23 sept. 2016

Tipos de Sistemas de Control de Baterías (BMS); construyendo baterías a medida



Complementando la información ya abundante en este blog sobre las baterías, su reciclaje y reparación, y los BMS, entraré a analizar los tipos de BMS y calidades que nos podemos encontrar entre los BMS chinos.
La principal razón de la corta vida de las baterías de cualquier tipo suele ser su mala conservación; bien porque permanecen descargadas o se descargan más de lo conveniente en el caso de las de litio, o bien la falta de equilibrio entre las celdas en el caso de las baterías de plomo (que aunque soporten mejor las sobrecargas, las celdas del lado positivo siempre terminan por dañarse antes, gasificándose y sulfatándose prematuramente por sobredescargas).
Y para proteger las baterías (sobre todo las de litio, peligrosas si se sobrecargan o cortocircuitan), los "Battery Management Systems" o BMS entran en juego para un buen uso y larga vida de las baterías.

Cómo elegir el BMS que necesitamos

Antes de entrar en detalle a comparar los controles de carga, los que se inician en este mundo preguntan muchas veces qué control necesitan para la batería que quieren montar. Voy a intentar explicarlo en sus conceptos, pero informaros más a los que no tengáis experiencia con este tema.

El BMS va ligado a la batería; el tipo de tecnología, tasa de descarga, número de celdas es lo que necesitamos saber antes siquiera de comprar nada. Además debemos tener bien planificada la batería según la demanda del aparato en cuestión antes siquiera de pedir el material.

Imaginemos que tenemos un cochecito para niños movido por batería de plomo. Si tiene dos baterías de 6V en serie, necesita un total de 12V, y mirando el consumo (en este caso es el motor es de 100W, y lo que más consume) entonces necesitaremos montar una batería que pueda entregarnos al menos 8Ah (100/12). Si cogemos unas baterías de LiCo de las empleadas en portátiles, (Iones de litio y cobalto) necesitaremos al menos 3 pilas en cada celda (ya que tienen 1C de capacidad de descarga; en este caso alrededor de 2,5Ah cada una), con 3 celdas de 3,7V nominales (voltajes entre 9 y 12,6), con lo que con 9 baterías de 2,6Ah cada una estamos cubiertos.

El BMS en este caso tendrá que ser 3S (3 celdas en serie) y de 8A mínimo (recomendable 10A o más para que no haya intermitencias al cortarse el paso de corriente en las arrancadas de más consumo del motor) y para LiCo o LiPo (se las agrupa frecuentemente con la denominación Li-Ion, erróneamente porque de Li-ion hay muchas químicas diferentes).

Espero que ahora quede un poco más claro... :P

BMS para baterías de plomo

Un buen sistema de control de equilibrio entre celdas siempre es recomendable, ya que ninguna batería sale de fábrica exactamente igual, siempre tienen alguna diferencia (resistencia interna, capacidad), aunque en los sistemas de baterías de plomo a veces sea inviable por las altas corrientes que manejan, lo económicas que resultan las baterías, y su tolerancia a la sobrecarga, aunque existen sistemas de balanceado que alargan su duración al doble como éste, muy recomendables en los grandes packs de acumulación de energía solar:

Balanceador de 12V (equilibrando un pack de 4x6V en celdas de 2S)
Estos balanceadores tienen la pega del consumo en vacío de hasta 50mA (dependiendo del modelo) ya que están igualando constantemente, por lo que sólo es recomendable para baterías que se recargan a menudo (Acumulación de energía solar y equipos usados con frecuencia). A esto se suma la autodescarga de entre un 4 y un 10% mensual de este tipo de baterías.

