A veces tenemos en casa dispositivos que siguen funcionando perfectamente, pero que han quedado prácticamente inutilizados porque su sistema de alimentación ha envejecido. Esto ocurre especialmente con equipos que utilizaban antiguas baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd), cuya capacidad disminuye drásticamente con los años.

Eso es precisamente lo que me ocurrió con un potente foco para bicicleta de alta eficiencia, construido para funcionar con un paquete de seis baterías Ni-Cd compuesto por dos paquetes en serie de 3 baterías en paralelo.El foco seguía funcionando perfectamente. El verdadero problema era la batería.

Después de muchos años de uso, la autonomía se había reducido tanto que prácticamente ya no tenía sentido utilizarlo.En lugar de desechar un foco que seguía ofreciendo una iluminación excelente, decidí probar una solución extremadamente sencilla: alimentarlo desde una power bank USB de 5 V.

El resultado ha sido mucho mejor de lo esperado!

El sistema de alimentación original

El foco utilizaba un paquete formado por seis baterías Ni-Cd, organizadas en dos grupos de tres elementos. Cada grupo estaba formado por tres baterías conectadas en paralelo, y posteriormente ambos grupos estaban conectados en serie.

Es decir: 3 baterías en paralelo + 3 baterías en paralelo, con ambos bloques conectados en serie.

En una batería Ni-Cd convencional, cada elemento proporciona aproximadamente 1,2 V nominales. Al conectar tres elementos en paralelo seguimos manteniendo aproximadamente 1,2 V, pero aumentamos la capacidad disponible. Al conectar después los dos bloques en serie obtenemos aproximadamente:1,2 V + 1,2 V = 2,4 V nominales

Dependiendo del estado de carga, la tensión real puede ser algo superior. La ventaja del montaje original era disponer de bastante capacidad y corriente para alimentar un foco relativamente potente. El problema, como suele ocurrir con las baterías de hace muchos años, era que su capacidad había disminuido enormemente.

Es decir cada celda Ni-Cd da aproximadamente 1,2 V nominales. En este montaje:

• 3 baterías en paralelo → siguen dando 1,2 V, pero con aproximadamente el triple de capacidad/corriente disponible.
• Otro bloque igual de 3 en paralelo → 1,2 V.
• Ambos bloques conectados en serie → 2,4 V nominales.

Recién cargadas, las Ni-Cd pueden estar alrededor de 1,35–1,45 V por celda, por lo que el conjunto de dos bloques en serie podría llegar aproximadamente a 2,7–2,9 V en vacío.

Por eso hay algo importante en este proyecto: si el foco funcionaba originalmente con 2,4 V nominales y ahora lo estás alimentando a 5 V, estás aplicando casi el doble de tensión. Aunque en la prueba haya funcionado perfectamente, conviene dejar muy claro que eso solo fue posible porque verificque experimentalmente que la electrónica interna del foco toleraba 5 V. No debe generalizarse a cualquier foco antiguo.

La batería ya prácticamente no servía

El paquete seguía cargando, pero la autonomía era mínima. En este punto había varias posibilidades:

• reconstruir el paquete de baterías;
• buscar elementos Ni-Cd equivalentes;
• modificar completamente el sistema de carga;
• o buscar una fuente de alimentación moderna y sencilla.

La cuarta opción era claramente la más interesante. Actualmente prácticamente todos tenemos en casa alguna power bank USB, muchas veces incluso varias.

Estas baterías proporcionan normalmente 5 V estabilizados por USB, tienen sistemas internos de protección y pueden recargarse fácilmente con cualquier cargador USB.

La pregunta era evidente: ¿Podría funcionar el foco directamente a 5 V? y sobre todo ¿podemos alimentar un viejo foco de 3-4v a 5v???

Separando el foco del antiguo paquete de baterías

El foco y su batería original estaban unidos mediante un conector hermético, algo lógico en un accesorio diseñado para utilizarse en bicicleta y estar expuesto a lluvia, humedad y suciedad. Decidí separar ambos elementos.

Además, conservé los dos conectores herméticos, porque pueden resultar muy útiles posteriormente para otros proyectos electrónicos.

Después de cortar el cable del foco quedaron simplemente dos conductores:

• rojo;
• negro.

En principio:

• rojo → positivo;
• negro → negativo.

