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Diseño de linterna recargable por inducción

Un buen ejemplo de producto recargable por inducción es aquel en el que la energía se produce por el movimiento de un imán a través de una bobina, ilustrando así la ley de Faraday. No hay batería, ni recargable ni no, por lo tanto no hay residuos ni productos químicos: un bonito producto ecológico

Descargo de responsabilidad: innovation.world no tiene ningún tipo de incentivo económico, ni propiedad alguna sobre el producto reseñado. Los productos se eligen en base al único factor de tener diseños interesantes u originales para compartir con otras industrias. Estos productos están en el mercado desde hace años; Innovation.world no ha revelado ni revela ninguna información especial o confidencial, sino sólo lo que es visible mediante el desmontaje, la observación y el conocimiento de tecnologías similares. No obstante, tenga en cuenta que estos diseños pueden estar patentados por sus respectivos propietarios.
No hemos podido encontrar información sobre los derechos de autor de este producto

linterna montada
linterna montada

El diseño

funda de chasis de linterna
funda de chasis de linterna
electrónico
electrónico

El producto tiene un una construcción muy interesante: salvo el objetivo y la tapa de cierre, todos los componentes no están montados en el cuerpo principal, sino en un chasis interno extraíble, lo que facilita el montaje o la reparación.

Según nuestras pruebas, el imán elegido es muy débil. Un imán sinterizado de bajo coste, con una mínima pintura plateada. Probablemente para retrasar su degradación mecánica y para que se vea bien ya que el cuerpo de la linterna es transparente

el LED frontal
el LED frontal

Dos topes de goma en los extremos del recorrido del imán suavizan el final de los momentos y protegen las piezas de plástico y el imán de la destrucción.

El interruptor está hecho de un pequeño pomo de plástico deslizante, que empuja una placa metálica soldada en la PCB por debajo.

Un solo LED -de estilo antiguo ahora=no SMD- crea la luz principal, mientras que una lámina metálica reflectante en la parte inferior limita las pérdidas de luz.

Una pequeña pila -probablemente de NiCd- para poder vaciarla completamente sin que se dañe, en el otro lado de la placa de circuito impreso contiene la corriente producida. 4 diodos aseguran una polaridad correcta tanto para la batería como para el LED.

el pomo giratorio y su alojamiento    ubicación del interruptor en la carcasa

Los pequeños detalles que facilitan la función de inducción del imán:

  • un orificio en cada extremo del chasis para evitar que el aire quede atrapado durante el movimiento del imán
  • alguna forma en el plástico para evitar un contacto de fricción circular completo con el imán que lo frenaría

agujeros para la ventilación    limitación de la fricción del imán

nota: un cuerpo transparente o al menos una ventana es imprescindible en un producto de este tipo, para indicar claramente al usuario que mueva el imán.

Un cuerpo no transparente daría la impresión de que algo está roto y flota libremente en el interior, especialmente si la linterna no se recarga y no se enciende.

todos los componentes
todos los componentes

Conclusión

Un producto tradicional, muy moderno en el sentido ecológico, en su versión de bajo coste, pero que sigue teniendo una buena construcción -el chasis- y un buen rendimiento para ese precio.

Un producto así necesita un diseño mecánico robusto, pero que funcione de forma muy eficiente,

necesita una elección de componentes electrónicos de muy baja intensidad muy afinados

(un diodo que conduzca demasiada corriente o una pila en mal estado arruinarán el sistema o requerirán que el usuario agite continuamente su linterna)

Obsérvese que dicha inducción puede ser calculada y simulada

Entre otros, programas como COMSOL Multiphysics: cálculo de la bobina ejemplo de proyecto

no tan buena adaptación de las piezas
no tan buena adaptación de las piezas

Mejoras e innovaciones

Las pequeñas mejoras que cambiarían fácilmente la percepción del usuario final de un producto de bajo coste

  • una mejor elección del LED, para aumentar la luz Y/O disminuir el consumo de energía, aumentando así la autonomía.
  • definitivamente un mejor interruptor: no sólo el interruptor da ahora una sensación de mala calidad, sino que si el cuerpo es transparente, un metal tan corroído
  • un mejor diseño de la tapa frontal: en ese rango de precios, el principio de una tapa enroscable está bien, pero tanto la tapa como el cuerpo podrían encajar mejor, sin más coste que un par de horas en el CAD
  • disminuyendo, aún más, la fricción del imán: 3 o 5 costillas en el chasis moldeado

Un producto completamente optimizado podría ser fabricado por

posibles ganancias de espacio
posibles ganancias de espacio
  • hacerla estanca: la tecnología de inducción podría servir para eso, ya que habría un sellado menos que suele ser necesario para el compartimento de la batería

Aunque sugerimos esa mejora, estos productos nunca estarán destinados al buceo, ya que el movimiento rápido bajo el agua siempre será difícil y consumirá oxígeno para los buceadores

  • suprimir el paso/agujero en el cuerpo para el interruptor: un anillo externo movible por el usuario con un imán podría cerrar el contacto de un interruptor de láminas en el interior, haciendo así un producto completamente sellado que nunca necesitaría ser abierto (el vacío o el helio en el interior incluso mejoraría ligeramente el movimiento del imán)
  • Mejora de la calidad del imán y de la bobina para la eficiencia
  • Se podría ganar mucho espacio/volumen/longitud en este producto, ya sea para reducir la longitud del producto o para poner más batería, bobina, imán... A la derecha:
    • en rojo = una ganancia directa = longitud que no se utiliza en absoluto
    • En naranja = volumen donde podrían caber algunas funciones o componentes (electrónicos, más bobina, forma especial del extremo del imán...) 
  • algún indicador de carga; para no consumir la energía sólo indicando (!) ya sea
    • la carga se indica sólo cuando se pulsa el botón
    • o se utiliza algún tipo de tinta electrónica, los resultados son mucho mejores, pero requeriría algunas asociaciones, ya que actualmente está patentado y no está disponible en el mercado.

A partir de la ley de Faraday se pueden obtener métodos más innovadores: el campo visible debe modificarse de alguna manera; eso puede obtenerse de varias formas

  • mover el imán (el ejemplo de la linterna anterior)
  • pero también moviendo la bobina por cualquier traslación o rotación
  • y también cambiando la intensidad del campo magnético (≈un imán variable)
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