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Reparar una batería de bicicleta

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En efecto ,progresivamente toda batería ,sea de la tecnologia que sea  termina perdiendo capacidad hasta el punto que llega el momento en que tenemos que desecharla porque no es eficiente ni practico contar con esta , sobre todo  si esta tiene que suministrar potencia a un medio de movilidad personal y  esta no cumpla con su cometido.

En este post vamos   a  ver que podemos hacer  con   una batería de nicd de 24V 8000maH  que ha perdido por completo su capacidad , y que necesitariamos por tanto repararla o  reemplazarla 

Veamos en primer lugar que tecnologías están disponibles   de baterías  para luego tras  analizar  como esta compuesta ,  sospesar  un remplazo o reparación de esta  teniendo siempre en cuenta   ventajas y desventajas del uso  de un tipo de batería u  otro

 

Baterías de Nicd

Las baterías de NiCd (níquel-cadmio ) son  batería recargables cuyo uso se extendió hace bastantes años en el el ámbito   doméstico e industrial , por ejemplo en los primeros  robots de limpieza, pero  que hoy han quedado prácticamente  en desuso

Este  tipo de batería  cada vez se usa menos primero a cambio de la tecnología de  de NiMH , debido a :

      • Alto coste  por célula
      • Efecto memoria
      • El alto precio del cadmio en su composición
      • El uso del Cd  representa un peligro para el medio ambiente
      • Densidad energética 50–150 W·h/L
      • Durabilidad (ciclos): 2000 ciclos

Sin embargo las baterías de Nicd  poseen algunas ventajas:

    • Sobre el NiMH, como por ejemplo los ciclos (1 ciclo = 1 carga y descarga) de carga, que oscilan entre los 1000 y 1500 ciclos (+ vida).
    • En condiciones estándar, dan un potencial de 1,25 V (tensión de trabajo nominal 1,2 V).
Resumiendo:
Voltaje de célula nominal: 1.2 V
Eficiencia carga/descarga: 70–90 %
Durabilidad (ciclos): 2000 ciclos
Densidad energética: 50–150 W·h/L
Potencia específica: 150 W/kg
Energía específica: 40–70 W·h/kg
Velocidad de autodescarga (%/mes): 10 %/mes

 

Baterías de NiMh

Las baterías de níquel-metal hidruro o de níquel-hidruro metálico (Ni-MH)  utilizan un ánodo de oxihidróxido de níquel (NiOOH), como en la batería de níquel cadmio, pero cuyo cátodo es de una aleación de hidruro metálico.

Cada pila de Ni-MH puede proporcionar un voltaje de 1,2 voltios y una capacidad entre 0,8 y 2,9 amperio-hora.

Esta tecnologia tiene varias ventajas:

      • Posee una mayor capacidad de carga (entre dos y tres veces más que la de una pila de NiCd del mismo tamaño y peso)
      • ​ Este tipo de baterías se encuentran menos afectadas por el llamado efecto memoria, en el que en cada recarga se limita el voltaje o la capacidad (a causa de un tiempo largo, una alta temperatura, o una corriente elevada), imposibilitando el uso de toda su energía.
      • Su densidad de energía llega hasta los 100 Wh/kg, y los ciclos de carga de estas pilas oscilan entre las 500 y 2000 cargas.
      • Menor precio al no contener Cd
      • Mas respetuosas con el medio ambiente al no contener Cd

Estas baterías son superiores  a las de niCd pero aun adolecen de  una mayor tasa de autodescarga que las de NiCd (un 30% mensual frente a un 20%), lo cual relega a estas últimas a usos caracterizados por largos periodos entre consumos (como  mandos a distancia,  luces de emergencia, etc), mientras que son desplazadas por las de NiMH para consumos continuos.

Resumiendo: 

Eficiencia carga/descarga: 66%​
Voltaje de célula nominal: 1.2 V
Durabilidad (ciclos): 500–2000​ ciclos
Energía específica: 60–120 W·h/kg
Potencia específica: 250–1,000 W/kg
 

No obstante, en 2005 se desarrolló una variante de baja autodescarga (low self-discharge, LSD) para estas pbaterias : LSD-NiMH , las cuales presentan una tasa de autodescarga mucho menor, lo que permite almacenarlas durante largos períodos de tiempo sin dañar la batería por desuso y pudiendo utilizarse de forma inmediata cuando sea requerido.

 

Baterías de Ion litio

Las batería de iones de litio, también denominadas baterías Li-Ion emplean como electrolito una sal de litio que consigue los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

Las propiedades de las baterías de Li-ion, :

      • Elevada densidad de energía debido a la ligereza de sus componentes,
      • Elevada capacidad energética
      •  Resistencia a la descarga,
      •  Poco efecto memoria ​
      •  Capacidad para funcionar con un elevado número de ciclos de regeneración,

Este tipo de tecnlogia    ha permitido diseñar acumuladores ligeros, de pequeño tamaño y variadas formas, con un alto rendimiento, especialmente adaptados a las aplicaciones de la industria electrónica de gran consumo como por ejemplo a la movilidad personal .

Sin embargo, su rápida degradación y sensibilidad a las elevadas temperaturas, que pueden resultar en su destrucción por inflamación o incluso explosión, requieren, en su configuración como producto de consumo, la inclusión de dispositivos adicionales de seguridad  así como comtroladores  de carga  específicos, resultando en un coste superior que ha limitado la extensión de su uso a otras aplicaciones.

 

Baterías  de Gel de Pb

La  baterías  de plomo, también denominadas batería de ácido-plomo son  un tipo de batería a húmeda muy común en vehículos  como batería de arranque, aunque también se utilizan como batería de tracción de vehículos eléctricos como por ejemplo carretillas ,  vehículos de transporte ,etc. Suelen proporcionar una tensión de 6 V, 12 V u otro múltiplo de 2, ya que la tensión que suministra cada celda es de 2 V pudiendo  suministrar unas intensidades de corriente relativamente grandes, aunque no obstante  adolecen de un peso mayor respecto a otros tipos de baterías ( y por lo tanto una densidad energética menor)

Aunque su utilización y forma más conocida es la batería de automóvil, este acumulador tiene muchas aplicaciones, como por ejemplo en energía solar.

La  evolución de las baterías de Pb  son las  baterías de gel , que se componen de un electrolito gelidificado (de ahí su nombre) con lo cual nunca puede haber ningún tipo de derrame si se volcase la batería por accidente, como si podría ocurrir con una batería de ácido-plomo convencional  (por tanto gracias a ello, se pueden colocar en cualquier posición y orientación). Al igual que las AGM, las baterías de gel vienen en un envase sellado que no requiere de mantenimiento ya que el gas de su interior se recombina evitándose la pérdida de agua.
 

Una batería de gel tiene una vida útil de 12 años, superior a los 8-9 años de las baterías AGM y mucho mayor que las clásicas baterías  monoblock, la cual es de 4-5 años,con lo cual una batería de gel es una buena inversión para aquellas personas que no quieren realizar un desembolso económico tan grande como para poner baterías estacionarias (opzs, topzs, ropzs, opzv…) 

 
Esta mayor vida útil se consigue gracias al grosor de sus placas y a la alta densidad de su material activo en forma de gel que permite obtener un mejor rendimiento que otras baterías pues al disponer de unas mejores placas y rejillas favorece una mejor resistencia a la corrosión y un funcionamiento óptimo con el paso de los años.

Las baterías en formato gel ofrecen   las siguientes  ventajas:

      • Permite un elevado número de ciclos de carga y descarga durante mucho tiempo
      • Permite descargas profundas hasta el 80% sin afectar a su vida útil.
      • Autodescarga muy baja, lo cual  supone una gran ventaja donde no haya un control diario de su funcionamiento.
      • Buena tolerancia a las altas y bajas temperaturas ya que gracias a la densidad de su electrolito, dispone de una buena resistencia a congelarse y soportará temperaturas mucho más bajas que baterías como las AGM, smonoblock o las estacionarias OPZS. 

 

Una vez conocidas las tecnologías disponibles, analizaremos una batería real de una bicicleta eléctrica con  batería agotada de tecnologia Nimh   para   ver que podemos hacer para volver a usar el dispositivo alimentada  por esta.

 

Desmontaje de una batería de bicicleta elctrica

Veamos  que se esconde tras una carcasa de  una batería convencional  de una vieja bicicleta City Mover

En primer lugar desmontaremos  la carcasa  cuidando de no cruzar  ni romper ningún hilo

Tras abrir la carcasa  toca  separar el bloque de baterías  del resto  de componentes 

Como vemos separando el bloque de baterías  solo hay dos conectores ( el de carga  y el salida hacia la bicicleta) , el panel de medida   y el interruptor  

Bien centrémonos  en el bloque de batería de 24v 800maH  de tecnologia NiMh

Una vez levantados los  aislantes que cubren las 20  células de Nimh, las cuales  están conectadas en serie  ,   configuración que nos da una salida  de  1.2×20=24v 

 

Es interesante  observar  la presencia de un fusible de protección en serie de 10Amp  de los usados en automoción

También en serie con el circuito  encontramos un controlador de temperatura del motor SENSATA YS11A95A-C7 7A 250V serie YS11

Por ultimo hay una pequeña NTC conectada entre masa  y un pin de salida hacia el cargador

¿ Tiene solución esta batería?  Pues  si tiene unos cuantos años   esta batería   y la medida  con un voltÍmetro de cada  celda  de forma individual no llega a los 0.8-0.9V a lo sumo ( recordemos debería ser de 1.2v) ,  tenemos que  pensar   que las celdas han acabado su vida útil  y necesitaran ser reemplazadas..,   pero por lo contaminante  del Cd  usado en su composición  y  el   alto precio que tenemos que pagar por ellas  creemos no es una opción a  considerar

Bien ¿que opciones podemos evaluar?

OPCION 1

Pues una opción es   una batería de Litio  de un voltaje  y capacidad similar .En concreto para el ejemplo que estamos viendo   las especificaciones de la batería elegida son las siguientes:

        • Tensión nominal: 24V
        • Voltaje de salida: 16.5-25.2 V
        • Capacidad de la batería: 10Ah
        • Dimensiones: 68x100x112mm
        • Peso total: 2kgr
        • Circuito interno de la protección
        • Peso de la batería: cerca de 1825g
        • Embalaje: PVC azul
        • Celdas de la batería dentro: Células grandes modelo 18650.
        • Ciclos de vida: Más de 1000 veces
        • Descarga de la batería :La corriente de pico máxima: 36A/Corriente máxima de funcionamiento: 18A

La mejora en cuanto a  dimensiones y peso suelen ser considerables , tal y como se puede ver en la siguiente imagen donde aparecen ambas baterías  , donde se aprecian prácticamente  que por una tercera parte doblamos la capacidad con una batería de Litio:

IMG_20170714_230525[1]

Con esta solución ,  ahorraremos mucho peso debido a la mayor densidad energética, pero a cambio la vida de la batería  no es  tan  alta como la solución 2  que vamos a ver   que  ademas es de un pecio significativamente menor

OPCION 2

El problema de las baterías  de litio de la opción 1 ,  es su  relativo alto  coste ( entre 100 €y 250€  según  donde se compre  )  y la  relativa baja durabilidad  de estas baterias.

