ELABORACIÓN DE LOS AROS

El procedimiento que se describe a continuación describe cómo elaborar los aros de los demon eyes basándonos en varillas de metacrilato. He elegido este material debido a su facilidad de manejo y alta transparencia.

Las varillas de metacrilato que se utilizan tienen un diámetro de 8mm y son macizas. Se venden en tiras de 2 metros de longitud, lo que nos permitirá hacer un máximo de 5 aros.

En Resopal (http://www.resopal.es ) las podréis encontrar, a un precio aproximado de 10 Euros.

Lo primero que se necesita es conocer la forma del aro que debemos realizar. Para ello mediremos las dimensiones de las parábolas y haremos un dibujo equivalente al de la figura.

En este caso, estas son las plantillas correspondientes a los faros de un BMW Serie 3 E46.

En azul puede observarse la forma del anillo. En la parte superior están truncados, siguiendo la forma de la parábola, y los círculos rojos describen la curva de transición entre la zona recta y la circunferencia.

Se dibujan líneas radiales, a una distancia de 2º, que nos servirán de guía para hacer los surcos a los anillos.

A continuación cortaremos la forma interior del anillo en una madera, de un espesor mínimo de 8mm y la fijaremos sobre una tabla lisa:

Cortaremos las varillas de metacrilato, preferentemente con la ayuda de una herramienta que nos permita hacer un corte perfectamente perpendicular. La longitud de la varilla necesaria es de 350 mm para la parábola de carretera y 370mm para la de cruce.

El estado del borde de la varilla tras el corte es lamentable. Así que lo lijaremos (primero con una lija de grano grueso y después con otra de grano fino)

Así queda tras el corte                        Así la debemos dejar

Pero eso no es suficiente. Empleando cualquier producto para sacar brillo a la pintura del coche, puliremos su superficie hasta dejarla así (como mínimo):

De esta manera garantizamos que la luz penetre en el metacrilato sin ningún tipo de dispersión.

El siguiente paso es meter plantilla y varilla en el horno. En mi horno, la temperatura que selecciono es de 150º. Si empleamos el ventilador, en unos 5 minutos la varilla ya estará lo suficientemente maleable:

Es importante que la plantilla, junto con la madera de base, se introduzca también en el horno. De este modo, no se enfriará la varilla al ponerla encima.

La varilla debe poder ser doblada con facilidad, de lo contrario, aparecerán grietas en el interior del metacrilato, que arruinarán nuestro trabajo. Tampoco debemos pasarnos, ya que podrá quedarse tan blanda que pierda su forma cilíndrica.

Nos ayudaremos de unos guantes para evitar quemarnos, y doblaremos la varilla según la plantilla, sujetándola hasta que se enfríe lo suficiente como para que no pierda su forma:

Nótese que en la parte inferior del anillo hay una pequeña raya pintada: es una marca que indica el centro de la varilla. Nos ayudará a ubicarla en el punto exacto en el momento de doblarla.

OJO: Nos llevaremos una desagradable sorpresa cuando se enfríe del todo: el metacrilato se contraerá y el tamaño de nuestro aro será inferior al deseado. Así que, antes de que se enfríe, lo abriremos un poco con respecto a la plantilla (un par de milímetros por cada lado será suficiente). Si no damos con la forma a la primera, volvemos a calentar.

Cuando ya tengamos nuestro aro perfectamente conformado, procederemos a marcar las líneas donde hay que realizar las rayas. Para ello nos ayudaremos de nuevo de la plantilla y de un rotulador indeleble:

El siguiente paso será realizar las rayas. La misión de estas rayas es reflejar la luz hacia el lado contrario al que se realizan (luego lo veremos en unas fotos). No se debe profundizar mucho. Prácticamente basta con arañar el aro. Yo utilizo una pequeña sierra de metal, con resultados satisfactorios.

