O estás en el autobús de vuelta a casa, con el móvil sin batería, y decides ponerlo a cargar en los nuevos cargadores que están instalando en los autobuses de la EMT.
Es entonces cuando te das cuenta que el cable de medio metro que te viene con el móvil no da la talla. A duras penas da para colocar el móvil encima de la mesa si tienes el enchufe a ras del suelo.
Cualquier cable consume potencia, por muy bueno que sea. Esto significa que parte de la energía que estamos cogiendo del enchufe no llega al móvil, sino que se queda en el camino.
Cable nuevo
En esta entrada voy a explicar como podéis poner remedio a esto, fabricando un cable de alta calidad, que pese a tener mayor longitud cargue vuestro dispositivo más rápidamente, y todo ello por un bajo coste.
MATERIALES
Cable
Podéis hacerlo de 4 hilos si pensáis usarlo para transferir datos.
En mi caso usaré dos hilos, ya que solo pretendo usarlo para cargar la batería. Os recomiendo usar cable de altavoces, ya que tienen la impedancia normalizada. En internet podéis encontrar tablas con la resistencia que ofrece el cable en función de los metros y la sección.
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| Ejemplo para cable de 2 mm² de sección |
Como referencia podéis coger el cable que os viene con el dispositivo, y medir la resistencia con el multímetro. Yo he obtenido una medida de 2 ohmios para un cable de 1,2 metros de longitud ( Los cables de mi multímetro ofrecen una resistencia de 0,2 Ohm)
Al final de esta entrada comentaré la posible mejora de la eficiencia que hemos conseguido.
Terminales
Necesitaremos una clavija micro USB y otra USB tipo A. Yo he comprado unos packs de 10 de cada por 5€ en total. Podéis encontrarlos en los enlaces a continuación:
HERRAMIENTAS
Soldador de estaño
Estaño
Tijeras, alicates o pelacables
MONTANDO el cable
Comenzamos con la clavija USB grande:
Introducimos el cable en el aplique según muestra la foto
Ahora introducimos la goma en su correcta posición
Pelamos los cables a la distancia adecuada, según el conector que vayamos a utilizar
Procedemos a soldar los cables al conector con estaño en la posición correcta. Los dos pines centrales tienen que estar puenteados (los conectamos entre si dejando encima un poco de estaño).
En esta posición el negro es GND y el rojo Vcc.
Una vez soldados los cables, dejamos enfriar al aire y procedemos a realizar algunas comprobaciones. Este paso no es obligatorio, pero conviene hacerlo o sino puede que tengáis que desmontar luego todo.
Conectamos el cable al cargador del móvil y comprobamos con un multímetro que la polaridad y el voltaje es el que debe (~5V). Problemas que podéis detectar en este punto:
- Si el multímetro indica que el voltaje es cero o casi cero: Probablemente no hayáis puenteado correctamente los dos pines del centro.
- Obtenéis un voltaje negativo: Esto indica que, o bien habéis colocado mal el multímetro, o habéis soldado los cables al revés en el conector.
Si todo es correcto colocamos el protector y seguimos
Con el micro-usb comenzamos de la misma manera, introduciendo el cable en los protectores
Al igual que antes pelamos los cables lo justo para que encajen en nuestro conector.
El micro-USB es un poco más lioso de conectar que el otro, ya que es más pequeño y es fácil confundir los pines. Para facilitar la tarea he hecho un esquema, a mi parecer, más sencillo que los que puedes encontrar por internet.
Para completar nuestro cable tendréis que soldar el cable rojo al pin 1, el cable negro al pin 5 y el pin 3 al pin 2. Para soldar estos dos últimos pines yo he optado por cortar la punta de un cablecillo duPont y doblarla en forma de U.
Finalmente ya tenemos nuestro cable acabado!!
Yo lo he hecho de 3 metros de largo y he medido una resistencia de 0,4 Ohm.
¿MÁS EFICIENCIA?
