El botón de encendido en los dispositivos actuales

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Hasta hace no mucho, todos los aparatos que nos rodean, ya sean alimentados por baterías o desde la corriente eléctrica, disponían de un botón de encendido con dos posiciones que desconectaba el aparato completamente de la fuente de alimentación. Las únicas excepciones eran los aparatos que siempre debían estar conectados (despertadores, etc.). Algunos de estos lo implementaron de una forma más o menos disimulada en la interfaz (p.e. el temporizador de un horno), pero en otros aparatos, como televisiones, siempre suponía levantarse a pulsar el botón para encenderla.

En el caso de los aparatos alimentados por baterías, estos botones comenzaron a desaparecer antes que en los dispositivos domésticos, siendo sustituidos por un botón que, habitualmente mediante una pulsación larga, encendida o apagaba el dispositivo. Esto permitía ahorrar un botón voluminoso debido al mecanismo de enclavamiento y sólo servía para esta función. Esta forma de encendido tenía un pequeño problema, que no era útil para reiniciar el dispositivo cuando se quedaba bloqueado. Pero tampoco supuso un problema, siempre era accesible abrir la tapa de la batería y quitarla para solucionar el problema.

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Batería integrada (iPhone X).

Sin embargo, cada vez más dispositivos portátiles no permiten extraer la batería, por lo que se añaden algunas soluciones hardware para poder reiniciar el dispositivo si se queda colgado. Estas requieren, además de los componentes adicionales, una serie de consideraciones en el software que controle el dispositivo. Por otro lado, debido al aumento de funciones que realizan los dispositivos, cada vez tiene menos sentido apagarlos completamente cuando no están en uso. Estos periodos de inactividad son aprovechados por los dispositivos para descargar e instalar actualizaciones, u ofrecer funciones adicionales, como las alarmas en un teléfono móvil. En términos de experiencia de uso también suponen una ventaja, ya que reducen fricción en la interacción con el dispositivo; siempre es más probable que se use el dispositivo si siempre está listo para ser utilizado, sin tiempos de inicio ni carga.

En cuanto al desarrollo del dispositivo, supone un mayor cuidado en algunas areas:

  • Topología de alimentación: en general el dispositivo ha de ser mucho más eficiente energéticamente. En el caso de los dispositivos conectados a la red eléctrica, estos suelen estar regidos por regulaciones como la Energy Star estadounidense o su equivalente europeo, que fija unos consumos máximos en los modos de standby. Por otro lado, elementos como las fuentes de alimentación (incluidos cargadores de móviles y similares) tienen especificaciones parecidas.
    En el caso de dispositivos alimentados por baterías, el mayor problema es la duración de la misma cuando no se está usando. Esto lleva al empleo de reguladores conmutados mucho más eficientes, reducción (dinámica o fija) de las tensiones de alimentación, y la desconexión selectiva de partes del dispositivo (como la pantalla o radio). Otros aspectos que no se suelen considerar por ser despreciable su efecto, como el leakage en los condensadores de alimentación o pullups pueden ser significativos en el consumo en los modos de standby.
  • Control de brownout: si no hay la posibilidad de desconectar la batería, cuando esta no pueda proporcionar suficiente energía para que funcione el sistema, causará que no funcione correctamente pudiendo quedar bloqueado. Para ello se suelen implementar supervisores de alimentación que lo apaguen de forma preventiva, a la par que sólo permitan que se encienda cuando haya disponible energía suficiente para que arranque completamente. Esto es muy habitual en dispositivos alimentados por baterías de litio, ya que si se descargan en exceso sufren deterioro, por lo que estos dispositivos suelen impedir encenderlos cuando la batería está cerca de agotarse.
  • Control hardware de botones: dado que no hay botones de apagado, ni suele ser posible desconectar la batería en los dispositivos portátiles, se suelen implementar mecanismos hardware para poder reiniciar el dispositivo si este se cuelga. Para ello se suelen incluir circuitos de supervisión y reset, que permiten conmutar la señal de reset si una señal externa cumple ciertas características (como una pulsación muy larga en un botón).
  • Ship mode: de nuevo, debido a las baterías integradas, el consumo en standby puede suponer que, desde que se fabrica el dispositivo hasta que llega al cliente, se agote la batería completamente. Esto no solo es una “primera experiencia” de uso negativa, sino que puede suponer que la batería se deteriore. Para ello, muchos controladores de alimentación suelen disponer de un modo llamado ship mode que apaga completamente el dispositivo aislandolo de la batería para evitar este consumo. Para salir de este modo basta que el usuario pulse un botón concreto o lo conecte al cargador.
  • Gestión software de los modos de energía: todo el trabajo en el diseño hardware no es útil si la aplicación del dispositivo no gestiona adecuadamente los modos de inactividad, usando las funciones hardware disponibles (escalado dinámico de la tensión, desconexión de periféricos) y reduciendo las tareas innecesarias durante los periodos de inactividad.