Aquí podemos apreciar lo que se debe profundizar en el metacrilato:

Estas rayas se realizan por la parte trasera del anillo. La luz apenas saldrá hacia atrás, reflejándose hacia el otro lado:

Por detras                                              Por delante

El último paso que nos queda es hacer los alojamientos de los led. Para ello conseguiremos unos tubitos de plástico utilizando unos trozos de bolígrafo (que puede ser transparente u opaco). Los cortaremos a la medida del diodo:

Lijaremos y puliremos los cortes de los tubitos y los pegaremos a los aros de metacrilato con cianoacrilato (Superglue-3 de Loctite, por ejemplo):

Pondremos los led en sus alojamientos y taparemos la zona con cinta opaca (yo utilizo una cinta adhesiva de aspecto cromado). Es fundamental pasivar la luz que se dispersa en la zona de los led para que sólo se vea iluminado lo que se tiene que ver.

Para sujetar los aros a la parábola, he confeccionado unos ganchos en fibra de vidrio que permiten colgarlos de la parte de arriba del faro.

Los ganchos tienen esta forma:

Y para su colocación utilizo cinta adhesiva gruesa de doble cara. Este modo de fijación, además de no afectar a la parábola del faro, permite quitar y poner fácilmente los demon eyes.

PROCEDIMIENTO PARA POLARIZAR DIODOS LED EN LOS DEMON EYES

PRIMERO, UN POCO DE TEORÍA

Los diodos LED (o Diodos ElectroLuminiscentes) se basan en una característica intrínseca de ciertos materiales que hace que emitan luz bajo el efecto de una excitación eléctrica.

Al margen del estudio de este fenómeno, en este caso, lo que realmente nos interesa es el estudio del componente desde el punto de vista eléctrico, es decir, su comportamiento como diodo.

En la figura se muestra el símbolo de un diodo. Posee dos terminales: el marcado con la letra A se denomina "Ánodo", y el marcado con la letra K, se denomina "Cátodo".

Un diodo es un componente semiconductor, que se caracteriza por permitir un fácil paso de corriente en un sentido y difícil en el contrario. Concretamente, el diodo conduce corriente fácilmente desde el ánodo hacia el cátodo, pero no al revés. (existen otros tipos de diodos, denominados zener, que permiten el paso de corrientes eléctricas en ambos sentidos en determinadas condiciones).

Para el caso de los diodos led, podremos identificar ambos terminales fácilmente, ya que el terminal del cátodo siempre es mas corto:

Si los terminales ya los hemos cortado, también podremos identificar el ánodo y el cátodo observándo el interior del componente: la pieza metálica más grande se corresponde con el cátodo:

Desde el punto de vista de funcionamiento, la característica que mas nos interesa conocer de los diodos es lo que se denomina "tensión en directa", es decir, el valor de voltaje que existirá entre sus patillas cuando por él circule una corriente eléctrica. En otras palabras, es la tensión que necesita para funcionar.

Por ejemplo, si ponemos una tensión de 1 voltio entre los terminales de un LED blanco, no conducirá (y no se iluminará). Necesita una tensión mínima, que vendrá determinada por esta curva:

En esta curva se puede observar que hasta los 3 voltios aproximadamente,la corriente eléctrica que circula por el diodo (Forward Current) es nula, es decir, no conduce, y por tanto, no da luz. A 3.4 voltios conduce unos 10 miliamperios, a 3.5 conduce unos 35 mA y a 3.8 voltios, se dispara. Podemos decir, entonces, que la tensión en directa (o tensión en conducción) de este diodo es de unos 3.4 voltios. Debe considerarse que esta curva varía ligeramente para cada modelo de diodo del mismo color y varía enormemente entre diodos de diferente color.

Por lo tanto, para conectar estos LED a nuestro coche, tendremos que conseguir que les llegue una tensión de unos 3.4 voltios. Si no llegamos, no se iluminarán, y si nos pasamos, se quemarán.