Otra  opción mas económica es usar baterías de Gel  pues este tipo de batería es de  menor coste (unos 14.99€ cada bateria en su version de 7ah  que es la capacidad mas similar)    y ofrece un rendimiento alto con una durabilidad mucho mayor.

El electrolito de ácido sulfúrico se encuentra absorbido por los separadores y placas y  éstas a su vez inmovilizadas. Están diseñados utilizando la tecnología de recombinación de gas que elimina la necesidad para la adición regular de agua mediante el control de la evolución de hidrógeno y oxígeno durante la carga.

La batería está completamente sellada y hermética y por lo tanto es libre de mantenimiento, permitiendo ser utilizada en cualquier posición. En el caso que accidentalmente la batería sea sobrecargada produciendo hidrógeno y oxígeno, unas válvulas especiales unidireccionales permiten que los gases salgan al exterior evitando la sobrepresión en su interior.

Resumiendo estas  son las características principales de esta bateria: 

      •  Tecnología AGM para una eficiente recombinación de los gases, hasta el 99% y libres de mantenimiento o de añadir agua
      •  Sin restricciones para el transporte aéreo, cumplimiento con la IATA/ICAO provisión especial A67
      •  Puede ser montado en cualquier posición
      •  Plomo diseñado por ordenador con rejilla de aleación de calcio-estaño para una alta densidad de energía
      • Larga vida de servicio, tanto en aplicaciones en flotación como cíclicas
      • Libres de mantenimiento
      •  Baja auto-descarga

Bien ,si elegimos esta opción de dos baterias en serie  de gel de 12v 7aH     por  unos 30€  el conjunto podemos  sustituir la vieja batería de NiCd  , teniendo ademas la posibilidad de mejorar la capacidad   y por tanto la autonomía del vehículo  por ejemplo usando de 12v de  gel  pero 10Ah o de 12H

 

En realidad el montaje no puede ser mas sencillo :

1-Uniremos  las dos baterías por uno de los costados  para lo cual simplemente podemos  usar cinta de doble cara  de buena calidad (  o pegarlo con un adhesivo)

2-Colocaremos dos baterias en serie  de gel de 12v 7aH      de   modo que  las  conexiones  de ambas  baterías  queden  a un mismo lado 

3-Conectaremos  en serie ambas baterías (es decir el polo + de una batería  con el negativo  de la otra  con  un cable  en el que interconectaremos un portafusible).

3-Es importante no olvidar el fusible en serie con el circuito pues esto nos evitara problemas  posteriores.

4-Finalmente conectaremos  en el polo +  de una batería   y el polo negativo a un conector  macho por ejemplo (reciclado de un alimentador de un viejo router de ADSL). Mucho cuidado de no confundir el polo positivo   y el polo negativo  a la hora de  soldar los hilos al conector.

5-Conectaremos un conector  hembra en la bicicleta  ( por ejemplo reciclando el conector  externo de un viejo router de ADSL). Mucho cuidado de no confundir el polo positivo   y el polo negativo  a la hora de  soldar los hilos al conector.

6-Colocaremos  las baterías  en el hueco de la bicicleta . enchufaremos ambos conectores y  !a probar la bicicleta!

 

 

 

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Cómo construir un banco de energía con supercondensadores.

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Recientemente se ha introducido en el mercado los «supercondensadores» o lo que es lo mismo condensadores de gran capacidad pero que mantienen prácticamente el mismo factor de forma que los condensadores electrolíticos que estamos acostumbrados a usar en electronica . 

Un aspecto muy diferenciador  de esta nueva tecnología  es que gracias a esta se puede  almacenar energía sin reacciones químicas , lo cual permite que los súpercondensadores se carguen y descarguen mucho más rápido que las baterías y debido a ello  no sufren el desgaste causado por las reacciones químicas, también durando mucho más tiempo (como sabemos a diferencia de los condensadores ordinarios, las baterías almacenan energía en una reacción química, y debido a esto, los iones se insertan realmente en la estructura atómica de un electrodo : a diferencia de un condensador, los iones simplemente “se adhieren”.)

Normalmente si  descargamos nuestra batería del coche a menudo e intentamos arrancar nuestro coche una vez más ,esto  causará más daño a la batería del coche y eventualmente  no cargará de nuevo , hasta que llegue un tiempo rodando otra vez. Sin embargo esto no es cierto para los super-condensadores: por ejemplo un condensador tradicional del tamaño de una batería de célula 18650  , tiene una capacidad de aproximadamente 20 microfaradios, pero si tomamos un supercondensador  de tamaño similar, este  puede llegar a tener una capacidad de 300 Farads lo que  significa que para la misma tensión, el supercondensador  podría en teoría almacenar hasta 15 millones de veces más energía.

 A pesar  del gran avance ,sin embargo no todo son ventajas en los condensadores pues un condensador típico de 20 microfaradios sería capaz de manejar hasta 300 voltios, mientras que un ultracondensador solo puede llegar  a soportar  2,7 voltios, lo cual significa que  si se usa un voltaje más alto, el electrolito dentro del supercondensador comienza a descomponerse  y podría por tanto llegar a destruirse: por este motivo en realidad un super-condensador tiene la capacidad de almacenar alrededor de 1.500 veces la energía de un condensador de tamaño similar.

Por todo esto los supercondensadores  aunque  el campo de aplicación es muy grande : alimentación de emergencia ideal para CMOS, RAM, VCR, radio, televisión, teléfono, instrumentos inteligentes, datos de conducción, tres ICs, relojes electrónicos, linternas LED, dispositivos inteligentes, motores de juguetes, pantalla DC, USV industrial, válvula magnética, IC, reflectores LED, etc.    deberíamos  tenemos  tener en cuenta algunas consideraciones ya comentadas antes de proceder a  usarlos.

Preparación de un supercondensador

Como hemos ya comentado los supercondensadores deben  ser cargados SIEMPRE con circuitos de carga balanceadas pues sin estos corremos el riesgo de destruirlos .No obstante si piensa que son complejos no es así puesto que  estos, circuitos son asequibles de bajo costo  , sencillos ( en realidad hablamos de  un simple circuito de conmutación que no deja pasar la tensión de carga al condensador por encima del umbral )  y  son  muy fáciles de instalar pues van encima de cada condensador ya que están diseñadas con la misma forma para colocar estos justo encima y dar continuidad eléctrica ( y carga ) al conjunto

Por ejemplo si conectamos 5 supercondensadores en serie a 12v  el  voltaje no se dividirá por igual entre los diferentes terminales de los condensadores (2.2V),lo cual ya no está dando una pista de sus limitaciones especialmente a la hora de cargarlos puesto que en caso de asociación serie ,  hasta que cada supercondensador esté completamente cargado,  el voltaje en los extremos de cada condensador subirá y bajará casi como en vumetro de leds precisamente :es precisamente esta la razón  por la que  debemos usar un circuito de protección que proteja los condensadores labor que realizan las placas balanceadoras las cuales mantiene el voltaje entre los condensadores entre 2.7V o menos , es decir los mantiene en  la zona segura de funcionamiento segura cortando la tensión de carga cuando se supera ese valor protegiendo así de este modo al supercondensador

Estas placas por tanto nos descargan de un  trabajo tedioso  pues para cargar un simple condensador de 2.7V 500F   con 2.4 v de forma segura sin usar una placa balanceadora deberíamos conectar un voltímetro y un amperímetro simultáneamente durante unos 30 minutos para llegar casi a los 2V con una intensidad de unos 0.19Amp controlando en cada  momento que no se supere  el umbral . Una vez cargado aunque baje la tensión estos se comportan manteniendo la corriente casi invariable

 

Vamos a ver como calcular la capacidad  resultante de la asociación mas tipica de 5 supercondensadores  

  • En el caso de dos condensadores serie sabemos que esta es la capacidad resultante  es  1/c= 1/c1+ 1/c2

Por tanto la capacidad resultante será : 1/Cfinal= 1/500+ 1/500  =>  Cfinal =250F  

Asimismo  las tensión final es el sumatorio de las parciales:V=V1+v2

Es decir  V= 2.7 +2.7 =5.4V                                                                                                                                                                                                                          

  • En el caso de  tres  condensadores serie sabemos que esta es la capacidad resultante  es

      1/c=1/c1+1/c2+1/c3    lo que da  Cfinal=  166.67F

        Asimismo  las tensión final es el sumatorio de las parciales:    3x 2.7V 500F =8.1v                                                                                                                                                                                                                                                                                      

  • En el caso de cuatro condensadores serie  1/c=1/c1+1/c2+1/c3 +1/c4

Por tanto la capacidad resultante será Cfinal=125F

Asimismo  las tensión final es el sumatorio de las parciales:4 x 2.7V 500F =10.8V                                                                                                                                                                                         

  • Finalmente en el caso de cinco condensadores serie 1/c=1/c1+1/c2+1/c3 +1/c4+1/c5

Por tanto la capacidad resultante será Cfinal=100F

Asimismo  las tensión final es el sumatorio de las parciales  5* 2.7V 500F =13.5V , que es justo el valor que queremos llegar        

 

 

 

 

 

Calculo final

En el calculo anterior de  5 supercondensadores serie  obtuvimos  una tensión útil de 13.5V d3l conjunto   pero con una capacidad final  muy mermada de 100F  así que para aumentarla  si tomamos dos agrupaciones de 5  condensadores en serie  en  paralelo la  capacidad aumentará manteniéndose la tensión final;

 

 

La  capacidad  de este conjunto  aumenta justo el doble tal y como nos dicen los cálculos

          1/cfinal= 1/c1+1/c2+1/c3 +1/c4+1/c5 + 1/c6+1/c7+1/c8 +1/c9+1/c10  =>

         1/cfinal= 1/500+1/500+1/500 +1/500+1/500 + 1/500+1/500+1/500 +1/500+1/500 =>

          cfinal=200F  

Asimismo  las tensión final es el sumatorio de las parciales de una agrupación al estar ambas en paralelo

Es decir  V= 10 x 2.7V = 13.5V

En resumen    tenemos  con ambas agrupaciones  un supercondensador equivalente   de 3.5V 200F

 

Como C=As/V ( AS=Amperios por segundo) , entonces AS=C+V,

 AS= 200F x 13.5V =2700 Amp/seg   

Vemos   que para nuestra agrupación  serie y paralelo de 10 supercondensadores  obtenemos pues  una capacidad en AS  de 2700 Amp/seg

 

Por otro lado como la capacidad de un acumlador normalmente se mide en  unidades  de tiempo (AH= Amperios hora)  como AH =AS/3600s

C (en Amphora) =2700 (enAmp/seg)   /3600= 0.75Ah

Vemos   que para nuestra agrupación de 10 supercondensadores  una capacidad en AH de 0.75AH  que sería la capacidad de esta agrupación , lo cual  nos hace ver en números  que con estas agrupaciones siguiendo estas fórmulas ya comentadas  necesitamos bastantes elementos (  por ejemplo  para obtener un powerbank de 15AH necesitaríamos  unos 200 supercondensadores de 2.7V 500nf)

Una vez hecho los cálculos  llega el momento de construir el  banco de supercondensadores , para  lo cual lo primero es soldar los condensadores a las placas de  protección respetando escrupulosamente la  polaridad  .

