Como primer paso para revivir a Murphy-Bot (Robot Sumo) sera necesaria una fuente de energía y sin duda la mejor forma de obtener energía para nuestro robot es por medio de baterías y como ahora con el auge de los aparatos electrónicos portátiles estas han ido bajando sus precios. Hoy en día es muy fácil conseguir baterías recargables en casi cualquier lado y a un bajo costo... Nosotros nos centraremos en baterías de Ni-MH (Niquel-Hidruro Metálico) que a mi parecer son la mejor opción en relación precio, capacidad, tamaño y peso.
Estas baterías deben ser cargadas al 10% de su corriente nominal durante un periodo de 10 o 12 horas. Esto significa que si tuviésemos una batería de 1000 mAh (1 Ah) deberíamos cargarla con una corriente de 100 mA (0.1 A) durante ese tiempo.
En el mercado se pueden conseguir baterías desde 1.2 V a 19 V y 1000mAh a 2500 mAh, o lo que es lo mismo que son capaces de entregar una tensión desde 1.2 a 19 volts con una corriente desde 1 a 2,5 amperes durante 1 hora.
Inicialmente se tiene pensado utilizar baterías de 19V y 2500mAh en donde la tensión será costante hasta que la batería se comience a descargar pero la corriente será variable dependiendo el consumo, si el consumo es menor que 2,5 A, la carga de la batería durará mas de 1 hora y si es mayor de 2,5 A, y si la batería lo soporta, durará menos.
Uno de los principales problemas con el que nos hemos topado en los concursos es la falta de energía en momentos cruciales es por eso que se ha optado por trabajar con un par de baterías las mismas que serán switchables para trabajar de manera separada o conjunta a su vez se incluirá un circuito de carga integrado para no tener la necesidad de desarmar el Bot para recargarlas.
El Circuito Sería algo parecido a lo siguiente:
Como pueden ver, es muy sencillo, y contiene componentes muy comunes que son los siguientes:
C1,C2,C3: Capacitor cerámico o plástico de .1 uF
R1: Resistor cuyo valor depende de la capacidad de la batería (Se explica mas abajo)
El funcionamiento del circuito es muy fácil de entender y se puede separar en dos etapas:
Primer etapa (etapa verde): es la que se encarga de filtrar y regular la tensión. El diodo
D2 se encarga de evitar la inversión de polaridad en la batería, el
IC2 regula la tensión en 5V y los capacitores (
C1 y
C2) se encargan hacer el filtrado. Con esta etapa obtenemos 2 tensiones Vcc de 5V y Vss con la misma tensión que la batería (
B1) - 0,7V debido a la caída de tensión del diodo.
Segunda etapa (etapa amarilla): Se encarga de cargar la batería y alimentar la etapa amarilla cuando está presente una fuente de alimentación externa, si no hay una fuente externa esta etapa no funciona. El
IC1 y la resistencia
R1 proporcionan la tensión y corriente necesarias para cargar la batería, mientras que
D1 se encarga de evitar que la tensión de la batería regrese al
IC.
D3 hace que la tensión de la batería no salga por el conector del transformador cuando este no esté conectado, pero a su vez hace que la etapa verde se alimente de la fuente de alimentación externa mientras la batería se carga. Y por último en modo carga el diodo
D2 se encarga de que la tensión de la fuente de alimentación externa no ingrese directamente a la batería.
Bien hasta ahí todo claro, ¿no? pero nos queda algo en el aire: ¿y
R1 que valor tiene? bueno, eso depende de la batería, en el ejemplo a continuación se supone que la batería tiene una capacidad de 2500mAh.
Para saber el valor del resistor primero debemos saber como funciona el integrado
LM317, y para esto nada mejor que la hoja de datos del fabricante (
Datasheet), pero para quienes inician y tal vez no lo comprendan , aquí les dejo una explicación menos técnica .
El integrado en cuestión, al igual que los de la familia
LM78xx y
LM79xx, es un regulador de tensión, pero la principal diferencia entre uno y otro es que el
317 es variable, obteniendo tensiones de salida desde los 1.2V hasta los 37V, pero por suerte para nosotros esta no es la única aplicación que tiene ya que a nosotros no nos interesa tanto, en este caso, regular la tensión sino regular la corriente y para eso el circuito recomendado por el fabricante es el que aparece en la siguiente figura.
Si observamos la formula dice que la corriente de salida es igual a VRef/R1, Sabemos (gracias a la hoja de datos) que VRef es 1.25 V(típico), pero el dato que nosotros necesitamos es el valor de R1para eso debemos hacer una transposición de términos ( y es en este momento cuando nos preguntamos "¿por qué no entre a clase en vez de estar donde el Veci?")
Io está expresado en amperes y nosotros estamos hablando de miliamperes. Sabemos que 1 A es igual a 1000 mA entonces para 250 mA el valor sería 0,25 A, sabiendo esto tenemos:
Io = 0.25 A
0.25 A = VRef / R1
0.25 A = 1.25 V / R1
0.25 A * R1 = 1.25 V
R1 = 1.25 V /0.25 A
Entonces ya sabemos que R1= 1.25 V/0.25 A que nos da como resultado 5, perfecto, pero... 5 ¿que? bueno son 5 ohm, hay que tener especial cuidado con esto y tener bien claro que valores estamos utilizando, en resumen la formula a usar es:
R = 1.25V / A = Ohm
En conclusión, siempre obtendremos ohmios ingresando amperes, si son 100 miliamperes debemos ingresar 0,1 A y si son 2 Mohm el resultado será 2.000.000 Ohm.