Vemos en la gráfica que poniendo mas o menos tensión en sus patillas podemos variar cuánta corriente pasa por el diodo. Esto es importante, porque a mayor corriente, mayor cantidad de luz nos va a proporcionar.

Pero claro, todo tiene un límite: el componente soporta hasta un valor máximo de corriente. Éste valor nos lo debe proporcionar el fabricante (normalmente lo denominan If max). Normalmente será del orden de 30 mA. Si la superamos, el componente se sobrecalentará y se acortará su vida útil. Y si la superamos mucho, tendrá una muerte súbita.

Por tanto, nuestro reto será proporcionar una tensión de unos 3.4 voltios, evitando que la corriente supere unos 25 mA, utilizando los 12 voltios de nuestra batería.

Un inciso para los que no sepan mucho de electricidad:

Para casos simples como este, puede resultar útil utilizar la analogía del agua con la electricidad, a fin de captar los conceptos básicos.

Supongamos un enorme depósito lleno de agua, en cuya parte inferior hay un tubo de salida, de un determinado diámetro.

Lógicamente, cuanto mas lleno esté el depósito, con más velocidad saldrá el agua por el tubo, debido a que el peso del agua ejerce mayor presión.

Bien, la batería de nuestro coche es el depósito, y la altura a la que está lleno (y por tanto, la presión que ejerce), es la tensión o voltaje.

Veamos ahora qué sucede en el tubo de salida: si ponemos un tubo estrecho, saldrán muchos menos litros de agua por segundo que si ponemos un tubo ancho.

Análogamente, la cantidad de agua que sale es equivalente a la corriente eléctrica, y la estrechez del tubo es equivalente a la resistencia.

Bien, con lo que sabemos, podemos empezar a polarizar un diodo LED con la batería de nuestro coche.

Como hemos dicho, tenemos varios datos:

    - Tensión de la batería: 12 voltios

    - Tensión en directa del diodo: 3.4 voltios

    - Corriente deseada en directa: 25 mA (por ejemplo, siempre por debajo de If max)

Como he avanzado antes, necesitamos reducir la tensión que llega al diodo hasta dejarla en esos 3.4 voltios, aproximadamente. Para ello pondremos una resistencia en serie, cuya misión será precisamente la de absorber la tensión que nos sobra:

La resistencia R, deberá "quedarse" con los voltios que nos sobran:

        Tensión en la resistencia (la llamaremos Vr):

                Vr = 12 - 3.4 Voltios = 8.6 Voltios

        (esta será la tensión que habrá entre los terminales de la resistencia)

La corriente "i" que deseamos es de 25 mA. Lógicamente esta corriente será la misma para la resistencia y para el diodo. Si aplicamos la formula de la ley de Ohm:

La tensión, corriente y resistencia en cualquier circuito eléctrico se pueden calcular mediante la Ley de Ohm, que afirma que : tensión = corriente x resistencia. Por lo tanto, conocidos dos valores cualesquiera se puede determinar el tercero:

V = i * R  (si conocemos I y R)

R = V / I  (si conocemos V e I)

I = V/R    (si conocemos V y R)

Aplicamos la ley de Ohm para la resistencia (conocemos V e I):

R = 8.6 Voltios / 0.025 Amperios

Por tanto, R = 344 ohmios

VAMOS A COMPLICARLO UN POCO (la realidad siempre es dura):

Hemos hecho una hipótesis de partida que no es cierta: la tensión de la batería no es siempre 12 voltios. En condiciones normales, esta tensión subirá hasta los 14.5 o incluso los 15 voltios con el motor en marcha. Por tanto, al subir la tensión, la corriente en nuestro diodo también lo hará, y tal vez supere el valor de corriente máxima soportada.

Tenemos 2 soluciones:

A/ fácil: hacer el cálculo con 15 voltios, en vez de hacerlo con 12.

B/ difícil: hacer que la tensión  no varíe.

