Comprobación del estado de una pila/batería, midiendo su resistencia interna. La batería se conecta a una carga electrónica y se mide la diferencia de tensión en vacío y con carga, a una corriente determinada.
Resistencia interna
La resistencia interna de una pila/batería produce unas pérdidas, provocadas por la caída de tensión (interna) al paso de la corriente, reduciendo su tensión de salida útil y llegando a ser inservible en algunos casos. El envejecimiento de una pila/batería está relacionado con el aumento de su resistencia interna. De manera que la calidad de una pila o batería nueva, también se podría comprobar midiendo su resistencia interna. Si realizamos esta medida con baterías de características similares y diferentes fabricantes, podríamos conocer cuál de ellas es la mejor. En caso de que tengamos una serie de baterías usadas y necesitáramos reutilizar una, midiendo la resistencia interna de cada una de ellas también podríamos elegir la que estuviera en mejor estado.
Como el valor de la resistencia interna de una pila/batería no lo podemos medir directamente en Ohmios, es necesario aplicar un sistema de medida indirecto. Lo más fácil es medir la tensión en los terminales de la batería, con la batería desconectada (en vacío) y tomarla como referencia.
A continuación aplicamos una carga adecuada a la batería que tengamos que comprobar, y medimos la corriente que circula por la carga y el nuevo valor de tensión que tenemos en los terminales de la batería. Si la tensión que medimos con la batería cargada fuera la mismo que obtuvimos en la primera medida (sin carga), la batería sería ideal (Ri=0). Teniendo estos dos valores de tensión y el de la corriente, sólo tenemos que aplicar la Ley de Ohm para conocer el valor de la resistencia interna (ver imagen anterior)
Construcción de un termostato digital, para controlar temperaturas con una precisión de 0,1ºC. Este termostato utiliza el sensor DS18B20, está controlado con el microprocesador AT89S52, y permite regular temperaturas entre -40 y +100ºC. También es posible controlar de forma simultánea los dos circuitos de un climatizador, el de frío y calor. Este termostato podría utilizarse como climatizador en un automóvil, controlar la temperatura de un edificio, la del agua de una piscina, incluso la de una incubadora. En esta primera parte, se muestra el diseño y construcción del termostato.
Descripción de funcionamiento
Este termostato permite calibrar su sensor de temperatura (DS18B20)en saltos de 1ºC, permitiendo un Offset entre -5 y +4ºC sobre el valor medido. Este valor de calibrado, junto con el valor de temperatura de referencia del termostato, también configurable mediante los pulsadores, son almacenados en la memoria RAM del propio micro controlador (AT89S52). Para evitar la pérdida de dichos valores en caso de perder la alimentación mientras está funcionando, el circuito incorpora una pequeña batería recargable de 3,6V Ni-MH.
Salidas de control
El termostato permite controlar los dos circuitos de un climatizador de forma simultánea, el circuito de frío y el de calor. El micro controlador dispone de 2 salidas con estado lógico ‘0’ y otras 2 con estado lógico ‘1’. De esta forma es posible conectar cualquier driver en sus salidas. En este circuito he utilizado un módulo compuesto por 2 relés de 5V, de disparo con estado lógico ‘0’ y entradas optoacopladas (ver imagen).
Power Down Mode
La activación del ‘modo apagado’ (Power Down) del micro controlador permite minimizar al máximo su consumo. La detección de dicha caída de tensión se realiza mediante la lectura del nivel lógico 1/0 en el pin 39 (P0.0) del micro controlador. A pesar de que se podría simplificar el circuito intercalando una resistencia entre dicho pin (P0.0) y la entrada +5V, es mucho más eficaz entregar un nivel lógico en su entrada fijando su umbral de decisión. El circuito detector del umbral de apagado, está fijado por el valor del diodo Zener montado entre la base del transistor BC557 y masa (ver el esquema). En lugar del diodo Zener, puede utilizarse un diodo LED que tenga un umbral de encendido próximo a 3V.
A pesar de que el consumo del micro controlador se reduce bastante, es conveniente conectar la batería únicamente cuando el termostato esté en uso. De otra manera, la batería acabaría por descargarse. La finalidad de la batería es la de mantener los valores de configuración mientras el termostato está funcionando, y no cuando esté almacenado sin uso. En el esquema podemos ver que la desconexión de la batería se realiza mediante la extracción de un puente (jumper) entre el polo negativo de la batería y masa. Este puente puede sustituirse por un pequeño interruptor deslizante, para poder accionarlo sin la necesidad de tener que abrir la caja.
Circuito impreso
Para la realización de este termostato he utilizado un circuito impreso de tipo universal. Es cierto que el acabado queda mucho mejor si se monta en un circuito impreso hecho a medida. Sin embargo, muchos aficionados a la electrónica son reacios a ‘perder el tiempo’ en fabricar un circuito impreso, y prefieren utilizar placas de tipo universal. Además, la fiabilidad del circuito impreso sólo depende del cuidado que se ponga durante el montaje y soldadura de sus componentes… el aspecto no mejora la fiabilidad.
He utilizado una caja de plástico de tipo comercial, de tamaño 130×130 mm y 35 mm de altura. Para darle un mejor acabado, he utilizado un trozo de Polimetilmetacrilato (Plexiglas).
El mecanizado y serigrafía lo he realizado con la CNC.
Montaje de un reloj LED con esfera rotante. Este reloj se puede comprar en kit, circuito impreso y componentes, y es muy interesante para realizar prácticas de programación con micro-controladores. Como el micro-controlador ya se compra programado, también es un kit muy interesante para principiantes en electrónica. En este video se muestra el modo de alimentar el reloj con una batería reciclada de un PC. Para cargar la batería se utiliza un módulo de carga con protección (MT4056) y un sencillo módulo DC-DC para elevar la tensión de la batería hasta los 5 voltios que necesita el reloj. Para albergar todo el conjunto, se fabrica una caja a medida.
El control de la PFM es similar al control de PWM, porque ambos crean un tren de impulsos rectangulares para determinar la tensión de salida del regulador. Sin embargo, en lugar de alterar el ciclo de trabajo del tren de impulsos a una frecuencia fija para establecer el voltaje de salida, el PFM altera la frecuencia del tren de impulsos con un ciclo de trabajo fijo. Durante el funcionamiento del PFM, la potencia de salida es proporcional a la frecuencia media del tren de impulsos. El convertidor sólo funciona cuando la tensión de salida cae por debajo de la tensión de salida ajustada, en base a la medida del circuito de realimentación. El controlador aumenta la frecuencia de conmutación del convertidor, hasta conseguir que el voltaje de salida alcance un valor entre la tensión de salida ajustada y entre un 0,8 a 1,5 por ciento por encima. La ventaja del control PFM es la eficiencia significativamente mejorada con cargas bajas, porque hay períodos en los que los MOSFET’s cambian lentamente o nada en absoluto, reduciendo las pérdidas de conmutación. En algunos dispositivos, cuando se omiten los impulsos, el regulador está apagado por completo, reduciendo aún más su eficiencia.
También podemos observar que en este módulo de reloj se incluye un sensor de temperatura, controlado por un sólo hilo (DS1820), muy interesante para realizar prácticas con micro-controladores.
El corazón de este módulo (EC1204B) es el chip DS1302, encargado de controlar la cuenta del tiempo (fecha y hora), además de almacenar los datos de sus alarmas (hora y temperaturas) dentro de su memoria RAM. Este pequeño chip (DS1302) necesita tener conectado una pequeña pila, si queremos mantener en marcha el reloj y salvar los datos de configuración cada vez que desconectamos la alimentación del módulo.
Aunque en el video comento que las comunicaciones entre el DS1302 y el micro-controlador se realiza con dos hilos, en realidad son necesarios 3. Además de los dos hilos I/O y SCLK, la entrada de habilitación (CE) del chip DS1302 tiene una doble función, y no puede conectarse directamente a nivel alto como en otros dispositivos. El pin CE, como podemos observar en la imagen anterior, controla el inicio y fin del paquete de datos, y es necesario su control para poder enviar cadenas de datos con longitud variable (Burst mode).
Conversión de una linterna clásica, con pilas y bombilla de filamento, a una linterna de tipo LED recargable y con ajuste de luz. La linterna utiliza una pequeña batería de 3,7 V / 1200 mAh, un diodo LED de 3W, el módulo elevador de tensión MT3608 (Step Up Converter) y el módulo de carga por USB para baterías TP456. Esta linterna incluye un regulador de luz (dimmer), para adaptar la cantidad de luz según nuestras necesidades y mejorar la autonomía de la batería.
Con el fin de prolongar la duración de la batería y evitar el calentamiento del diodo LED (3W), es conveniente limitar su corriente máxima. En este caso, vamos a fijar el máximo de luz al 50% de la capacidad del diodo LED. Como la corriente máxima del diodo es de 300 mA, calculamos el valor de la resistencia en serie que pondremos con el LED, para obtener una caída de tensión de 0,6 V cuando circule una corriente de 150 mA (50% de 300 mA). Utilizamos el valor de 0,6 V, porque esta es la tensión de referencia del MT3608.
Luego calculamos el nivel de tensión mínima que debe suministrar el módulo MT3608 para que comience a iluminar el LED. En función del valor óhmico del potenciómetro que utilicemos para controlar el brillo de la linterna, calcularemos el valor de la resistencia que debemos poner entre la salida de positivo y el potenciómetro (ver los cálculos en la imagen anterior).
Al utilizar el módulo MT3608 (Step Up Converter) tenemos la ventaja de que la luminosidad de la linterna no dependerá del estado de carga de la batería, porque el circuito mantiene la tensión de salida constante, mientras tengamos a la entrada una tensión superior a 2V . La desventaja es que debemos tener cuidado de recargar la batería, antes de que su tensión de salida baje de 2,5V. Si no hacemos un uso muy prolongado o frecuente de la linterna, eso no debería ser un problema. Pero podríamos evitarlo si instalamos como módulo de carga el TP4056 con protección, en lugar del TP456. El TP4056 (con protección) incluye entre otras cocas, un MOSFET a la salida para desconectar la batería cuando su tensión es menor de 2,9V. Para ello dispone de 4 terminales: 2 para conectar los dos polos de la batería y los otros dos para conectar la carga. Puedes ver mas detalles en el siguiente video: Linterna LED #2 – MEJORAS