Ya montados los módulos de condensador con las placas toca interconectar estos   para obtener  los 0.75AH    . Debemos   tener en cuenta ,dada la corriente que debe pasar por estos cables  que deberemos hacer   la interconexión   con cables  de cobre   de cierto espesor . En este sentido como un cable de 1.1mm soporta  unos 99 Amp en alterna  lo ideal es usar varios cable juntos para que no haya problemas   de calentamiento de estos

Este es el resultado final del montaje

 

 

Medición  de corriente  y tensión de carga

La mejor manera de monitorear la carga de  un acumulador o una  la agrupación de supercondensadores es usar  un medidor multifuncional de panel , pero !atención !  , porque este debe ser especial  para  corriente continua, lo cual será claramente evidente cuando  sea necesario un shut  que deberemos conectar en serie con la carga  (en nuestro caso el banco de supercondensadores)

Normalmente en estos medidores  el shunt se conecta  en  el polo negativo en serie con la carga   en el que precisamente  en ambos extremos  conectaremos  los hilos de medición  siguiendo el esquema siguiente 

Este tipo de multímetros  DC 4 en 1  suelen tener  una precisión de medición de grado 1.0, combinando  la medición de voltaje, corriente, potencia y energía en un combo, súper compacto y liviano que puede ser portátil y fácil de usar.   También  suelen  tener una  función de alarma mostrando el voltaje parpadeando  la luz de fondo  simultáneamente si el voltaje va más allá del umbral de alarma   que se puede establecer si es necesario( el rango va desde   6 a los 90v ).

Además estos instrumentos almacenan automáticamente los datos de  la última prueba de modo que  cuando se  apagan  el valor energético se puede restablecer por una pulsación corta el botón de función en segundos.

En  concreto este medidor, puede medir voltios, amperios, vatios y energía individualmente contando con un shunt de 100 A / 75 mV, adecuada para mediciones de gran alcance . Cuenta  con una pantalla Digital Súper Grande de  51x30mm de  LCD azul para mostrar la tensión, corriente, potencia y la energía.  Con este medidor, puede medir voltaje 6.5V – 100V DC, amperios 0.0A – 100A y vatios 0.0w – 10Kw.

 

 

Si tiene dudas sobre su uso en este video podemos ver el medidor   en funcionamiento  usando precisamente  est  para monitorizar la carga de nuestro conjunto de 10 supercondensadores

 

Conclusión 

Realmente ya hemos visto como montar  los supercondensadores  para fabricar  un banco de energía de supercondensadores  para uso doméstico utilizando  placas de protección  para ensamblar los condensadores   de 2.7V 500F  montados en una combinación mixta de serie y en paralelo de forma segura.

El valor total de la capacidad de los  10 supercaps resultante de es  de 13.5V ,como hemos calculado es de 200F  que traducido a Ampx hora es de  0.75AH .siendo e tiempo de carga promedio para este paquete de unos 8 minutos  utilizando un  cargador lento  comercial  tradicional  de  batería del automóvil.

No nos cansaremos de repetir que las placas de carga son imprescindibles  porque  protegen los condensadores de daños por sobretensión.

 

Finalmente  en este video podemos ver el montaje de este conjunto   y su utilización practica

 

 

 

Como reparar un mini altavoz

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Los años 80 marcaron todo un hito en cuanto a movilidad en el mundo de la tecnología de consumo. ¿Quién no recuerda esos primeros  wolkman   , los potentes radiocassete alimentados a pilas   o  incluso las  primeras televisiones portátiles? Pues en efecto  gracias a la miniaturización de la electrónica  ,la  optimización de los diseños y a la mejora del   consumo eléctrico,   por fin  fue posible  dar movilidad a la electrónica domestica  para disfrutar de esta en cualquier zona o  lugar 

En efecto puede parecer anacrónico echarnos 40 años atrás pues hoy en dia  el  panorama ,como sin duda amigo lector sin duda conocerá , es bien distinto pues  usamos  smartphone , tablets, ordenadores  o incluso TV inteligentes   para escuchar nuestra música favorita  con una calidad incluso similar a  los altos estándares HIFI   que tan de moda se pusieron en  aquellos tiempos . No obstante a pesar de   todo estos nuevos dispositivos ,  no significa que no podamos contar con altavoces portátiles de calidad de todos los tamaños o funciones que se nos puedan ocurrir,  pues sin duda la tecnología  ha avanzado   y mucho también en esta cuestión  ya  que tenemos que entender que existen tantas formas distintas de disfrutar de una buena sesión musical como de personas hay en este planeta por lo que habrá personas que  quieran un altavoz pequeño y sencillo para disfrutar de su música de la forma más cómoda y simple, y, en el otro extremo, habrá quien prefiera una bestia ostentosa con la que ambientar una gran fiesta, incluso a golpe de voz gracias a un micrófono. Ademas  tampoco debemos olvidar a los amantes de los efectos de luz o a los puristas de lo estético. 

 

 

Muchas firmas se animan a lanzar multitud de altavoces portátiles al mercado dentro de todo tipo de rango de precios, calidades y enfoques, así que no está de más dar una visión genérica  para    ver el interior de uno de los altavoces más difundidos  procedentes del mercado oriental   ( y que podemos encontrar ahora mismo en Amazon ) , de modo que a  cuando deje de funcionar  dado su bajo coste  antes de desacharlo  podamos  intentar repararlo

El modelo que vamos  a ver  es el  MusicMan MA 3431  que cuenta con un amplificador de estéreo 3w x2 RMS, lector de unidad flash USB y Micro SD TF (hasta 32GB). También cuenta con radio FM estéreo una  entrada de  Line-in/AUX  mediante in jack de(3,5 mm/analógico

Para funcionar el MusicMan MA 3431 cuenta con una batería de litio de  600 mAh que en teoría debería ofrecernos  un  ttiempo de reproducción  de unas ~ 6 horas  con un tempo de carga de  unas ~ 4 horas  a  traves de un conector  de 5v DC

Por supuesto ,como otros productos orientales ,  este popular modelo lo veremos en un sinfín de marcas  ( y por supuesto colores) pero  tanto el armazón de aluminio , como la electrónica del interior son las mimas 

 

 

 

Este  reproductor  suele funcionar bastante bien ,pero   con el uso  hay partes  que poco  a poco dejaran de responder  como son la batería , el conector de  carga , el circuito de carga de la batería, el interruptor de encendido y por supuesto  en ultima instancia la placa de control o los altavoces.

Si el reproductor  ya ha pasado la garantía , y  no nos funciona o se apaga a los pocos minutos con la batería recién cargada es sinónimo  de problemas en  la alimentación a la placa ,para lo cual se hace necesario desmontarlo  para averiguar el motivo del problema

En primer lugar soltaremos los altavoces de los lados  que van a presión ( utilice una herramienta de plástico de las usadas para desmontar los móviles)  y acto seguido nos toca desmontar la placa madre , la cual , como podemos ver en la imagen de abajo ,  va sujeta simplemente con dos tornillos

 

Para quitar  estos , en el lado  del plástico del testigo  de carga quitaremos la pegatina  que oculta las cabezas de esos  dos tornillos y  ya podemos proceder a  aflojar  estos  , lo cual hará que se suelte el embellecedor del conector USB de la cara opuesta.

 

 

 

Ahora  ya tenemos la placa con los dos altavoces   y la batería que despegaremos del armazón .

 

En la placa se observan claramente  ,los pulsadores de control en el extremo superior . Es de destacar  también a  ambos lados de la placa  los dos pequeños amplificadores de audio junto     con las conexiones de los dos altavoces . El conjunto se completa  con el circuito de audio en el centro   y abajo junto los jack el circuito de carga de la batería

En primer lugar  mediremos con un polímetro en los extremo de  la batería , lo cual en este caso  nos da unos 4.06V , lo cual  debería ser suficiente para que reaccionar el circuito por lo que lo siguiente a revisar es el interruptor general  que esta cerca del lector de microsd.

Si el circuito sigue sin responder, otra opción interesante es descartar la batería ,  por si esta  no tuviese  suficiente carga, Para ello,  podemos intentar  alimentar  con una fuente de laboratorio  a través del propio conector de la batería  a ver si reacciona el circuito. 

En caso afirmativo ya sabe que probablemente sea la batería y/o el propio circuito  de carga , por lo que podría  añadir una nueva  batería ( no olvide respetar la polaridad) , pero otra opción mas barata y que mejorara las prestaciones es optar por una powerbank , por lo que si lo desea puede  realizar una sencilla modificación

Tanto si no desea cambiar la batería como si  confirma que falla el  circuito de carga o el propio de alimentación , una opción si no necesitamos alimentarlo con la batería interna   es «hackear»  la  propia placa  para alimentarlo directamente con 5V DC ,  lo cual por cierto dada su diseño no era posible ( es decir no permite reproducir música y ademas cargar la batería)

Para esta pequeña modificación podríamos usar un conector micro usb y fijarlos a la caracas  , pero es mucho mas sencillo optar por un cable usb reciclado al que cortaremos por el otro extremo s de modo que solo queden los cables  rojo  y negro

En la placa  tomaremos el cable negro del conector de la batería    al cable negro del cable USB   para  la alimentación exterior

En cuanto al punto de entrada de +5V , este  se ha obtenido  por ingeniería  inversa   y esta justo a la salida del circuito de carga a la izquierda del led indicador de carga  y unos mm  por debajo  como se puede ver en la imagen  , y que conectaremos  al cable rojo del cable USB para  la alimentación exterior.

