Añadir una batería LiPo en proyectos con Arduino

En la próxima versión de Bike Pixels quiero integrar una batería recargable para que no haya que depender de una batería externa. En principio esto, que podría parecer algo trivial no lo es tanto. Las baterías de polímero de litio (o LiPo) son muy peligrosas si se cargan incorrectamente, se sobrecargan, se calientan en exceso o se almacenan incorrectamente pueden llegar a explotar. Por suerte para facilitarnos las cosas y permitirnos añadir una batería LiPo en proyectos con Arduino contamos con varios módulos que pueden hacer parte del trabajo por nosotros. Uno de estos módulos es el TP4056.

Carácteristicas del módulo TP4056

El elemento principal del módulo es el propio chip TP4056. Este chip es un cargador programable lineal de corriente y tensión constante para baterías LiPo de célula única. El módulo además integra dos indicadores LED del estado de carga y dos chips adicionales encargados de la protección de la batería. Aunque existen versiones del módulo que no cuentan con estos chips, en este caso vamos a utilizar una versión que sí cuenta con estos elementos igual que la descrita en la imagen.

Componentes del módulo TP4056
Componentes del módulo TP4056

El módulo facilita la realización del proceso de carga. Primero asegura una corriente constante hasta que la batería LiPo llega a los 4.2V. Después va reduciendo la intensidad de carga paulatinamente hasta completar la carga de la batería y finaliza el ciclo de carga cuando la corriente de carga desciende a una décima parte del valor programado. Soporta tensiones de entrada de hasta 8V por lo que puede utilizarse conectado directamente a un puerto USB o un cargador móvil de hasta 1.2A.

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Ventajas y desventajas de los clones de Arduino

Una de las primeras cosas que debemos hacer cuando empezamos un nuevo proyecto de Arduino es buscar es una placa libre. Después hay que desconectar lo que teníamos en la placa para dejar sitio al nuevo desarrollo. Desde luego, lo ideal sería tener un par de docenas de placas Arduino, pero claro eso es un dineral. Por suerte tenemos la opción de usar clones de Arduino aunque su uso presenta una serie de ventajas y desventajas.

Arduino Nano original y dos clones.
Arduino Nano original (izquierda) junto con dos clones. El modelo del medio es el que incluye el primer prototipo de Bike Pixel Rear. El de la derecha está totalmente modificado estando todos los elementos por un lado por lo que es el menos grueso.

Durante el proyecto he utilizado tanto placas originales como clones. En las pruebas y el desarrollo del prototipo me he ayudado de una placa original de Arduino UNO y de una Nano. Para el ensamblado final del prototipo he optado por un clon, soldando en él directamente las conexiones y los componentes. Esta elección se debió a que en las placas Nano originales se incluyen por defecto las patas ya soldadas. En nuestro caso esta fue la primera ventaja de las placas clonadas, pero también puede ser una desventaja, ya que las patas soldadas facilitan la conexión con otros elementos y podemos prescindir del soldador.

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Bike Pixel certificado como Open Hardware

Bike Pixel es oficialmente un proyecto certificado por la Open Source Hardware Association (OSHWA). La misión de esta organización sin ánimo de lucro es la de fomentar la creación de hardware libre y de código abierto. Con este fin, anualmente organiza diferentes eventos como el Open Hardware Summit. También se encarga de emitir un certificado propio y mantener un registro de proyectos ya certificados.

Sello de certificación de la OSHWA para Bike Pixel con código PL000002
Sello de certificación del proyecto Bike Pixels.

La certificación ofrecida por OSHWA garantiza que un determinado proyecto publica todos sus archivos fuente utilizando licencias abiertas. De este modo asegura que todos los elementos que componen un diseño pueden ser usados libremente para recrear y modificar el proyecto.

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Dónde comprar los componentes para construir tu Bike Pixel

Antes de empezar a construir nuestro prototipo de Bike Pixel Rear debemos contar con todos los componentes necesarios. La versión prototipo (o v0.x) es la que requiere de un menor número de elementos y por ello también es más fácil y económica de montar. A continuación os dejo la lista completa de elementos junto con enlaces a diferentes tiendas online donde podéis comprar cada uno de los componentes para construir tu Bike Pixel:

ComponenteAmazon.esAliExpress
Arduino Nano (Clon)6.99 €1.76 €
Matriz flexible 8×8 NeoPixels37.24 €6.43 €
3 x botón táctil (6x6x8mm)(25 botones) 1.14 €(50 botones) 1.50 €
3 x resistencias de 10 kΩ (100 uds.) 1.22 €(100 uds.) 0.86 €
1 x resistencia de 470 Ω(50 uds.) 1.80 €(100 uds.) 0.86 €
9 x 1.6M tornillos de 10 a 12 mm(50 uds.) 8.13 €(50 uds.) 1.56 €
4 x 1.6M tornillos de 4 mm(100 uds.) 4.84 €(100 uds.) 1.53 €
13 x 1.6M tuercas(50 uds.) 4.70 €(10 uds.) 1.46 €
1m cable AWG 24 (0.51 mm)(6x9m) 16.99 €(130 uds.) 0.92 €
1 x condensador 1000 uf/6.3V (opcional)(100 uds.) 6.21 €(50 uds.) 1.68 €
1 x contenedor 6 pilas AA (opcional)3.85 €1.14 €
6 x pilas AA recargables (opcional)11.64 €6.28 €
1 x interruptor (opcional)(20 uds.) 8.99 € 0.75 €
1 x PowerBank 10000 mAh (opcional)19.99 €10.79 €

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Primer prototipo de Bike Pixel Rear listo

Tras de unas semanas de planificación, de pruebas y de errores, me complace anunciar que el primer prototipo del Bike Pixel Rear ya está listo y montado. Aquí os dejo la primera imagen de cómo ha quedado el invento:

Primer prototipo BikePixel Rear
Primer prototipo BikePixel Rear.

Esta versión está basada en Arduino Nano (en realidad un clon ;), nuestro propio PCB y un par de componentes más como la matriz flexible RGB 8×8 (WS2812B). La información sobre todos los componentes y el esquema de conexión completo se encuentra en nuestro repositorio de GitHub).

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