Constrúyase su propia bateria


Maker Batteries  pretende ser una forma nueva de  construir paquetes de baterías de iones litio en kit según las  necesidades en cuanto a tamaño, peso, potencia y capacidad  que se necesiten ..!todo ello  en el más puro “hágalo usted mismo”!

Su creador Micah Toll , es  diseñador  fabricante de baterías, poseyendo un sistema ,cuya patente esta  en trámite, que permite a cualquiera crear sus propias baterías de litio personalizadas. Micah empezó construyendo baterías de litio para bicicletas eléctricas hace unos años, para lo cual  tubo que invertir en costosas herramientas  incluyendo soldadores de punto y pasar un tiempo obteniendo las habilidades para utilizar las herramientas especializadas , lo cual le hizo pensar como podría hacerse sin esas costosas  herramientas (especialmente , el soldador de puntos ) así que se decidió a diseñar un kit de construcción de baterías que cualquiera pudiera  usar con herramientas convencionales sin necesidad  de un  soldador de puntos.

Como vemos aunque la idea  no es demasiado original (excepto por  el aspecto didáctico ) no obstante  éste kit ofrece una gran la singularidad, pues  las   baterías usadas en este kit genérico para construir cualquier batería ,  son Panasonic, es decir  la mismas que utiliza Tesla, tanto en su famoso PowerWall ,como en sus coches eléctricos ,  lo cual al menos debería ser garantía  de cierta calidad .

 

 

 

Como podemos ver en el vídeo ,los kit vienen determinados por diferentes capacidades máximas, entre 10.000 y 20.000 mAh y  desde  12, 24, 36, 48 o 52 voltios según la configuración elegida.

También vemos  que además de las baterías y conectores ,el kit incluye los conectores y el plástico termoretráctil para empaquetar las baterías.

 

USOS  DE LAS BATERÍAS

Las baterías se pueden utilizar para almacenar energía solar procedente de paneles fotovoltaicos o incluso  la  procedente del enchufe de casa durante las horas en las cuales la tarifa es más barata y usarla después —convirtiendo la tensión a 220 voltios usando un inversor—, cuando la tarifa aumenta.

Por supuesto también están las aplicaciones comunes en vehículos teledirigidos, drones, bicis eléctricas, etc. todos ellas, eso si , cargándolas con un cargador convencional, así que ahora con este kit ,como admite tantas combinaciones, este técnica permite construir cualquier batería de litio de tamaño que se precise.

Las opciones como  vemos son casi infinitas:

  • Sistema de almacenamiento de energía de fuera de la red para su cabina o RV!
  • Para bicicletas eléctricas!
  • Hacer una batería para RC drone, avión o coche que pese menos y tengan una mayor capacidad que la batería original!
  • Construir su propio mini Tesla Powerwall (o tamaño, o incluso más grande!)
  • Hacer un Banco de baterías portátiles para alimentar sus dispositivos sobre la marcha
  • Agregar una segunda rejilla de la energía a su hogar alimentado con energía renovable!
  • ¡Y mucho más! ¡Las posibilidades son limitadas solamente por su imaginación!

Tipos de baterías

En este kit  el elemento mínimo son las   baterías que vienen en  módulos de células conectadas en paralelo  pudiendo ser configuraciones de 3 celulas ( en forma de triangulo o en linea   )  o de 6 en linea paralelo  para llegar a conseguir 3.6V  /10.5AH o 3.6v /20.4AH respectivamente.

 

Los módulos triangulares son ideales para crear baterías de formas únicas, lo cual es especialmente útil para las baterías de bicicletas eléctrica, porque necesitan a menudo un numero impar de estas   y, ademas, pueden  caber en formas irregulares  donde se requieren formas tales como triángulos y trapecios.

Los módulos rectos son mejores para las baterías donde la forma es menos importante y simplemente hay que apilarlas de forma correcta. Los pequeños módulos rectos 3 celdas son ideales por tanto para pequeñas baterías de drones con grandes capacidades.

Las baterías de 6 celdas más grandes son mejores para aplicaciones que requieren capacidades incluso mayores, como almacenamiento de energía en el hogar o los bancos de energía portátil.

KITS TIPO HÁGALO USTED MISMO

Estos kits se  ha previsto para  3 tipos diferentes de usos  diseñados para construir las siguientes aplicaciones :

  1. Baterías de RC (aviones teledirigidos, coches RC, etc.)
  2. Baterias bicicleta eléctrica
  3. Baterías de gran capacidad multipropósito (almacenamiento de energía de fuera de la red, bancos de energía portátil, ebikes, etc.)

Los kits vienen con todas las piezas necesarias para construir las baterías, incluyendo las células, cables, conectores, realización de tiras de níquel  y el  acolchado de la espuma protectora termoretractil . Las baterías de RC incluyen un conector de equilibrio para la carga mientras que todos los kits incluyen un sistema de gestión de batería (BMS) para proteger y equilibrar las células durante la carga así como para proteger la batería entera durante el uso.

En el ejemplo siguinte veremos un kit de una batería de 48V 10AH ,  típica para emplearla en una bicicleta eléctrica

Se usan 13 módulos  de 3 celulas en triangulo cada uno , con una capacidad de 3.6V y 10AH por modulos. Se conectan  en asociación serie , lo cual en total  por tanto nos  da una capacidad de 10AH ( es decir la capacidad de cada modulo)  y una tensión nominal final de 3.6v x 13=48V

 

 

Example of a 48V 10AH Maker Battery kit

Ahora veamos un nuevo ejemplo de un kit a batería 36V 20AH.

