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Supercondensadores

 

Como ando un poco atascado con el tema del mote, concretamente con el envío del paquete cuando cambia el estado de una puerta me veo obligado a depurar el código del X4 con el depurador de Digi. El depurador se ejecuta en el gateway y va un poco lento, lo que me deja tiempo para pensar.

La semana pasada pensaba, en relación con la alimentación del mote serie, que es un dispoditivo que vamos a utilizar en contadas ocasiones y que el puerto rs232 tiene algunas tensiones de 15V que habitualmente están activas. la idea inicial era aprovechar esta energía para hacer funcionar el mote serial sin baterías (si el sensor de un ratón serie puede hacerlo porque no nuestro mote).

El primer problema es que la tensión es inadecuada, pero podemos adaptarla, el segundo problema es que la corriente que suministra es insuficiente. La cuestión es que en condiciones normales el dispositivo no se utiliza, por lo que podríamos almacenarla para el momento en el que fuera necesario ( y a partir de aqui surgen nuevas ideas). La solución es un supercondensador….

Supercondensador

Wikipedia dice: 

Los condensadores de doble capa (EDLCs por sus siglas en inglés), también conocidos como supercondensadores, supercapacitadores, pseudocapacitadores, condensadores electroquímicos de doble capa(EDLC), ultracondensadores o ultracapacitadores, son capacitores electroquímicos que tienen una densidad de energía inusualmente alta en comparación con los condensadores comunes, generalmente miles de veces mayor que un condensador electrolítico de alta capacidad. Por ejemplo, un típico condensador electrolítico D-Cell tendrá una capacidad de decenas de miliFaradios (mF). Un EDLC del mismo tamaño tendría una capacidad de varios Faradios (F), una mejora de alrededor de dos o tres órdenes de magnitud en la capacidad, pero generalmente a un menor voltaje de trabajo. Más grandes, Los EDLCs comerciales cuentan con capacidades tan altas como 5000 F. La mayor densidad de energía en la producción es de 30 Wh / kg. Un condensador es un elemento pasivo de circuito eléctrico con dos terminales formado por dos placas conductoras separadas por un aislante, donde se almacena energía eléctrica debido al paso de las corrientes de una placa a otra a través del aislante.

La idea es aprovechar la tensión del puerto rs232 para ir cargando durante varias horas un supercondensador, de forma que cuando necesitemos acceder podamos sumar la corriente suministrada por el puerto durante horas a la que hemos ido almacenando en el supercondensador. De esta forma el mote podría funcionar sin pilas si el uso no es continuo. Pódríamos incluso hacer un uso contínuo activando y desactivando el circuito con un duty cicle determinado, al fin y al cabo con 9600 baudios nos vale.

Como el supercondensador tiene una resistencia serie hay caida de tensión, lo que he pensado es cargarlo a 5,5V y poner un circuito que convierta a 3,3V, de esto hablaré más adelante.

He comprado un supercondensador de 0,1F (1,6€) del tamaño de una aspirina, lo he cargado durante dos minutos a 5V y lo he enchufado al mote de iluminación/temperatuta (considerando que por la resistencia interna la tensión va a caer a unos 3V), el resultado es interesante. Puedo enviar 25 lecturas con la energía almacenada en el supercondensador. Eso implica que:

  • Con una corriente de carga de 0,5mA puedo enviar una lectura cada 10 minutos.
  • Puedo almacenar la energía para 25 envíos en “algo” del tamaño de una aspirina.
  • Si pongo un condensador de 1F tengo energía para 250 lecturas, de 10F para 2500 lecturas.

Ahora que veo que funciona me planteo que el energy harvesting es perfectamente factible. Me planteo aqui varias ideas: Con una placa de 9×6 cm y buenas condiciones solares obtenemos 100mA a 4,5V, eso es suficiente para cargar el supercap en el mínimo tiempo (pongamos unos 25 segundos en esas condiciones). Entiendo que la corriente es proporcional al tamaño de la placa, en teoría en buenas condiciones de luz podríamos cargar el supercondensador en unos 3 minutos con una placa de 2×3 centímetros o podríamos enviar una lectura cada 5 minutos con una placa solar de 1×1,5 centímetros.

Mirándolo desde otro punto de vista, con una placa de 9×6 centímetros (un poco más grande que nuestro mote) ¿qué condiciones lumínicas serían necesarias? porque igual es suficiente con la luz ambiente de una oficina y pueden funcionar sin baterías ¿no?

¿y con una bobina y la energía radioeléctrica?…

Realmente se abre un mundo de posibilidades…..

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