Antes de conectar directamente una power bank era necesario comprobar qué tensión podía soportar realmente el foco.

Comprobando el funcionamiento con una fuente regulable

Para evitar riesgos utilicé primero una fuente de alimentación regulable. Fui aumentando progresivamente la tensión y comprobando el funcionamiento del foco.

Al llegar a 5 V, el comportamiento era completamente normal. No aparecía un calentamiento anormal y el foco proporcionaba una iluminación excelente.

Esto abría una posibilidad muy interesante: alimentarlo directamente desde un puerto USB convencional.

Preparando un cable USB

El siguiente paso consistía simplemente en preparar un cable. Inicialmente probé utilizando un antiguo cable:

USB-A → microUSB

Lo corté y utilicé los cables internos de alimentación. Sin embargo, el resultado no fue satisfactorio. Aunque aparentemente el montaje era correcto, el foco no recibía suficiente energía.

Probablemente aquel cable utilizaba conductores demasiado finos y tenía una resistencia interna elevada, algo bastante habitual en cables USB antiguos o económicos. Esto provoca una caída de tensión importante cuando la carga demanda bastante corriente.

La solución fue probar otro cable mas moderno.

Un viejo cable miniUSB funcionó mucho mejor

Utilicé entonces un antiguo cable:USB-A → miniUSB. Estos cables eran habituales en cámaras digitales, discos externos y numerosos dispositivos electrónicos de hace algunos años. Lo corté y localicé los dos conductores de alimentación:

• rojo → +5 V;
• negro → GND.

Después conecté: rojo del USB con rojo del foco y:negro del USB con negro del foco

Las uniones se soldaron y posteriormente se protegieron individualmente con tubo termorretráctil.

Finalmente añadí otro tramo de termorretráctil alrededor del conjunto para proporcionar aislamiento y cierta resistencia mecánica.

El resultado fue un cable sencillo:USB-A → foco

Alimentación desde una power bank

Para la primera prueba utilicé una pequeña power bank basada en una sola celda de litio.A pesar de su reducido tamaño, consiguió alimentar el foco perfectamente. El resultado fue espectacular.

Un foco que prácticamente había quedado inutilizable debido al deterioro de sus baterías originales volvía a funcionar con total normalidad.

Y la gran ventaja es que ya no estamos limitados por una batería propietaria.Podemos utilizar prácticamente cualquier power bank que tengamos disponible.

La autonomía ahora depende de la power bank

Esta modificación tiene una ventaja muy importante. Podemos elegir la capacidad de batería que necesitemos. Por ejemplo:

• pequeña power bank de 2.000 o 3.000 mAh;
• power bank de 5.000 mAh;
• batería externa de 10.000 mAh;
• power bank de 20.000 mAh o superior.

Cuanto mayor sea la capacidad, mayor será la autonomía. Además, si disponemos de varias power banks, podemos sustituirlas fácilmente cuando una se descarga. Ya no dependemos de un paquete propietario de baterías difícil de encontrar.

Incluso podemos utilizar una power bank solar

Otra posibilidad especialmente interesante para actividades al aire libre consiste en utilizar una power bank con panel solar. Esto podría resultar útil para:

• rutas largas en bicicleta;
• camping;
• actividades de montaña;
• emergencias;
• iluminación exterior.

Naturalmente, los pequeños paneles solares integrados en muchas power banks suelen tener una potencia bastante limitada, por lo que la recarga solar puede ser lenta.

Sin embargo, combinada con un panel solar USB externo de mayor tamaño, la idea puede resultar mucho más práctica. En cualquier caso, el cambio a USB abre muchas posibilidades que el antiguo paquete Ni-Cd simplemente no tenía.

¿Por qué el primer cable USB no funcionaba?

Este detalle merece cierta atención porque puede ocurrir en muchos proyectos similares. No todos los cables USB son iguales. Algunos utilizan conductores extremadamente finos.Cuando conectamos un dispositivo que consume poca corriente, por ejemplo un ratón o un teclado, esto apenas tiene importancia.

Pero cuando intentamos alimentar una carga relativamente potente, la resistencia del cable provoca una caída de tensión.

Podemos tener: 5 V en la salida de la power bank pero una tensión significativamente inferior en el extremo del cable. Cuanto mayor sea la corriente, mayor será la caída.

