Introducción
Comenzamos con un nuevo proyecto,en el que os mostraré como construir fácilmente un dispositivo para medir la capacidad real y la resistencia interna de las celdas de litio.
Dicho dispositivo nos será útil si no queremos que nos timen o simplemente si nos disponemos a reciclar baterías de litio.
Las baterías de los portátiles en su interior contienen normalmente celdas de litio de 3,7V del tipo 18650 (la numeración nos indica las dimensiones, es como decir pilas AAA). Para poder reutilizarlas en otros proyectos o simplemente para reparar la batería, tenemos que saber si estas celdas conservan su capacidad y si funcionan correctamente.
El otro motivo es que hoy en día están proliferando las baterías chinas con capacidades sorprendentes y a precios ridículos. Como muchos ya sospecháis son un timo.
Cómo funciona
Si lo que queremos es saber la capacidad real de la batería tendremos que replicar las condiciones del ensayo que hacen los fabricantes.
El motivo, es que la capacidad de la batería varía en función del uso que le demos. Por ejemplo, si la exprimimos exigiéndole intensidades extremas, nos entregara una capacidad menor, porque parte de la potencia se disipará en la propia batería a causa de la resistencia interna.
¿Qué tenemos que saber acerca de la información que aparece en las etiquetas de los fabricantes?
- Unidades utilizadas (mAh). Si es capaz de suministrar una intensidad de 100mA de forma ininterrumpida durante una hora, tendrá una capacidad de 100mAh.
- Los fabricantes realizan el test a intensidad constante. Este es nuestro mayor reto a la hora de medir la capacidad de las baterías, pero ya veréis que no es tan complicado.
- La intensidad que utilizan en el test es de 0,2xC. En donde C es la intensidad que descargaría nuestra batería en una hora. En el ejemplo anterior si la capacidad es de 100mAh, C serán 100mA, y 0,2xC= 20mA.
Manos a la obra
Escogemos una batería modelo para hacer nuestro diseño, por ejemplo una 18650 de 2200mAh. Tendremos que descargarla a una intensidad constante de 0,2x2200= 440mA y cronometrar cuanto tarda en descargarse. (También calcularemos los mWh y la resistencia interna, pero todo a su tiempo)
Cuando empecemos la descarga tendrá 4,2v y la detendremos a los 3v ( si nos pasamos con la descarga nos podemos cargar la batería)
Si la descargáramos a través de una resistencia, la intensidad cambiará a medida que varía el voltaje. Así que necesitamos un circuito que disminuya su resistencia a medida que cae el voltaje de la batería.
La potencia con control
El elemento principal es el mosfet IRLB8748 (Datasheet). Utilizo este por una sencilla razón, porque lo tenía tirado por casa y me sirve para esto, aunque puede que sea matar moscas a cañonazos.
¿Por qué mola este mosfet? Lo que nos importa es que con una diferencia de potencial G-S muy pequeña ya conduce muchísima intensidad, esto es importante porque vamos a polarizarlo directamente con un micro que va a 5v.
También tiene una resistencia mínima D-S de 4,8 mOhmios y muchas otras cosas que molan pero que nos dan igual.
Ya tenemos el Mosfet que es el que se encargará de "variar su resistencia" para tener una intensidad constante. Ahora solo nos falta controlarlo variando el voltaje en su "gate".
Sin ir a ciegas
Tenemos que saber cuanta intensidad está circulando por el circuito. Si nos fijamos en el punto A, situado encima de R1,podemos utilizarlo como amperímetro. El voltaje en A variará en función de la intensidad siguiendo la ley de Ohm (V=I*R).
Al escoger R1 si ponemos un valor muy pequeño tendremos problemas porque las variaciones de V en el punto A serán muy pequeñas. Si escogemos un valor muy grande tendremos problemas porque el voltaje en A será muy ato y luego no podremos polarizar el mosfet para que conduzca a tope. Un valor para R1 de 2,4Ω va bien y casualmene tengo unas resistencias de 1,2Ω y 1w que van de perlas.
La resistencia R2 se la añadí para que disipe un poco de potencia y poder poner un disipador mas pequeño en el mosfet, así también se calienta menos y gana un poco de estabilidad térmica.
Siguiendo la onda
El LM386 (datasheet) es el encargado de modificar la tensión del mosfet para mantener la intensidad constante. Para ello le indicamos un voltaje y el hará todo lo que tenga que hacer en el pin 5 hasta que en el pin 2 le llegue el voltaje que le ordenamos. Es la leche este lm, cuanto sabe!!!
Los más detallistas os estaréis llevando las manos a la cabeza porque el lm386 es un amplificador de audio. Sí, lo sé, ya me di cuenta. Pero es lo que tenía por casa y funciona. ¿cual es el problema??
El Lm386 mola por su alimentación, es como una cabra, nada exigente con lo que come. Va de 4 a 12V y nada de alimentación simétrica como muchos amplificadores operacionales, y nosotros lo alimentaremos con 5V desde una salida directamente del micro.
El que manda
Para que nuestro Lm386 sepa que voltaje tiene que haber en (A) necesita que alguien se lo diga y esa va a ser una simple resistencia variable. Con ella escogeremos la intensidad a la que funcionará nuestro circuito.
Él y sus complementos
Con esto, unas resistencias y un par de condensadores ya tenemos el corazón de nuestro tester, ahora solo queda el cerebro. Que será un arduino nano.
Se podría hacer solo con un atmega328 por ejemplo, pero con el arduino tenemos una salida USB para monitorizar el proceso y hacer gráficas de descarga en el pc y además solo cuesta 2€ en China.
También incluiremos botones, luces (las luces no pueden faltar, y si son de colores mejor), una pantalla LCD, y un par de cositas más. Pero eso son las cosas típicas que se usan en cualquier montaje con un arduino y seguro que ya las domináis.
En la próxima entrega os enseñaré el diseño de la placa y a continuación el programita que hay que cargar en el arduino.
Si os gusta linkearlo en vuestro blog, y si tenéis dudas o metí la pata en algo, por favor escribirme.