 

 

Con esta  pequeña  modificación usando un cable usb para alimentar el reproductor  toca probarlo enchufando este nuevo cable a una fuente de 5v  con salida USB 

 

 

Comprobado el funcionamiento  toca volver a montar la placa en el centro de la carcasa de aluminio

 

Una vez coloquemos uno los altavoces observaremos  que necesitamos un agujero donde pueda pasar el nuevo cable usb de alimentación  por lo que con una lima justo  en unos de los bordes practicaremos  una pequeña canaladura para poderlo llevar al exterior .

Finalmente colocaremos el segundo altavoz  y habremos terminado de modificar este  estupendo reproductor añadiendo ademas una nueva funcionalidad   que antes su diseño  no permitía ,  pues podrá ser alimentado por powerbank   o por simples cargadores usb   de 5v  de forma indistinta

En la foto podemos  el aspecto de este MusicMan MA 343 1    tras la modificación

 

 

Mini soldador por puntos

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En post anteriores  hablábamos en este blog de las posibilidades de los  supercondensadores , los cuales no son ni mas ni menos  que condensadores de mayor capacidad    a partir de  1 Faradio.

A diferencia   de  las baterías  que almacenan energía en una reacción química, y debido a esto, los iones se insertan realmente en la estructura atómica de un electrodo, como en el caso de los condensadores  los iones simplemente “se adhieren” se  puede almacenar energía sin reacciones químicas permitiendo asi que los súpercondensadores se carguen y descarguen mucho más rápido que las baterías y ademas  sin sufrir el desgaste causado por las reacciones químicas  teniendo una durabilidad mucho mayor  al no estar condicionados por los ciclos de carga y descarga

La soldadura  por  puntos  lleva con nosotros unos 40 años, pero a pesar de su antigüedad   sigue  gozando de buena reputación en los nuevos tiempos usándose de forma intensiva  también en aplicaciones de electrónica  donde la soldadura convencional con estaño no es efectiva, como   por ejemplo  a la hora  de conectar baterías entre si con laminas de níquel (por ejemplo las famosas  celdas 18650) ,   entre  sus miles de aplicaciones más.

En esencia la tecnología de la soldadura por  puntos  no es nada compleja , pues  la  configuración típica de un soldador de puntos no ha variado a  lo largo de los años,  consistiendo básicamente en  una fuente de muy baja tensión (entre 3 y 15V) de alta intensidad   conectada a un cabezal para soldar.

Desgraciadamente, a pesar de que no incluye demasiada tecnología, un soldador de puntos es uno de los pocos equipos donde la construcción casera  de este  es mucho  más barata que comprarlo montado,  incluso si se decide a comprarlo en alguno de los famosos  portales chinos, ya que incluso comprándolos  allí , su precios van entre los 200€ en adelante. Si no  estamos dispuestos  a desembolsar esa cantidad otra opción es fabricar un soldador de puntos  nosotros mismos  pues  en la red  se pueden ver  una gran cantidad de diseños de soldadores de puntos basados en viejos transformadores de microondas , a los que  se les elimina el secundario de AT  por medios mecánicos y simplemente se rodea en el interior del entre-hierro  en ese espacio que ha quedado vació de  dos vueltas de cable de gran sección ( al menos de 8 mm).

MiniSoldador de puntos basado en  supercondensador

Construir un soldador de puntos basándose en condensadores  por tanto  es la forma mas habitual de  y fácil de construirlo    a un precio bastante asequible.

Estas configuraciones funcionan  durante  mucho tiempo y normalmente   son  mucho mas optimas y eficientes  que los soldadores basados en transformadores de microondas modificados que como hemos comentado albergan cierto peligro.

La alta temperatura destruye las baterías de litio, por lo que la soldadura  tradicional térmica no es una opción, así que esta configuración  es perfecta  , y justo . es por eso  que hay personas que la llaman “soldadura fría” .

El circuito propuesto,  es bastante sencillo, pues simplemente  se basa en un simple circuito de carga a corriente constante basado en una resistencia   y supercondensador de 350F/2.7V

El circuito es completando con un led con su correspondiente resistencia limitadora para indicar que el condensador esta cargado ,   así como unas puntas   de cobre afiladas  que van conectadas directamente al condensador

minisoldador.png

Los componente usados para este  montaje , por tanto, son los siguientes:

  • Supercondensador de 350F  de 2.7V. Corriente y voltaje   2.85V  y Corriente máxima máxima: 203A.P puede ser hecho con otros supercondensadores.Es un dispositivo muy importante para poder hacer una  soldadura perfecta.
  • Led rojo
  • Resistencia de 0.1 ohm y 5W
  • Resistencia 220ohm  1/4W
  • Bateria de ion-Li de 2.7 a 2.9V
  • Dos hilos rigidos  de cobre de 1mm de sección o mas para  soportar la alta corriente
  • Barras de cobre: Pueden ser  barras de cobre y latón pero lo ideal es que esten afiladas para transmitor la maxima corriente en el minimo espacio a la hora de la soldadura.

El montaje de estos componentes es bastante sencillo , pudiéndose incluso realizar las conexiones directamente sobre el propio super-condensador

Este circuito al no tener ningún elemento de control   ( como en el circuito propuesto con MOSFET que realizamos en este blog ) requiere  de cierta practica para controlar los tiempos necesarios para realizar la soldadura.

Por supuesto al utilizar el circuito  debe tener la máxima precauciones de seguridad debido a la gran capacidad del condensador, pero sobre  todo , se recomienda  dejar descargado el condensador  cruzando los terminales si no se va  a usar el circuito

El modo de trabajo  es similar  a otros circuitos basados en super-condensadores:

  • Use  una bateria completamente de ion-Li  cargada para cargar el supercondensador
  • Pulse   entre 5 a 10 Minutos  para cargar completamente el supercondensador
  • El led rojo brillara  indicando que la carga del condensador esta alrededor de 2V
  • El led brillara intensamente señal que esta preparado para soldar
  • Use una  fina lamina de niquel para unir las baterias 18650
  • Apriete con fuerza el niquel con los bornes de las baterias
  • Use la  punta del electrodo para realizar la soldadura  de puntos primero tocando  con un extremo  y luego de forma momentánea con el otro
  • Debe liberar el contacto rapidamente

A continuación en el siguiente vídeo podemos ver todos  los  pasos  a la hora de construir este simple pero eficaz mini-soldador de puntos ideal para  soldar  baterías 18650  o incluso otras  operaciones de soldadura  donde se requiera soldar elementos metálicos de poca sección.

 

Watimetro con Arduino

soloelectronicos1 comentario

Realmente construir un watimetro no es demasiado  complejo cuando hablamos de corriente continua , por ejemplo pensando en una instalación fotovoltaica , pues basta  simplemente en recordar  la formula física de la  Potencia(P)   , la cual es el producto de la tensión instantánea(voltios) por la intensidad  (Amp ) , es decir  P = V x I ,  expresándose la unidad de potencia en  Watt o KW
Pero la potencia  en watios,  no expresa  ensimismo  potencia energética, por lo  que se recurre  al  producto de la potencia (vatios)  por el tiempo (en horas) , es  decir  E = P x t , expresándose  la unidad de energía que  todo conocemos como  vatios hora(Wh) o kilovatios hora (kWh).

Si unimos ambas formulas sustituyendo el valor de P obtenemos E =Px t= (V xI) x t , es decir  el producto de la tensión  e intensidad por el el tiempo

Precisamente pues de la ultima fórmula anterior queda claro que para medir la energía que necesitamos tres parámetros:

  1.  Tensión
  2.  Intensidad
  3.  Tiempo

Veamos pues como  obtener estas valores con un Arduino  para obtener en tiempo real en un display lcd  la potencia en kwh de un sistema en cc

En el siguiente  video podemos ver el proyecto funcionando, incluso enviando datos al IoT  con  Xively (esta opción ya no esta disponible para aficionados)

Medida de tensión

El voltaje se puede medir con la ayuda de un circuito divisor de tensión  formado  por dos resistencias iguales  . Como el  voltaje de entrada en cualquier pin analógico de ARDUINO esta limitado a 5V por se logica TTL , el  divisor de voltaje servirá para  que el voltaje de la salida de ella sea menor que 5V y no queme la electronica interior.

Por ejemplo para una batería  que se utilice para almacenar la energía de un  panel solar de  6v  y   5.5Ah  de capacidad , tendríamos que bajar la  tensión desde 6.5v a una tensión menor que 5V para no estropear el Arduino.

Si usamos R1 = 10k y R2 = 10K  nos da una corriente pequeña 6.5v/(10k+10K)=0,325mA .

Es cierto que se podrían  tomar valores de R1 y R2    inferiores, pero el problema es que cuando la resistencia es menor  mayor corriente  pasas  a través de ella generando como resultado gran cantidad de energía  disipada en forma de calor(recuerde  que P = I ^ 2R) . por tanto el valor de las resistencias  puede ser elegido diferente pero debe tenerse cuidado para reducir al mínimo la pérdida de energía a través de las resistencias.

El resultado de la tensión entre una de las resistencias y masa seria igual a R xI =10k  x 0.325mA=3.25v que es inferior a 5v y, tensión soportada sin problemas  para el pin analógico de  ARDUINO

Calibración de voltaje:

Cuando la batería está completamente cargada (6.5v) obtenemos una Vout = 3.25v y ese seria el valor  que iría al  convertidor analógico digital  de un puerto analógico  de  Arduino

Si tenemos que medir los 3.25v desde el divisor de tensión   obtendremos un valor aproximado de 696 en el monitor serial (  sample1 es el valor de ADC corresponde a 3.25v)  .

Precisamente con ese valor o tendremos que extrapolar  que 3.25v  es equivalente a 696,  1 es equivalente a 3.25/696=4.669mv    por lo que podemos usar  estas dos reglas:

Vout = (4.669 * sample1 ) / 1000 voltios
voltaje de la batería real = (2 * Vout) voltios

Con el siguiente código de Arduino  podemos obtener el valor de tensión:

/ / tomar 150 muestras de divisor de tensión con un intervalo de 2 segundos y medio samples data collected for(int i=0;i<150;i++)
{
sample1=sample1+analogRead(A2); //leer  el voltaje del circuito divisor
delay (2);
}
sample1=sample1/150;
voltage=4.669*2*sample1/1000;

Medición de intensidad

Para mediciones de intensidad  es típico usar una resistencia en serie  de poco  valor con la carga  y medir la diferencia de potencial entre los extremos   de esta  y luego calcular   la intensidad gracias a la la ley de ohm (I=V/R  ) donde como vemos   dividiríamos este valor por el valor en ohmios de la resistencia

El efecto Hall se basa en  la producción de una diferencia de potencial(el voltaje de Hall) a través de un conductor eléctrico, transversal a una corriente eléctrica en el conductor y un campo magnético perpendicular a la corriente.