BMS para baterías de iones de Litio

Hay a la venta controles chinos de carga con balanceo muy económicos, pero tenemos que tener cuidado con los que simplemente protegen la batería contra la sobrecarga/sobredescarga, los cuales hay que evitar, ya que en pocos ciclos terminamos extenuando una de las celdas.
Por ejemplo testeé el siguiente BMS de 8S para LifePo para poner en mi bici eléctrica, descargando totalmente una de las celdas, y la carga se detenía cuando alguna de las celdas alcanzaba el máximo, sin llegar a cargar del todo la más vacía. Si lo examinamos, vemos que no tiene ningún tipo de microcontrolador, simplemente hay un control de voltaje en cascada que detiene la carga o descarga si cualquiera de las celdas excede unos voltajes predeterminados. Y eso que en la página se indica que SÍ balancea, y a 70mA, lo cual no es cierto:
Este tipo de BMS sólo sirven para proteger las baterías en la carga/descarga

El siguiente en cambio, balancea correctamente, gracias a sus microcontroladores, y puede entregar hasta 10A sin problema (15 o 20A con ventilación apropiada).
En los detalles técnicos se indica que balancea con una corriente de hasta 70mA, pero dudo que pase de 30mA:


Hay que prestar atención a dónde se colocan los cables de balanceo.


He encontrado poca oferta de balanceadores LiFePo, ya que esta tecnología se utiliza muy poco en baterías, a pesar de sus increíbles cualidades. Del mismo fabricante, también tienen para LiFePo 10S y 60A de corriente de descarga.
Así que, en resumen, uid de los BMS sin microcontrolador central.

Preparando una batería 12V para Sai y cochecitos

En este caso, aproveché las baterías ANR26650/A1 que me quedaban para colocarlas en el viejo SAI que originalmente empleaba dos baterías de 6V plomo/gel colocadas en serie (y que estuve usando con viejas baterías de coche), pero bien podría valer otros usos, como incluso arrancar un coche o motocicleta de gran cilindrada, ya que el protector de batería puede entregar 300A instantáneos a 12V (hay gente que usa este sistema para ultraligeros por su peso):

Protector de batería sin balanceo de celdas
Al entregar 13,3V finales en la recarga, los 4 packs en serie de 2 baterías (4S2P) se quedan cargadas en unos saludables 3,32V cada uno, lo que supone una carga del 90% de su capacidad, y al no mantenerse al 100% alargamos su longevidad:



De esta forma pesa menos y tiene la misma capacidad; un SAI muy útil para evitar perder piezas en la impresora 3D en caso de que se vaya la luz :)


Si tenéis alguna duda, comentad bellacos!

12 sept. 2016

Configuración de captador solar térmico como apoyo de caldera de gasoil



Antonio de Orense tenía una placa solar con un depósito de 150 lts conectado al mismo circuito de ACS pero de forma separada, de forma que cuando hacía sol tenían que andar abriendo y cerrando llaves para aprovechar esta energía y ahorrar gasóleo de la caldera.
Con la energía solar térmica (precalentar el agua con un captador solar) todo son ventajas. Este sistema de energía renovable es, hoy en día, el que más rápido se amortiza, generalmente en dos años se amortiza la instalación, y dura hasta 30 años, con un mínimo mantenimiento. Es dinero fácil, y quien no lo tenga puesto, debidamente dimensionado, está tirándolo, literalmente. Además no está grabado por ningún tipo de impuesto (más bien lo subvencionan) no como sucede con la electricidad (sic fotovoltaica :*( ).


Tras analizar su instalación de ACS (ignorando los tubos de calefacción), le aconsejé que usara la termosolar como nosotros lo hacemos; apoyando a la caldera (de gas en nuestro caso).
El método es sencillo; se le proporciona agua templada del depósito directamente a la caldera, de forma que ésta sólo tiene que aportar la energía suficiente para llevarla a la temperatura de consigna (suelen ser 60º), y así te olvidas.

