Módulo de alimentación ininterrumpida para sistema de riego

[JotaCe]

A ver si me podéis echar una mano en esto, que de electrónica ando muy justito (y eso siendo optimista...)

Tengo un mini-jardincillo en casa con riego automático. El programador del riego funcionaba con dos pilas AA, y como me duraban muy poco, hace tiempo que las sustituí por un cargador de 3v conectado a la red. Hasta ahí sin problema... hasta que el verano pasado me pilló un corte de luz mientras estaba de vacaciones. Tras el corte de luz, el programador se reseteó y dejó de regar (debe llevar alguna pequeña batería interna o condensador que aguanta unos pocos segundos para permitir el cambio de pilas, pero poco más), y a la vuelta me encontré todo seco.

Lo que quisiera hacer sería poner, en paralelo a la alimentación externa, una pila que actuase como respaldo cuando se vaya la luz. Esa pila estaría alimentada por el cargador de 3v, y cuando deje de recibir corriente de éste (por corte de luz), alimentaría al programador.

Hasta aquí todo relativamente fácil, he encontrado información sobre circuitos de carga y demás, y además también he encontrado este interesante artículo sobre cómo hacerlo bien para evitar que la batería/pila esté cargándose de forma constante:

Añadir cargador de batería a ESP8266 y ESP32 (bien hecho) - eMariete

El problema es que cuando voy a buscar este tipo de módulos de carga, todo lo que encuentro es para alimentaciones a 5 v (típico del USB) y pilas de litio de al menos 3,7 v. La entrada es lo de menos, si tengo que cambiar el cargador actual de 3v por uno de 5v, no hay problema, pero que tenga una salida a 3,7v (eso en el mejor de los casos, casi todos tienen voltajes de salida más elevados) me preocupa, porque el programador funcionaba con 2 pilas de 1,5v y no sé si meterle 3,7 v de forma constante será excesivo y terminaré cargándomelo.

¿Me podéis dar alguna idea de cómo solucionar esto, qué tipo de circuitos/módulos y batería tendría que poner para conseguir hacer lo que quiero?

 

[Aunolose]

No creo que el módulo se estropee con 3.7 V, pero por si acaso, busca un regulador que funcione con tensiones bajas y lo deje en 3 V.

En realidad no es necesario que sea muy sofisticado ¿sabrías medir cuanto consume el riego automático? será muy poco, es decir, aunque pongas un diodo en serie (para pasar de 3.7 V a 3.1 V) la pérdida de energía es irrisoria y no determina que te quedes sin batería.
Pero algo tan sencillo, cuando la batería esté a 4.2 V, llegarán 3.6 V. Sigo pensando que no se estropeará, pero

Solución intermedia, poner dos Schottky, que tendrá 0.4 V. Así con 4.2 V le llegarán 3.4 V y cuando esté casi descargado a 3.7 V, le llegarán 2.9 V y debería funcionar.

A ver lo que te dicen los compañeros.

 

[Aunolose]

El artículo que has puesto es muy extenso y da varias soluciones, me gusta una del transistor, pero llegarán más de 3 V en algún momento.

 

[JotaCe]

Si te he entendido bien, me dices que con algo tan simple como poniendo dos diodos Schottky en serie a la salida, tendría una caída de tensión de 0,8 v, ¿es eso? Y entiendo que me preguntas por el consumo en funcionamiento para saber si los diodos soportarán esa corriente.

En cuanto al consumo, sí, lo podría medir, pero también pienso que será muy bajo. Al fin y al cabo, se trata simplemente de abrir una electroválvula, y si no recuerdo mal, un par de pilas AA me duraban 3 semanas con un funcionamiento de unos 12 minutos diarios. Es decir, unas 4 horas. Con una capacidad media de 1500 mAh, saldrían redondeando unos 400 mA de consumo.

 

[Aunolose]

No, no, no era "por si soportan esa corriente". Eso no puede consumir tanto. Lo pregunto porque si el consumo es alto, se desperdicia un montón de energía.

Por poner un ejemplo, los 400 mA que has puesto. Si fueran continuos, estarás desperdiciando 400 mA x 0.8 V = 320 mW. Es respetable, hay que ver si eso es mucho o poco.