Veamos qué sucede con la opción A:

Calculemos de nuevo cuánta tensión debe quedarse en la resistencia:

    Vr = 15 - 3.4 = 11.6 Voltios

La corriente deseada sigue siendo de 25 mA, por tanto, aplicando la ley de ohm

11.6 V = 0.025 * R

de donde R = 464 ohmios.

Ya podemos garantizar que nuestro diodo no se quemará cuando pongamos el motor en marcha.

Hasta ahí todo bien, pero ¿qué sucede cuando paramos el motor y la tensión baja a 12 voltios?

En el diodo se seguirán quedando en torno a 3.4 voltios, por lo que en la resistencia se quedará el resto:

        Vr = 12 - 3.4 = 8.6 Voltios

¿cuanta corriente circulará entonces por la resistencia?

volvamos a aplicar la ley de ohm

i = V/ R

i = 8.6V / 464 ohm

Tenemos que i = 18.5 mA

Lamentablemente, con 18.5 mA nuestro diodo LED no va a ofrecer el nivel de intensidad luminosa que deseamos: va a lucir menos y nuestros demon eyes van a perder un poco de gracia.

Si vemos la curva del fabricante relativa a la intensidad luminosa en función de la corriente:

Podemos ver que de 18 a 25 mA existe una diferencia notable de luminosidad. Por lo tanto no nos podemos permitir ese lujo, y tendremos que ir a la opción B:

La opción B se basa en fijar la tensión con la que excitamos al conjunto resistencia + diodo, de modo que podamos calcular una determinada resistencia para el valor de corriente deseado y que éste no varíe, aunque lo haga la batería.

El secreto es, simplemente, utilizar un circuito integrado que se va a encargar de fijar la tensión a un valor de 8 voltios, independientemente de lo que haya a su entrada (dentro de un orden, claro).

Un circuito integrado es un componente electrónico en cuyo interior hay gran cantidad de componentes básicos (resistencias, condensadores, diodos, transistores, etc), que conforman un determinado circuito que satisface una necesidad habitual para el diseñador (en este caso, la de fijar una determinada tensión). El fabricante nos da información de cómo funciona de patas para afuera, permitiendo abstraernos de lo que sucede en el interior.

Para hacernos a la idea, el regulador de tensión tiene dentro unos 18 transistores, 20 resistencias, 3 diodos y un par de condensadores.

Este circuito integrado, que se denomina regulador de tensión, tiene un funcionamiento muy simple: tiene una patilla de entrada (que conectaremos a nuestro positivo de 12 voltios, una patilla GND, que conectaremos a masa, y una patilla de salida, por donde nos proporcionará los 8 voltios deseados.

El aspecto de este componente es el siguiente:

Según se ve el componente en la fotografía, la pata inferior es la de entrada (+12 voltios), la central es la de masa (0 voltios), y la superior es la salida (8 voltios). Conviene tener cuidado, porque la parte metálica del componente (donde tiene el taladro para sujetarlo), está en contacto con la pata central, es decir, es masa también.

Bien, sigamos adelante. Ya tenemos una fuente de tensión estabilizada a 8 voltios. Veamos ahora cómo conectamos los diodos.

CONEXIONADO DE LOS DIODOS

Otra cuestión que debemos decidir es cómo conectar los diodos a la alimentación.

Se nos plantean tres posibilidades:

OPCIÓN 1:  CONEXIÓN CON RESISTENCIA COMÚN

En esta configuración, se emplea una única resistencia y los diodos se conectan en paralelo:

En principio, esta solución es válida. El valor de la resistencia lo calcularemos así:

Tenemos una tensión de 8 voltios

Supongamos una tensión en directa de los diodos de 3.4 voltios

Queremos una corriente de 25 mA por cada diodo.

Vemos en el esquema, que por cada rama de diodo pasarán 25 mA, por tanto, por la resistencia debe pasar la suma de todas esas corrientes, es decir: 25 mA * 4 = 100 mA.