Como anticipé antes voy a explicar un poco el significado que tiene tener un cable que ofrece una menor resistencia al paso de la corriente.
Cualquier cable consume potencia, por muy bueno que sea. Esto significa que parte de la energía que estamos cogiendo del enchufe no llega al móvil, sino que se queda en el camino.
La potencia que consume el cable depende directamente de la intensidad que circula por él y de su resistencia, según la fórmula P=R*I².
El cargador que estoy utilizando es capaz de ofrecer hasta 2 Amperios a 5 Voltios, por tanto, la potencia máxima que ofrece es:
P = V x I = 5 x 2 = 10W
Esa potencia sería la máxima que puede ofrecer el cargador, pero no siempre va a ser así, ya que el dispositivo regula la potencia que requiere en cada momento. Además al ofrecer el cable una resistencia bastante grande se da la situación de que la mayor demanda de potencia por parte del dispositivo no se produce con el cargador a su máxima capacidad.
Para ver esto vamos a plantear las ecuaciones que definen el sistema.
Supondremos que el dispositivo va a variar su resistencia para consumir la mayor potencia posible. Por tanto será necesario plantear la ecuación de dicha potencia.
También puede resultar interesante plantear la ecuación de la potencia consumida por todo el circuito, o lo que es lo mismo, la potencia suministrada por el cargador, a efectos de comparar posteriormente los rendimientos.
Además hay que tener en cuenta la limitación de potencia que tiene el cargador, lo que se traduce en un valor mínimo de Rd por debajo del cual se superaría dicho valor. Para hallar ese mínimo resolveríamos la siguiente inecuación.
Estos valores serían de 1,7 Ohmios para el cable nuevo y de -1.5 Ohmios para el anterior. Obviamente una resistencia no puede tener un valor negativo, sino que el valor mínimo para el cable anterior sería de 0 Ohmios. La razón de esto es que aún comportándose el dispositivo como un circuito cerrado ideal no se le demandaría la máxima potencia al cargador debido a la alta resistencia ofrecida por el cable.
Ahora buscamos el valor de Rd que hace el valor de la potencia Pd máximo según la ecuación anterior, y teniendo en cuenta el mínimo definido. Para ello nos vamos a ayudar de una hoja de cálculo y un motor de resolución no lineal.
Separando los casos para el cable nuevo y el cable original tendremos:
Cable original
Para ver esto vamos a plantear las ecuaciones que definen el sistema.
Supondremos que el dispositivo va a variar su resistencia para consumir la mayor potencia posible. Por tanto será necesario plantear la ecuación de dicha potencia.
Además hay que tener en cuenta la limitación de potencia que tiene el cargador, lo que se traduce en un valor mínimo de Rd por debajo del cual se superaría dicho valor. Para hallar ese mínimo resolveríamos la siguiente inecuación.
Ahora buscamos el valor de Rd que hace el valor de la potencia Pd máximo según la ecuación anterior, y teniendo en cuenta el mínimo definido. Para ello nos vamos a ayudar de una hoja de cálculo y un motor de resolución no lineal.
Separando los casos para el cable nuevo y el cable original tendremos:
Cable original
Cable nuevo
Como vemos en los resultados del cable original la mayor potencia absorbida por el dispositivo no se da para la menor resistencia, aunque sí que circule mayor intensidad por el circuito a menor resistencia ofrecida por el dispositivo. Esto se traduce en que el cargador va a estar siempre lejos de su máxima capacidad, y el dispositivo va a cargar más despacio.
¿ Cuanto menos ?
Hay que tener en cuenta que el cable original hace que el cargador no ofrezca su máxima capacidad, y por tanto la potencia demandada a la red eléctrica será también menor.
Si calculamos el rendimiento de la carga simplemente considerando la pérdida que se origina en el cable tendremos lo siguiente
Si calculamos el rendimiento de la carga simplemente considerando la pérdida que se origina en el cable tendremos lo siguiente
Cable original
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