Afortunadamente actualmente existen CI especializados  como   son  los   sensores de corriente basados en efecto Hall ACS 712

Existen comercialmente  sensores de la gama ACS712  para  diferentes  rangos de corrientes máximas , así que se debe escoger este  según su requisito,como por ejemplo para una corriente máxima de 20 A.

ACS712.png

En el  esquema vemos un LED como una carga ( aunque  la carga real sera diferente) .

Tambien vemos el  ACS 712 (soporta  20Amps DC)  ofreciendo una una salida analógica 100mV/A

Tambien es destacar la alimentación del Arduino  cuya salida alimenta a través de la placa de prototipos a la ACS712

La calibración  es muy sencilla :
La lectura analógica  produce un valor de 0-1023, equiparando a 0v a 5v analógico .Leer 1 = (5/1024) V = 4.89mv
Valor = (4,89 * valor analógico leído) / 1000 V,  pero según hojas de datos offset 2.5V (cero corriente obtendrá 2.5V del sensor de salida)
valor Actual = (valor 2.5) V
corriente en amp = valor real * 10

Código de ARDUINO:

/ / tomando 150 ejemplos de sensores con un intervalo de 2 segundos y luego media de los datos de las muestras recogidos
for (int i = 0; i < 150; i ++)
{
+= sample2 analogRead(A3);  //  leer la corriente de sensor
delay(2);
}
sample2 = sample2/150;
=(5.0*sample2)/1024.0; 
actualval = val-2.5;  //tensión de offset es 2.5v
amperios = actualval * 10;

 Medición del tiempo

Para la medida del tiempo no se necesita ningún hardware externo, pues ARDUINO en sí mismo tiene contador de tiempo incorporado.

La función millis() devuelve el número de milisegundos desde que la placa Arduino comenzó a ejecutar el programa actual.

Código de ARDUINO:

long milisec = millis();  // calcular el tiempo en milisegundos
long time=milisec/1000; // convertir de milisegundos a segundos

 Calculo de la potencia y energía

Estas son las formulas basicas empleadas por el fw  en Arduino:
  • totamps = totamps + amperios;  //calcular amperios total
  • avgamps = totamps/tiempo;  // promedio de amps
  • amphr =(avgamps*time)/3600;  // Ah
  • Watts = voltaje * amperios;  //Potencia = Voltaje * corriente
  • energía =(watt*time)/3600;  // Vatios-seg vuelve a convertir en Watt-hora dividiendo 1hr(3600sec)
  •  energy=(watt*time)/(1000*3600); //para la lectura en kWh

completo.jpg

Todos los resultados se pueden visualizar en el monitor serial o mediante una pantalla LCD   de 16 x 2 caracteres para mostrar todos los resultados obtenidos en los pasos anteriores.

El conexionado del LCD sigue la conexión estandar de 4 pines para la linea de  datos mas las señales de control RS,RW  y Enable

Asimismo también es necesario un trimer de 10k  para el contraste de la pantalla

Resumidamente estas son pues las conexiones para el lcd

LCD -> Arduino
1. VSS -> GND de Arduino
2. VDD -> Arduino + 5v
3. VO -> Arduino GND pin + resistencia o potenciómetro
4. RS -> Arduino pin 8
5. RW -> Arduino pin 7
6. E -> pin Arduino 6
7. D0 -> Arduino – no conectado
8. D1 -> Arduino – no conectado
9. D2 -> Arduino – no conectado
10. D3 -> Arduino – no conectado
11. D4 -> Arduino pin 5
12. D5 -> Arduino pin 4
13. D6 -> Arduino pin 3
14. D7 -> pin Arduino 2
15. A -> Pin 13 de Arduino + resistencia (potencia de luz de fondo)
16. K -> Arduino GND (tierra de luz de fondo)

A continuación este es el  código de ejemplo para sacar por el monitor serie  los valores calculados

Serial.Print («tensión:»);
Serial.print(voltage);
Serial.println(«Volt»);
Serial.print («actual:»);
Serial.print(amps);
Serial.println(«Amps»);
Serial.print («potencia:»);
Serial.print(watt);
Serial.println(«Watt»);
Serial.print («energía consumida:»);
Serial.print(energy);
Serial.println(«Watt-Hour»);
Serial.println(«»);  //imprimir los siguiente conjuntos de parámetro después de una línea e
delay(2000);
Para manejar el  LCD tiene que primero importar la biblioteca de «LiquidCrystal» en el código.
A continuación este es el  código de ejemplo para sacar por el display  lcd  los valores calculados:
#include
lcd (8, 7, 6, 5, 4, 3, 2);
luz int = 9;
void setup()
{
pinMode (luz de fondo, salida); //set pin 9 como salida
analogWrite (contraluz, 150); //controls la intensidad de luz 0-254
lcd.begin(16,2); / / columnas, filas. tamaño de pantalla
LCD.Clear(); claro la pantalla
}
void loop()
{
lcd.setCursor(16,1); / / establecer el cursor fuera de la cuenta de pantalla
lcd.print(«»); imprimir carácter vacío
delay(600);
impresión de potencia y energía que un LCD / / /
lcd.setCursor(1,0); coloca el cursor en la columna 1 y fila 1

LCD.Print(Watt);
lcd.print («W»);
lcd.print(voltage);
lcd.print(«V»);
lcd.setCursor(1,1); coloca el cursor en la fila 1 columna y 2 º
lcd.print(energy);
lcd.print («WH»);
lcd.print(amps);
lcd.print(«A»);
}

 

Componentes

A continuación por ultimo algunos de los componentes necesarios para llevar a cabo este circuito:

 

1. ARDUINO UNO  (unos 9€ en Amazon)


3. Display LCD de 16 x 2 caracteres LCD (en Amazon con I2C  menos de 5€ )

4. ACS 712 SENSOR de corriente .Rango de corriente: 30A; Tamano: 31 x 13mm / 1.2 «x 0.5» (L * W) ( en Amazon unos 2€ )


Varios : resistencias de 10k v2,resistencia de 330ohm, POTENCIÓMETRO de 10K ,cables puente , placa de prototipos,etc

 

Algunos detalles sobre la batería de los automoviles Tesla

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Todos los vehículos  Tesla son accionados únicamente por la carga eléctrica almacenada en su baterías por que  son llamados vehículos eléctricos de batería o BEVs siendo la razón de la existencia de Tesla como  empresa , es decir simplemente gracias a que las baterías de iones de litio que usan estos vehiculos  tienen la mayor capacidad de carga de cualquier formulación práctica de la batería en la historia , por el coste y potencia  lo suficientemente alta como para hacer práctica BEVs.

 

Las baterías de iones de litio

La idea para el uso de celdas de batería recargables de iones de litio primero fue propuesta por un químico británico en la década de 1970   y realmente ha sido un exito total hasta nuestros días pues esta practicante en cualquier  dispositivo electrónico ( smartphones, relojes, bicicletas eléctricas, etc)

Son dispositivos aparentemente simples que constan de tres componentes básicos: dos electrodos, el ánodo negativo y el positivo cátodo separados por un químico «sopa», llamado electrolito. Cuando estén cargadas las baterías de iones de litio, los iones de litio se ven obligados a migrar hacia el electrodo negativo donde se depositan. Durante la descarga, los iones de litio invertir dirección para el cátodo ( puede consultar mas detalles sobre de desarrollo de la célula de litio ion batería en este artículo de la Wikipedia) y un vídeo de  la televisión muestra NOVA (véase abajo) dedicada  a  las células de ion de litio en 2017  que demuestra las ventajas asi como los peligros asociados con las células de ion de litio..

 

 

 

Tesla ha estado utilizando 18650 células fabricadas por Panasonic en Asia en los coches de los modelos S y X desde 2013. Estas son las celdas de la batería pequeña, ligeramente más grandes que las baterías  AA estándar. Las células cilíndricas de Tesla son 18 mm de diámetro y 65 mm de alto. El diseño de la Panasonic, tal vez con el aporte de Tesla, es por algunos relatos de las formulaciones más robustas disponibles hoy en día en rendimiento,durabilidad y  funcionamiento confiable en el riguroso ambiente automovilístico.

El más popular paquete de baterías suministrado por Tesla contiene 7.104 células 18650   capaces de almacenar hasta 85 kWh de energía. Pero  no acaba mas que en empezar pues ya en el año 2015 Panasonic alteró el diseño del ánodo, aumento de la capacidad de la célula por cerca de 6%, permitiendo a los paquetes de baterías almacenar hasta 90 kWh de energía. Más recientemente, los ingenieros de Tesla reconfiguraron el funcionamiento interno de la batería para mantener 516 células en cada módulo para un total de 8.256 células capaz de almacenar un poco más de 100 kWh de energía que permite a los coches llegar  a disfrutar de una autonomía  de más de 300 millas.

Con el fin de mejorar la eficiencia de las células y costos ,Tesla ha construido una fábrica grande de la batería en Sparks, NV cerca Reno llamado Gigafactory 1 que está produciendo un nuevo diseño de célula llamado el 2170 porque es 21 mm de diámetro y 70 mm de alto para usarse inicialmente en  productos de almacenamiento en el hogar (la Powerwall Powerpack)  o  el nuevo sedán modelo 3, diseñado para ser más pequeño y menos costoso que el modelo S. El diseño basado en celdas 2170 es 46% menor en volumen que los basados en celdas 18650 y 10-15% más eficientes que las 18650 células, según J. B. Straubel, director técnico de Tesla.

 

Carga

Uno de los requisitos clave para las baterías del coche eléctrico, especialmente en viajes por carretera, es que necesitan recargarse relativamente rápidamente. Puesto que las baterías son dispositivos de corriente continua (DC) y ene  casa el sumunistro o eléctrico es de CA, la carga utiliza un circuito de 240 voltios 40 amperios de abastecimiento (cerca de 10 kW de potencia). El coche incluye  el circuito de carga  ( circuitería que rectifica la CA),la  cual  de  manera típica tarda varias horas. Consciente de que es mucho tiempo Tesla ha instalado   estaciones rapidas en todo el mundo que ofertan hasta unos 135 kW de potencia , requiriendo típicamente de 20 a 40 minutos.

Las baterías de Tesla que usan baterías Panasonic 18650 no pueden cargar más rápido que esto ,puesto que el voltaje de carga máxima de una celda de Panasonic es de 4,2 voltios y  Panasonic especifica un máximo de corriente de 2 amperios por célula de carga pero Tesla suaviza esta regla llegando   hasta 4 amperios. Por lo tanto ,la potencia máxima que puede puede utilizar un paquete de baterías del Tesla para cargar es 4.2 X X N donde N es el número de células en el paquete y I es la corriente máxima permitida por la célula. Para los paquetes de 85/90 kWh es 7.104 X 16,8 = 119.3 kW. Para los 100 paquetes de kWh es 8.256 X 16,8 = 138.7 kW. No hay manera para cargar más rápido sin aumentar la máxima carga por celula que podría acelerar la degradación de las células o algo peor.

