diodo

A continuación prepararemos la regleta de enchufes, que será la que controlaremos mediante USB, se ha optado por una con interruptor y luz para controlar visualmente si funciona nuestro sistema.

Regleta que utilizaremos para realizar el dispositivo.

Posteriormente hemos cortado el cable aproximadamente por la mitad, y hemos extraído los tres cables que hay en su interior, tierra, fase y neutro. También hemos metido trozos de funda termorretractil en todos ellos, en el caso de que no tengamos la funda, deberemos aislar cada cable con cinta aislante. Como solo vamos a cortar un cable, empalmaremos la tierra (amarillo y verde) cada uno con su color, lo aislaremos y luego empalmaremos el cable marrón y lo aislaremos. Para empalmar hemos tomado los dos trozos de cable a juntar los hemos enfrentado y enrollado entre sí y después recubierto de estaño. La forma adecuada de aislar, es realizar primero el empalme de los dos trozos de tierra, aislar con cinta aislante, luego realizar el empalme del cable marrón y aislar con cinta aislante individualmente. Con los dos empalmes hechos y aislados volvemos a envolverlos en cinta aislante, esta vez los dos juntos. Si nos fijamos solo quedará el cable azul al cual le pondremos también un tubo de funda termorretractil.

Preparando los cables para conectarlos al relé.

Por último el cable azul que es el que cortaremos con el relé, primero estañaremos una parte del cable para unirlo más fácilmente al relé, después con la bola de estaño en la punta del cable lo apoyamos sobre la pata del relé y ambos se quedarán unidos. Tened cuidado con no calentar la funda termorretractil o quedará inservible. Posteriormente arrastramos la funda termorretractil para que cubra la soldadura en su totalidad y una vez protegida podremos soldar el diodo entre las patas de la bobina. Cuidado con el cable azul que llevará 220V aseguraros de que está bien aislado y no hace contacto con el diodo ni con otros cables. ASEGURAROS DE QUE LAS CONEXIONES ESTÁN BIEN HECHAS, 220V PODRÍAN CAUSAROS DAÑOS A VOSOTROS. Una vez unido el cable al común, uniremos el otro al contacto normalmente abierto mediante el mismo método: estañamos bien el cable, lo apoyamos sobre la pata del relé y calentamos ambos para que se unan, posteriormente situamos bien la funda termorretractil y calentamos para que quede todo bien aislado.

Soldando el cable de 220V

Por último aislaremos todo el conjunto con cinta aislante, primero enrollaremos los cables para que queden bien sujetos, luego el relé, aislando las patas también y posteriormente todo en conjunto.

Aislando los cables y el relé

El resultado debería ser parecido al de la imagen, para funcionar, simplemente conectaremos el cable USB a nuestro ordenador y los periféricos que lleven enchufe a la regleta, al encenderse el ordenador se encenderán todos los dispositivos evitando así que cuando lo apaguemos se queden en Stand-By consumiendo electricidad o que tengamos que pulsar un gran número de interruptores para encenderlos todos.

Resultado final

Conclusiones

Los dispositivos en Stand By están empezando a ser un gran problema en cuanto a su consumo se refiere. Lo que en principio era una característica que daba comodidad al usuario ha demostrado ser poco ecológica y con la electricidad cada vez más cara, menos económica.

En este aspecto los equipos informáticos con tanto dispositivo conectado y alimentado a la red eléctrica como altavoces, monitor, router ADSL, impresora, etc., son uno de los equipos que más gastan en Stand By debido en parte a la gran cantidad de dispositivos que llevan asociados. Para estos casos tenemos dos soluciones, apagar todo de su interruptor, operación que puede significar una incomodidad a la hora de encender/apagar el equipo o utilizar aparatos comerciales cuyo precio puede superar los 45€.

La solución ofrecida en este artículo apenas supera los 12€, haciendo lo mismo que los de 45€ además de ofrecer al lector una manera fácil y sencilla de introducirse en el mundo de la electrónica y empezar a realizarse sus propios dispositivos, conocimiento que a la larga puede ayudarle a construir aparatos que el mismo ha pensado. La amortización de este aparato además es muy rápida debido a que nos ahorramos una cantidad de dinero cada vez más considerable al no tener ningún dispositivo en Stand By consumiendo.

Fin del Artículo. ¡Cuéntanos algo en los Comentarios o ven a nuestro Foro!