Gran parte de las funciones hardware se suelen concentrar en los PMICs (Power Management IC), estos condensan cargadores de baterías, reguladores, y funciones adicionales como la gestión de botones de reset o monitorización de la carga.

Arquitectura del PMIC bq25121.
Arquitectura del PMIC bq25121.

Certificación y pruebas del proyecto Demotherm

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La pasada semana se realizó en las instalaciones de Therman (Gijón) la certificación del proyecto Demotherm ante el CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial). Durante esta visita no sólo se realizó la justificación del proyecto, sino que se aprovechó para realizar más pruebas con el robot desarrollado conjuntamente entre Therman, el Grupo de Ingeniería de los Procesos de Fabricación de la Universidad de Oviedo y el B105 Electronic Systems Lab de la Universidad Politécnica de Madrid. 

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Estas pruebas se realizaron con todos los elementos del robot ya integrados (parte mecánica, hardware y software de control y bomba de agua) para evaluar el desempeño en la aplicación final para la que se ha diseñado. Además de las pruebas de corte de hormigón, se aprovechó para comprobar algunos parámetros de funcionamiento, como es la fuerza que ha de ejercer el robot contra las paredes para no caerse. Esto permite establecer los umbrales seguros de funcionamiento que habrá de mantener el robot durante su funcionamiento en los escenarios de uso. 

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De discos duros externos, economía de escala y conectores

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Tradicionalmente los discos duros externos solían consistir en un disco duro de tipo interno junto con una controladora SATA-USB conectada al disco que le provee de conectividad y alimentación. Sin embargo, desde hace unos años, varios fabricantes OEM de discos duros han empezado a ofrecer discos duros externos (típicamente de 2,5″) que prescinden de esta controladora separada.

En su lugar, dado que realizan la fabricación del disco duro, han personalizado la placa controladora que llevan todos los discos duros. En lugar de exponer la señal SATA a través del conector habitual, han colocado en la misma placa el chip conversor SATA a USB, por lo que sólo necesitan el conector USB externo (que típicamente es microUSB, ya sea 2.0 o la versión extendida 3.0). Esto supone para el cliente que el disco es más compacto, ya que las dimensiones exteriores de la caja sólo han de incluir el saliente del conector USB. De cara al fabricante, se produce un ahorro en el BOM, ya que los conectores SATA tienen cierto coste, además de evitar otra placa con su proceso de fabricación, soldadura y testeo. Todo esto hace que, a la escala a la que se fabrican, les salga rentable el desarrollo y validación de la placa.

Sin embargo, los conectores siempre han sido propensos a daños mecánicos, tanto por el uso normal, cómo por caidas, o golpes. En los modelos antiguos, era posible abrir la carcasa y conectar el disco directamente a un PC o a otra controladora SATA a USB para recuperar los datos, o bien colocar el disco en otra carcasa. En cambio, en los modelos que llevan toda la electrónica en la controladora del disco, esto no es posible. En estos casos, quedan menos alternativas posibles:

  • Buscar el fallo en la placa (y tratar de solucionarlo). Salvo que se trate de un conector roto o alguna soldadura saltada, es complicado.
  • Encontrar las líneas SATA entre en el controlador del disco duro y el conversor SATA-USB. Normalmente estas se pueden identificar debido al rutado como par diferencial, y suelen llevar pads de test asociados a los que se puede cablear un conector SATA de datos. En este caso, se ha de buscar la forma de desacoplar el conversor USB, ya sea cortando las pistas o quitando resistencias serie si se hallan presentes.
  • Sustituir la placa controladora. En la mayoría de discos actuales, incluye una memoria flash que configura el funcionamiento del disco. Para que se puedan recuperar los datos, se habrá de sustituir la memoria de la antigua a la de reemplazo.
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Memoria flash de una controladora de disco duro.