Todas las células de la batería recargables se degradan con el tiempo con reacciones secundarias indeseables que ocurren en las células  produciendo subproductos que bloquean los iones de litio de alcanzar el ánodo durante la carga. Las baterías de Tesla están garantizadas contra fallos pero no degradación. Las primeras indicaciones sobre el uso de estas baterias  son que la degradación de células 18650 es muy lenta, perdiendo solamente un por ciento o dos de capacidad por año en el peor  por lo que las células son muy resistentes a la degradación, al parecer.

 

Bateria  para el modelo 3

El Tesla modelo 3 ha estado disponible por casi un año, de modo que  hackers ,manitas e incluso aficionados  en todo el mundo están dispuestos a investigar  mucho mas sobre lo  que se  oculta en su interior.

Los coches Tesla modelo 3 utilizarn  las celulas 2170  fabricadas  en  Gigafactory . Las células más grandes pueden ser capaces de utilizar más de 4 amperios de carga actuales que servirán para acelerar la carga  porque las células 2170 tienen más capacidad de almacenamiento de energía que las células 18650 células, así que proporcionalmente  necesitarán menos para crear un paquete con un determinado grado de kWh. (N es más pequeño, consigue más grande). Esto significa que la mayor carga de energía es sin sentido para estas baterías aqunye la relación. 4.2 X N X  todavía se aplica.

Este modelo  aunque es considerablemente más barato que el modelo anterior, con un precio de  $35.000 dolares   USD  ,el nuevo Tesla sigue siendo un precio demasiado alto para comprarlo para desmontarlo por simple curiosidad ,así que para Jack Rickard  conocedor de vehículo eléctrico [Jack Rickard]  compró el primer 3 modelo averiado para a tenerlos en sus manos  procediendo a hacer un desmontaje  largo en lo que podría decirse que es el corazón y el alma de la máquina: su batería de 75 kWh.

En el camino hicieron algunos descubrimientos interesantes y obtuvo una idea sobre cómo Tesla ha podido caer el coste de los 3 modelos,hasta llegar al precio  «tan bajo» actual  en comparación con sus anteriores vehículos.

En un Tesla, la batería es un gran panel plano que toma efectivamente la parte de  debajo del vehículo. Para quitarla  necesitamos un gato   hidráulico y  levantar el modelo 3 en un elevador estándar y luego bajar la batería con una tabla de elevación pequeña. Es aquí se observan las primeras diferencias: mientras que la batería del modelo S fue hecha para el rápido intercambio (una característica aparentemente que rara vez se ha utilizado en la práctica), la batería de la batería del modelo 3 obviamente pretende ser una pieza permanente del vehículo; de  modo que no es sencillos retirarla pues ocupa  una buena porción del interior.

La batería del coche pues puede considerarse  el cambio más grande para el modelo 3

 El paquete de baterías contiene en realidad el sistema de gestión de la batería en una unidad integrada, cargador y convertidor DC-DC. Mientras que en el modelo de estos componentes fueron instalados en el vehículo, en el modelo 3, la mayoría de la electrónica primaria se almacena en este módulo lo cual reduce considerablemente el cableado y la complejidad del coche,

 

[Jack] menciona el hardware importante sólo queda el modelo 3 (más allá de los motores)  en  el equipo de interfaz de usuario en la consola central. Cuando el protocolo de comunicación para este módulo de electrónica inverso diseñado, puede terminar siendo excepcionalmente útil no sólo para las conversiones del vehículo eléctrico pero cosas como almacenamiento de energía de fuera de la red.

En el video podemos ver el proceso completo de desmontaje  de la batería del un Tesla model 3   filmado  como  un documental

 

Tesla parece decidido por este formato 2170 para ofrecer diferentes capacidades de baterías peor en cambio, los fabricantes tradicionales han tenido que conseguir celdas mejoradas para poder ofrecer otras capacidades de batería, como ocurre ahora por ejemplo con el Renault ZOE de 41 kWh y el de 22 kWh.

Tesla ha apostado por este formato de batería, algo que no han hecho el resto de fabricantes tradicionales. Por el momento, parece que la compañía californiana está decidida a bajar los costes significativamente con este formato. ¿Acabarán usándolo el resto de fabricantes? Por el momento, parece que no.

 

 

Fuente https://hackaday.com

Soldador de puntos casero para celdas 18650

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En otro post hablábamos en este blog de los  supercondensadores y sus posibilidades  dado que  diferencia de los condensadores ordinarios, las baterías almacenan energía en una reacción química, y debido a esto, los iones se insertan realmente en la estructura atómica de un electrodo.

A diferencia de un condensador, los iones simplemente “se adhieren”. Esto es importante, porque almacenar energía sin reacciones químicas permite que los súpercondensadores se carguen y descarguen mucho más rápido que las baterías y debido a que los condensadores no sufren el desgaste causado por las reacciones químicas,también duran mucho más tiempo.

La soldadura  por  puntos  lleva con nosotros unos 40 años, pero a pesar de su antigüedad   sigue  gozando de buena reputación en los nuevos tiempos usándose de forma intensiva  también en aplicaciones de electrónica  donde la soldadura convencional con estaño no es efectiva, como   por ejemplo  a la hora  de conectar baterías entre si con laminas de níquel (por ejemplo las famosas  celdas 18650) ,   entre  sus miles de aplicaciones más.

En esencia la tecnología de la soldadura por  puntos  no es nada compleja , pues  la  configuración típica de un soldador de puntos no ha variado a  lo largo de los años,  consistiendo básicamente en  una fuente de muy baja tensión (entre 3 y 15V) de alta intensidad   conectada a un cabezal para soldar.

Desgraciadamente, a pesar de que no incluye demasiada tecnología, un soldador de puntos es uno de los pocos equipos donde la construcción casera  de este  es mucho  más barata que comprarlo montado,  incluso si se decide a comprarlo en alguno de los famosos  portales chinos, ya que incluso comprándolos  allí , su precios van entre los 200€ en adelante. Si no  estamos dispuestos  a desembolsar esa cantidad otra opción es fabricar un soldador de puntos  nosotros mismos  pues  en la red  se pueden ver  una gran cantidad de diseños de soldadores de puntos basados en viejos transformadores de microondas , a los que  se les elimina el secundario de AT  por medios mecánicos y simplemente se rodea en el interior del entre-hierro  en ese espacio que ha quedado vació de  dos vueltas de cable de gran sección ( al menos de 8 mm).

NO recomendamos construir  un soldador de puntos   basándose en un transformador   de microondas, no sólo por el voluminoso espacio  que ocupa ( y el ruido que genera) , sino, sobre todo,  por  el  peligro que conlleva extraer dicho transformador , pues esta muy cerca el condensador de alto voltaje, cuya  carga puede estar presente mucho tiempo después de que el horno de microondas esté desenchufado (y es extremadamente peligrosa una descarga de este tipo ). No confíe en la resistencia de purga interna del condensador , pues puede fallar y es muy  peligroso ( si lo va a hacer, al menos conecte dos cables de prueba de clip de cocodrilo  a la tierra del chasis de metal de microondas, asegurándose  de que los cables no estén rotos,sujete una resistencia de 10K … 1M al otro lado de un cable de prueba y descargue los dos terminales del condensador uno por uno a través de una  resistencia de   1MΩ utilizando alicates aislados ).

 

Solador de puntos basado en  supercondensador

Construir un soldador de puntos basándose en condensadores  por tanto  es la forma mas habitual de  y fácil de construirlo    a un precio bastante asequible.

Estas configuraciones funcionan  durante  mucho tiempo y normalmente   son  mucho mas optimas y eficientes  que los soldadores basados en transformadores de microondas modificados que como hemos comentado albergan cierto peligro.

La alta temperatura destruye las baterías de litio, por lo que la soldadura  tradicional térmica no es una opción, así que esta configuración  es perfecta  , y justo . es por eso  que hay personas que la llaman “soldadura fría” .

El circuito propuesto,  es bastante sencillo, pues simplemente  se basa en un simple circuito de carga a corriente constante basado en uan resistencia   y supercondensador de 500F/2.7V

El circuito es completando con un led con su correspondiente resistencia imitadora para indicar que el condensador esta cargado ,   así como unas puntas   de soldadura  que van conectadas directamente al condensador   u opcionalmente  por medio de un pulsador de  pie

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Los componente usados para este  montaje , por tanto, son los siguientes:

  • Supercondensador de 500F  de 2.7V
  • Placa de protección para supercondensador ( algunos ya lo suelen  integrar en el propio supercondensador)
  • Led rojo
  • Resistencia de 2.2 ohm y 5W   para cargador de 5v/2Amp (usar  5 ohm /5W si usa cargador  5V /1Amp
  • Resistencia 220ohm  1/4W
  • Fuente de  5V  2Amp ( por ejemplo un cargador usb )
  • Dos hilos rigidos  de cobre de 1mm de sección o mas
  • Pulsador de pie (opcional)

 

 

El montaje de estos componentes es bastante sencillo , pudiéndose incluso realizar las conexiones directamente sobre el propio super-condensador

 

Este circuito al no tener ningún elemento de control   ( como en el circuito propuesto con MOSFET que realizamos en este blog ) requiere  de cierta practica para controlar los tiempos necesarios para realizar la soldadura , aunque si se tiene dificultad  se podría intercalar entre cualquiera de los dos electrodos un pulsador de pie  que pueda soportar al menos los 2Amp,

Por supuesto al utilizar el circuito  debe tener la máxima precauciones de seguridad debido a la gran capacidad del condensador, pero sobre  todo , se recomienda desconectar el cargador cuando no este usando así como dejar descargado el condensador  cruzando los terminales si no se va  a usar el circuito

 

El modo de trabajo  es similar  a otros circuitos basados en super-condensadores:

  • Conecte  el circuito a  una fuente de 5V al menos 2Amp
  • Espere alrededor entre 5 a 10 Minutos  para cargar el condensador
  • El led rojo brillara  indicando que la carga del condensador esta alrededor de 2V
  • El led brillara intensamente señal que esta preparado para soldar
  • Use una  fina lamina de niquel para unir las baterias 18650
  • Apriete con fuerza el niquel con los bornes de las baterias
  • Use la  punta del electrodo para realizar la soldadura  de puntos primero tocando  con un extremo  y luego de forma momentánea con el otro
  • Debe liberar el contacto rapidamente

 

 

 

 

A continuación en el siguiente vídeo podemos ver todos  los  pasos  a la hora de construir este simple pero eficaz soldador de puntos ideal para  soldar  baterías 18650  o incluso otras  operaciones de soldadura  donde se requiera soldar elementos metálicos de poca sección.