Se usan 10 modulos de 6 celulas con una capacidad de 3.6V y 20.4AH  por módulo . Estos módulos se coenctan en asociación serie , lo cual en total  por tanto nos  da una capacidad de 20.4AH  y una tensión nominal final de 3.6v x 10=36V

Example of a 36V 20AH Maker Battery kit

 

Como vemos estos Kits de batería del fabricante vienen con todos los materiales que se necesita para construir tu propia batería de ion de litio, pero todavía se necesita algunas herramientas para montarlos,por lo que si se decide a  hacerlas por usted mismo ,  deberá  asegurarse de  tener las siguientes herramientas y accesorios:

 

A continuación se muestran dos guías descriptivas rápidas del proceso básico para el montaje de un fabricante de la batería   en  4 sencillos pasos:

 

 

Aunque con cada kit de batería  envían  instrucciones por escrito y en los videos  hay  instrucciones que detallan cada paso del proceso de montaje, como vemos en realidad es bastante sencillo una vez que se tienen todos los componentes

A modo de resumen con estos kits  podemos conseguir las siguientes típicas agrupaciones de baterías:

 

 

Y en el siguiente vídeo podemos ver el proceso total desde el principio hasta el final:

Algunas notas acerca de la seguridad:

Todos hemos escuchado historias últimamente sobre la batería de litio relacionadas con incendios, en particular desde los  “hoverboard”    hasta lso recientes  teléfonos Galaxy note 7. Sabemos pues  que las baterías de litio pueden ser peligrosas, así que es importante entender lo que ha provocado estos incendios y los pasos que se deberían tomar para garantizar que esto no sucede con las baterías que podamos construir nosotros mismos.

En primer lugar, el número de incendios de batería de litio en estos productos defectuosos fue estadísticamente pequeño, ocurriendo en menos de 1 de cada 100.000 casos. Aún así, la causa de los incendios fue debido al pobre diseño  por lo que esta claro que podrían haberlo evitado. Los juguetes tipo hoverboard utilizan las células de batería chinas más baratas disponibles. En la mayoría de los  casos están mal hechas las células, por lo que fácilmente pueden entrar en cortocircuito, sobrecarga y provocar un incendio.

Por tanto  a la hora de componer una batería debe asegurarse que su  fabricante utilice solamente las más alta calidad pilas de litio disponibles,  como por ejemplo las fabricadas en Japón por Panasonic ( las células de 18650B que son exactamente  las mismas usadas por Tesla en sus vehículos eléctricos).

La batería del Samsung Galaxy note 7  tubo  problemas de incendios por una razón diferente. Aunque e la investigación todavía se está realizando, el consenso general ahora es que el teléfono fue diseñado incorrectamente y aplica demasiada presión en la bolsa de la batería del teléfono, apretándola y pudiendo causar un cortocircuito que en raros casos condujo a un fuego. Por esta razón usar  baterías con armazón reforzado, revestido del metal  están específicamente diseñados para ser más fuertes y resistir daños físicos para asegurarse de que sean tan seguras como sea posible.

Aún más, hay algunos  fabricantes de baterías que incorporan otras múltiples características de seguridad en tres niveles diferentes, como se muestra a continuación:

Maker Batteries incorporate three levels of safety features

COMO CARGAR UNA BATERÍA

Para todos los cargadores  ,se debe  determinar si el cargador es compatible con la batería, sólo confirmando el voltaje de salida con el proveedor y comprobando que es un cargador de voltaje actual y constante (CC-CV).

  • 12V (3 células en serie) = 12.6 voltaje de carga
  • 24V (7 células en serie) = 29.4V voltaje de carga
  • 36V (10 células en serie) = 42.0V voltaje de carga
  • 48V (13 células en serie) = 54.6V voltaje de carga
  • 52V (14 células en serie) = 58.8V voltaje de carga

Todos los kits de batería (excepto los kits de batería del RC) vienen con un conector de 2,5 mm DC cargador previamente soldado a los BMS como el extremo macho del conector para añadir a su cargador. Si su cargador tiene la opción de llegar con un conector de CC de 2.5mm, le ahorrará el esfuerzo de agregar el conector incluyendo a su cargador.Para baterías de RC, necesitará un cargador de equilibrio.

 

El proyecto en si  de construcción de baterias de Ion de litio  en Kit esta buscando financiación en kickstarter  llevando ya recaudado 1577€  , de modo que solo les quedaría unos 8000€ para alcanzar el objetivo marcado

Mas información aqui

Dimensionamiento de baterias en embarcaciones electricas


Si tiene desventajas, a priori, también se adivinan los numerosos datos favorables o beneficios que pueden aportar los vehículos eléctricos  a corto plazo:son más agradables de conducir,  los motores eléctricos dan más par a bajo régimen de revoluciones y su comportamiento es más lineal,permiten una reducción de las emisiones contaminantes notable, su respuesta es más inmediata y generan menos ruido que un motor térmico. También puede citarse la posibilidad de recuperación de energía en las desaceleraciones  ¿pero como elegir  la  batería mas adecuada para  nuestro motor (intraborda o fueraborda ) electrico?

COMO ELEGIR LA BATERÍA NECESARIA PARA UN MOTOR ELÉCTRICO

Los acumuladores eléctricos almacenan energía eléctrica para utilizarla posteriormente transformando la energía química en energía eléctrica.
Las características de una batería son:

  •  El voltaje que suministra:se mide en Voltios y en las instalaciones de los barcos suele ser de 12 V. Para que una batería nos proporcione 12 V. ha de estar compuesta por seis elementos,y cada electrodo tiene que proporcionar un voltaje entre 1,8 y 2,2 voltios. La batería está descargada cuando esté en 10,8 voltios y a plena carga cuando esté en 13,2 voltios.
  • Su capacidad,es la cantidad de corriente que puede proporcionar, midiéndose en amperios/hora.

No se deben usar baterías de arranque de automóvil para alimentar un motor eléctrico porque las baterías de arranque están diseñadas para entregar la energía almacenada en breves descargas de gran amperaje que se realizan de manera muy espaciada. Si a una batería de arranque le solicitamos una entrega de por ejemplo, 25 A de manera continuada, esta batería no será capaz de entregarnos la energía que tiene acumulada (los amperios-hora) ya que esta entrega continuada la “asfixia” al cabo de un rato. Use baterías de ciclo profundo, a ser posible de tecnología AGM, diseñadas para este tipo de trabajo. Estas baterías sí serán capaces de entregar el amperaje solicitado durante el tiempo previsto y durarán muchos ciclos de carga-descarga.