Reemplazando el firmware ST-Link por J-Link en las placas de desarrollo de ST

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A la hora de iniciarse en el desarrollo de STM32, las placas de desarrollo Nucleo y Discovery de ST son bastante baratas, e incluyen un debugger en la propia placa (ST-Link) bastante aceptable en términos de velocidad y funcionalidad. Para la mayoría de proyectos es más que suficiente, sin embargo, existen en el mercado programadores externos más avanzados. Estos se suelen distinguir en cuanto a velocidad, soporte técnico, interfaces de comunicación, o herramientas añadidas (seguimiento de trazas, análisis de memoria, etc.).

Entre estos programadores, unos de los más conocidos son los J-Link de Segger. Estos programadores tienen un precio algo elevado (salvo la versión EDU, que no permite uso comercial). Sin embargo, cuando se usan para debuggear micros STM32 en las placas de desarrollo, ofrecen un firmware que sustituye el presente en el debugger de estas placas y que aporta la mayoría de funciones de sus programadores. 

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Programador J-Trace de Segger.

Sobre el ST-Link, aporta sólo algo más de velocidad, pero tiene mucho mejor soporte software. Esto es especialmente interesante cuando se programan algunas versiones de los Cortex M7 (r0p0 y r0p1, como el STM32F746ZG), ya que tiene implementado algunos workarounds que facilitan el debugging de estos cores (info). Por otro lado, cuando se desarrolla sobre FreeRTOS, funciona bastante mejor el soporte de thread awareness en el depurador que el que proporciona OpenOCD. 

Para ponerlo en marcha:

  1. Reemplazar el firmware del ST-Link. En la página de Segger, se puede descargar la herramienta que permite cambiar y restaurar el firmware del ST-Link. En caso de restaurarlo, es conveniente actualizarlo mediante las herramientas de ST a la ´última versión.
  2. Instalar el paquete software de Segger.
  3. Para añadir el soporte a System Workbench:
    1. Añadir el repositorio que aparece aquí a Eclipse e instalar GNU MCU C/C++ J-Link debugging, mediante Help->Install New Software.
    2. En las opciones de Eclipse, en la categoría MCU, ajustar las rutas al paquete software, tanto en la categoría global como workspace (capturas aquí).
  4. Para añadir la configuración de depuración al proyecto:
    1. Crear una nueva en la categoría GDB SEGGER J-Link debugging. En la pestaña Debugger hay que hacer unos cambios:
      1. En Device name añadir el nombre del micro (p.e. STM32F746ZG).
      2. A la hora de depurar, si saltase un fallo al ejecutar gdb –version, buscar manualmente el ejecutable en el cuadro de GDB Client Setup, por el de la toolchain. Un path de ejemplo puede ser C:\Ac6\SystemWorkbench\plugins\fr.ac6.mcu.externaltools.arm-none.win32_1.15.0.201708311556\tools\compiler\bin\arm-none-eabi-gdb.exe
        gdbconf
    2. Lanzarla manualmente (a veces System Workbench tiende a ejecutar la de ST-Link al pulsar F11 o el icono).

debugConf

Como apuntes adicionales, si se usa freeRTOS se puede cargar el plugin de thread awareness añadiendo “-rtos GDBServer/RTOSPlugin_FreeRTOS” al campo  Other options:  en la pestaña Debugger, sección J-Link GDB Server Setup.

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Soporte thread awareness en Eclipse.