De nuevo con el ejemplo de los 1500 mAh, le quitas por lo menos un día de funcionamiento. Se tiene que comparar con otro tipo de regulador.

Y también comprobar que si le metes 3.7 V en vez de 3 V, la electroválvula consumirá más.

¿qué tal una prueba empírica?

 

[JotaCe]

Ok, a ver si un día de estos lo mido y comento

 

[JotaCe]

Medido, y con sorpresa: la sorpresa ha sido que sólo consume en el momento de accionar la válvula, tanto para abrir como para cerrar, unos dos o tres segundos cada vez. Yo pensaba que mantendría el consumo durante todo el rato en que está regando.

Bueno, pues el consumo en esos instantes es de unos 140 mA. En reposo, despreciable (en la escala de 500 mA me daba 0, no me he molestado en cambiarla para ver cuánto era; lo justo para alimentar una pantalla LCD).

De todas formas, no termino de entender tu preocupación, o es que no estoy entendiendo el circuito: entiendo que los diodos se conectarían en serie a la salida, en la alimentación al programador. Por tanto, sólo consumirían durante el tiempo de funcionamiento del programador, ¿no? (despreciando el consumo en reposo, cuando solo funciona la pantalla LCD)

 

[JotaCe]

En realidad, pensándolo bien, creo que debería preocuparnos bastante más el consumo en reposo, por bajo que sea, que el que tiene en funcionamiento, porque en reposo está consumiendo de forma permanente, las 24 horas del día.

Pero creo que todo esto lo podemos ver cualitativamente de otra forma: si el programador funciona a 3v, y le vamos a meter un disipador (diodos) que hace caer la tensión 1v, siendo la corriente que pasa común a ambos siempre, lo que tenemos es que al meter el disipador vamos a consumir un 33% más que antes (1v sobre 3v, 1/3). Que porcentualmente es muchísimo, pero teniendo en cuenta que el programador consideramos que tiene un consumo total despreciable (el equivalente a un par de pilas al mes), pues que consuma un 33% más no debería preocuparnos, ¿no?

 

[Aunolose]

Luego lo explico, es muy sencillo

 

[Aunolose]

Sí, los diodos harían de regulador serie de los malos. Se pondrían entre la batería y el programador de riego.
Con ese consumo es tontería poner otra cosa, pero voy a explicar porqué.

Para entenderlo mejor pensemos a lo grande, en vez de miliamperios, pongamos 6 A de manera continua. El gasto de la batería sería de 3.7 V x 6 A = 22.2 W todo el tiempo.
Sin diodos, esa potencia llega del todo a la carga. Pero con diodos, hay una caída de tensión de 0.8 V, lo que son, con 6 A -> 0.8 V x 6 A= 4.8 W.
Estos 4.8 W se van a perder en calor, sin aportar nada, más que la reducción de tensión. Es una pérdida del 20 %, la batería podría durar 5 días, pero duraría sólo 4.
Con un regulador conmutado, eso se puede superar en mucho, mejor idea.

Pero ahora vamos al circuito real, que consume 140 mA, sólo cuando se activa la electroválvula. En ese caso, estás "tirando" 0.8 V x 0.14 A = 112 mW, y sólo a veces, eso es irrisorio, y no hay regulador conmutado que lo supere -> ganan los diodos por sencillez.


Si sigues sin entenderlo me lo curro un poco más, con esquemas y tal.

 

[JotaCe]

Entendido perfectamente, muchas gracias.

Ya lo único es preguntarte por el tipo de diodo que tendría que comprar, para asegurarme esa caída de tensión. ¿Si pido un par de diodos Schottky, así a secas, me aseguro esa caída de 0,8 v?

 

[Aunolose]

Pueeees, depende dónde vayas. Prueba con el 1N5819, por ejemplo.

¿no tienes una fuente de PC estropeada por ahí? Tiene varios dentro que podrías aprovechar.

Ah, lo de la caída. Cuanto más corriente, más tensión caerá, pero es que vas a trabajar con muy pequeñas. Así que creo que sí, que entre los dos caerán unos 0.8 V. Lo puedes medir con el polímetro en la posición de comprobación de diodos.
Si es una tienda física, puedes llevártelo y comprobarlo in situ, dependiendo de la confianza que tengas con ellos