Por eso un cable corto y con conductores de mayor sección puede marcar una diferencia enorme. En nuestro caso, el antiguo cable miniUSB resultó claramente superior al cable microUSB que habíamos probado inicialmente.

Una modificación extremadamente sencilla

En realidad, todo el proyecto puede resumirse en muy pocos elementos:

• antiguo foco de bicicleta;
• cable USB;
• soldador;
• estaño;
• tubo termorretráctil;
• power bank.

No fue necesario modificar la electrónica interna del foco. Tampoco fue necesario construir un complejo circuito de alimentación por ejemplo usando un convertidor DC/DC.

Simplemente verificamos previamente que el foco podía trabajar correctamente a 5 V y adaptamos su alimentación a USB.

Ventajas frente al sistema original

La conversión ofrece varias mejoras interesantes.

• Baterías modernas:Las power banks utilizan normalmente baterías de litio mucho más eficientes que las antiguas Ni-Cd.
• Recarga universal:Podemos utilizar prácticamente cualquier cargador USB.
• Batería fácilmente sustituible:Si la power bank se agota o deteriora, simplemente utilizamos otra.
• Mayor capacidad:Podemos utilizar baterías externas de mucha más capacidad que el paquete original.
• Más posibilidades.Podemos alimentarlo desde: power bank, cargador USB,batería externa,sistema solar,puerto USB capaz de suministrar corriente suficiente.

Precaución con la corriente disponible

Aunque el foco funcione a 5 V, hay que tener en cuenta que no cualquier puerto USB puede proporcionar la corriente necesaria. Los puertos USB antiguos de un ordenador pueden estar limitados a corrientes relativamente reducidas.

Por tanto, para este tipo de carga es preferible utilizar:

• una power bank;
• un cargador USB de calidad;
• una fuente USB capaz de entregar suficiente corriente.

También es conveniente utilizar un cable de alimentación corto y con conductores suficientemente gruesos.

Precaución antes de conectar 5 V

Este proyecto funcionó porque previamente comprobamos con una fuente regulable que el foco admitía correctamente 5 V. Eso no significa que todos los focos antiguos puedan conectarse directamente a USB.

Antes de realizar una modificación similar debemos comprobar:

• tensión original del paquete de baterías;
• tensión máxima admisible por la electrónica;
• polaridad;
• consumo;
• comportamiento térmico.

Aplicar una tensión excesiva podría destruir los LED o su circuito controlador. Por eso la prueba con una fuente regulable es altamente recomendable.

¿Qué ocurre con el antiguo paquete Ni-Cd?

Si las baterías están agotadas, no deben tirarse a la basura convencional. Las baterías de níquel-cadmio contienen cadmio, un metal pesado tóxico, por lo que deben depositarse en un punto específico de recogida de baterías o residuos electrónicos.

Además, este tipo de batería ha sido sustituido progresivamente por tecnologías menos contaminantes.

Una segunda vida mucho mejor

Lo que más me ha sorprendido de esta modificación es el resultado final.El foco proporciona una iluminación excelente y ahora puedo utilizar cualquier power bank disponible.Incluso una pequeña batería externa resulta suficiente para devolverle completamente la utilidad. Además, ya no existe la preocupación de encontrar un repuesto específico para un paquete de baterías fabricado hace muchos años.

En cierto modo, el foco es ahora más versátil que cuando era nuevo.

Conclusión

Muchas veces un dispositivo aparentemente obsoleto no está realmente averiado. Simplemente ha fallado el componente que envejece más rápidamente: la batería.

En este caso, un potente foco de bicicleta que utilizaba seis antiguas baterías Ni-Cd había quedado prácticamente inutilizable porque su autonomía era mínima. Sin embargo, el foco seguía funcionando perfectamente.

Después de comprobar que podía trabajar a 5 V, bastó con: cortar un cable USB, unir positivo y negativo, proteger las conexiones con termorretráctil y utilizar una power bank. El resultado ha sido excelente.

Ahora podemos alimentar el foco con una pequeña batería externa, una power bank de gran capacidad o incluso un sistema de alimentación solar.Un proyecto muy sencillo, barato y práctico que demuestra una vez más que antes de tirar un dispositivo electrónico merece la pena preguntarse:

¿Está realmente averiado o simplemente necesita una nueva forma de alimentarlo?