16 ago. 2016

DIY: Evita problemas de sobrecalentamiento en tu PS3 con un chip y sensor por 5€


Con un pequeño chip Digispark Attiny85 veremos cómo regular el ventilador de la PS3 (o cualquier ventilador controlado por PWM) según la temperatura, evitando que se estropee prematuramente. 
Los ingenieros de la PS3 le dieron prioridad al silencio de la PS3, ya que está destinada a ser un centro de juegos y multimedia, por lo que la temperatura que puede llegar a alcanzar va dañando las soldaduras del mismo, y al cabo de pocos años termina estropeándose por mal contacto de soldaduras (sólo reparable con un reflow o reballing).
La PS3 tiene un ventilador regulado por pulsos PWM, y el attiny85 de Atmel se puede programar fácilmente con el IDE de Arduino.
Hay ejemplos en Youtube e internet de gente que ha regulado el ventilador de forma fija para que vaya siempre más acelerado (con una resistencia en el cable gris conectado a los 12V, regulando a 1V aprox., o bien con un potenciómetro para hacerlo manualmente), pero no es la mejor solución ya que no tiene en cuenta la temperatura del procesador (que puede variar mucho según la temperatura ambiente), y aunque funciona, al tener que cubrir todos los casos, suele quedar más ruidoso. Además con esta solución tenemos la ventaja de que si oímos el ventilador muy fuerte, es que seguramente tenga un problema de falta de ventilación por polvo u otro problema.

12 ago. 2016

Control centralizado del sistema mixto Solar-Biomasa mediante placa Arduino y TFT Shield


En esta entrada voy a compartir con vosotros las mejoras que he realizado al sistema mixto solar-biomasa, que consiste básicamente en cambiar el obsoleto sistema de control por termostatos con un sistema centralizado basado en Arduino totalmente personalizable, flexible y ampliable; veremos su montaje, componentes y código fuente.

Materiales utilizados:

   1- Arduino MEGA 2560 (en concreto he usado un clon Funduino), ya que el TFT shield no me deja suficientes entradas/salidas libres en el UNO R3.
   2- Pantalla táctil TFT de 2,4" McuFriend, que nos dará gran libertad a la hora de mostrar la información en pantalla. Las librerías que mejor me han funcionado son las de BUHOSOFT; aquí podéis descargar la versión que yo he usado.
   3 - Relés para activar electroválvulas; con unos alimentados a 5V que pueden manejar 230V y 10A nos vale de sobra. Para no estresar el regulador de la placa arduino, los alimento independientemente con otro regulador L7805 (maneja entre 7-30V y 1,5A máx). Al ser tan bajo el consumo, ni necesitamos un disipador:


   - Un altavoz-zumbador para la alarma de aviso en caso de problemas, que funciona entre 7 y 12V con 100dB, suficiente.
   - Un relé SSR DC-DC para activar el zumbador; tan sólo consume entre 3 y 25mA por lo que podemos activarlo directamente con el pin Arduino. Yo he usado uno de estado sólido más que nada porque no me quedaban del otro tipo, pero dado que es un elemento que se va a activar poco, es mejor ir a uno mecánico más económico y compacto:

- Otro relé estado sólido AC-DC para activar el motor de al menos 10A, será el elemento que más sufra las contínuas activaciones, por lo que la durabilidad y fiabilidad del relé de estado sólido asegurará mucho tiempo sin mantenimiento. Le he añadido un disipador por si se calienta, aunque me he excedido en su tamaño como luego he comprobado, pero mejor pecar por exceso ;).

20 jul. 2016

Ahorrar energía con un enchufe temporizado: Hazlo tú mismo con Arduino

He aprovechado este enchufe Wifi para construir un enchufe con cuenta atrás
Tenía un enchufe wi-fi programable Contros de Broadlink estropeada la tarjeta wifi (ya me habían enviado otro en su lugar):



 y dándole al coco me dí cuenta que podía venir muy bien un enchufe que se activara por un determinado tiempo sólo con pulsar su botón, con incrementos del mismo tiempo a cada pulsación (similar a como trabajan los microondas electrónicos, que con cada pulsación del botón de calentado rápido añade 30 segundos al tiempo). Una imagen vale más que mil palabras:

