- Jue, 10 Oct 2013 0:56
#1243778
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29 - El cargador automático Imax B6 y un sencillo dispositivo de carga doble
Las baterías de Litio-Polímero (LiPo) tienen realmente muy buenas características, 3,7 volts por elemento, intensidades de descarga permanentes que llegan hasta 70 veces la capacidad nominal y hasta 130 veces en períodos breves. A la vez son compactas y de bajo peso, lo cual las hace ideales para el vuelo eléctrico.
También tienen problemas, como que no pueden quedarse sin carga, aconsejando que cada elemento no baje nunca de los 3 volts, y que con sobrecargas o descargas de demasiada intensidad pueden hincharse y arder o explotar.
Estas baterias tienen una vida de unos cuatro años a partir de la fecha de fabricación y unos 350 ciclos de carga/descarga, aunque ambas cosas pueden variar dependiendo del fabricante y del cuidado en la carga y uso que se le dé, especialmente, de recibir un mal trato ambos parámetros pueden menguar de forma considerable.
En cuanto a la carga, normalmente ha de hacerse a 0,5 C, es decir, con una intensidad que sea la mitad de su capacidad nominal, con lo cual el tiempo de carga será de unas 2 horas. Sin embargo, si hay prisa se puede aumentar esta intensidad de carga hasta 1C, con lo cual el tiempo de carga será más o menos de 1 hora. Los fabricantes no aconsejan superar esta tasa de carga, porque en caso de hacerlo la vida de la batería también se va a resentir.
Aparte de todo eso, la carga de estas baterías ha de realizarse de forma muy estricta. Con tensiones relativamente bajas en los elementos la intensidad ha de ser de 0,1 ó 0,2 C, aumentando a medida que la tensión sube y finalizando con una intensidad otra vez débil al alcanzar el elemento los 4,2 volts. Por otra parte las baterías suelen estar formadas por series de elementos, desde 1 hasta 6, dando respectivamente tensiones desde 3,7 a 22,2 Volts, y en caso de contar con más de un elemento se han de "balancear", es decir, comprobar que la diferencia entre ellos sea inferior a los 0,1 volts, porque en caso contrario, en situaciones de descarga, algunos elementos podrían bajar de los 3 Volts o incluso llegar a invertir su polaridad, lo cual podría causar un notable deterioro e incluso la destrucción de la célula y por tanto de la batería entera. En caso de existir diferencias de este tipo el propio cargador se ha de encargar de compensarla.
El cargador automático Imax B6, capaz de cargar baterias de plomo, niquel-cadmio, niquel-hidruro, litio-ion, litio-polímero y litio-hierro
Para cumplir con todos estos requisitos hoy en día se venden sofisticados cargadores que funcionan de modo conmutado y son controlados por un microcontrolador. Normalmente disponen de muchas funciones y posibilidad de cargar diversos tipos de baterías. Yo he comprado un Imax B6, que según escuché en comentarios de foros tiene una buena relación calidad/precio. El cargador lo compré en HobbyKing y según recuerdo me costó unos 25 $. Es bastante compacto y se maneja de forma fácil mediante cuatro botones y un display situado en el frontal que va mostrando los distintos parámetros y menús. En su costado izquierdo tiene la entrada de tensión continua de 11 a 18 Volts, y en el derecho muestra las bases-banana roja/negra de salida de carga y 5 conectores de 3, 4, 5, 6 y 7 contactos cuya misión es balancear los elementos intermedios de la batería bien sea como función aislada o simultáneamente en el momento de la carga.