A WSN-Based Intrusion Alarm System to Improve Safety in Road Work Zones

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Title: A WSN-Based Intrusion Alarm System to Improve Safety in Road Work Zones
Authors: Jose Martin, Alba Rozas, and Alvaro Araujo
Published in: Journal of Sensors
Date of Publication: Jun 2016
Digital Object Identifier : 10.1155/2016/7048141
Web: https://www.hindawi.com/journals/js/2016/7048141/

Road traffic accidents are one of the main causes of death and disability worldwide. Workers responsible for maintaining and repairing roadways are especially prone to suffer these events, given their exceptional exposure to traffic. Since these actuations usually coexist with regular traffic, an errant driver can easily intrude the work area and provoke a collision. Some authors have proposed mechanisms aimed at detecting breaches in the work zone perimeter and alerting workers, which are collectively called intrusion alarm systems. However, they have several limitations and have not yet fulfilled the necessities of these scenarios. In this paper, we propose a new intrusion alarm system based on a Wireless Sensor Network (WSN). Our system is comprised of two main elements: vehicle detectors that form a virtual barrier and detect perimeter breaches by means of an ultrasonic beam and individual warning devices that transmit alerts to the workers. All these elements have a wireless communication interface and form a network that covers the whole work area. This network is in charge of transmitting and routing the alarms and coordinates the behavior of the system. We have tested our solution under real conditions with satisfactory results.

HOVIS – Desarrollo de un sistema de control automático de la ocupación en vehículos para aumentar la eficiencia energética en peajes

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Este proyecto tiene como objetivo desarrollar un sistema que estime la ocupación de los vehículos para implementarlo en los sistemas de cobro inalámbricos en los peajes. El fin es fomentar el uso compartido de los vehículos aplicando distintas tarifas en función de la cantidad de pasajeros de cada vehículo.

Este proyecto está ubicado en la convocatoria Plan Avanza 2014 (actualmente AEESD), con las siguientes características:

Título: Desarrollo de un sistema de control automático de la ocupación en vehículos para aumentar la eficiencia energética en peajes
Código: TSI-100501-2014-1
Duración: 2014-2016
Consorcio: Valoriza Conservación de Infraestructuras y Universidad Politécnica de Madrid.
Entidad financiadora: Ministerio de Industria, Energía y Turismo

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El sistema para el control de la ocupación de vehículos consistirá en el desarrollo e integración de varias técnicas de sensorización no invasivas. Estos nodos deberán estar alimentados de manera autónoma y durante largos periodos de tiempo, pues lo ideal es que no tengan que reemplazarse. Además, las comunicaciones entre los sensores deben ser fiables y seguras, puesto que tratan con datos críticos.

Battery management: monitorizando de las baterías

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Además de las protecciones básicas y los cargadores, en muchos casos suele ser necesario conocer la carga de la batería para actuar consecuentemente, por ejemplo, para lanzar un aviso de batería baja o apagar el sistema para evitar que funcione incorrectamente.

La forma más básica consiste en leer la tensión de la batería mediante el conversor analógico digital que se halla presente en la mayoría de microcontroladores. Esta técnica es válida para sistemas que no requieran mucha precisión y puede satisfacer muchos de los casos. En caso de que el sistema tenga un consumo medio-alto, o se necesite una buena estimación de la carga, es necesario emplear un medidor de carga dedicado para obtener buenos resultados.

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Perfil de descarga de una batería de litio.

Estos medidores dedicados, además de proporcionar el nivel de carga, permiten monitorizar el estado de la batería, siendo posible leer los valores de tensión y corriente instantáneos, temperatura, envejecimiento, etc. Algunos más avanzados permiten la autentificación de la batería y conocer estadísticas como ciclos de descarga o el consumo máximo del sistema.

Para monitorizar el consumo, suelen apoyarse en una resistencia de medida externa de muy bajo valor, situada entre la batería y el resto del sistema. La caída de tensión en esta resistencia es proporcional a la corriente, por lo que así se puede medir la corriente instantánea que entra o sale de la batería. Dado que se emplean resistencias de muy bajo valor, es necesario cuidar el rutado y la soldadura para que las medidas no se vean afectadas.

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Circuito de referencia para el medidor bq27441-G1.

El medidor de batería integra esta corriente a lo largo del tiempo y, junto con la medida de voltaje que hace en el borne de la batería, predice el consumo total que se ha realizado. De esta manera, conociendo algunos parámetros básicos de la batería, permite conocer con cierta precisión el estado de carga.