Podríamos usar este enchufe en muchos casos; yo por ejemplo tengo una cafetera Philips con el botón bastante inaccesible que hay que encender y apagar cada vez que se usa para que no esté consumiendo siempre al mantenerse caliente. En este caso la activaríamos a la mañana con una simple pulsación del botón y la tendríamos preparada por una hora.Otro ejemplo son los enchufes mata-mosquitos (de líquido o pastillas) que muchas veces se olvidan encendidos, contaminando el ambiente con veneno sin necesidad ya que, si os fijáis, todos mueren al de media hora y dos horas, y no es necesario más tiempo a menos que dejemos una ventana abierta. En este caso evitaremos veneno en nuestro organismo que a la larga puede afectar a nuestro sistema nervioso (o puede que no, y los máximos de exposición por los que se regulan estos aparatos sean saludables, pero lo más saludable es evitarlo), además de ahorrar en el consumible.
Un enchufe así (que no sé si estarán disponibles a la venta) es muy sencillo de construir con Arduino, y es más útil que uno Wifi en algunos casos. El problema es que si queremos hacerlo lo más compacto posible, debemos usar una placa lo más pequeña posible (más que el Nano). Y más en este caso que la caja del Contros reciclada no es amplia precisamente:

9 jun. 2016

Modificando una estufa insertable de leña para añadir doble combustión y ventiladores


En esta entrada, que llevaba tiempo "en espera" por diversos motivos (mis disculpas a Alberto, entono el mea-culpa), un animado amigo de lo sostenible nos comentará cómo modificó el 2014 una estufa sin demasiado esfuerzo para optimizar su rendimiento, divirtiéndose de lo lindo en el proceso.

Alberto nos comenta que se animó a hacer fotos de ello y a redactar lo hecho porque le vinieron muy bien los ejemplos e información que puse en este blog.
Añadiendo tubos de acero para doble combustión y ventiladores aumentamos la eficiencia de la combustión al entregar el oxígeno donde hace falta, y además precalentado, y los ventiladores son necesarios para optimizar la extracción del calor a la estancia y alargar la vida de la estufa al reducir la temperatura de la estructura, que de lo contrario se vería muy estresada por los cambios extremos de temperatura al aumentar su rendimiento. Estas modificaciones son seguras (con el único peligro de revoque de humos, controlable y que comentaremos en detalle). 
Así, que sin más dilación, dejaré que sea él mismo quien nos lo cuente (disculpad la calidad de las fotos):

Presentación y proyecto

Lo primero es presentarme soy Alberto y no soy profesional de este sector, pero me gustan las herramientas y me atrevo con todo.
Me hacía falta para el pueblo 1360m sobre el nivel del mar en Ávila  un insertable,  ya que el fuego bajo nunca  pudo calentar la fría casa de granito. Y por supuesto lo quería con doble cámara y doble combustión. 
No recuerdo muy bien la medida del hueco que tenía en la chimenea; serían unos 530mm, aproximadamente, bastante poco, no encontré insertables fabricados de ese tamaño. Los laterales de la chimenea también son granito pero el problema es que  sujeta una gran viga del tejado en mitad de la casa y no me hacía ninguna gracia estrechar demasiado los muros.
Así que estaba dispuesto a hacérmela a medida. Estuve preguntando por cristales templados para empezar por la puerta… ufff … ¡¡que trabajo encontrar los materiales!!.
Por casualidad encontré en Leroy Merlin un hogar a bajo precio que se acercaba a las medidas, y por 250 euros me pareció muy interesante sobre todo porque tenía la mitad del trabajo ya hecho.


2 jun. 2016

Reparando un cargador Li-ion chino de 42V marca "Rait"

El circuito: en los disipadores un diodo UF1004 y un MOSFET tipo N de 600V MDP11N60(izda)
A un compañero se le había estropeado el cargador de su batería, me comentaba que le había dejado de funcionar, pegando un estallido al ir a cargar su batería de 20Ah para el patinete la última vez.
Normalmente cuando suena una pequeña explosión, es que algún componente electrónico se ha ido a freír gárgaras, así que revisé los componentes y a primera vista no se veía nada estropeado, ni siquiera el MOSFET se había dañado.
Se trata de un transformador de 180/240VAC a 42VDC y 5A de carga bastante sencillo (aunque el voltaje de salida real son 40,7V, mejor aún para la longevidad de la batería), de marca desconocida china que venía con la batería de 20Ah china que adquirió.

Al revisar las pistas por debajo, vemos lo que ha pasado: la pista que conecta con la salida no había aguantado el pico de intensidad del momento de conectar a cargar la batería (los condensadores pueden entregar una corriente importante en el momento de conexión); se ve que por diseño tiene 3 pistas (posiblemente para poner resistencias a modo de fusibles en las zonas estañadas) pero sólo tenía conectada 1.

30 may. 2016

Cómo fijar un televisor a una pared o mueble para evitar que caiga

Mini-tutorial para proteger a los niños de golpes (y a la TV!)

Con los televisores cada vez más grandes y finos, dejarlos sólo sobre las estrechas peanas que traen es tentar a la Ley de Murphy, habiendo niños de por medio sobre todo que podrían salir mal parados. Los accidentes de este tipo son cada vez más frecuentes, y suelen terminar con un pie dolorido y la televisión en la basura.
A veces colocar un práctico soporte de pared no es lo más práctico, si la tele no es muy grande o si queremos darle cierta portabilidad, y cuestan un dinerillo.
Evitar este riesgo es tan sencillo como fijarlo con algún sistema de seguridad a la pared o mueble más cercano, en consonancia con su peso y que evite su caída, y esto es recomendable aplicarlo también a los muebles y armarios sobrecargados a los que pueda subirse un niño o un adolescente alocado ;).

25 may. 2016

Sustituyendo la batería del acelerador del ARRAY por una Li-Ion

Acelerador de array con batería de NI-MH sustituída por una Li-ion 18650
En esta entrada veremos otro ejemplo de actualización de una batería NI-MH por otra de Li-ion, mucho más duradera y sin efecto memoria, además de ahorrar un pico a la larga en baterías. Estas baterías modificadas llevan dos años funcionando sin ningún problema, y eso que eran baterías ya en su ciclo final de uso, recicladas.

Los arrays de discos en los servidores suelen llevar una unidad de aceleración con memoria y una batería para evitar la pérdida de datos en caso de que la luz se marche.
Dado que la batería de Ni-MH del acelerador de arrays de muchos servidores HP trabajan con 3,6V (tres pilas recargables de 1,2V en serie), es sencillo sustituirla por una batería protegida de Li-ion que trabaja entre 3 y 4,2V (a 3,6V está a un 40% de capacidad).
La batería original, repuesto ref. 307132-001 de HP, es de 500mAh, por lo que una Li-ion de 2600 mAh supera con creces esa capacidad, por lo que conservará más energía y durante más años que la original al no tener "efecto memoria" (seguramente dure más que el propio servidor), protegiendo mejor ante los apagones inesperados los datos (recomendado además un SAI).

5 may. 2016

Cómo proteger tu router de las tormentas eléctricas con 3€



Cuando se me frió el router Asus, y tras sufrir otra vez la baja calidad del router de Jazztel (usamos mucho wifi y enseguida se satura) compré muy bien de precio en Ebay otro flamante ASUS N55U, que aunque consume algo más que el otro, es todavía más completo y potente, y que además aguanta subidas de tensión en la línea ADSL de hasta 4.000 V.



Pero puede no ser suficiente, y no me haría ninguna gracia tener que comprar otro router en mi vida por este motivo (aparte de que todo circuito electrónico dura como máximo 150.000 horas), así que estuve comentando con un técnico de Telefónica que por qué no instalaban por defecto un descargador de alto voltaje (GDT) en el PTR de entrada de la línea telefónica, y me comentó que no valía para nada, porque no sólo los router seguían cayendo con las tormentas, sino que también el GDT se estropeaba (esto lo dudo mucho, sólo es un tubo con gas que al ionizarse con el alto voltaje se deriva a masa, antes se funden los cables telefónicos).

Bueno... vayamos al grano. El caso es que si quieres que tu router valorado en más de 100€ no muera, cuanta más protección mejor, así que pedí uno a Ebay por 1,5€ + envío: