TFG: Diseño y desarrollo de un cargador balanceado para baterías de litio multicelda

Cargador balanceador

El objetivo de este Trabajo Fin de Grado es diseñar, implementar y validar un cargador balanceado de batería de litio multicelda. Este sistema permitirá recargar baterías de litio y monitorizar sus parámetros, a la vez que implementará protecciones ante fallos. Además, funcionará de manera autónoma.

Primero se ha analizado y construido un prototipo de cargador, desde el desarrollo de la placa de circuito impreso hasta la selección de componentes. También se ha probado su funcionamiento.

Después se ha diseñado y fabricado un segundo prototipo con otros componentes porque no se consiguió que funcionara el primero. Se ha desarrollado una placa de circuito impreso y un código básico para luego hacer pruebas de carga, protecciones y de rendimiento, integrándolo en un sistema que incluye microcontrolador, botones y pantalla.

Finalmente se ha desarrollado una versión optimizada de este último prototipo, donde se ha reducido el tamaño y eliminado componentes innecesarios. Este diseño será el que posteriormente usen los integrantes del laboratorio B105 para integrarlo en sus proyectos.

TFG: DESARROLLO DE UNA INTERFAZ INALÁMBRICA IEEE 802.11 PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE FUNCIONALIDADES DE UN NODO PASARELA PARA UNA RED INALÁMBRICA DE SENSORES COGNITIVA

wifiPCBWEB

Las redes cognitivas de sensores, CWSN por sus siglas en inglés (Cognitive Wireless Sensor Network) son capaces de modificar sus parámetros de transmisión y recepción, adaptándose a las variaciones del entorno, permitiendo optimizar la comunicación. Estas redes son capaces, por ejemplo, de modificar la modulación, la velocidad de transmisión o la frecuencia de emisión, recurriendo a las bandas menos saturadas y por tanto, optimizando la comunicación. Estas redes además, suelen contar con numerosos sensores, algunos de ellos usados para obtener información del entorno y otros empleados en la propia optimización de la comunicación.

Como indica el título del proyecto, durante el mismo se ha trabajo en la mejora del banco de pruebas para redes inalámbricas de sensores cognitivas del B105, conocido como TestBed cNGD, donde cNGD  son las siglas de cognitive New Generation Device, nombre que reciben los nodos que conforman esta red cognitiva.

cNGD

Fotografía de un nodo cNGD

El proyecto se ha centrado en el diseño de un nodo pasarela, que permite una comunicación sencilla entre un ordenador y la CWSN, pudiendo obtener información de ésta. El diseño de este nodo se ha basado en el estándar IEEE 802.11 ya que está muy extendido y existen numerosos dispositivos que lo implementan.

Para diseñar este nodo pasarela, se ha recurrido a las cabeceras de expansión del cNGD, que permiten la colocación de distintos módulos que aumentan sus funcionalidades. Se ha creado, por tanto, un nuevo módulo Wi-Fi compatible con dichos pines. Durante este proyecto se ha realizado tanto el diseño del mismo como la implementación en circuito impreso.

Para que este módulo de expansión sea capaz de funcionar en los nodos, ha sido necesario crear software nuevo propio para el módulo, así como modificar el software del cNGD, añadiendo nuevas funciones, modificando las ya existentes y eliminado las que se han quedado obsoletas.

A día de hoy, aún faltan por realizar algunas pruebas, ¡¡pero la implementación parece ser todo un éxito!!

El módulo de expansión Wi-Fi es el que aparece al principio de esta publicación.

Para dotar a este nodo, y en general, a cualquier nodo de mayor movilidad, se ha realizado también el diseño e implementación de un sistema de carga de baterías de litio. Este módulo de expansión permite actualizar la antigua alimentación a pilas, a una basada en baterías de litio recargables, más cómoda y eficiente. Este sistema de carga, igual que ocurre con el módulo Wi-Fi, hace uso de los pines de expansión con los que cuenta el nodo. El módulo, es capaz de cargar la batería desde diferentes fuentes de alimentación y permite simultáneamente alimentación y carga. Este módulo se puede usar en cualquier nodo de la red sin que sean necesarias modificaciones.

Las pruebas para este módulo sí que se han realizado ya y se ha comportado según lo esperado, por lo que se puede dar por finalizado el mismo y realizar el montaje para que todos los nodos de la red dispongan de un cargador.


ChargerPCB

Módulo de expansión cargador de baterías