Absorbent Glass Mat (AGM) es un tejido de fibra de vidrio absorbente que contiene el ácido de la batería. Las baterías de plomo tipo AGM son más seguras y ligeras y por tanto más avanzadas.
La tecnología AGM fue desarrollada en 1985 para los aviones militares que buscaban reducir el peso y aumentar la capacidad de carga de los aviones. En las baterías de tipo AGM el ácido sulfúrico de cada vaso es absorbido por una capa muy  delgada de fibra de vidrio comprimida con el aspecto de un fieltro, que asegura los problemas frente a posibles derrames de ácido en caso de rotura.  Son baterías mucho más seguras frente a vibraciones y posibles roturas, y por esta razón se suelen escoger en vehículos de competición ,para caravanas , para vehículos con función start-stopy  y por supuesto  también para usos náuticos.
Por esta razón las baterías AGM pueden ser transportadas de forma mucho más segura y sin restricciones por peligrosidad. Cada vaso puede se fabricado de forma rectangular o enrollados en forma cilíndrica.

agm

Las baterías AGM tienen una resistencia interna muy baja que las permite entregar corrientes muy altas y tienen además una vida útil bastante larga, incluso al someterlas a ciclos de descarga profundos. Las AGM son baterías selladas estancas sin mantenimiento, y como ya hemos comentado, más ligeras que las baterías de ácido-plomo normales.

Además se comportan bastante bien incluso con bajas temperaturas lo cual se agradece en invierno, y ofrecen una autodescarga reducida. Pero las ventajas de las AGM continúan frente a las normales pues admiten una recarga de hasta 5 veces más rápida, en caso naturalmente de que nuestro cargador entregue suficientes amperios.

El precio de este tipo de batería  es algo mas elevado que su homologas las de Plomo convencional  pero dese luego mucho mas asequibles a  igualdad capacidad  que las de Nq-cd o las de iones de Litio . Como ejemplo una de batería de 12V  y  100AH  del tipo AGM nos puede costar unos 200€

Es muy importante destacar que las baterías se pueden acoplar en serie o paralelo según necesitamos una mayor tensión o  capacidad que las ofrecidas por baterías estándar.

También  se pueden asociar  de forma conjunta en serie y en paralelo para obtener una determinada capacidad   y tensión fuera de  la “estándar”

En cualquier composición de baterías es muy importante tener en cuentas las siguientes consideraciones:

  • Todas las baterías usadas deberían ser similares en capacidad , tensión,modelo ,tamaño tipo y antigüedad (a ser posible todas nuevas)
  • Las conexiones deben ser  lo mas cortas posibles y de parecidas dimensiones entre todas las conexiones para asegurar que no haya asimetrias.
  • Debe mantenerse igualdad de longitud de cables
  • La sección de los cables hay que recordar que dependerá de la longitud del conductor y de la corriente máxima que debe soportar en DC
  • Para la unión de cables se deben usar  bornas o terminales ,las cuales  deben usarse especificas para uso marino  por el problema de la humedad
  • Las conexiones centrales deben apoyarse en regletas de conexiones dimensionadas para la corriente que van a soportar
  • Es muy conveniente un interruptor general de corte cerca de estas
  • Es muy interesante también usar con desconectadores rápidos que ante una emergencia nos permitan aislar una sección de baterías

baterias

En el ejemplo de la imagen superior ,como vemos,  tenemos dos asociaciones de 4 baterias de 12V en serie por ramal , que nos dan una salida de 12+12+12+12=48 voltios por ramal

Como  hay dos bloques de 48 V en paralelo, la capacidad total sera la suma de ambos bloques, Por ejemplo si cada batería es de 100AH y 12V , en conjunto esta asociación tendría una capacidad de 48V 200AH

 

En cuanto a la instalación del banco de baterías ,se suelen instalar en cajas cerradas pero con ventilación de persianas para que no entre el agua. Procuraremos no estibar objetos dentro de la caja de baterías y la mantendremos siempre limpias y secas. Esta caja estará firmemente sujeta para que no sufra desplazamientos con los movimientos del barco. Su instalación será lo más cerca posible del cuadro de distribución.

 

 

Muy sucintamente para calcular la  asociación de baterías que necesita puede seguir los dos siguientes pasos:

1. Calcule los amperios que consume su motor, con la siguiente fórmula:

Empuje en libras / Voltaje del motor x 12 = Amperios que consume.

Por ejemplo: 55 libras de empuje /12 Voltios x 12 = 55 Amperios 55 libras de empuje /24 Voltios x 12 = 27,5 Amperios 55 libras de empuje /36 Voltios x 12 = 18,3 Amperios

 Nota:Aunque tengamos un motor de 55 libras de empuje, probablemente no lo vamos a usar continuamente al 100% de potencia, por lo que deberemos estimar el % de potencia media usada.

2.  En función del número de horas seguidas que desea de autonomía, seleccione la batería necesaria. Por ejemplo: Con un motor que consume 55 Amperios, que usaremos a una media del 75% de su potencia, deseamos una autonomía de 3 horas Batería necesaria = consumo en amperios x % de potencia x horas de funcionamiento x 1,3 = 55 A x 0,75 x 3 h x 1,3 = 160,88 Ah.

 

Como seleccionar un cargador de baterías

 

Cargamos las baterías por medio de un cargador de baterías,(que puede ser automático), conectando el positivo del cargador con el positivo de la batería y el negativo con el negativo.

El cargador debería tener  un interruptor para abrir o cerrar el circuito ,un amperímetro para  medir la intensidad de la corriente,,un voltímetro que indique el voltaje de carga y un disyuntor que impide la descarga de la batería.

No use un cargador  económico ” de tensión constante pues su batería no se cargará al 100% y su vida se acortará (menos ciclos de carga-descarga).Lo recomendable sería usar  un cargador automático digital de tres fases.

Si decidimos montar el cargador  en la propia embarcación ,lo ideal es colocarlo en un lugar con ventilación y aireado puesto que para altas corrientes  de carga los cargadores suelen usar disipadores activos , muy   cerca del banco de baterías ( así nos ahorraremos sección de conductor)

Obviamente la entrada de ca  ira al cuadro de distribución de ca, el cual se alimentará normalmente de una conexión estanca abierta accesible por el exterior , para poder  conectarlo a la red general del puerto

 

cargador

 

Muy sucintamente para calcular su cargador de baterías que necesita puede seguir los tres siguientes pasos:

  • Determine cuántas baterías desea cargar simultáneamente.
  •  Sumar los amperios-hora de todas las baterías que desea cargar simultáneamente
  • Seleccione el cargador automático que cumpla sus requisitos, eligiendo en caso de necesitar una corriente no estándar,  el de corriente inmediatamente superior.

Ejemplos:

  • 1 batería de 100 Ah (C20h). Necesita un cargador a 12 V con una salida y una capacidad para 100 Ah..
  • 2 baterías de 132 Ah (C20h) cada una, conectadas en paralelo (el motor funciona a 12 V). Necesita un cargador a 12 V con dos salidas y una capacidad para 260 Ah. 
  • 2 baterías de 86 Ah (C20h) cada una, conectadas en serie (el motor funciona a 24 V). Puede usar o bien un cargador a 12 V con dos salidas y una capacidad para 172 Ah  o bien un cargador a 24 V con una salida o más y la misma capacidad de 182 Ah .

 

Resumidamente en el siguiente esquema podemos ver una configuración típica de una instalación de 48V para un uso marino  donde ademas se han incluido ademas delas barras generales , el interruptor de emergencia   y   dos fusibles para carga y de utilización:

INSTALACION COMPLETA

 

Fabricación casera de baterias de alta densidad energética


Las baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4 o LFP), son las baterías tradicionales de Li-Ion más seguras. Una característica fundamental de estas e  que la tensión nominal de una celda de LFP es de 3,2V, cuando en las de plomo-ácido suele ser de 2V por celda.

Por ejemplo una batería LFP de 12,8V, por lo tanto, consiste en  4 celdas conectadas en serie; y una batería de 25,6V consiste de 8 celdas conectadas en serie.

Una batería de plomo-ácido fallará prematuramente debido a la sulfatación si:

  • Funciona en modo de déficit durante largos periodos de tiempo (esto es, si la batería raramente o nunca está completamente cargada).
  • Se deja parcialmente cargada o, peor aún, completamente descargada (yates o caravanas durante el invierno).

Por el contrario  las  baterías  LFP no necesitan estar completamente cargadas. Su vida útil incluso mejorará en caso de que esté parcialmente cargada en vez de estar completamente cargada (de hecho esta suele ser  una ventaja decisiva de las LFP en comparación con las de plomo-ácido).

Otra ventaja fundamental es  su mucho mayor densidad energética ahorrando hasta un 70% de espacio y hasta un 70% de peso .

Otras ventajas interesantes de estas baterias  son el amplio rango de temperaturas de trabajo, excelente rendimiento cíclico, baja resistencia interna y alta eficiencia

Como desventaja clara   de las baterias de LiFePO4 o LFP,  destacar que las baterías LFP son caras en comparación con las de plomo-ácido ,pero si se usan en aplicaciones exigentes, el alto coste inicial se verá más que compensado por una vida útil mayor, una fiabilidad superior y una excelente eficiencia  debido a su mayor densidad energética ,razón por la cual son mucho mas pequeñas y ligeras que el resto .
En el mercado podemos encontrar baterías de iones de litio, si buscamos en profundidad , a partir de 120€(12v /10AH) por ejemplo en Amazon siguiendo este enlace 

Aunque evidentemente podemos comprar la batería  ya montada,  vamos a ver como podemos montar nuestro propio pack de baterías de iones de litio por mucho menos precio de lo que nos ofrecen  las grandes marcas , pues no necesitamos mucha experiencia, ya que  la única complejidad estriba en elegir bien los componentes y ensamblarlos de forma correcta.

 

Para construir pues una batería de celdas  necesitamos  pues dos componentes esenciales:

  • Por un lado , un numero determinado de  celdas en función de la tensión e intensidad que se precise  ( las mas típicas son las  del tipo 18650)
  • El circuito de control de carga PCB (protection circuit modules PCB/PCM/BMS/CMB)   de las celdas , el cual también estará en función de la tensión e intensidad que se precise.

Seleccion del cicruito de carga  para baterías de litio

Los pack de baterías Li-ion y Li-Poly siempre deben ser usadas con un circuito de protección para prevenir que las celdas tengan sobrecarga, sobre-descarga o exceso consumo. Los distintos controladores de carga se presentan con diferentes versiones dependiendo del número de células, voltaje y capacidad. Elegir el circuito correcto ( y aplicarlo)  es vital para asegurar la longevidad de las baterías e incluso también  por nuestra propia seguridad.Como norma general podemos seleccionar un controlador de carga en función de la tensión  necesaria:

  • Para celdas > 5 o 18,5v li-ion packs, debería escoger un PCM con función de equilibrio para mantener cada celda en el mejor balance y otorgue un buen servicio durante su vida útil.
  • Para un pack de baterías Li-ion de alto voltaje (celdas > 20) debemos escoger un BMS (battery manage system) para supervisar el rendimiento de cada celda y asegurar que la batería trabaja de forma correcta. BMS (o sistema de gestión de baterías) es un sistema electrónico que controla una batería recargable monitorizando su estado, calculando los datos secundarios, protegiendo la batería, controlando el entorno y haciendo que trabaje en equilibrio.El BMS monitoriza diversos datos como:
    • Voltaje: Voltaje total, o voltaje individual de cada celda.
    • Temperatura: Temperatura media o temperatura de las celdas individuales
    • Estado de carga (SOC) o profundidad de descarga (DOD) para ajustar el nivel de la batería.
    • Estado de la salud (SOH) medidas sobre el estado general de la batería
    • Corriente, Entrada ó salida de la batería.

 

En cuanto  a las especificaciones del circuito de carga, ademas de las consideraciones anterioes ,es interesante  seleccionar este   en función de sus especificaciones electricas  como pueden ser:

  • Tensión de protección de sobrecarga para una sola célula: Debido a que la delicada química de la batería de iones de litio se puede dañar si se carga con una tensión demasiado alta, el PCB se encarga de cortar la corriente a las células. Esto no debería ser un problema si realizamos la carga con un cargador inteligente el cual se apagará una vez que la batería ha terminado de cargar.
  • Tension de  protección  ante descarga de una sola célula:Si el voltaje de una batería de iones de litio caé a cero, o incluso simplemente por debajo de 2 voltios, se verá seriamente perjudicada, y nunca serás capaz de volver a cargarla. Los teléfonos móviles tienen esta misma protección. Si mides el voltaje de una batería de un móvil “muerto” verás que entrega 2.5 voltios.
  • Protección de detección ante exceso de corriente: Sobre la protección de exceso de corriente es necesario porque un controaldor de carga es relativamente pequeño con componentes diminutos y no puede manejar demasiada corriente.
  • Máxima corriente de descarga continua:es la  corriente máxima que es capaz de gestionar en modo descarga
  • Consumo de Corriente: nos indica  el consumo  de los componentes electrónicos en el controlador. Es prácticamente nada y no agotará en ningún caso la batería.
  • Protección del cortocircuito: La protección por  cortocircuito significará que el controlador se apagará si detecta un cortocircuito; si un cable se desconectó , si tenemos un cable pelado,etc.
  • Resistencia de los circuitos de protección:Relacionado con el consumo de corriente  podríamos decir que es la resistencia causada por el PCB.. Una vez más el consumo es tan pequeño que no se aprecia.

 

Baterías o celdas se usan indistintamente, la diferencia es que una celda es la parte más pequeña e indivisible de la batería, la cual almacena la energía y una batería puede estar hecha de muchas celdas.

 

La capacidad de la batería se mide en vatios hora. Para saber los Watt horas debemos utilizar la fórmula (Watts = Voltios x Amperios) para multiplicar la capacidad (en  amperios hora) con tensión(voltios) para obtener X vatios hora.

Todas las celdas tienen un formato común, por lo tanto puede encontrarlas con facilidad y con precios asequibles en muchos sitios por internet.

El formato mas habitual es 18650s , cuya numeración en realidad   solo corresponde a  sus  dimensiones físicas de 18 mm por 65 mm (medidas muy similares a una pila AA).

Las celdas nuevas de LI-ion recargables pueden costar  en torno a los 8€ por cada (  tensión  de voltaje: 3.6v-4.2v, capacidad: 2600mAh, salida: 4.2v,   carga máxima: 1.5 , resistencia interna: por debajo 50milliohm ,tiempo de carga: 1000 veces , peso: 48 y Tamaño: 65 mm x 18 mm )

18650 - A123 baterias

Una vez seleccionemos el numero de celdas en función de la tensión y la corriente a obtener mediante asociación de celdas en serie  para obtener la tensión necesaria y en paralelo para obtener la capacidad requerida el siguiente paso será conectar todas las celdas.

La conexión  eléctrica de las celdas podemos hacerlo de muchas , desde cinta aislante ó americana (aunque no es la mejor opción pues seguro que en un momento u otro se acaba soltando), con portapilas ,  soldándolas  con estaño   o incluso mediante maquinas de soldadura por puntos, que es lo que usan los fabricantes profesionales, lo cual como vamos  a ver, tampoco es tan complicado:

La soldadura por puntos se basa en presión y temperatura. Dos piezas se sueldan entre si cuando una parte de ellas se calienta a temperaturas próximas a la fusión y se hace presión entre ellas. En el caso de esta soldadura el calentamiento de la pieza se hace por una alta corriente eléctrica entre dos electrodos y la presión la realizan precisamente estos electrodos en forma de pinza.

Como generalmente la resistencia de las piezas a soldar es muy baja la corriente que debe pasa por la zona a soldar debe ser muy alta del orden de los 500 amperios, pero sin embargo los voltajes son muy bajos, de 1 a 3 voltios pero la potencia total si es alta en torno a  uno o dos kilovatios.

Los hornos microondas llevan un transformador de aproximadamente 2 kilovatios de potencia. El primario acepta los 220 V y tiene dos secundarios. Uno de ellos para alimentar el magnetrón suministra unos 2200 voltios eficaces, otro bobinado consiste en una o dos espiras y sirve para alimentar el filamento del magnetrón.

Al observar el transformador se puede ver que los bobinados de primario y secundario de alta tensión están perfectamente separados. El primario es de hilo mas grueso y el secundario no lo necesitamos porque además es peligroso debido a  las altas tensiones que produce y además necesitamos el espacio que ocupa para el secundario de nuestra soldadura.Por ello para eliminarlo, cortar el bobinado con una sierra y extraer las espiras hasta que se quite completamente. Si tiene un carrete aislante dejarlo, nos puede venir bien aunque no es imprescindible.

El secundario que nosotros necesitamos, debe producir unos 2 voltios y unos 500 amperios aunque sea de manera temporal. Para este secundario necesitamos un par de espiras de hilo de unos 10 0 o 15 mm de diámetro.  Arrollarlo directamente en el núcleo ( un par de espiras ) y su salidas  a dos electrodos   qeu pueden realizarse con una barra de cobre de unos 10 mm de diámetro, necesitaremos dos electrodos de unos 50 mm que limaremos mediante una lima  para afilarla con forma cónica uno de los dos extremos de cada electrodo.

Téngase en cuenta que los tres voltios con que se alimentan las puntas no son peligrosos.

Por ultimo sólo falta equipar un interruptor que alimente el transformador. Lo mas sencillo es activarlo con el pie pues las manos suelen estar ocupadas sujetando la pieza.

Antes de dar paso a la corriente las piezas deben estar aprisionadas. En caso contrario las puntas chisporrotean. Después de hacer unas pruebas se puede decidir aumentar o bajar el voltaje, arrollando mas o menos espiras en el transformador. Cuando se tenga un montaje definitivo acortar todo lo posible los cables del secundario.

En el siguiente vídeo podemos verlo de una forma mas clara como es el proceso de construcción del soldador:

 

Una vez resuelta la conexión eléctrica de las celdas es recomendable usar algún soporte  que haga de aislamiento entre las capas de baterías  siendo  lo mas típico usar unos anillos concéntricos de plástico  con orificios del diámetro de las células que se colocan lógicamente tanto en la parte superior como la inferior

Si su pack de baterías sufre un cortocircuito, lo más probable es que se calentará de forma desmesurada, pudiendo  salir incluso  humo negro o ver la propia placa ennegrecida. No es extraño que pueda ocurrir y para evitarlo solo tenemos que poner una buena capa de aislamiento entre las pilas de baterías.Eso no significa que crear un pack de baterías sea un proyecto terriblemente peligroso, pero hay que tener cuidado.

 

En esta web encontrará diagramas de cableado y  diferentes formas de cablear las baterías según configuraciones.

 

La primera vez que conecta todo, la preocupación por descubrir que no esta bien conectado aflora, ¿y si lo conectamos y se quema todo? Una vez completado todo el montaje tenemos que asegurarnos que todo esta bien conectado, que las baterías tienen carga y que el PCB esta activado y funciona correctamente.

 

 

Por ultimo  acerca del Ratio C  ,la  C significa capacidad y representa lo que pasa a ser la capacidad de la batería. Si tenemos una batería de 8 amperios horas y carga a 8 amperios, entonces se está cargando a 1C de carga y podría terminar en una hora. Si carga a 2 amperios hora, como la mayoría de cargadores, entonces estaría cargando a un cuarto C, y tardaría 4 horas en cargar. Si agoto una batería de 8 amperios tendrá una duración de una hora; Eso es un consumo de 1C.

Fuente aqui

Cargadores USB comerciales para bicicletas


En el post de ayer comentábamos dos vias sencillas(por fricción o por energía eolica) de  construcción de cargadores usb funcionales para  usar en bicicletas. Si bien el costo puede a ser ridículo no así sera su construcción y su ajuste ,lo cual en muchos casos puede fustrar a la mayoría de los usuarios sobre todo  si se va  hacer un uso intensivo a diario del dispositivo.

Afortunadamente el mercado nos ofrece otras  opciones  para obtener  soluciones profesionales ,estables y duraderas, poco coste  y sobre todo con poca  complejidad de instalar  .

Veamos  a continuación algunas de estas propuestas:

JIAFENG 1000mAh 

Este modelo es  una especie de generador  que  usa  un alternador  AC  lo cual lo hace  ideal para cargar dispositivos digitales, tales como mp3, mp4, teléfono, iPod, iPad, antorchas y de navegación GPS, etc. Este generador también cuenta  con  una batería e litio 1000mAh, lo  cual significa que siempre que  se utilice el vehículo, la batería se cargará por lo no se perdera el esfuerzo invertido  asi que podríamos decir que la electricidad se guarda en la batería de litio y la utilizemos o no siempre esta dsponible

Este cargador ademas cuenta o cuenta con la función de auto-protección  ante  sobre-consumo, alta temperatura o corto -circuito  lo cual obviamente  lo protegerá  para evitar cualquier daño

Lo mas llamativo de este cargador  es el  engranaje del generador el cual se mueve  al hace deslizar  este por la cadena de modo que asi  es mucho mas  fácil de montar sin ninguna carga ofreciendo una mínima resistencia  ( nada que ver con las antiguas dinamos ) haciendola apta  para casi todas las motos, excepto algunas bicicletas de montaña, bicicletas plegables y algunas bicicletas con las cubiertas  gruesas  de trail.

En  esta foto podemos ver como es el montaje del cargador:

 

Estas son algunas de las características de este cargador:

Potencia de salida de conexión:USB Batería DC 5V
Capacidad:1000mAh Batería
Tipo:Polímero de litio
Generador:AC cepillo trifásico menos
Corriente de salida:5V/1000mA
Material:ABS
Tiempo de carga:Dependiendo de la velocidad de conducción de la batería:

  • Velocidad de desplazamiento baja (5-15km/hora) : 100-300mAh;
  • Velocidad moderada (20-30km):400-600mAh;
  • Velocidad de montar  por encima dec 30 km/hora:700-900mAh

Puede comprar por unos 50€ el cargador en Amazon   con todos los accesorios de instalación  en este enlace: JIAFENG 1000mAh Generador de bicicletas Cadena / bicicletas / Cargador Para USB para el teléfono celular – Negro

 

Kemo M-172

Otra idea para cargar nuestros gadgets cuando vamos en nuestra biciclta , si ya contamos con una dinamo es usar  el circuito  Kemo M-172N – Cargador USB para dinamo de bicicleta, el cual es simplemente una caja ( no incluye la dinamo) que se puede fijar  a la bicleta sobre el cuadro   incluyendo  toda  la electrónica necesaria para ofrecer una salida  de 5V .

Ademas  incluye un interruptor para desviar en caso necesario la salida de la dinamo a los faros de la bicicleta

 

Este estabilizador que por desgracia  no incluye batería interna , también se puede comprar en Amazon   por algo menos que el cargador de cadena   citado  en primer lugar.

Por cierto  si no dispone de dinamo  , rondan entre los 8 euros mas o menos si el montaje es a la derecha Profex – Dinamo para montaje a la derecha (6 V, 3 W)
(ojo debeb tener soporte su bicicleta para colocarlo en la horquilla)

 

DINAMO INCORPORADA EN EL PROPIO EJE
Por ultimo Sram 00.3018.014.000 – Luz para bicicleta (dinamo)   es un eje  al que han incorporado la dinamo  internamente por lo que no habrá fricción ni resistencia alguna siendo una solución ideal para  un uso  intensivo

Donde los usuarios anotan que es perfecto es  para aquellas personas que circulan por la noche con potentes luminarias led de alto rendimiento pues con este alternador siempre tendrán luz garantizada ya que sólo puede ir [cualquier] sin preocuparse si tiene suficiente duración de la batería, o si te acordaste de los cargadores de cargar o incluso cargar  las propias luces.

Ejemplos de uso pueden ser  para alimentar una luz delantera [B & M Lumotec IQ CYO], e incluso  una luz trasera , con luces que se ejecutan de forma indefinida e

Este  eje es un poco más pesado que un buje delantero de primera calidad(Peso: 594 g) pero como las luces de generador son a menudo extremadamente ligeras,  una configuración de iluminación de este tipo sale más ligera que un buje delantero regular y una configuración de batería decente paquete de luz, más cargador (y siempre le suministrar mucha luz cuando usted esté en movimiento, a menos que tenga una luz con batería  que proporcionará algo de luz durante 4-5 minutos después de parar)

También muchos usuarios apuntan que se puede fijar  atornillado a la bicicleta ofreciendo  una ventaja añadida pues  no se moverá incluso sobre caminos ásperos o caminos

Para terminar ,comentar  que los usuarios  hablan  de que no hay fricción notable de la rueda incluso a  velocidad de movimiento típico de 19-23mph  con este tipo de alternadores  y ademas  incluso se puede adquirir con las llantas ya montadas.

Cargador USB para bicicleta


Los modernos cargadores portátiles son una solución ideal para cubrir el consumo diario de batería en dispositivos como smartphones, tabletas así como cualquier dispositivo electrónico  cuando no se dispone de una toma de corriente cercana para conectar  un cargador , pero  a pesar de sus innegables ventajas para cargar  las baterías de nuestros gadget también es cierto que nos obliga a usar una cierta disciplina  antes de salir de casa.

Con un ventilador de una vieja CPU o un pequeño motor reciclado conectado a la rueda, y unos pocos componentes  electrónicos se podría  cargar su smartphone mientras pedalea con un simple cargador  lowcost

En el caso de utilizar un motor acoplado a la rueda por fricción ,puede utilizar un motor de corriente alterna de un tamaño pequeño  porque en comparación con un motor de corriente alterna,el motor de corriente continua debe ser más grande. Por ejemplo puede conseguir un motor de una vieja impresora o el motor de deslizamiento de un lector de DVD(que le valdrá por cierto incluso el largo eje para que lo haga girar sobre la rueda). En todo caso se podría utilizar incluso un motor de CC,  si usted está dispuesto a utilizar  mas   voluminoso

 

En cuanto a los componente  simplemente necesitaran  los típicos de una simple fuente  basada en un regulador lineal   :

  • LM 7805 regulador lineal.
  • Un condensador de 1000uF
  • Un condensador de 10uF,
  • Uno condensador cerámico de 0.001uf,(marcara 102).
  • Una resistencia de 100 ohmios.
  • 4 diodos de silicio  tipo 4007 o un puente  de diodos
  • Un   conector de acuerdo con la entrada de su móvil.

En ambos casos  la salida  del motor de fricción  o el del ventilador  simplemente tendrá que conectar  los terminales de salida del motor a dos cables largos que irán conectados a la entrada del circuito( no necesita que se le mantenga demasiado cerca del motor).

fuente

El circuito se da en la imagen de arriba puede soldarlo al aire por su sencillez  o apoyarse en una pequeña placa de puntos y  después meterlo en una caja . Una vez montado puede conectar la salida de potencia desde el motor a la entrada de energía HUB y no importara la potencia del motor ( sea  CA o CC). Conecte la salida de 5V a la toma de entrada del teléfono y coloque el HUB de energía en cualquier lugar que desee ( tal vez bajo del asiento):una vez empiece a moverse con la bicicleta  el móvil comenzará mostrando la carga!

En caso de decidir que el método de carga sea por fricción ,la tarea más difícil que va a hacer es arreglar el motor principal  para que se mueva cuando   la  bicicleta se mueva.
Si no desea fijar el motor por si mismo sólo tiene que tomar su bicicleta y pasar la bicicleta por un taller de bicicletas y  seguro le pueden arreglar fácilmente el motor

Si usted va a hacerlos por si mismo parece ser que la mejor manera de hacerlo es  soldando el motor en la bicicleta y tomar un papel de lija y la arena hasta que se vuelva suave y luego pintar las juntas de soldadura para que el motor se parezca al color del cuadro.

Otra forma es que consiga unas tiras de metal, tuercas y tornillos de manera a que pueda fijar el motor  pero esto dependerá  del modelo de su bici

Ademas del método de fricción existen otras interesantes alternativas como usar un ventilador de una vieja cpu  como cargador eólico para smartphones tal y como propuso  un estudiante húngaro de 16 años para un concurso nacional de gadgets para bicicletas.

En este caso este lo acopla al manillar de una bicicleta o una moto  permitiendo transformar la energía cinética del viento en energía mecánica, generando la electricidad suficiente para cargar un terminal mientras nos dirigimos hacia nuestro destino. Y lo más interesante de este gadget es que solo cuesta  unas 20 veces menos que cualquiera de los generadores eólicos que se comercializan por ebay.

cargador eólico para smartphones

El autor de este ingenioso gadget, Thomas Imetomi, es un joven entusiasta de la electrónica, que aprovechando un certamen de ecoinventos decidió combinar dos de sus pasatiempos preferidos, la bicicleta y la electrónica, para poner remedio de forma económica y creativa a la autonomía de la batería durante sus largos paseos en bici.

A partir de la energía cinética del viento, el ventilador se pone en funcionamiento para generar corriente alterna, que luego será transforma en corriente continua . Según relata su autor, el gadget puede generar por si solo hasta 4 voltios y 60 mA, pero se trata de una cantidad insuficiente para cargar una batería de litio convencional. Por este motivo, Imetomi recurre ademas  a una fuente conmutada de un transistor realimentado por el transformador de 5 voltios del sistema para obtener una tensión adecuada.

Tal y como explica este joven inventor de 16 años, no se requieren conocimientos previos de electrónica. Tan solo ganas y un poco de paciencia para crear con poco dinero y recursos tu propio cargador eólico para smartphones.

 

Fuente aqui y aqui 

La bicicleta como motor de cambio en las ciudades


Hay lugares donde no deberían estar los automóviles porque actualmente  ya hay otras opciones de transporte  como pueden ser caminar , ir en bicicleta  (eléctrica o no ) o simplemente   usar transportes públicos.

Ademas del impacto ambiental y el efecto pernicioso de los gases contaminantes producidos por el motor de explosión se une el gran espacio que han  robado a la ciudad para que puedan circular, parar y estacionar este tipo de vehículos.

Estadísticamente  la media de los  trayectos urbanos diarios son unos 5 km , lo cual supone que son  trayectos relativamente cortos así que la bicicleta(incluso tambien electrica) se puede convertir en una opción muy interesante para abordar los pequeños desplazamientos en las grandes ciudades

Representan el futuro contra la crisis energética ya que no requieren el uso de combustibles fósiles y por tanto puede ser una referencia contra la contaminación,a favor del medio ambiente   y un paso en habilitazar las ciudades.

Ademas para aquel lector que piense que no ha evolucionado nada , nada más lejos de la realidad pues por ejemplo ya actualmente  incluso hay marcas tradicionales de coches como BMW, Mercedes,Audi, etc   que tienen su propia versión eléctrica

Ocupan mucho menos espacio, no hacen ruido,no contaminan , son ecológicas  ,son  mucho más prácticas ,ahorran tiempo y sobre todo  son un gran  ahorro para  el ciudadano.

En Madrid hay  más de 6000 aparcamientos de bicicletas lo cual  indica claramente que algo esta cambiando pues de hecho por ejemplo en España ya se venden  mas bicicletas que  automóviles e incluso se ha comprobado  que a la gente joven ya no les interesa    tener un coche cuando tengan medios económicos  (sueñan con tdoo tipos de nuevos gadgets e incluso  otras ideas tecnológicas)
La Fundacion Telefónica  intentando ahondar en toda la problemática al rededor de la bicicleta  ha reunido a Pedro Bravo, autor del libro Biciosos  para estudiar sobre cómo las bicicletas podrían están cambiando las ciudades y a los ciudadanos que las habitan .

En la charla también interviene la famosa cantautora Christina Rosenvinge  Cantautora que recibió el premio ConBici a la movilidad sostenible en 2010 en reconocimiento por el compromiso público con la bicicleta y por promover su uso como medio de transporte en las ciudades.

También  como colofón    Isabel Segura y Carmelo López, nos explican el proyecto  Cinecicleta, un proyecto cultural   de cine ambulante donde la energía cinética del pedaleo hace posible la proyección de cortometrajes.

Por cierto para hacer posible el crear un proyector que sea capaz de reproducir con calidad el equipo adquirió un costoso equipo en Londres , que luego integrantes de la comunidad Maker de Madrid lo mejoró  para que cumpliera su función

 

La charla completa a continuación :

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Más información aqui

El creador de Arduino se defiende


Cuando se inició el proyecto Arduino, los cinco co-fundadores ( David Cuartielles, David Mellis, Tom Igoe, y Gianluca Martino) decidieron crear una empresa que sería  la propietaria de las marcas comerciales y gestionaría  la parte comercial de Arduino , de modo que los fabricantes construirían  y vendería placas  y  Arduino obtendrían una regalía de ellos como en muchos otros negocios, como en el mundo de la moda.

Esto ocurrió en abril de 2008 cuando Arduino LLC fue fundada y en los estatutos de la empresa se especificó que cada uno de los cinco fundadores transferiría a esta empresa cualquier propiedad de la marca Arduino. A finales de 2008, cuando Arduino estaba a punto de registrar la marca en los EE.UU. y en todo el mundo sin ningún aviso previo, la compañía de Gianluca Smart Projects – el  pricipal fabricante de placas de Arduino – se adelantó y registró el nombre Arduino en Italia y mantuvo esta noticias  oculta por casi dos años.

Después de que el proceso de registro en los EE.UU. había terminado,  el  abogado de los fundadores  trató de extender la marca para el resto del mundo, cuando se dio cuenta de que alguien había registrado ya en Italia.  Gianluca les aseguró que esto se hizo para proteger la  inversión colectiva de los fundadores ..

A medida que el proyecto tubo más éxito y las ventas aumentaron, los intentos de recuperar el control del registro de la marca italiana se hizo más y más difícil con las demandas cada vez mayores que se le  hacían a los fundadores  mientras Gianluca les  vetó efectivamente para otros fabricantes o conseguir cualquier inversión externa. Los fundadores hicieron  progresos con Arduino creando  mucha innovación, empujando los límites de hardware de código abierto, la contratación de un montón de gente con talento de todo el mundo y en última instancia la construcción de una comunidad increíble en todo el sitio web arduino.cc.

Ni que decir tiene, se hizo cada vez más difícil trabajar con un socio que era tan reacio a permitir que cualquier mejora significativa así como la  expansión de la empresa. Trataron  durante mucho tiempo  de reducir el costo de los productos a los clientes, pero las  manos de los fundadores  estaban atadas.

En julio pasado después de otra ronda de conversaciones, y otra solicitud creciente de dinero, los fundadores se vieron obligados a pedir a sus abogados  que empezaran  a enviar cartas a empresas ,  delinear las diferencias y solicitar que la marca fuese devuelta  a sus fundadores.

Hace un año y sin explicación, empresa de fabricación de Gianluca dejó de cooperar con los fundadores y se detuvo de manera unilateral las regalías que pagaban. Así que si la gente compró una placa Arduino fabricado en Italia en el último año pensando que estaban apoyando el proyecto, deben saber que los fundadores  no recibieron ningún dinero por ello a pesar de que han diseñado, documentado, mantenido y apoyado esos productos. (Los otros fabricantes todavía están a nuestro lado.)

En noviembre pasado, SmartProjects nombrado un nuevo director general, el Sr. Musto, quien cambió el nombre a la empresa a Arduino Srl y creó un sitio web llamado “Arduino” copiando los gráficos y el diseño  de los  fundadores , pues  afirma haber inventado Arduino sin mención de los 4 fundadores. Incluso comenzó la impresión de esta nueva URL en todas las nuevas placas.

El colmo llegó hace unas semanas, cuando esta persona  concedió  entrevistas a varios periódicos italianos afirmando ser el nuevo director general de “Arduino” , lo que implica que uno de los fundadores   renunciaba a dedicarme a actividades “no lucrativas”:los fundadares se  quedaron  impactados y respondieron a sus reclamos tratando de mantener el ruido al mínimo y evitar daños en la comunidad y el proyecto, de modo que ahora los asuntos están en manos de los abogados de ambos lados del Atlántico.

Por suerte, Massimo Banzi   hace tres años, empezó a ampliar las formas en que Arduino apoya en sí:  trabajando con grandes empresas para asesorarles sobre cómo construir para la comunidad c participando en proyectos de investigación internacionales, corriendo una tienda en línea muy exitosa, lo cual les  permitió crecer independientemente de venta de las placas.

Massimo Banzi   pensó  que el  hardware se vuelve más y más de un producto, de modo que los modelos de negocios deben evolucionar hacia servicios, plataformas en la nube, la educación, y todo el proceso de ayudar a los responsables políticos son profesionales.

Ahora los fundadores  estan trabajando con los fabricantes de todo el mundo, y estan  lanzando nuevos productos emocionantes en los campos de la educación y la IO. Estan muy tristes de que estas cuestiones se hayan hecho públicas para confundir a la comunidad, pero no han tirado la toalla aún y   siguen  innovando pretendiendo  eguir ampliando las fronteras de hardware abierto como lo han ido  haciendo desde hace 10 años.

Como es habitual  el único santuario de la comunidad Arduino es arduino.cc y se puede ver en day.arduino.cc que la próxima Jornada Arduino el 28 de marzo va a ser un evento mundial increíble en el que van   a desvelar mucho cosas de lo mas interesantes….

Massimo Banzi

MASSIMO BANZI

Massimo Banzi es el co-fundador del proyecto Arduino.Él es un diseñador de interacción, Educador y Open Source Hardware defensor.

 

 

 

 

Fuente  aqui