Tester de Capacidad de Batería con Arduino: Verifica Potencia Real y Detecta Celdas Falsificadas

Baterías NiMH y de litio falsificadas inundan el mercado: anuncian capacidades superiores a la real. El tester de capacidad con Arduino marca la diferencia.

También sirve para comprobar celdas 18650 recuperadas de portátiles.

¿Cómo funciona? ¿Por qué necesitas uno? Este artículo responde, detalla pasos de construcción y más.

¿Por Qué Necesitas un Tester de Capacidad?

Las especificaciones de batería suelen inflar la capacidad real, y las celdas envejecen. Para mantenimiento esencial, necesitas un tester de capacidad. Revela energía restante almacenada.

También indica cuánta corriente puede entregar la batería a una tensión de corte dada durante un tiempo determinado.

Otros Beneficios

• Saber cuándo reemplazar la batería.
• Detectar conectores intercelda defectuosos y celdas débiles.
• Situar la batería en su curva de vida predecible.

Cómo Funciona un Tester de Capacidad

Extrae capacidad eléctrica de la batería durante un periodo controlado. Energía extraída = rating en amperio-hora (Ah) de la batería.

Límites de descarga varían: plomo-ácido 1,67 V/celda; litio-ion ~2,5–3,0 V/celda. Para batería plomo 24 V nominal: corte mínimo 20 V.

El tester no da capacidad exacta, sino salida igual a su rating Ah. Batería útil si mantiene >80 % capacidad tras 1 h de descarga.

Un tester ideal mantiene corriente constante (rating Ah) durante toda la descarga, aunque la tensión de terminales cambie.

Tester dinámico: mantiene corriente de descarga constante variando resistencia de carga según tensión. Al iniciar descarga, resistencia cambia dinámicamente para sostener corriente requerida. Ofrece valor de resistencia a tensión de terminales.

Tester de Capacidad DIY con Arduino

Creamos un tester alimentado por Arduino. Proyecto reproducible en casa siguiendo los pasos.

Herramientas y Componentes Necesarios

Herramientas

• Pelacables
• Soldador
• Cortaalambres

Cortaalambres

• Pinza amperimétrica (clamp meter)

Pinza amperimétrica

• Pistola aire caliente
• Multímetro

Multímetro

Componentes

• Disipador térmico (heatsink)
• Pulsador (push button)
• Resistencia cerámica de potencia
• PCB

PCB

• Op-amp LM358
• Condensador 220 µF
• Bornes de tornillo (screw terminal)
• Tapa para pulsador
• Separadores PCB (stand-offs)
• Arduino Nano

Arduino Nano

• Condensador 100 nF
• Pantalla OLED 0,96"
• Placa de prototipado
• Resistencias de potencia (1 MΩ y 4,7 kΩ)
• Termorretráctil (heatshrink)
• Referencia de tensión LM385BZ-1,2 (1,2 V)

Pasos

1. Esquemático: Divide en 5 Secciones

1. Circuito buzzer: Notifica inicio/fin. Pin digital Arduino + buzzer 5 V.
2. Circuito tensión batería: Pin analógico Arduino mide tensión. C3 y C4 filtran ruido del circuito de carga constante, mejorando conversión ADC.
3. Circuito alimentación: Jack 9 V CC + C1, C2. Pin Vin Arduino → Vout. Regulador Arduino baja a 5 V.
4. Circuito carga constante: Clave: Op-amp LM358 (dos amplificadores). R2 y C6 = filtro pasa-bajos que elimina PWM del pin D10 Arduino.
5. Circuito UI: Pantalla OLED 0,96" + 2 pulsadores (arriba/abajo para ajustar ancho PWM). C7, C8 = antirrebote. R4, R3 = pull-up para pulsadores.

2. Principio de Funcionamiento

Entradas OpAmp Pin 2 y Pin 3 unificadas (un amplificador). Para abrir gate MOSFET, ajusta tensión entrada no inversora afinando señal PWM.

Corriente entra por R1 al conducir MOSFET → caída de tensión → realimentación negativa al OpAmp → iguala tensión no inversora y entrada inversora → control MOSFET. Corriente en resistencia de carga ∝ tensión entrada no inversora del OpAmp.

3. Cálculo de Capacidad

Fórmula: mAh = I × T

• mAh = capacidad batería
• I = corriente (mA)
• T = tiempo (horas)

Corriente de descarga estable gracias al circuito de carga constante.

4. Montaje del Circuito en Protoboard

Primero en protoboard para verificar. Si funciona, suelda en placa de prototipado.

Pasos para buen resultado:

• Instala Nano: corta header hembra con alicates diagonales → 15 pines cada parte. Ajusta a Nano.
• Corta header hembra 4 pines → suelda OLED a placa.
• Suelda resto de componentes y bornes. Usa cables de colores para distinguir en esquemático.

5. Pantalla OLED

OLED 128×64, 0,96". Muestra capacidad, tensión batería, tensión descarga. Pines SDA/SCL (A4/A5 en UNO) para comunicación I2C.

Librería Adafruit_SSD1306 (GitHub). Tras instalar, conexiones:

• 5V → VCC
• A4 → SDA
• GND → GND
• A5 → SCL
• Arduino → OLED

6. Separadores (Standoffs) y Buzzer de Alerta

Buzzer piezo para avisos. Dos terminales: pata larga (+), corta (–). Pegatina indica polaridad.

Si no cabe en protoboard, conecta al PCB principal con dos hilos.

• GND → terminal negativo
• Arduino → buzzer
• Terminal positivo → D9

Suela separadores a la placa → más espacio para cables y soldaduras.

7. Diseño del PCB

Usa EasyEDA online para esquemático y PCB.

Con esquemático, coloca componentes ordenadamente ocupando mínimo espacio. Si va en caja, verifica agujeros de fijación.

Rutea PCB (tracking tool): conecta todo sin solapes.

Capa silk para textos/logos. Opcional: imprimir logo en silk.

8. Montaje PCB

Herramientas: multímetro, soldador, alicates. Regla: suelda por altura de componente (bajos primero).

Pasos:

• Inserta patillas en agujeros PCB → voltea PCB.
• Punta soldador a patillas traseras → suelda.
• Aplica estaño en unión pad-patilla → deja fluir alrededor de patilla.

9. Código Arduino, Software y Librerías

Descarga e instala librerías:

• Adafruit_SSD1306
• JC_Button

10. Prueba Final

Carga batería con buen cargador. Conecta misma batería a bornes del tester. Ajusta corriente según necesidad y mantén pulsador ARRIBA ≥10 s. Sonido → inicio test.

Monitoriza parámetros en OLED. Batería descarga hasta umbral 3,2 V → pitidos retardados.

Preguntas Frecuentes

¿Cómo se prueba la capacidad de una batería?

Conecta tester a contactos +/– de la batería; aplica carga y monitoriza corriente/tensión. Lecturas precisas según química de batería.

¿Cómo monitorizar batería en Arduino?

Conecta batería a pin Vin Arduino → verás tensión en display.

¿Cómo se mide capacidad de batería de litio?

En Ah (amperio-horas). 1 Ah = 1 A durante 1 h extraíble de la celda.

Conclusión

El tester de capacidad Arduino es excelente para mantener baterías en forma. Construye o compra uno. Verifica compatibilidad con tus baterías y que funciones cubran tus necesidades.

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