 

Averías típicas de los teléfonos inalámbricos

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Todos los teléfonos inalámbricos son  básicamente aparatos de radio que usando las frecuencias de 900 MHz en América Latina y Europa ,o  la frecuencia de los 2,4 GHz, 5,8 GHz y actualmente 1,9 GHz con la tecnología DECT  se  conectan  sin cables a una base de carga , que a su vez está conectada a la red telefónica local teniendo  un rango de alcance de unos 100 metros (aunque hay modelos especiales que pueden superar esa distancia).

La base del teléfono necesita estar conectada ,tanto a una línea fija ,como enchufada a una toma de corriente eléctrica y el teléfono funciona por medio de baterías recargables, las cuales otorgan movilidad y comodidad  a sus usuarios , los cuales  normalmente deben dejarlo en su base cuando no se usa.

Los teléfonos inalámbricos actuales  suelen ser aparatos duraderos, pero en mucha menor cuantía que los teléfonos alámbricos tradicionales, básicamente  por el uso de baterías,  así como de componentes en general  de peor calidad, por  lo menos  en cuanto al teclado se refiere.

Por tanto , a veces pueden averiarse dichos teléfonos y causar muchos inconvenientes, de modo que en pro  del planeta ( y también de nuestra economía)   es interesante intentar repararlos, pues muchos de  los problemas, como vamos a ver , son  fácilmente solucionables.

 

FALLO DE LA BATERIA

Descartado que el cargador de la base de carga  esta operativo (circunstancia que comprobaremos con un polímetro)  ,   la batería agotada es la avería más común  , pues   tienden a descargase la batería del teléfono rápidamente y el terminal avisa con el molesto pip pip pip cada 2 segundos para que lo volvamos a cargar   lo cual suele ser  indicio de que la batería  ha llegado al  término de la vida útil de la batería y debemos sustituirla por una similar  de forma , tensión  y capacidad  respetando  escrupulosamente  la polaridad .

Al cambiarla dejaremos el terminal apoyado en la base de carga  por  unas 2 horas. cargando sin levantarlo por ningún motivo (obviamente excepto que sea una situación extrema  y con esto debería estar resuelto el problema.

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Puede  que  las baterías estén bien, pero  haya  interrupciones en su funcionamiento normal ,   avería causada casi al 99%  por un mal contacto de las baterías   con el porta-baterías.

Puede ser que por restos de oxido, o material químico de otras baterías que se  hayan estropeado, estos  manchen  los contactos del porta-baterías  impidiendo un buen contacto entre ambas , lo cual se soluciona limpiado muy bien dichos contactos con una lima o lija fina para metal.

Otro problema puede deberse a una presión inadecuada de las baterías  con el porta-batería ,  por ejemplo, por un desgaste de la almohadilla.

Este inconveniente simplemente puede solucionarse eliminando en primer lugar el material en mal estado con un cortante .

 

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Una vez quitado el material simplemente cortaremos un tozo de fieltro auto-adhesivo   a la medida de la almohadilla:

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Cortado el fieltro, simplemente lo fijaremos a la tapa  como en la imagen y esto ya debería permitir que la batería no se mueva y quede asegurado el contacto eléctrico.

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FALLO DEL TECLADO

Es otras de las  averías mas típicas   y la mas fustrante  y descorazonadora, pues vemos como el terminal es funcional,   pero no podemos colgar o descolgar por una avería claramente física ,   que además  normalmente es intermitente y por cierto ,completamente normal debido al desgaste de los contactos por el el uso .

Para solucionar este problema,  lo primero que vamos hacer es retirar la tapa porta bateria luego retiramos la batería y seguimos el desarmado.
facil

Muchos de los terminales, aparte de los tornillos, llevan las tapas con ajustes presión que podemos liberar usando una navaja o herramienta especial.

 

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Una vez abierta la tapa posterior, debemos tener cuidado especial con la conexión del altavoz trasero  (el que suelen usar para el manos libres  o para el tono de llamada) pues se pueden desoldar los cables que lo conectan a la placa base.

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Tenemos que seguir desmontando  para llegar a la placa del teclado que limpiaremos con bastoncillos  de los  oídos, especialmente  en las teclas  que dan problemas.

 

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LLegados  a este punto,  limpia la botonera de goma ,hay personas que cortan pedacitos de papel aluminio del tamaño de cada botón (cortandolos con una taladradora de papel), de la parte interna del mismo y lo pegan con fastix o poxiran siempre el aluminio hacia el lado de la placa para poder hacer mejor contacto.

Otra solución   puede ser también usar  rafito por ejemplo usando un lapiz pintando  los círculos de goma de los pulsadores con este:

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Si ninguna de las dos soluciones responde , lo mas sencillo es optar por  cambiar las teclas que no usemos con frecuencia  como por ejemplo la # o el *   y sustituirla por la(s) averiada(s)   para lo cual  cortaremos con un cutter esa parte  y la colocaremos en  su nuevo lugar  y viceversa.

En caso de teclas de goma puede que tengan algunas teclas ( especialmente  las tecla de colgar o la descolgar) ,  tamaños ligeramente diferentes , pero esto no es problema pues nuevamente con el cutter podemos cortar ligeramente para que entren en su sitio.

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Finalmente, ajustaremos las teclas correspondientes  y realizaremos el proceso inverso  hasta montarlo definitivamente y ya debería  de funcionar nuevamente . !!Recuerde  respetar   bien la polaridad de la batería al cerrarlo!!!!!

 

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 PROBLEMAS  CON EL AURICULAR O MICROFONO

Reparacion
Para estos casos  necesitaremos un soldador de estaño, estaño y el auricular o micrófono  correspondiente a la misma.

Una avería  común es escuchar y que no nos escuchen ,  por lo que el origen del problema   podría ser el micrófono del teléfono  de modo que lo ideal es reemplazarlo por lo que deberíamos  proceder al desarmado, nuevamente marcando la polaridad de la posición de la batería, y cuando lo tenemos desarmado también verificamos la posición y polaridad del micrófonoRepara tu telefono inalambrico de las 4 fallas comunes facil . Atención al  comprar el repuesto ya que varía el espesor de este  ya que  puede que si compramos uno demasiado alto no podamos cerrar el terminal.

Otras avería  común es lo contrario :nos escuchan pero nosotros no, lo cual suele  deberse al auricular . Procedemos al desarmado, verificando siempre la posición de la batería, cuando se encuentra desarmado lo desatornillamos y desoldamos los cables de la placa, verificando la polaridad de los mismos( casi siempre en la placa nos muestra la polaridad pero siempre es mejor prevenir que curar). Cambiamos el auricular, lo soldamos y listo.

 

 

SIN TONO

Busque  el dispositivo de interfaz de red, Abra la tapa y busca un cable corto con un enchufe RJ15 (similar al enchufe que se encuentra en el extremo del cable extensor de la línea fija) y desenchufe el enchufe .

Obtenga  un teléfono fijo con cable e inserte el enchufe modular en el extremo del cable de conexión dentro del PTR. Levante el auricular y escuche el tono. La ausencia de tono de marcado indica que el problema se encuentra dentro o más allá del PTR, y no en el teléfono inalámbrico.
Desenchufe el teléfono inalámbrico incluyendo la base y enchúfelo en el enchufe que queda dentro del  PTR. Enchufe el cable de alimentación de la base en un toma corriente o cable de extensión, da vuelta el auricular y verifica si escucha el tono de marcado. Realice una llamada para probar la base y el auricular. Si tu teléfono funciona bien en este punto, entonces el problema está en el cableado dentro de su casa y no en el teléfono inalámbrico.

 

Desenchufe todos los otros dispositivos electrónicos conectados a su línea de teléfono tales como máquinas de fax, enrutadores de red, modems, equipos de seguridad y dispositivos de identificador de llamada y verifique si escucha el tono de marcado cada vez que desenchufa un dispositivo para ver si hay otro dispositivo que esté causando el problema.
A excepción de su teléfono inalámbrico, desenchufa cada teléfono fijo conectado a la línea de teléfono uno a uno y verifica si escucha el tono de marcado cada vez que desenchufe un teléfono para ver si hay algún teléfono fijo causando el problema.

 

 

MALA COBERTURA

Busque la antena de la unidad base. Cada teléfono inalámbrico tiene una antena ( interior o exterior  )  tanto el terminal como en la unidad base que recibe las señales que provienen del terminal de modo , que  cualquier daño en las antenas pueden causar daños severos en la habilidad de la unidad base de transmitir señales de radio. Verifique si están dañada o si le falta alguna parte.

En caso de que esté dañada, llama al fabricante para saber si existe un repuesto para la antena y reemplaze la misma.

 

Actualización de la batería de una bicicleta eléctrica

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A lo largo de los años  las baterías tanto  las de Ni/Cd como las iones de Litio terminan perdiendo su capacidad  , siendo necesaria su sustitución ,lo cual por cierto no es una tarea sencilla dado que no siempre están accesibles los recambios de estas.

Normalmente la baterías instaladas en las bicicletas eléctricas corresponden a configuraciones especificas  para cada modelo a la que se conecta, por lo que   dado a  que existen múltiples formatos ,tanto de compartimientos como de características eléctricas (tensión y capacidad en amperios /hora) se hace muy complicado reemplazarlas .

Para terminar de empeorar las cosas , en el caso de las batería de Ni/Cd  , éstas están compuestas por múltiples  células  que agrupándolas en serie o en paralelo nos producen la tensión y capacidad final, eso si unidas por laminas de niquel ,lo cual nos hace complejo su sustitución , a no ser que nos construyamos nosotros nuestra propia soldadora de puntos  para realizar precisamente las conexiones entre las diferentes celdas, las cuales  se pueden adquirir aparte en portales web especializados.

Como ejemplo ,vemos una batería  real  formada  por 20 celdas de 1,2V 7AH que en total nos viene a dar unos 24V (20X 1,2) y 7AH dado que  todas están conectadas en serie

 

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Un procedimiento para reparar la citada batería , seria adquirir 20 baterías de Ni/Cd 1,2V 7AH  y sustituir las antiguas por las nuevas  usando laminas de Niquel  con  una soldadora de puntos  para realizar precisamente las conexiones entre las diferentes celdas.

Afortunadamente la tecnología de las baterías Litio proporciona ventajas superiores a la vieja tecnología de NiCD,    entre ellas una densidad de energia mucho mayor , con el consiguiente ahorro de espacio   y peso .

