Encender petardos y cohetes con Arduino y Android

Creo que a estas alturas todos hemos visto cómo se encienden petardos y cohetes: simplemente acercando la llama de un mechero a la mecha de estos y la magia de la pólvora hace el resto.

En este artículo voy a explicar cómo hacer el mismo proceso pero de una forma más segura, y por supuesto más tecnológica.

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Pero antes unas reglas básicas:

  • Los petardos y los cohetes son peligrosos, por eso se cauteloso cuando los manejes.
  • No enciendas un petardo o un cohete en la mano ni cerca de ti, de otras personas o animales.
  • No molestes a la gente encendiéndolos en zonas residenciales ni en horarios intempestivos.
  • Muchos municipios tienen prohibido el uso de material pirotécnico en toda su zona metropolitana.
  • El hilo de nicrom alcanza temperaturas elevadas, cerciorate que no pasa corriente por él cuando lo estés manejando.
  • Las baterías de litio son peligrosas, sigue las instrucciones de seguridad que las acompañan.
  • Usa cableado que permita un valor de corriente en amperios mucho mayor que lo que va a consumir el sistema.

Este artículo es meramente divulgativo y no me hago responsable de cualquier incidencia que pudiera ocurrir si lo pones en práctica, por tanto si lo llevas a cabo será bajo tu propia responsabilidad.

La idea es encender la mecha de petardos o cohetes desde un móvil Android, tal y como se puede ver en el siguiente vídeo que grabé para la demostración:

El esquema de los componentes es el siguiente:

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Empezamos por una batería LiPo de 3 celdas (11,1 V.) que será la encargada de la alimentación del conjunto. Todo el cableado está pensado para corrientes de 10 A, pero puede diferir según tus necesidades.

Seguimos con un fusible de 10A, que será el que corte la corriente si se produce un cortocircuito (por ejemplo en el caso de que debido a la explosión de un petardo se unieran directamente los terminales VCC y GND que sujetan el hilo de nicrom).

A continuación está el hilo de nicrom. Este cable, que tiene muy poca resistencia (2,2 Ω en mi caso), se pone al rojo vivo cuando pasa una corriente a través de el. La velocidad a la que se calienta depende del voltaje que se aplique, lo normal suele ser alrededor de los 12 voltios. Este hará las veces de encendedor de la mecha, ya que puede llegar a los 300º C. Se puede adquirir en cualquier tienda de electrónica o reciclarse de un secador de pelo o de una tostadora.

Después viene un transistor mosfet de canal N, que será el interruptor que hará que el hilo de nicrom se encienda o se apague. Hay muchos tipos de mosfet de canal N, por lo que nos interesa uno que pueda ser usado con microcontroladores con lógica TTL (como el de la placa Arduino). Yo he usado el STP55NF06L con encapsulamiento TO-220 ¿por qué?, pues en la hoja de características podemos verlo:

El Vds es de 60 V. Como voy a usar 12 V. Tengo más que de sobra.

El Id es de 55 A. Según la ley de Ohm, La fuente de alimentación de 12 V. partido por la resistencia del hilo de nicrom con 2,2 Ω nos dá que se consumen unos 5 A. Igualmente tengo mucho margen.

El Vgs(th) minima es de 1V. Eso significa que cuando el voltaje es menor que 1V el circuito está abierto y que por encima de esto cerrará el circuito dejando pasar la corriente. Ideal para el Arduino que trabaja con 5 V.

La Rds(on) máxima es muy baja: 0,020 Ω. Esto significa que prácticamente el mosfet no se calentará con la corriente con la que le hagamos trabajar (5 A. * 5 A. * 0,020 Ω = 0,5 Watios)

La gráfica Id/Vds indica que con 5 V en el pin Gate del mosfet, podemos conducir una tensión de 12 V. con una carga de mucho más de 120 A. Como sólo tenemos unos 5 A. tenemos más que suficiente.

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Como se trata de un mosfet de canal N, el pin Source (3) tiene que ir a masa y el pin Drain (2) tiene que estar conectado a la carga. El pin Gate (1) tiene que estar conectado a Arduino, que será quien le dirá si tiene que estar abierto o no. Además entre la conexión del Arduino y Gate hay una resistencia de 10K que va a masa directamente, esto es para que:

  • La puerta lógica no quede flotante y su estado esté indeterminado (pudiendo activar el nicrom antes de tiempo), por lo que si el pin de Arduino esta puesto configurado como entrada (al arrancar siempre está asi) el Gate esté conectado a masa (0 V. o LOW).
  • Debido al caso anterior, cuando el pin de Arduino está configurado como salida y pone la entrada a 5 V. (o HIGH), la resistencia de 10K hace que no haya cortocircuito con masa.

Proseguimos con la placa Arduino, cuyo programa se puede descargar de aquí. La placa está alimentada también desde la batería LiPo, ya sea directamente a los pines Vin y GND o a través del conector de alimentación. Unido a Arduino está un módulo Bluetooth HC-06 que será el encargado de comunicarse con el móvil.

Finalmente en el móvil, que tiene que tener el sistema operativo Android, hay que instalar la aplicación ArduDroid desde la Play Store, que con su interfaz sencilla podemos manejar los pines de Arduino directamente.

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