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Batería de larga duración: 3ª parte (B)

por José Manuel Pérez | 13-Jun-2005

En esta última entrega sobre cómo construir una batería de larga duración, josema8 nos enseña cómo completar nuestro kit con un cargador casero de pilas AA.

 
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5. El módulo cargador de pilas

En ocasiones llevaremos con nosotros aparatos que no es posible alimentar o recargar directamente con nuestro alimentador porque estén alimentados por pilas recargables. Para este caso surge este módulo recargador de pilas, que nos permitirá mantenerlas vivas en el camino o sin necesitar llevar un cargador adicional.

Las baterias de NiCd y NiMh deben ser cargadas con corriente constante. Esto suele ser un dolor de cabeza puesto que como la resistencia interna de los elementos (pilas) es baja al estar descargadas (inicio de la carga), y ésta crece durante la carga, la corriente, sin controlarla, suele ser elevada inicialmente (lo que podría dañar las baterías) y muy baja tras varias horas de carga, con lo que difícilmente obtendremos el pack con la carga necesaria.

Mi primer intento de recargar pilas directamente antes de investigar este circuito fue desastroso: ¡A los 20 minutos las pilas recargables salieron prácticamente ardiendo y me fundieron un bonito contenedor de pilas de Boxwave que había utilizado para darles alimentación!.

Por eso es necesaria la función reguladora de este módulo.




Aspecto y circuito

Lo que hace el circuito básicamente es regular la tensión (constante) sobre una resistencia fija, esto nos da una CORRIENTE constante a través del resistor: al conectar nuestro pack en serie con ese resistor estamos circulando corriente constante a través del pack, así de simple.

Incluso lleva un LED que se enciende al conectar el pack a cargar, lo cual nos indica que el circuito se encuentra cerrado y la carga se está produciendo: si un cable se corta o las pilas están mal puestas, al no encenderse el LED sabremos que no estamos cargando el pack.

Aquí la regulación de la tensión la haremos mediante el estabilizador 7806. Es un familiar del 7805, sólo que entrega a su salida 6 Voltios en lugar de 5. La regulación de la corriente la dejaremos a cargo de una resistencia de 22 a 25 Ohmios.

La recarga la efectuaremos con dos grupos de 7806, ya que sólo es posible recargar un par de pilas en cada circuito por dos razones:

  • Para recargar pilas es necesario que la tensión aplicada supere en al menos 3 Voltios la tensión total de las mismas. Si pusiésemos un cargador de 4 pilas para recargarlas juntas, tendríamos que aplicar 4 x 1.2 = 4,8 Voltios, + 3 Voltios = 8 Voltios. Nuestra batería puede entregar entre 8 y 6,5 Voltios, que en cuanto comience a descender la tensión de la batería nos resultaría insuficiente, ya que si tenemos que estabilizarla necesitaríamos al menos 12 Voltios.

  • Si usásemos una recarga de cuatro pilas a la vez no podríamos recargar sólo dos, sino siempre cuatro a la vez para poder cerrar el circuito.

Al usar dos circuitos y dos portapilas de 2 pilas AA obtenemos un doble beneficio: podemos aplicar a cada dos pilas un voltaje suficiente e independiente y podemos elegir si cargarmos 2 o 4 pilas según lo que necesitemos.

Los componentes

Necesitaremos lo siguiente:

  • 1 caja de tamaño suficiente.
  • 2 portapilas para 2 pilas AA.
  • 2 reguladores 7806 con disipadores pequeños.
  • 3 resistencias de 22 Ohmios.
  • 2 resistencias de 1000 Ohmios.
  • 3 diodos.
  • 1 condensador electrolítico de al menos 2200 Microfaradios, 16 Voltios.
  • 2 diodos LED.
  • 1 hembra de alimentación para base.
  • 1 macho alimentación.
  • 1 trozo de placa de fibra de vidrio para circuitos.

La caja y los portapilas

Si dispusiésemos de una caja de mayor envergadura estos componentes podrían ir dentro de la misma, pero como las dimensiones de la mía ya eran bastante ajustadas, he optado por crear otra caja o módulo, enchufable al alimentador principal, que albergase los portapilas, los indicadores de carga y los circuitos estabilizadores. Si no tengo previsto recargar el móvil o pilas, simplemente prescindo de este módulo.

La caja que lo contiene es un poco más larga que una cajetilla de cigarrillos. Es una caja estandar en comercios de componentes electrónicos, de plástico y que puede abrirse y cerrarse gracias a unas pestañas.

Usaremos dos portapilas de 2 pilas AA cada uno, que irán en la caja fijos con un tornillo o con un poco de pegamento.

El 7806

El 7806 forma parte de la misma familia de estabilizadores que el 7805 que hemos usado para crear la alimentación USB de 5 Voltios. La única diferencia estriba en las dos últimas cifras, que indican el voltaje de salida que estabiliza. El 7806 proporciona 6Voltios, que son los necesarios para nuestros fines. La disposición de las patillas es la misma que en el 7805, siendo E la entrada positiva, M la masa o negativo común y S la salida positiva y estabilizada.

Los disipadores

Los reguladores de tensión trabajan eliminando en forma de calor la energía sobrante. Los reguladores, entonces, se calientan. Para disipar este calor podemos optar por recortar una placa de aluminio que atornillaremos a la espalda del regulador como hicimos en el alimentador o adquirir en el comercio de componentes estos sencillos disipadores, que son como unas aletas de aluminio preparadas para esta función.

Los LED

El mundo de los diodos LED es muy variopinto. Podemos encontrar de todas las formas, potencias y colores. Pero en este caso me interesaba un LED de muy poco consumo. Este que he usado es realmente diminuto. Apenas me indica un puntito de luz, pero es suficiente para ver si la carga está correcta  y además no consume demasiada energía. Lo único a tener en cuenta son dos cosas: la polaridad y la resistencia que ha de llevar. Para determinar la polaridad, si no estamos muy seguros, es conveniente soldar una resistencia a una de sus patitas y probar con una pila o fuente de alimentación cuya polaridad conozcamos. Si el positivo y el negativo están donde creíamos que estaban, el LED se encenderá.

Nunca se ha de dar tensión a un LED sin una resistencia en una de las patitas, porque si lo hacemos, se quemará. El valor adecuado suele ser de entre 200 y 1000 Ohmios.

Estos LEDs se encenderán cuando las pilas que recargan estén correctamente colocadas y cargándose.

El diodo y la resistencia

Ya hemos hablado antes del diodo. Pondremos tres de ellos para proteger el circuito de retornos de corriente. Lo único a recordar es la polaridad. El negativo está indicado con una raya blanca.


El diodo (arriba) y la resistencia (abajo)

Las resistencias tienen para identificarse un código de 4 barras de colores. Hay un color más separado de los otros que indica la tolerancia (exactitud) de la resistencia, y los otros tres, empezando desde el extrremo, nos indican el valor en Ohmios. Si alguien quiere cerciorarse de qué quiere decir cada color, puede verlo en:

www.arrakis.es/~fon/simbologia/_private/colores.htm

Nosotros usaremos 2 resistencias de 1K (1000 Ohmios) para los LED (Marrón-Negro-Rojo) y 3 resistencias de 22 Ohmios (Rojo-Rojo-Negro) para las salidas.

El condensador electrolítico

Para alimentar la salida destinada a recargar el móvil usaremos otro condensador, que nos ayudará a filtrar y mantener la carga.

El resto de componentes, como son el macho y la hembra de alimentación, ya los conocemos por haberlos usado en la construcción del alimentador.

Recargando el móvil

En esta caja aprovecharemos la salida estabilizada de 6 Voltios para obtener una alimentación adecuada para recargar la batería Li-Ion del móvil. Para ello tomaremos la tensión directamente de la patita de salida de uno de los estabilizadores 7806 y, con otra resistencia de 22 Ohmios (o en mi caso sin ella), la llevaremos a una salida hembra de alimentación que habremos preparado para este fin. Ahí conectaremos nuestro móvil, con el cable que creamos anteriormente para recargarlo.

Evidentemente, esta salida estabilizada y filtrada de 6 Voltios la podemos usar también para alimentar o recargar cualquier cosa que requiera 6 Voltios.


Agujero para albergar los LED

En la caja tendremos que efectuar los agujeritos correspondientes a los LEDs que usaremos de indicador, al cablecito con un conector macho que tomará la alimentación del grupo de baterías LIPO y a la hembra que dará alimentación para la recarga de nuestro móvil.


Entrada de alimentación que va al alimentador (macho) y salida de 6 Volts (hembra)

El circuito

Para este circuito se ha optado por insertar los componentes en una placa de fibra de vidrio o baquelita de topos. Estas placas se pueden cortar con unas tijeras a la medida deseada. Están agujereadas y los componentes se introducen por el extremo limpio para poder soldarse por el otro extremo, cuyos cuadraditos están metalizados. Una vez fijos los componentes de esta manera se trata de completar las conexiones entre ellos por el lado de la soldadura usando pequeños trozos del mismo alambre que hemos cortado de resistencias y diodos. Si vemos que un alambre ha de pasar por encima de otro o hay peligro de un contacto indeseado, usaremos pequeños trozos de cable debidamente aislado. ¡Usad pinzas u os quemaréis!.

Se podría haber efectuado un circuito impreso, pero esto podría haber multiplicado la complicación por 10 y la simplicidad del circuito no lo requería.


Los componentes soldados en una placa preagujereada de
fibra de vidrio. Las uniones se efectúan por el otro lado

Tal y como se puede ver en el esquema, se ha usado la patita auxiliar de la salida de alimentación para que, si no hay nada insertado en la salida para el móvil, el negativo circula sin novedad hasta las pilas, permitiendo el cierre del circuito. Pero si se inserta la clavija del móvil el negativo queda cortado hacia las pilas para que el 7806 alimente ahora únicamente a la batería externa que le acabamos de poner.

Esto sucede gracias al uso de un pequeño interruptor que los conectores hembra suelen tener. Si el macho no está insertado, hay conexión entre dos de sus patitas, y si se inserta el macho la conexión queda interrumpida. Esto se suele usar para desconectar las pilas o activar/desactivar algo si introducimos una alimentación externa.


Nuestro módulo finalmente recargando cuatro pilas Ni-Mh

El resultado

Tenemos una cajita que nos permite recargar 2 o 4 pilas en nuestro alimentador autónomo y cargar nuestro móvil con seguridad. El único inconveniente es que al cargar el móvil, si había puesto un grupo de pilas, dejará de recargarse (se desconecta cuando introducimos la clavija del móvil), volviendo a cargarse en cuanto desconectemos la toma del móvil. Esto es por seguridad, ya que el 7806 no podría dar intensidad suficiente para recargar las dos pilas y el móvil al mismo tiempo.

Según mis mediciones, las pilas de 2100Mah pueden estar completamente recargadas en un período de unas 5 horas. Transcurrido este periodo deben extraerse de la caja, pues como la tensión de mantenimiento es constante, aunque estén completamente cargadas irán descargando poco a poco nuestra batería. Algo similar sucede con un Power to Go. Ten en cuenta que, si lo dejas conectado permanentemente a tu palm, se descargará por completo. Deben pues cargarse las pilas durante el periodo indicado y después extraerlas, contando lo mismo para el proceso de recarga del móvil.

Aspecto final del módulo recargador funcionando. Está recargando mi móvil y dos pilas recargables:

 

Este es mi nuevo compañero de campo, con un lugar ya en el bolsillo de la mochila. 12 horas seguidas de luz de campaña o 25 recargas de una T3 o una gran combinación de soluciones, tanto si tengo un enchufe cerca como si no:

Conclusiones

Se ha buscado un sistema de recarga potente que supla la escasa autonomía de nuestras palms, especialmente la T3. En toda esta singladura se ha acabado construyendo y mejorando un sistema de alta potencia que se ha diseñado para que pueda adaptarse al mayor número de necesidades posibles, dando unas prestaciones que me atrevería a decir que hoy en día no ofrece ningún tipo de pila o batería accesible por el público general.

Con todos los problemas e inexactitudes que este circuito pueda tener, ha constituído un buen ejercicio recordatorio de conceptos electrónicos que me ha encantado compartir con PDAExpertos. Espero que hayais disfrutado tanto teniendo ideas sobre las cosas que podéis hacer viendo estos tutoriales (más bien memorias de la creación de un prototipo) como yo he disfrutado escribiéndolos.

Como también espero que un buen número de aficionados a las PDAs y al campo comiencen a experimentar sin miedo con baterías Lipo o de cualquier otro tipo que la tecnología presente o futura nos ofrezca. La mala pantalla, en algunas ocasiones, de las palm puede ser un inconveniente para usarlas en exteriores, pero que no sea debido al factor autonomía nunca más.

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