Como actualmente el precio no es una barrera ( de hecho  se ha invertido la tendencia), lo ideal es reemplazar las viejas baterias de nicd por una nueva  de Iones de Litio , siempre  que la tensión sea la misma y la capacidad sea igual o superior.

Para el ejemplo de    una bicicleta eléctrica de bajo coste,  usando una batería de  24v 10ah de litio  nos seria suficiente para alimentar un  motor de 24v   y de potencias comprendidas entre 350w  o 250w.

Las especificaciones de la batería elegida son las siguientes:

  • Tensión nominal: 24V
  • Voltaje de salida: 16.5-25.2 V
  • Capacidad de la batería: 10Ah
  • Dimensiones: 68x100x112mm
  • Peso total: 2kg alrededor
  • Circuito interno de la protección: sobrecarga, sobre la descarga, sobre la corriente, protección del cortocircuito
  • Peso de la batería: cerca de 1825g
  • Embalaje: PVC azul
  • Celdas de la batería dentro: Células grandes modelo 18650.
  • Ciclos de vida: Más de 1000 veces
  • Descarga de la batería :La corriente de pico máxima: 36A/Corriente máxima de funcionamiento: 18A

 

 

bateria

 

La mejora en cuanto a  dimensiones y peso suelen ser considerables , tal y como se puede ver en la siguiente imagen , donde prácticamente  por una tercera parte doblamos la capacidad con una batería de Litio:

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Para controlar la bicicleta, dado que la caja de antigua  batería es demasiado grande, lo mas sencillo  es optar por una sencilla caja transparente donde  ademas del voltímetro de leds  (que suelen ir integrados en la caja de la batería) podemos conectar hasta 9 leds de alta potencia y los dos interruptores de corte del motor   y de la iluminación.

El esquema de conexiones de la caja propuesta es bastante sencillo pues se limita a solo dos interruptores , el voltimetro de leds que puede obtenerse de la caja original  y 9 leds de alta potencia que  se han obtenido de una luminaria de leds cuya fuente se habia quemado:

 

bicicleta lectrica

Resumidamente estos serian los pasos  a seguir  para realizar la conveersión:

  • Empezamos ubicando el voltimetro de leds que solo cuenta con dos cables : el negro o negativo que conectaremos a la mas general   y el rojo que conectaremos a la salida del interruptor general

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  • Practicaremos dos agujeros en la caja para los dos interruptores ( el general   y el de la iluminación)

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  • Seguidamente contrariamos las conexiones de los dos interruptores  que irán  tanto a los leds como al cable del motor

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  • El resultado como vemos es bajo la opinión del que escribe  bastante aceptable, mejorando  ademas en aspectos como la usabilidad pues ahora los controles de las luces y del motor se colocarían mucho mas accesibles

 

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  • Aunque el interruptor de encendido y  el voltímetro se podrian colocar en el mismo lugar  de la batería ( y nos ahorraríamos el cableado de tres hilos ) , en aras a mejorar la usabilidad se ha optado por llevar tres cables de 1 mm a la caja controladora:
    •  El negativo general   que ira conectado tanto  al motor  como  al negativo de la nueva batería
    • El positivo de la batería  , que nos servirá para alimentar los leds  o el motor en función de la posición de los interruptores
    • El positivo del motor  , el cual lógicamente viene de la caja para alimentar o no el motor brushless
  • Por ultimo , respecto a la nueva  batería , esta iría  donde  va el porta-baterías original  .

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Soldador de puntos sin transformador

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La soldadura  por  puntos  lleva con nosotros unos 40 años, pero a pesar de su antigüedad   sigue  gozando de buena reputación en los nuevos tiempos usándose de forma intensiva  también en aplicaciones de electrónica  donde la soldadura convencional con estaño no es efectiva, como   por ejemplo  a la hora  de conectar baterías entre si con laminas de níquel,  entre  sus miles de aplicaciones más. En esencia la tecnología de la soldadura por  puntos  no es nada compleja , pues  la  configuración típica de un soldador de puntos no ha variado a  lo largo de los años,  consistiendo básicamente en  una fuente de muy baja tensión (entre 3 y 15V) de alta intensidad   conectada a un cabezal para soldar.

Desgraciadamente, a pesar de que no incluye demasiada tecnología, un soldador de puntos es uno de los pocos equipos donde la construcción casera  de este  es mucho  más barata que comprarlo montado,  incluso si se decide a comprarlo en alguno de los famosos  portales chinos, ya que incluso comprándolos  allí , su precios van entre los 200€ en adelante. Si no  estamos dispuestos  a desembolsar esa cantidad otra opción es fabricar un soldador de puntos  nosotros mismos  pues  en la red  se pueden ver  una gran cantidad de diseños de soldadores de puntos basados en viejos transformadores de microondas , a los que  se les elimina el secundario de AT  por medios mecánicos y simplemente se rodea en el interior del entre-hierro  en ese espacio que ha quedado vació de  dos vueltas de cable de gran sección ( al menos de 8 mm).

NO recomendamos construir  un soldador de puntos   basándose en un transformador   de microondas, no sólo por el voluminoso espacio  que ocupa ( y el ruido que genera) , sino, sobre todo,  por  el  peligro que conlleva extraer dicho transformador , pues esta muy cerca el condensador de alto voltaje, cuya  carga puede estar presente mucho tiempo después de que el horno de microondas esté desenchufado (y es extremadamente peligrosa una descarga de este tipo ). No confíe en la resistencia de purga interna del condensador , pues puede fallar y es muy  peligroso ( si lo va a hacer, al menos conecte dos cables de prueba de clip de cocodrilo  a la tierra del chasis de metal de microondas, asegurándose  de que los cables no estén rotos,sujete una resistencia de 10K … 1M al otro lado de un cable de prueba y descargue los dos terminales del condensador uno por uno a través de una  resistencia de   1MΩ utilizando alicates aislados ).

En los últimos años, los supercondensadores han surgido como una alternativa o complemento importante para otros dispositivos de producción o almacenamiento de energía eléctrica como las pilas de combustible o las baterías . La principal virtud del primero frente a los dos últimos es la mayor potencia que es capaz de inyectar, aunque poseen una menor densidad de energía. Otras características de los supercondensadores son la rapidez de carga y descarga, pueden proporcionar corrientes de carga altas, cosa que daña a las baterías, el número de ciclos de vida de los mismos, del orden de millones de veces, no necesitan mantenimiento, trabajan en condiciones de temperatura muy adversas y por último, no presentan en su composición elementos tóxicos, muy común en baterías.
La principal desventaja de los supercondensadores es la limitada capacidad de almacenar energía, y a día de hoy, su mayor precio. En realidad debido a sus diferentes prestaciones, condensadores y baterías no son sistemas que rivalizan entre sí, si no más bien se pueden considerar en muchas aplicaciones como sistemas complementarios donde la batería aporta la energía mientras el supercondensador aporta los picos de potencia

Si Q es la cantidad de carga almacenada cuando el voltaje entero de la batería aparece en los terminales del condensador, entonces la energía almacenada se obtiene de la integral:

Esta expresión de la energía se puede poner en tres formas equivalentes por solo permutaciones de la definición de capacidad C=Q/V.


Los materiales  usados  como electrodos para supercondensadores son principalmente de tres tipos: óxidos de metales de transición, polímeros conductores y materiales de carbono activados.

Se puede decir que, actualmente, sólo los supercondensadores basados en carbono, o también llamados condensadores de doble capa (double-layer capacitors), han conseguido llegar a la etapa de comercialización.

SOLDADOR ELECTRÓNICO  DE PUNTOS

Es la forma mas habitual de  y fácil de construir un soldador de puntos   a un precio bastante asequible.

Estas configuraciones funcionan  durante  mucho tiempo y normalmente  estas configuraciones  son  mucho mas optimas y eficientes  que los soldadores basados en transformadores de microondas modificados.

La alta temperatura destruye las baterías de litio, por lo que la soldadura  tradicional térmica no es una opción, así que esta configuración  es perfecta  , (es por eso  que hay personas que la llaman “soldadura fria” )

El circuito propuesto es el siguiente:

soldador de puntos

Como vemos en el siguiente circuito,  el principio es bastante sencillo usando 10  transistores Mosfet del tipo IRF1404 (Vdss=40V, Rds(on)=0.004ohm, Id=162A⑥) en configuración  paralelo para  controlar la descarga de un supercondensador de 120 Faradio de 15V compuesto por la asociación serie de 5 condensadores de 120F /2.7v  , el cual  almacena la energía  suficiente para producir la chispa que permita realizar   la soldadura por puntos.

Las resistencias de 1k  y 10K únicamente sirven para asegurar que pase a conducción los transistores,  motivo  por el cual se usa un pulsador para que conduzca  únicamente durante un breve espacio de tiempo  en el que se mantenga apretando el pulsador

Aunque el IRF1404 soporta hasta 200W de disipación , el motivo por el que se usan 10 transistores en paralelo  es para  evitar usar un voluminoso radiador pues en esta configuración  la disipación por elemento se divide por 10 ,lo cual hacen innecesario cualquier disipador térmico.

Alternativamente  a  los supercondensadores se pueden emplear dos viejas baterías de gel de 12V  /7Ah , aunque el conjunto ya no sera tan liviano ,pero incluso será mas efectivo dado que no es necesario cargar  los condensadores tras cada soldadura  pues las baterías almacenan  suficiente energía para bastantes soldaduras  ( en el montaje de condensadores tras varias descargas si que los es)

El circuito montado, lo podemos ver en la imagen siguiente,donde se observa una peculiaridad importante: dada la gran intensidad que va a pasar por el circuito ,los bornes  de las dos conexiones de los mosfet , deben ser metálicos de buena sección para evitar que esto se quemen por el paso de la corriente:

Asimismo los cables de salida del circuito deben ser de una sección adecuada , y deberían terminar en una punta de cobre macizo para facilitar la soldadura

En la imagen se puede ver como se puede soldar dos pequeñas laminas de níquel

Por ultimo en la siguiente imagen podemos ver una versión   del conjunto ya montado apreciándose claramente el pulsador de pie, y en este caso el uso de las dos baterías  que sustituyen a  los supercondensadores dado su mayor autonomía  y rendimiento:

Componentes

10 X  MOSFET  IRF1404

Resistencia  de  10k 1/4w

Resistencia  de 1k

6  x  Condensador  de 120F , 2.7V   (para el caso de montaje con condensadores) o  2 baterías de 12V  7AH

Pulsador normalmente abierto

Interruptor general

Voltímetro panel (para el caso de montaje con condensadores)

Fuente 15V (para el caso de montaje con condensadores)

2 x puntas de cobre

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