Conectores de salida del Imax B6, las dos bases-banana de carga y los cinco conectores de balance, para baterías de 2 a 6 elementos
El cargador es configurable para baterías de plomo, baterías de Niquel-Cadmio y Níquel-Hidruro, y baterías de Litio-Ión, de Litio-Polímero y de Litio-Hierro. Su carga se puede ajustar entre 0,1 y 5 Amperios, y las tensiones (en el caso de las baterías de Litio-Ión) desde 1 elemento (3,7 Volts), a 6 elementos (22,2 Volts). El cargador se sirve con una serie de conectores de carga para distintos tamaños de batería, aunque en mi caso, tanto la baterías de 1.000 mAh del King Butterfly como las pequeñas de 300 mAh del Mini Saturn, llevan el conector denominado JST, que se reserva para baterías de baja intensidad de descarga
El Imax B6 va muy bien, carga en el tiempo especificado y además indica una serie de parámetros y alarmas que sirven tanto para identificar la batería como para darse cuenta si está en buen estado, pero el problema es que sólo sirve para cargar una única batería a la vez. En el caso del pequeño avión de acrobacia Mini Saturn, dispongo de 4 unidades que normalmente tardan un total de 4 horas y media en cargar, lo cual me obliga a estar en casa y pendiente de la alarma de "batería llena" para proceder a su cambio y reiniciar el menú de carga. Por este motivo he pensado en una manera fácil de poder acortar este tiempo a la mitad, e incluso a un tercio, siempre manteniendo las adecuadas corrientes de carga, aunque naturalmente las baterías han de ser de igual capacidad y de 2S, es decir, de 2 elementos y 7,4 Volts.
El sistema no tiene ningún secreto, se trata de cargar dos o tres baterías en serie simulando que se trata de una única batería de la misma capacidad en mAh pero de cuatro elementos (4S) y 14,8 Volts. Sobre esto he estado mirando un poco a través de foros y creo que incluso venden cables hechos, con sus conectores y demás. Pero bueno, pero a mí me gusta hacer las cosas que pueda de manera manual, disfruto con ello. Así que sin pensarlo demasiado, este pasado fin de semana en que era imposible volar a causa del fuerte viento de tramontana, he construido adaptadores para conectar simultáneamente dos baterías, y estos a su vez se conectarán al cargador, al que habremos configurado para cargar una única batería a la misma intensidad pero de una tensión doble.
Circuito para la carga de dos baterías 2S en serie como si fuera una única 4S
En mis cajas de materiales guardaba un conector tipo JST de una batería para el helicóptero Walkera que me vino defectuosa de DealExtreme, y también encontré algunas ristras de contactos de tipo macho y hembra que tienen el mismo tamaño de pins y mantienen la misma distancia entre ellos.
Para construir los conectores específicos utilizaremos unas ristras de contactos del tipo macho y hembra compatibles con los JST
Primeramente realicé el conector serie de carga, es decir, el que une las baterías a las base-banana de carga principal de Imax B6. Para ello corté una ristra de 5 pins machos, retiré del soporte de plástico el pin central y con cianocrilato lo pegué con cuidado a un cuadradito de cartón duro (de tipo de tapas para encuadernar) de 1,6 x 2 cm. a una distancia, tal como muestra la siguiente imagen, que permita ensartar los conectores hembra JST procedentes de las baterías, uno a cada lado, dejando un punto vacío en el medio.
El pin metálico que he retirado y otro igual que cojo de la ristra no cortada, los pegaré sobre el soporte de plástico en una posición situada entre dos pins, de manera que efectúe la función de guía para evitar que el conector rojo JST pueda introducirse al revés.
El conexionado interno, como muestra el diagrama, une los pins centrales internos, haciendo que las baterías estén en serie, mientras que los dos extremos van a los cables rojo-negro del nuevo conector.
El primer conector pone en serie los contactos de carga JST de las dos baterías
Seguidamente realicé el conector de balance. En este caso se trata de conectores tipo JST-XH, de distinto formato que los anteriores para que no puedan confundirse. En este caso cortaremos una ristra de 7 pines macho, y retiraremos el central. Seguidamente cortaremos otra ristra de 5 contactos hembra, efectuando las soldaduras de unión como muestra la siguiente imagen, con las dos periféricas macho que van a las correspondientes periféricas hembra, y las dos más centrales macho, unidas entre ellas, van al central de la ristra hembra.
El segundo conector pone en serie los contactos de balance JST-XH de las dos baterías
Una primera prueba me indica que el Imax B6 está cargando de manera correcta esta batería de 4S y 300 mAh. Y tal como habíamos calculado, el tiempo de carga es el mismo que si fuera la configuración normal con una sola batería.
Una primera prueba me indica que la carga se efectúa sin problemas
Aquí todo bien, pero en este circuito observo un posible problema. Se trata que si por error intercambiamos la posición de los conectores JST de la batería A y de la B, con respecto al orden de conexión de los conectores JST-XH, se producirá un cortocircuito de ambas baterías en serie, lo cual podrá producir daños irreparables en las baterías y hasta su incendio o explosión. Para evitar este problema he realizado un pequeño cambio en el circuito que se refleja en el siguiente esquema, en el cual, el polo negativo de la batería A y el polo positivo de la B, no están unidos en el conector de carga en serie.