A la hora de usarlo, es necesario inicializar estos parámetros del medidor a partir de las especificaciones de la batería y de los extremos de funcionamiento (tensión de terminación, tensión de funcionamiento mínima, etc.).

Una vez que se ha configurado el medidor, este comenzará a crear un modelo matemático del comportamiento de la batería, a partir del cual se extrae el porcentaje de carga actual. Este modelo evoluciona en el tiempo en función de los datos que recoge el medidor, como son la energía que absorbe la batería hasta cargarse completamente, o su respuesta ante transitorios de corriente. Esto permite que, según la batería envejece, los datos sigan siendo cercanos a la realidad.

Dado que este modelo es específico para cada celda concreta, si reemplazamos la batería es necesario reiniciar el proceso de aprendizaje. Por ello, si la batería del sistema es extraíble se habrá de monitorizar el cambio de celda para comunicárselo al medidor.

Los medidores de batería suelen ser ligeramente distintos en función de si están diseñados para residir en la batería (por lo que siempre estarían alimentados y no habría cambios de celda) o en el sistema (host), que requerirá que el medidor se adapte a la batería que se use en cada momento. En este segundo caso, siempre estará situado justo tras la conexión de la batería y antes del resto del sistema.

En cuanto a la forma de comunicar la información y configurar el medidor, la interfaz habitual es PMBUS o I2C. Si el medidor se halla en el sistema (host), no es necesario tomar precauciones específicas, mientras que, si se halla en la batería, se habrán de proteger las líneas I2C de posibles descargas electrostáticas.

Battery Management: cargando las baterías

Battery charging

Cuando se acaban las baterías, suele ser incómodo quitar la batería y enchufarla a un cargador específico, por lo que se suele incluir un sistema de carga de baterías. Este se hallará en el propio sistema permitiendo recargar la batería a partir de alguna fuente de alimentación, como un conector USB.

Las baterías de litio requieren un perfil específico de carga para que se haga con seguridad, que suele constar de tres etapas:

  • Precarga: esta se encarga de cargar lentamente la batería cuando está agotada, hasta una tensión de unos 3 voltios.
  • Cuando la batería se halla por encima de esa tensión, se comienza la carga a corriente constante (la fijada en el diseño) hasta que la tensión de la batería alcanza la tensión de terminación.
  • Cuando se alcanza esta tensión, se le fija esta tensión entre los terminales, permitiendo que absorba corriente hasta que acabe completamente cargada. La carga se da por finalizada cuando la corriente que se inyecta en la batería disminuye por debajo de un umbral específico del cargador.
Perfil carga litio
Perfil de carga de baterías de litio (carga completa y recarga parcial).

Las características de la batería nos indicarán la corriente máxima de carga, que típicamente está en torno a 1C. Esta nomenclatura significa 1 veces la capacidad nominal, es decir, si la batería es de 1000 mAh, puede cargarse a una corriente de hasta 1000 mA.

En la práctica, las baterías se suelen calentar un poco durante la carga, y si se carga a una corriente cerca de la tasa máxima, es recomendable emplear un proceso de carga que incluya regulación térmica. Esto se traduce en que el cargador ha de tener conexión para un sensor de temperatura, que suele ser una resistencia NTC acoplada a la batería.

En cuanto a la forma de regular la carga de la batería, hay dos topologías de reguladores posibles, la lineal y la conmutada. La lineal se basa en disipar en forma de calor la potencia necesaria para regular la carga a partir de la entrada, por lo que sólo son aptos para corrientes de carga bajas. Sin embargo, son más simples y compactos, por lo que son una buena elección para baterías pequeñas o aplicaciones con restricción de espacio. Dado su baja eficiencia, es necesario realizar cálculos de potencia disipada para asegurar que trabajará dentro de su rango de funcionamiento. Un ejemplo de estos reguladores es el ubicuo MCP73831 de Microchip.

Regulador lineal (MCP73831).
Regulador lineal (MCP73831).

