Experimento Naukas: estroboscopio casero

Un estroboscopio es un dispositivo que emite o bloquea luz en intervalos muy rápidos. Consiste, básicamente, en encender y apagar una luz muy rápidamente. Tiene aplicaciones en fotografia, en ciencia e incluso aplicaciones lúdicas:

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En el ámbito científico, se suele utilizar para estudiar fenómenos periódicos demasiado rápidos para ser captados por el ojo desnudo. Por ejemplo, si tenemos una cuerda oscilando muy rápidamente, y encendemos nuestra luz estroboscópica solamente cuando la cuerda se encuentra en su máximo de vibración, veremos la cuerda detenida:

https://www.youtube.com/watch?v=1ImMk8ScXJI

El funcionamiento es realmente muy sencillo. Imaginemos una habitación en la que la luz se enciende solamente un instante cada 12 horas. Imaginemos que en esa habitación hay un reloj de pared. Como la luz solo nos permite verlo cada doce horas, nos parecerá que las agujas del reloj no se mueven.

Más interesante aún, podemos ralentizar el movimiento aparente del reloj. ¿Cómo?… hagamos que la luz se encienda cada 12 horas y 1 minuto. Nos parecerá que el reloj se mueve mucho más despacio de lo que lo hace realmente, pues aparentemente avanzará un minuto cada 12 horas.

Podemos construir un sencillo estroboscopio casero usando únicamente este material:

  • Un ventilador con potencia regulable.

y simplemente mirando a través de sus aspas en movimiento. Nuestra visión se verá bloqueada varias (muchas) veces por segundo.

Ahora solamente necesitamos encontrar un fenómeno oscilatorio muy rápido que observar a través de nuestro ventilador… por ejemplo, el display de un radiodespertador.

¿Y qué es lo que oscila en un despertador? Pues para empezar, un despertador suele estar alimentado por corriente alterna (con una oscilación de 50 o 60 ciclos por segundo). Esto hace que la pantalla del despertador, lejos de permanecer estática, se encienda y apague con una frecuencia parecida a la de la corriente (errata: un amable lector nos ha hecho saber en este comentario que dicha oscilación en la pantalla realmente no se debe a la corriente alterna). Este encendido y apagado es demasiado rápido para ser percibido por el ojo humano, pero podemos verlo con ayuda del ventilador.

Basta mirar el despertador a través del ventilador, ajustando a ojo la potencia para que la frecuencia del paso de las aspas se acerque a la de la oscilación de la imagen, veremos el curiosísimo efecto de su oscilación ralentizada:

Así de sencillo es nuestro dispositivo
Así de sencillo es nuestro dispositivo

El vídeo no es demasiado espectacular. El experimento gana bastante en directo. Invito al lector a que lo ponga a prueba con su propio ventilador.

Nota: para la elaboración del vídeo he retirado la rejilla de seguridad del ventilador. Esto no es necesario para hacer el experimento, pero mejoraba la calidad de la grabación (que incluso así es bastante pobre).


7 Comentarios

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FakeFake

Otra forma curiosa de construir un estroboscopio y que descubrí por casualidad es poniendo una bombilla de bajo consumo de toda la vida (no incandescente) en un casquillo que tenga un “dimmer” o regulador, estos sólo funcionan con bombillas incandescentes.

Si bajas la intensidad de la luz, conseguirás un parpadeo (que pisiblemente se cargue la bombilla si lo haces durante mucho tiempo) que hará las veces de luz estroboscópica, intentaré grabaros un video :)

franoisfranois

En realidad, el parpadeo que se observa no es de la frecuencia de red; de hecho tú mismo afirmas “suele estar alimentado con c.a.” ¿y los que no? Prueba y verás que auqnue se alimenten a pilas, parpadean…

La electrónica digital funciona en continua; el primer paso en un circuito de estos siempre es rectificar y filtrar la corriente, obteniendo una tensión contínua y estable, de hecho la complicación de las fuentes de alimentación, que son este primer paso, es eliminar el rizado (idealmente dejarlo en 0V) y mantener la tensión fija y estable y EVITAR que llegue rizado apreciable al resto de la electrónica.
Lo que realmente oscila es el driver del display, ya que la manera eficiente de manejar un display es multiplexando: en la imagen hay 4 displays de 7 segmentos -cada uno para una cifra-. En principio haría falta 7×4=28 salidas y sus líneas para manejarlos a nuestro antojo. Pero en realidad lo que se hace es disponer 7 salidas en paralelo a todos los dígitos y otras 4 para habilitar cada una a un dígito. El driver “escribe” el primer dígito en los 4 displays simultáneamente pero solo habilita el primero y por tanto solo luce ése, luego, escribe el segundo dígito de nuevo en los 4 pero solamente habilita el segundo display… y así sucesivamente. En este caso cada display-dígito se enciende solamente el 25% del tiempo -obviando tiempos perdidos de maniobra y conmutación que son insignificantes-.

La frecuencia de refresco es elección del diseñador pero se recomienda que _como mínimo_ cada dígito se encienda 25 veces por segundo.
En este caso la multiplexación nos permite pasar de usar 28 patillas a 11 pero lo normal es que los display tengan 8 segmentos (el punto) y de usarse pasaríamos de 32 a 12. Luego está el manejo de los dos puntos separadores y quizás alarma, etc, pero la idea es esa y de ahí viene el parpadeo de los displays: en un instante dado solamente hay un dígito encendido. Además, con esta configuración la implementación de un control de intensidad luminosa es trivial sin usar un solo componente electrónico extra. El sofware es muy barato, el hardware, no.
Aquí he encontrado un enlace que lo explica muy básicamente pero IMHO de manera muy clara e inteligible.:

CesarCesar

Con un fluorecente de toda la vida y un ventilador se observa el efecto estroboscopico, solo basta jugar con las velocidades del mismo…

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