Tipos de baterías para robots y diseños robóticos

Introducción:

La elección del sistema de batería adecuado para sus robots es esencial porque cada tipo requiere un tipo diferente de batería. Algunos requieren de tamaños más pequeños, mientras que otros podrían requerir de los más grandes. Y luego hablamos de las variedades de baterías. Aquí hay una guía detallada sobre los tipos de sistemas de baterías para robots.

Tipos de baterías:

Nuestro enfoque principal serán las baterías recargables y el primer nombre que probablemente le venga a la cabeza es "baterías de litio"; las pilas recargables más utilizadas. Si desea algo por debajo del presupuesto, entonces las baterías de plomo-ácido se ajustarían a la factura, o podría optar por baterías de iones de litio o de polímero de litio. (Las baterías no recargables son bastante caras a largo plazo de cualquier manera).

1. Baterías de plomo-ácido

Las baterías de plomo-ácido suelen ser económicas y también vienen en grandes capacidades. Puede encontrarlos en plataformas más grandes que no requieren una gran potencia pero necesitan mucha capacidad de energía. Los encontrará en sistemas de energía solar, UPS, etc. Sin embargo, estos solo están disponibles en incrementos de 6 V y 12 V, son muy pesados ​​y tienen poca capacidad por unidad de peso. También tardan más tiempo en cargarse y pierden capacidad si se dejan almacenados.

2. Baterías de hidruro metálico de níquel

Si desea optar por una opción más económica pero más liviana que las baterías de plomo-ácido, las baterías de hidruro de níquel-metal son las indicadas para usted. Son bastante populares por su baja resistencia interna y la buena relación potencia-peso, y son mucho más seguras que las pilas de litio. Los encontrará en pistolas de airsoft, juguetes baratos, reemplazos AA/AAA, cámaras digitales, etc. Las desventajas incluyen una autodescarga más alta (alrededor de un 50% más que NiCd). También tienen una vida útil limitada y no absorben bien las sobrecargas.

3. Células de iones de litio

Las celdas de iones de litio son relativamente seguras y tienen una mayor densidad de energía, por lo que son adecuadas para equipos electrónicos que requieren más tiempo entre cargas y siguen consumiendo más energía. Sus tasas de autodescarga también son bajas y son muy ligeras. Se utilizan para alimentar dispositivos electrónicos como teléfonos móviles, computadoras portátiles y tabletas, etc. Sin embargo, una de sus principales desventajas es su costo, es decir, pueden ser bastante costosos y también sufrirán el envejecimiento. Además, requieren protección adicional contra sobrecargas y descargas.

4. Baterías de polímero de litio

Las baterías de polímero de litio suelen ser livianas y vienen empaquetadas, una colección de celdas individuales con un enchufe de equilibrio y el enchufe de alimentación principal. Están disponibles en una amplia gama de voltajes también de acuerdo con el uso requerido. Los encontrará en robots de combate, aviones RC y drones, computadoras portátiles e incluso teléfonos.

Sin embargo, tenga en cuenta que pueden ser muy peligrosos si no se manipulan con cuidado. Deben almacenarse y mantenerse adecuadamente. También pueden ser bastante caros.

Ahora analizaremos algunas especificaciones de la batería que debe conocer.

Valores nominales de la batería:

Todas las baterías vienen con una lista de clasificaciones de voltaje y clasificaciones de capacidad en amperios-hora o miliamperios-hora. Algunos también vienen con una clasificación de corriente de descarga (clasificación C) o una clasificación de corriente de ráfaga.

5. Valores nominales de la batería de polímero de litio

• Voltaje/Número de celdas:

Las baterías LiPo incluyen celdas en serie (S) y paralelas (P). Los básicos están etiquetados como 1S y, si no están etiquetados, se asume automáticamente que son 1S, es decir, un solo conjunto de celdas en serie. El voltaje nominal de una celda LiPo es de 3,7 V, por lo que si una celda es "2S", es decir, dos celdas en serie, su voltaje sería de 7,4 V. Del mismo modo, sería de 18,5 V para un paquete 5S.

• Capacidad y clasificación C:

La capacidad se refiere a cuánta energía puede contener la batería, mientras que la "clasificación C" se refiere a la medida de qué tan rápido se puede descargar una batería de manera segura sin dañarla. La mayoría de las baterías que encontrará hoy vienen con dos clasificaciones C:una clasificación continua y una clasificación de ráfagas (la clasificación de ráfagas solo se aplica en ráfagas de 10 segundos, no continuamente).

Supongamos que tiene una batería de 1000 mAh etiquetada como 25C/40C. Tiene la capacidad de manejar 25A continuos o ráfagas de 40A (generalmente por un par de segundos hasta 10 segundos). Estas clasificaciones tienden a caer en capacidades más grandes. Las clasificaciones C superiores a 50 son comunes para baterías de menos de 1000 mAh. Por lo general, una batería de 500 mAh 75C/150C puede manejar 37,5 A continuos y ráfagas de 75 A.

¿Qué voltaje, capacidad y corriente necesita?

Tendrá que hacer coincidir el voltaje del sistema de batería con el voltaje al que funcionará su motor. La capacidad simplemente ayuda a determinar la duración de la batería. Y la capacidad de descarga o corriente es básicamente la suma total de la corriente consumida por todos los motores bajo carga.

Baterías para Proyectos Estacionarios

Hay varias razones por las que debería optar por baterías en lugar del suministro de corriente alterna, incluso si su proyecto es estacionario.

• Ruido eléctrico:

Esto normalmente no sucedería con un suministro de energía limpia, pero si está trabajando en un proyecto de bricolaje, definitivamente se encontrará con un ruido de fondo que interfiere con su proyecto. Las baterías, por otro lado, le proporcionarán un suministro limpio y constante de energía de CC. Además, tampoco tendrá que lidiar con caídas de voltaje no reguladas.

• Capacidad actual

Supongamos que desea obtener un suministro de CA-CC de 12 V para un motor de 50 A, necesitará un suministro mucho mayor que 50 A. E incluso un suministro mayor que podría manejar de 75 a 100 amperios durante un pequeño período de tiempo, incluso si su motor solo funcionará a una quinta parte de eso. En su lugar, puede optar por una batería LiPo clasificada con ráfagas de más de 110 amperios junto con una fuente de alimentación más económica.

• Límites de potencia

Los límites de potencia varían de un país a otro. En los EE. UU., por ejemplo, con una potencia de 120 V, la mayoría de los enchufes de pared están conectados a un disyuntor de 15 A, lo que eleva la potencia máxima del enchufe a 1800 W. Por otro lado, los electrodomésticos generalmente están limitados a 1500 W de fuente de alimentación continua.