Para corrientes más elevadas (normalmente a partir de unos 300-400 mA), la opción más adecuada son los reguladores conmutados. Estos necesitan una bobina externa, además de condensadores de filtrado (de salida y de compensación). Estos permiten corrientes de varios amperios y suelen disponer de interfaces de control y monitorización más completas.

Regulador conmutado con power-path (BQ24250).
Regulador conmutado con power-path (BQ24250).

En el mercado, existen muchos integrados que se encargan de la carga, integrando este regulador y la lógica para seguir el perfil de carga, con diversas opciones de entrada de alimentación (USB, energy harvesting, carga inalámbrica, etc.). En el caso de cargadores específicos para conexión USB, suelen detectar el tipo de puerto que suministra la corriente, adaptando la intensidad de carga en función de la disponible.

Todos los integrados de carga suelen disponer de alguna opción de monitorización de la carga. Los más básicos sólo disponen de alguna línea de salida que indica que está cargando la batería o que hay tensión a la entrada. Los más avanzados, ofrecen una interfaz a través de I2C o SMBUS permitiendo, además de consultar el estado y posibles fallos, controlar parámetros de la carga al vuelo, como puede ser la corriente máxima de carga o la tensión de terminación.

Un tema que a veces hay que considerar es el uso del sistema mientras se recarga la batería. Esto puede causar que, en cargadores comunes, el consumo del sistema se le reste a la corriente de carga de la batería pudiendo llegar, si el sistema tiene un consumo alto, a agotarla más en lugar de recargarla. Para estas situaciones, existen cargadores que se encargan de, dentro de los límites de corriente de la fuente externa de alimentación, compensar el consumo activo del sistema de manera que la batería se recargue a la corriente deseada. Normalmente el fabricante emplea uno nombre para esta tecnología, como Texas Intruments con dynamic power-path.

Por último, en algunos casos (cargadores que se configuran mediante interfaz externa) puede darse el caso de que, si la batería se ha agotado, el sistema no se encienda, y el microcontrolador principal no ordene al cargador que comience la recarga. Por ello, habrá de tener en cuenta el proceso de inicio de la carga en estos casos. En estos casos también puede ser que no se llegue al voltaje mínimo para que funcione correctamente el sistema, y se deba aplazar el arranque a que se alcance dicho voltaje.

Circuito de carga | Datasheet de TI BQ24250
Circuito de carga | Datasheet de Microchip MCP73831¡
Perfil de carga | Digi-Key
Introducción a perfiles de carga JEITA (regulación térmica): http://www.ti.com/lit/an/slyt365/slyt365.pdf 

Battery management: añadiendo baterías a los prototipos

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Muchos de los prototipos que se realizan en este laboratorio (y fuera de él) requieren de una alimentación propia, por lo que suelen emplear baterías. Actualmente, dada su alta densidad de energía, las más empleadas son las baterías de litio. Sin embargo, estas baterías requieren circuitos específicos para recargarla y para garantizar la seguridad en su funcionamiento.

La mayor parte de baterías suelen ser de química LiCoO2, las cuales son compatibles con la mayoría de circuitos integrados. Estas baterías suelen tener un voltaje nominal de 3,7 V, que sube hasta 4,2 V cuando está completamente cargada. En algunos dispositivos (como teléfonos, tablets, etc.) se emplean baterías que terminan la carga a los 4,3-4,35 V, con tensión nominal de 3,8 V. Se ha de comprobar que se elige la electrónica para la tensión de carga adecuada.

Existe un tipo menos común de baterías de Litio, las de química LiFePO4, que tienen una curva de tensión de descarga mucho más plana, y son usadas en algunas aplicaciones en las que esta característica es importante. Requieren de electrónica de control y carga específica.

En este post se comentan las protecciones básicas que se incluyen en las baterías. En sucesivos posts, se comentará el uso de cargadores, medidores de carga y algún caso práctico de cómo se ha implementado la alimentación en sistemas concretos.

Protección básica

Las baterías de litio son muy sensibles a las sobrecargas, sobredescargas, sobrecorrientes y cortocircuitos, pudiendo incendiarse de forma peligrosa en casos extremos. Por ello, y sobre todo en el diseño de prototipos, es imprescindible que integren protecciones para estas situaciones.

Típicamente, esta protección se realiza mediante un pequeño integrado que monitoriza el voltaje en la batería y actúa sobre dos transistores MOSFET para controlar la corriente entrante (durante la carga) y saliente (durante la descarga), pudiendo interrumpirla en caso de darse unas condiciones incorrectas.

Battery protection schematic
Esquema protección batería.

Dado que esta protección se implementa en todos los sistemas, muchas de las baterías sueltas que se pueden adquirir integran esta protección básica en una plaquita soldada en los terminales de la batería. Esto es muy conveniente ya que, si estuviera situada en la placa del propio prototipo, sería menos fiable al estar expuesto a problemas de soldadura, cortos o rotura de cables.

Batería con placa de protección.
Batería con placa de protección.

A la hora de elegir una batería, por simplicidad y fiabilidad, conviene elegir una que disponga de estas protecciones. Esto se puede ver en las características, donde se suelen especificar los parámetros de esta protección (además de los límites de funcionamiento de la batería). Un ejemplo de características el siguiente:

 

Parámetro Significado Explicación
Standard Capacity:2200 mah Capacidad nominal
Standard Voltage: 3.7 V Voltage nominal
Charge cut-off voltage: 4.20 ±0.03V Corte de corriente por sobrecarga. Punto en el cual el chip de protección corta la entrada de corriente.
Discharge cut-off voltage: 2.75V Corte de corriente por sobredescarga. Punto en el cual el chip de protección corta la salida de corriente.
Charge current: standard 0.2 C and maximum 1C Corriente nominal y máxima de carga. Dado que C=2200 mAh, la corriente de carga estándar es 440 mA y la máxima 2200 mA
Standard discharge current: 0.2C Corriente de descarga nominal. A esta corriente de descarga, la capacidad efectiva debería ser la nominal.
Maximum discharge current: 2.0C Máxima corriente de descarga. Máxima corriente a la que se puede descargar la batería.

En este caso, nos indica que durante la carga no se deben superar los 4,2 V, ni bajar por debajo de los 2,75 V en la descarga. Típicamente este corte de descarga es útil para que el prototipo se apague. Sin embargo, suele ser mejor monitorizar el voltaje y apagar el prototipo de forma ordenada antes de este límite o cuando la tensión cae por debajo del mínimo necesario para el funcionamiento del prototipo.

Por otro lado, en muchos sistemas se monitoriza la temperatura de la batería. Esto se suele realizar mediante una resistencia NTC que está integrada en la célula de la batería y se denota porque el conector tiene tres cables, hallándose la NTC conectada entre el central y masa. Si la batería no la integra, puede usarse una NTC con cable y colocarla pegada a la batería.

NTC con cable.
NTC con cable.

Si se trata de un prototipo y no se va a cargar o descargar la batería a tasas muy elevadas, el calentamiento suele ser despreciable y no es necesario incluir este sensor de temperatura. En cambio, en productos finales o en sistemas que pueden estar expuestos a temperaturas extremas (fuera de unos 5 a 35 ºC aprox.), es necesario incluirlo para modular o impedir la carga en función de la temperatura.

 

Imagen de cabecera | Adafruit

Pruebas realizadas al prototipo Deperita

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Para la elaboración del artículo sobre el proyecto Deperita, se prepararon una batería de pruebas con el fin de probar la eficacia del sistema.

Para un sistema de seguridad de este tipo los parámetros fundamentales son la fiabilidad de detección de los vehículos y su capacidad de transmitir el aviso de peligro, por lo que se realizaron las pruebas simulando un despliegue real para evaluar la respuesta del sistema. Este despliegue se realizó en la zona de Valdebebas (Madrid).

En estas se probó el funcionamiento del detector de vehículos para distintas configuraciones de movimiento del vehículo y colocación del sensor, además de probar diversas situaciones accidentales que pueden ocurrir en la práctica.

Respecto a la parte inalámbrica, resulta fundamental la fiabilidad de la comunicación y por ello se midieron los parámetros de alcance, latencia y fiabilidad de la red inalámbrica formada por el sistema.

Estas pruebas servirán, además de para completar el artículo, como base para el desarrollo futuro del sistema.