La tensión que debe absorber la resistencia será : 8 voltios - 3.4 voltios = 4.6 voltios

Aplicando la ley de Ohm: V = I * R

Obtenemos que R = V / I = 4.6 / 0.1 = 46 Ohmios

Un asunto que no hemos visto hasta ahora: la resistencia, al absorber esa energía va a generar calor, por lo que debe dimensionarse adecuadamente para que no se queme.

Calculemos ahora cuánta potencia debe disipar esa resistencia:

W = V * I

Por tanto W = 4.6V * 100 mA = 0.46 Watios.

Las resistencias que se encuentran en las tiendas son, habitualmente, de 0.25 W, 0.5 W, 1 W, etc. Por tanto, en este caso debemos seleccionar una de 0.5 Watios.

El problema de esta solución es que si se funde un diodo, los 100 mA que pasan por la resistencia deberán distribuirse por los 3 diodos que quedan, por lo que su corriente subirá hasta 33 mA. Con un valor tan alto, pronto caerá otro, con lo que la corriente deberá dividirse entre dos (50 mA). Poco después se fundirán los dos restantes.

OPCIÓN 2: CONEXIÓN EN SERIE

En esta forma de conexión, ponemos los diodos en serie, dos a dos. A priori, es la solución mas elegante, ya que hace un uso mas racional de la energía. Así se consume la mitad de corriente que la versión anterior, y por tanto se gasta la mitad de energía para hacer lo mismo. Además, las resistencias van a producir menos calor.

El valor de R lo calcularemos así:

    - Tenemos una tensión de 8 voltios
    - Supongamos una tensión en directa de los diodos de 3.4 voltios
    - Queremos una corriente de 25 mA por cada diodo.

En esta ocasión, en la resistencia tendrá que absorberse menos tensión, ya que en el circuito tenemos dos diodos en serie (cada uno se quedará con sus 3.4 voltios). Concretamente serán 8 voltios, menos 2 veces la tensión de directa del diodo:

        Vr = 8 - 2 * 3.4 = 1.2 voltios

    La corriente por la resistencia seguirá siendo de 25 mA, por tanto, aplicando la ley de Ohm:

        R = V/I = 1.2 / 0.025 = 48 Ohmios

Pero, como no podía ser menos, esta solución también tiene un problema: por cada rama circulan 25 mA, por lo que en total, el circuito consumirá en torno a 50 mA.

La unidad de mando de luces del E46 verifica continuamente el funcionamiento de la bombilla de posición, de modo que si detecta que se ha fundido, ilumina la bombilla del intermitente mas próximo. (ojo: si nuestro coche no presenta esta limitación, no hay problema, es la mejor opción).

He podido comprobar que la corriente mínima que ha de suministrar la unidad de mando de luces para que esto no suceda es de unos 100 mA, por lo que esta solución provocará que se ilumine el intermitente.

OPCIÓN 3: CONEXIÓN EN PARALELO, CON RESISTENCIA INDEPENDIENTE

Esta es la opción que finalmente he llevado a cabo, ya que resuelve los problemas que plantean las opciones anteriores. Es, básicamente, como la opción 1, pero en este caso cada diodo lleva su propia resistencia:

Calculamos el valor de R, como en los casos anteriores:

    Vr = 8 voltios - 3.4 voltios

    Ir = 25 mA

    Por tanto, R=V/I = 4.6 / 0.025 = 184 Ohmios.

El valor normalizado mas cercano a 184 ohmios es el de 180 ohmios (no todos los valores de resistencia están disponibles).

Podemos verificar cuánta potencia van a disipar cada una de las resistencias ( no vayan a quemarse ).

La potencia disipada es el producto de su tensión por su corriente:

    W = Vr * Ir = 4.6 voltios * 0.025 amperios = 0.115 watios.

Las resistencias habituales tienen capacidad de disipar un máximo de 0.250 watios, por lo que no habrá problema.

OJO: He dibujado una resistencia de 270 ohmios en color rojo. Su montaje puede no ser necesario. La colocaremos si el montaje normal (en negro) provoca que la luz del intermitente se mantenga encendida (y la alarma de luz fundida en el salpicadero). Con esta resistencia proporcionamos un consumo extra de 30 mA al conjunto. En principio, podría ser necesario su montaje en los E46 de segunda generación (a partir de octubre de 2001).

MONTAJE

Soldaremos los cables a los led y a las resistencias, aislando los contactos con macarrón termorretráctil. La cinta aislante, además de ser complicada de poner en cables tan finos, termina despegándose por el efecto del calor:

Para la conexión del circuito al faro, tenemos tres posibilidades:

Opción 1: Mecanizar el portalámparas de modo que aloje al regulador

    Aunque fue mi primera intención, es demasiado compleja. No la recomiendo (puedes verla aquí)

Opción 2: Conectar los cables, directamente a los que se conectan al portalámparas del coche

    Es la mas simple, pero requiere intervenir en la instalación del coche y hacer un agujero en el faro para sacar los cables. Particularmente, no me gusta.

Opción 3: Confeccionar un pequeño conector y enchufarlo al portalámparas

    Esta opción se basa en la fabricación de un sencillo conector, que se ha de enchufar en el portalámparas del coche, como si de la bombilla de posición se tratase.

Para fabricar el conector, basta con un pequeño trozo de placa de circuito impreso, de unos 10mm x 15mm, al que haremos un surco central para eliminar la fina capa de cobre. De este modo quedarán dos zonas de cobre independientes.

En un extremo aplicaremos una pequeña cantidad de estaño para incrementar su grosor hasta hacerlo equivalente al de la bombilla, y en el otro extremo soldaremos los dos cables (positivo y masa) de nuestro circuito:

El problema que nos plantea este conector es que no podemos determinar si lo hemos conectado correctamente, o al revés. Si lo hemos conectado al revés, sencillamente, los led no se iluminarán, pero yo recomiendo poner un diodo en la entrada del circuito integrado que lo proteja en esta situación. Se trata de un diodo tipo 1N4001, que conectaremos como se indica en el siguiente esquema:

MECANIZACIÓN DEL PORTALÁMPARAS DE UN FARO E46 PARA ALBERGAR EL REGULADOR

Para instalar los "demon eyes", lo ideal es utilizar el propio portalámparas del coche para obtener la alimentación de nuestros diodos. De este modo tenemos varias ventajas:

    - No hay que agujerear el faro para pasar cables.

    - No hay que intervenir la instalación eléctrica del coche.

    - Para pasar la ITV, bastará con poner de nuevo la bombilla en un portalámparas sin modificar.

La desventaja obvia es que hay que comprar un par de portalámparas.

El portalámparas tiene este aspecto

Para albergar el regulador, debemos cortar la mitad superior del cilindro donde se pone la lámpara, quedando a la vista los contactos:

En la posición que se ve en la fotografía, el contacto positivo es el inferior, y el superior es masa. Nótese que el realce de sujeción del conector queda por abajo (no como en la foto anterior).

A continuación cortamos los contactos metálicos

Adaptamos las patas del circuito integrado para poderlas soldar al lugar adecuado. La entrada se deja tal cual, la masa se dobla hacia un lado y la salida se dobla hacia arriba:

De este modo, las patas se adaptan a las partes metálicas del portalámparas:

Preparamos un conector para poder enchufar los cables que irán hacia los diodos LED. Se trata de un trozo de un conector mas largo, que se ha cortado para que tenga sólo dos contactos:

Este conector se pondrá por debajo del circuito integrado, quedando el conjunto de este modo:

Finalmente soldaremos el circuito al portalámparas y los dos cablecillos del conector. Uno irá a masa y otro a la pata de salida del regulador: