Xwork's Blog: Baterías

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Vamos a programar #81 - Midiendo voltajes con arduino

Hola de nuevo a todos, el día de hoy vamos a ver cómo medir el nivel de una batería usando arduino. En el post anterior vimos cómo usar resistencias para poder limitar la cantidad de voltaje que estará ingresando al arduino, para lo ejemplos de hoy usaremos valores en múltiplos de 3.7v que son los valores nominales para las baterías de litio hasta los 14.8v.

Para poder hacer las pruebas, voy a utilizar un arduino en conjunto a una pantalla LCD, por si quieres adaptar solo la parte que hace la medición, vendrá bien identificado que es lo que hace cada parte.

Para empezar vamos a recordar un par de cosas importantes: Primera. Nunca debemos de exceder los 5v que arduino usa, ingresar un voltaje mayor podría causar daños en tu circuito (en incluso a ti) por lo que hay que extremar las precauciones. Segunda. Cómo sabemos que el voltaje de una batería de iones de litio nunca va a pasar de los 4.2v, podemos hacer los cálculos para que en el divisor resistivo nos de un voltaje similar a este.

Los cálculos.

Primero vamos a empezar con los 14.8v (que serian 4 pilas en serie) y para calcular, tomemos la formula que sirve para calcular el voltaje y sustituyamos valores. Hay que tomar en cuenta que estamos usando el valor nominal por lo que deberiamos de usar resistencia que nos den un valor cercano a 3.7v

Para R2 voy a usar una resistencia de 100kΩ, el voltaje que esperamos es menor que 5v pero sabemos que tendremos una mejor medición si usamos múltiplos de 3.7v asi que ese será nuestro objetivo entonces R2 = 100kΩ, V2 = 3.7 y el voltaje de entrada sera 14.8v por lo que V1 = 14.8. Sustituyendo tenemos:

Al realizar los cálculos tenemos que debemos de poner dos resistencias en serie, la primera de ellas de 100kΩ y la segunda de ellas de 300kΩ. Podemos realizar los cálculos con los valores máximos de la pila que serán 4.2v*4 = 16.8 por lo que sustituyendo otra vez tenemos:

Y al realizar las mediciones podemos confirmar que son correctas.

El voltaje de entrada es 16.84v

Cómo no tengo resistencias de 300kΩ uso tres de 100kΩ, R1 es la resistencia mas cercana a V+ (cable rojo)

Ahora podemos conectar de manera segura al arduino

Antes de pasar al código de arduino, hagamos los calculos para cuando el voltaje es de 12.6v y nuevamente queremos obtener los 4.2v maximos de la pila, tenemos:

Cómo neuvamente no hay resistencias de 200,003Ω redondeamos al valor decimal mas cercano 200,000Ω

Al realizar las mediciones tenemos:

Ahora tenemos 12.63v

Igual uso dos resistencias de 100kΩ

Y nuevamente tenemos un voltaje seguro.

El código.

El código que sirve para medir el voltaje en arduino es el siguiente:

#include <Wire.h> 
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
//SCL - A5
//SDA - A4
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);

void setup() {
	lcd.init();     
	lcd.backlight();
}
float Volt = 0.0;
int InVolt = 0;

void loop() {
	//Conectamos el voltaje de entrada  al pin A0 del arduino
	//Recordatorio amable: NO DEBE DE EXCEDER LOS 5 Volts
	InVolt = analogRead(A0);
	Volt = InVolt * (5.0 / 1023.0);
	lcd.setCursor(0 , 0);
	lcd.print("Voltaje actual");
	lcd.setCursor(0 , 1);
	lcd.print(Volt);
	delay(1000);
}

Cómo podrás observar el código es realmente sencillo, simplemente conectamos el voltaje que queremos medir al pin A0 (v+ y v- a GND), luego cómo arduino cuenta con convertidor analogo-digital de 10 bits, bastara con leer el valor y multiplicarlo por 5 y dividirlo entre 1023 (hay que recordar que 2^10 = 1023) y con esto tendremos un valor que sera el voltaje de la bateria.

Tras realizar varias mediciones, he detectado que el valor que se despliega en el arduino es bastante cercano al de las baterías por lo que ahora podremos revisar un poco el estado de éstas.

Y bien, por ahora es todo, en el siguiente post veremos cómo incorporar el código al velocímetro.

Los leo luego.

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10/27/2019 07:14:00 p.m. aprende , Arduino , Baterías

Vamos a platicar #5 - La importancia de reciclar.

Hola de nuevo a todos, el día de hoy vamos a platicar un poco. En esta ocasión, veremos un poco de la importancia de reciclar (en este caso pilas/baterias).

Cómo algunos sabrá, hace poco hicimos un velocímetro para bicicleta (que quedo bien), todos los materiales fueron dispuestos y a la hora de hacerlo funcionar, solo quedaba una interrogante: ¿Cómo alimentarlo? La respuesta es simple, tenia un par de power banks por ahí, uno con una capacidad de aproximadamente 2500 mAh y otro de aproximadamente 800 mAh. Lo bueno de los productos chinos, es su bajo precio, lo malo; algunas veces te dan gato por liebre.

Hace poco adquirí algunos power banks y a la hora de utilizarlos, me di cuenta que no cumplían con las exigencias necesarias. Intente cargar un teléfono que tiene una batería de 1380 mAh y al usar el power bank de supuestos 2500 mAh, este solo logró cargar el telefono a un 30%. La primer acción fue dejar cargar el power bank toda la noche (cosa que no es muy recomendable) para poder usarlo al día siguiente. Al hacer la prueba me di cuenta que en efecto, el power bank no tenia los 2500 mAh que prometía.

Decidido a encontrar la falla, procedí a examinarlo, por lo que lo abrí. Todos los circuitos estaban en orden pero al inspeccionar la pila más de cerca, note que solo era de 400 mAh. Un timo realmente, sabía que en algunos productos chinos era normal que exageraran e incluso podía esperar la mitad de la capacidad prometida, pero no fue así. Debido a que el velocímetro tienen un gasto de aproximadamente 150 mA, si usaba ese power bank, solo tendría una autonomia de un par de horas efectivas. Asi que decidi buscar una solucion a esto.

Aprovechando que tenía algunas baterias por ahí, busque la forma de reciclar, la forma más sencilla, fue tomar el power bank, extraer el circuito de control (carga/boost/descarga) y reemplazar la batería por una más grande. Recorde que tenía una bateria de 3100 mAh por ahí, entonces decidí usarla, con mucho cuidado procedi a remover el circuito de protacción que la batería tenía integrado, medí el voltaje y al ver que aún entregaba 3.9 V, significaba que aun estaba en buen estado. Al unir los componentes, todo funciono de maravilla y lo mejor es que ahora tendria aproximadamente 20 horas de autosuficiencia en el velocimetro.

Al ver que esto funciono, hice lo mismo con un PSP, cómo ya no es sencillo encontrar una bateria original (y cuando compré una tambien me estafaron), hice exactamente lo mismo, de la bateria original del PSP solo extraje los circuitos de protección y la bateria la reemplace con la del telefono viejo.

Admiren al: "PSP-Frankestein edition", use una tapa diferente para no cortar la original y el lector de UMD aun abre, por cierto la bateria de la primer imagen y esta son diferentes

Pese a que no es muy estetico, soy de los que no les importa cómo luzaca, si no como funciona. La batería original del PSP es de 1200 mAh, al agregar una batería de 2100 mAh casi duplicamos la capacidad y por la tanto la autonomía.

Por triste que parezca, al menos en el lugar donde vivo, sale más barato comprar un power bank mobo (no es la mejor marca, pero tiene algo de soporte y funciona), que comprar los componente por separado y hacer un circuito similar (eso si se consiguen, en las cercanías donde vivo ir y comprar un inductor es casi imposible).

De todas, solo la que tiene el logo de motorola y la que esta al extremo derecho las he comprado nuevas, el resto son recicladas y aun funcionan.

Antes de determinar si una batería aun es apta para su uso o no, hay que tener algunas PRECAUCIONES, la mala manipulación de algunas puede resultar en daños (o cosas peores), pero eso lo veremos en otro post, por ahora es todo y recuerda, algunas cosas merecen una segunda oportunidad.

Los leo luego.

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