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Como hacer un cargador de pilas de litio de 3.7v. | Circuito en Protoboard.






INTRODUCCIÓN: La batería de iones de litio, también denominada batería Li-Ion, es un dispositivo diseñado para almacenamiento de energía eléctrica (DC) que emplea como electrolito una sal de litio que consigue los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

Las propiedades de las baterías de Li-ion, como la ligereza de sus componentes, su elevada capacidad energética y resistencia a la descarga, junto con el poco efecto memoria que sufren o su capacidad para funcionar con un elevado número de ciclos de regeneración, han permitido diseñar acumuladores ligeros, de pequeño tamaño y variadas formas, con un alto rendimiento, especialmente adaptados a las aplicaciones de la industria electrónica de gran consumo.

El cargador de Li Ion es un dispositivo con limitador de voltaje y de corriente. El tiempo de carga de las baterías de Li-Ion es de aproximadamente tres horas, a una corriente de carga inicial de 1C. La carga completa se obtiene luego de que el voltaje alcanza su umbral superior y la corriente cae y se estabiliza cerca del 3% de su tasa nominal, o alrededor de los 0.03°C. Esto las hace ideales por su vida útil más larga en los dispositivos electrónicos de alta potencia, tales como laptops, cámaras digitales y teléfonos móviles. Asimismo, no desarrollan una memoria como las baterías de níquel.

En las pilas de ion-litio, el cátodo generalmente está hecho de un compuesto químico llamado óxido de litio-cobalto (iCoO2) o, en pilas más recientes, de fosfato de litio y hierro (LiFePO4), para evitar utilizar cobalto, un elemento químico caro y escaso. El ánodo generalmente está hecho de grafito, una variedad cristalográfica del carbono. Dentro de la caja, el ánodo y el cátodo se sumergen en un disolvente orgánico (el éter es un solvente común) que actúa como electrolito, dentro del cual se coloca el separador. El separador es una lámina muy delgada de plástico microperforado. Como su nombre indica, separa los electrodos positivo y negativo, evitando cortocircuitos entre ambos; además permite que los iones pasen a través de sus microporos.

Una primera diferencia entre las baterías ion-litio y las convencionales, es su mayor densidad energética, del orden de 120 Wh/kg.

Utilidad de las baterías de ion-litio

Para su utilización en baterías, las celdas-pilas se agrupan entre sí con múltiples unidades para proporcionar la energía necesaria que permite el funcionamiento desde un teléfono móvil hasta un vehículo de gran autonomía, también se utiliza paneles solares, circuitos de robótica, etc

En nuestro caso aremos un circuito casero, que consta de pocos componentes electrónicos y que son muy fáciles de conseguir, lo vamos alimentar con 5v (cargador de celular), y lo vamos a regular nuestro circuito, que cuando llegue nuestras pilas a un voltaje de 4.2v o 4.3v el circuito se va a cortar automáticamente, con la ayuda de un relé, ojo pero también hay un cargador de pilas de litio más eficiente que es el módulo TP4056, es un módulo muy económico, pero en mi caso realice este circuito un circuito sencillo en caso que no puedan conseguir el TP4056, tengo el diagrama , materiales y la explicación paso a paso de como ensamblarlo en la protoboard.

A continuación les dejo el diagrama, mas abajo en los links de descarga, allí lo podrán descargar:



MATERIALES:

  • ü  1 Relé de 5v DC, mínimo de 5Amp (en mi caso de 10Amp).
  • ü  2 Diodos 1N4007.
  • ü  2 Resistencias de 330Ω.
  • ü  1 Potenciómetro de 1KΩ.
  • ü  1 Transistor el 2N2222A.
  • ü  1 Diodo Led.


También vamos a utilizar unos materiales adicionales, como lo veos en la siguiente imagen.



Para que el circuito se corte automáticamente estamos utilizando un Relé, el relé o relevador es un dispositivo electromagnético. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.


¿Cómo funciona el Relé? El electroimán o bobina hace girar la armadura verticalmente al ser alimentada, cambiando el estado de los contactos: contactos NA o NC (normal abierto o normal cerrado). Si la bobina del relé se energiza, el contacto NA se cerrará, mientras que el contacto NC se abrirá. (Si se le aplica un voltaje a la bobina se genera un campo electro-magnético, que provoca que los contactos cambien su estado). En la anterior foto, se puede apreciar los contactos NA y NC. Ambos están conectados a un "común", en el cual se le aplica un potencial positivo.


Ahora vamos a ensamblar el circuito en la protoboard, cabe resaltar que hemos conectado un diodo en paralelo a la boina del relé, esto es para proteger al transistor, ahora si vamos a ensamblar todos los componentes en la protoboard, recuerden descargar el diagrama para que se puedan guiar al momento del ensamble.




Cabe resaltar que los voltajes de las pilas de litio son los siguientes:

Ø Voltaje mínimo: 2.4v.

Ø Voltaje nominal: 3.7v.

Ø Voltaje Máximo: 4.2v.

Entonces como el voltaje máximo es de 4.2v, justo en ese voltaje hay que regular nuestro circuito que se corte la carga, y para esto lo vamos hacer con el potenciómetro de 1KΩ, en el siguiente vídeo vamos a ver como regular el potenciómetro, y también allí explicamos paso a paso de como ensamblar el circuito, se recomienda ver el siguiente vídeo:



Como lo hemos visto en el video el circuito está funcionando muy bien, ahora vamos a pasarlo nuestro circuito a una baquelita, primero vamos a diseñar las pistas, yo voy a realizar las pistas en le programa EAGLE, es un software muy fácil de usarlo, a continuación, les dejo unas fotos de cómo me quedo mi circuito, mas abajo en la sección de descargas allí va estar el circuito PDF más la máscara de componentes.



Descargamos las pistas y lo imprimimos en papel couche para realizar el grabado de la baquelita, ojo que deben de imprimir en una impresora láser, a continuación, les dejo el tamaño de la baquelita.

Tamaño de la baquelita: 6cm X 4cm.



En mi caso are el grabado con el método del planchado, es un método muy sencillo de hacer le grabado de nuestras baquelitas.



Ahora si empecemos a ensamblar todos los componentes en la baquelita, recuerden guiarse de la mascara de componentes, a continuación, les dejo unas fotos de como me quedo mi baquelita.






A continuación, les dejo el video donde allí les explico paso a paso de como ensamblarlo en la baquelita, allí también hacemos las pruebas con pilas de litio, les recomiendo ver el siguiente video.

Video.





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