En este caso, la única unión serie entre ambas baterías se efectúa en el interior del adaptador serie de balance, a través de los dos pines centrales que están interconectados entre sí.
En el caso de altas intensidades de carga, esta disposición podría causar cierta caída de tensión en los conectores y por tanto algún error de lectura de la tensión de los elementos intermedios de la batería combinada. Pero en todo caso eso no ocurrirá con las baterías que equipan conectores JST, ya que esto implica que se trata de modelos de baja capacidad y por tanto de baja carga.
Modificación para evitar un cortocircuito accidental al intercambiar los conectores JST de las dos baterías
Ya he comentado que el soporte de los acopladores se realizará en cartón de 1 mm. el cual vamos a endurecer con cianocrilato hasta que adopte la consistencia de algunos plásticos. Una vez el conexionado esté listo, iremos construyendo la envolvente de conector a su alrededor, cuidando que los conectores que se inserten sólo puedan hacerlo en su posición correcta, para lo cual crearemos las ranuras y guías necesarias.
Aspecto frontal de los dos conectores hechos de cartón endurecido con cianocrilato, con todos lo elementos de seguridad para que las baterías no puedan conectarse en forma equivocada
Una vez acabados los conectores, rotularemos las posiciones para evitar problemas, aunque con la modificación de antes en el conector de carga, el intercambio de conexiones entre A y B ahora sólo causará que los polos positivo y negativo queden desconectados, con lo cual el cargador automático nos avisará de "conexión abierta", sin que naturalmente se produzca ningún daño.
Los dos conectores acabados y correctamente rotulados
Antes había realizado una prueba de pocos minutos, ahora finalizaré la carga de estas mismas baterías y dentro de algo menos de una hora prepararé las otras dos que dispongo para el Mini Saturn.
Finalizamos las carga de las baterías con los conectores acabados
Un saludo a todos
29 - El cargador automático Imax B6 y un sencillo dispositivo de carga doble
Las baterías de Litio-Polímero (LiPo) tienen realmente muy buenas características, 3,7 volts por elemento, intensidades de descarga permanentes que llegan hasta 70 veces la capacidad nominal y hasta 130 veces en períodos breves. A la vez son compactas y de bajo peso, lo cual las hace ideales para el vuelo eléctrico.
También tienen problemas, como que no pueden quedarse sin carga, aconsejando que cada elemento no baje nunca de los 3 volts, y que con sobrecargas o descargas de demasiada intensidad pueden hincharse y arder o explotar.
Estas baterias tienen una vida de unos cuatro años a partir de la fecha de fabricación y unos 350 ciclos de carga/descarga, aunque ambas cosas pueden variar dependiendo del fabricante y del cuidado en la carga y uso que se le dé, especialmente, de recibir un mal trato ambos parámetros pueden menguar de forma considerable.
En cuanto a la carga, normalmente ha de hacerse a 0,5 C, es decir, con una intensidad que sea la mitad de su capacidad nominal, con lo cual el tiempo de carga será de unas 2 horas. Sin embargo, si hay prisa se puede aumentar esta intensidad de carga hasta 1C, con lo cual el tiempo de carga será más o menos de 1 hora. Los fabricantes no aconsejan superar esta tasa de carga, porque en caso de hacerlo la vida de la batería también se va a resentir.
Aparte de todo eso, la carga de estas baterías ha de realizarse de forma muy estricta. Con tensiones relativamente bajas en los elementos la intensidad ha de ser de 0,1 ó 0,2 C, aumentando a medida que la tensión sube y finalizando con una intensidad otra vez débil al alcanzar el elemento los 4,2 volts. Por otra parte las baterías suelen estar formadas por series de elementos, desde 1 hasta 6, dando respectivamente tensiones desde 3,7 a 22,2 Volts, y en caso de contar con más de un elemento se han de "balancear", es decir, comprobar que la diferencia entre ellos sea inferior a los 0,1 volts, porque en caso contrario, en situaciones de descarga, algunos elementos podrían bajar de los 3 Volts o incluso llegar a invertir su polaridad, lo cual podría causar un notable deterioro e incluso la destrucción de la célula y por tanto de la batería entera. En caso de existir diferencias de este tipo el propio cargador se ha de encargar de compensarla.
El cargador automático Imax B6, capaz de cargar baterias de plomo, niquel-cadmio, niquel-hidruro, litio-ion, litio-polímero y litio-hierro
Para cumplir con todos estos requisitos hoy en día se venden sofisticados cargadores que funcionan de modo conmutado y son controlados por un microcontrolador. Normalmente disponen de muchas funciones y posibilidad de cargar diversos tipos de baterías. Yo he comprado un Imax B6, que según escuché en comentarios de foros tiene una buena relación calidad/precio. El cargador lo compré en HobbyKing y según recuerdo me costó unos 25 $. Es bastante compacto y se maneja de forma fácil mediante cuatro botones y un display situado en el frontal que va mostrando los distintos parámetros y menús. En su costado izquierdo tiene la entrada de tensión continua de 11 a 18 Volts, y en el derecho muestra las bases-banana roja/negra de salida de carga y 5 conectores de 3, 4, 5, 6 y 7 contactos cuya misión es balancear los elementos intermedios de la batería bien sea como función aislada o simultáneamente en el momento de la carga.
Conectores de salida del Imax B6, las dos bases-banana de carga y los cinco conectores de balance, para baterías de 2 a 6 elementos
El cargador es configurable para baterías de plomo, baterías de Niquel-Cadmio y Níquel-Hidruro, y baterías de Litio-Ión, de Litio-Polímero y de Litio-Hierro. Su carga se puede ajustar entre 0,1 y 5 Amperios, y las tensiones (en el caso de las baterías de Litio-Ión) desde 1 elemento (3,7 Volts), a 6 elementos (22,2 Volts). El cargador se sirve con una serie de conectores de carga para distintos tamaños de batería, aunque en mi caso, tanto la baterías de 1.000 mAh del King Butterfly como las pequeñas de 300 mAh del Mini Saturn, llevan el conector denominado JST, que se reserva para baterías de baja intensidad de descarga
El Imax B6 va muy bien, carga en el tiempo especificado y además indica una serie de parámetros y alarmas que sirven tanto para identificar la batería como para darse cuenta si está en buen estado, pero el problema es que sólo sirve para cargar una única batería a la vez. En el caso del pequeño avión de acrobacia Mini Saturn, dispongo de 4 unidades que normalmente tardan un total de 4 horas y media en cargar, lo cual me obliga a estar en casa y pendiente de la alarma de "batería llena" para proceder a su cambio y reiniciar el menú de carga. Por este motivo he pensado en una manera fácil de poder acortar este tiempo a la mitad, e incluso a un tercio, siempre manteniendo las adecuadas corrientes de carga, aunque naturalmente las baterías han de ser de igual capacidad y de 2S, es decir, de 2 elementos y 7,4 Volts.
El sistema no tiene ningún secreto, se trata de cargar dos o tres baterías en serie simulando que se trata de una única batería de la misma capacidad en mAh pero de cuatro elementos (4S) y 14,8 Volts. Sobre esto he estado mirando un poco a través de foros y creo que incluso venden cables hechos, con sus conectores y demás. Pero bueno, pero a mí me gusta hacer las cosas que pueda de manera manual, disfruto con ello. Así que sin pensarlo demasiado, este pasado fin de semana en que era imposible volar a causa del fuerte viento de tramontana, he construido adaptadores para conectar simultáneamente dos baterías, y estos a su vez se conectarán al cargador, al que habremos configurado para cargar una única batería a la misma intensidad pero de una tensión doble.
Circuito para la carga de dos baterías 2S en serie como si fuera una única 4S
En mis cajas de materiales guardaba un conector tipo JST de una batería para el helicóptero Walkera que me vino defectuosa de DealExtreme, y también encontré algunas ristras de contactos de tipo macho y hembra que tienen el mismo tamaño de pins y mantienen la misma distancia entre ellos.
Para construir los conectores específicos utilizaremos unas ristras de contactos del tipo macho y hembra compatibles con los JST
Primeramente realicé el conector serie de carga, es decir, el que une las baterías a las base-banana de carga principal de Imax B6. Para ello corté una ristra de 5 pins machos, retiré del soporte de plástico el pin central y con cianocrilato lo pegué con cuidado a un cuadradito de cartón duro (de tipo de tapas para encuadernar) de 1,6 x 2 cm. a una distancia, tal como muestra la siguiente imagen, que permita ensartar los conectores hembra JST procedentes de las baterías, uno a cada lado, dejando un punto vacío en el medio.
El pin metálico que he retirado y otro igual que cojo de la ristra no cortada, los pegaré sobre el soporte de plástico en una posición situada entre dos pins, de manera que efectúe la función de guía para evitar que el conector rojo JST pueda introducirse al revés.
El conexionado interno, como muestra el diagrama, une los pins centrales internos, haciendo que las baterías estén en serie, mientras que los dos extremos van a los cables rojo-negro del nuevo conector.
El primer conector pone en serie los contactos de carga JST de las dos baterías
Seguidamente realicé el conector de balance. En este caso se trata de conectores tipo JST-XH, de distinto formato que los anteriores para que no puedan confundirse. En este caso cortaremos una ristra de 7 pines macho, y retiraremos el central. Seguidamente cortaremos otra ristra de 5 contactos hembra, efectuando las soldaduras de unión como muestra la siguiente imagen, con las dos periféricas macho que van a las correspondientes periféricas hembra, y las dos más centrales macho, unidas entre ellas, van al central de la ristra hembra.
El segundo conector pone en serie los contactos de balance JST-XH de las dos baterías
Una primera prueba me indica que el Imax B6 está cargando de manera correcta esta batería de 4S y 300 mAh. Y tal como habíamos calculado, el tiempo de carga es el mismo que si fuera la configuración normal con una sola batería.
Una primera prueba me indica que la carga se efectúa sin problemas
Aquí todo bien, pero en este circuito observo un posible problema. Se trata que si por error intercambiamos la posición de los conectores JST de la batería A y de la B, con respecto al orden de conexión de los conectores JST-XH, se producirá un cortocircuito de ambas baterías en serie, lo cual podrá producir daños irreparables en las baterías y hasta su incendio o explosión. Para evitar este problema he realizado un pequeño cambio en el circuito que se refleja en el siguiente esquema, en el cual, el polo negativo de la batería A y el polo positivo de la B, no están unidos en el conector de carga en serie.
En este caso, la única unión serie entre ambas baterías se efectúa en el interior del adaptador serie de balance, a través de los dos pines centrales que están interconectados entre sí.
En el caso de altas intensidades de carga, esta disposición podría causar cierta caída de tensión en los conectores y por tanto algún error de lectura de la tensión de los elementos intermedios de la batería combinada. Pero en todo caso eso no ocurrirá con las baterías que equipan conectores JST, ya que esto implica que se trata de modelos de baja capacidad y por tanto de baja carga.
Modificación para evitar un cortocircuito accidental al intercambiar los conectores JST de las dos baterías
Ya he comentado que el soporte de los acopladores se realizará en cartón de 1 mm. el cual vamos a endurecer con cianocrilato hasta que adopte la consistencia de algunos plásticos. Una vez el conexionado esté listo, iremos construyendo la envolvente de conector a su alrededor, cuidando que los conectores que se inserten sólo puedan hacerlo en su posición correcta, para lo cual crearemos las ranuras y guías necesarias.
Aspecto frontal de los dos conectores hechos de cartón endurecido con cianocrilato, con todos lo elementos de seguridad para que las baterías no puedan conectarse en forma equivocada
Una vez acabados los conectores, rotularemos las posiciones para evitar problemas, aunque con la modificación de antes en el conector de carga, el intercambio de conexiones entre A y B ahora sólo causará que los polos positivo y negativo queden desconectados, con lo cual el cargador automático nos avisará de "conexión abierta", sin que naturalmente se produzca ningún daño.
Los dos conectores acabados y correctamente rotulados
Antes había realizado una prueba de pocos minutos, ahora finalizaré la carga de estas mismas baterías y dentro de algo menos de una hora prepararé las otras dos que dispongo para el Mini Saturn.
Finalizamos las carga de las baterías con los conectores acabados
Un saludo a todos
Última edición por Anilandro el Lun, 26 Oct 2015 21:10, editado 4 veces en total.
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