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Uso de baterías Nichicon SLB en aplicaciones IoT

Autosuficiencia energética o Energy Harvesting

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FOTOS: Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.
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  •    Ventajas tecnológicas de las baterías SLB de Nichicon

- Muchos años de vida útil y seguridad

- Intensidad de la corriente de carga y descarga.

- Resistencia a las condiciones ambientales

  • Energy harvesting, Es hora de hacer realidad el sueño de Tesla


El Internet de las cosas, o tecnología IoT, nos acompaña desde hace años. Aunque es posible que muchos beneficiarios de estos dispositivos no se den cuenta de la comodidad que les deben a los dispositivos pequeños y energéticamente eficientes que realizan mediciones y cálculos complejos en nuestro entorno cotidiano. Permiten recopilar datos precisos sobre el tráfico rodado, el tiempo, la calidad del aire en las ciudades, nuestro estado de salud - mejoran la expedición de envíos de mensajería, la recogida de pedidos en almacenes, el transporte por carretera, ferroviario e incluso aéreo - además, garantizar la seguridad en nuestro hogar y lugar de trabajo. Y eso es todo antes de pasar a la comodidad de los dispositivos smart: sensores de actividad física, domótica, etc. En el corazón de todas estas tecnologías se encuentran los sistemas de comunicación inalámbrica de bajo consumo, basados en módulos Bluetooth BLE o LoRa, alimentados por fuentes de energía miniaturizadas, aunque eficientes.


Actualmente, es en el campo de los métodos de energía móvil donde se está produciendo una revolución tecnológica. Hasta hace poco, el principal obstáculo para el progreso no eran las capacidades de los circuitos integrados, sino las técnicas para suministrarles suficiente energía. Entre los métodos más modernos de su almacenamiento destacan las soluciones en miniatura, que se utilizan en sensores remotos o dispositivos personales como wearable. Hay cientos de productos dedicados a tales aplicaciones en los mercados mundiales, sin embargo pocos de ellos coinciden con los parámetros que ofrecen las baterías de iones de litio Nichicon, agrupados bajo la serie SLB. Se basan en la tecnología Toshiba SCiB™, utilizada principalmente para la producción de almacenamiento de energía de alta corriente. En una forma miniaturizada, suministrada por Nichicon, conservan sus excelentes parámetros eléctricos, pero están encerrados en carcasas del tamaño de un pequeño condensador electrolítico.


El proveedor japonés, especializado en la construcción de componentes para sistemas de alimentación y amplificación, ha introducido la serie SLB en su oferta para fabricantes de dispositivos portátiles, sensores industriales y bienes de consumo. Estas baterías permiten maximizar la eficiencia del almacenamiento de energía en pequeños sistemas alimentados de forma tradicional, o mediante los denominados energy harvesting.


Ventajas tecnológicas de las baterías SLB de Nichicon


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Celdas de la serie SLB en miniatura en comparación con el tamaño de un bolígrafo ordinario.


Antes de centrarnos en las posibilidades que ofrecen las baterías de la serie SLB, echemos un vistazo a sus características. En comparación con las soluciones estándar, como la celda promedio 18650, los productos de Nichicon se destacan en prácticamente todos los campos. Han sido diseñados para cumplir altos requisitos no solo en términos de dimensiones, sino también en términos de parámetros eléctricos y resistencia física.


Muchos años de vida útil y seguridad


Las celdas SLB ofrecen una vida útil de 25 mil. ciclos de carga/descarga. Gracias a ello, pueden ser utilizados en circuitos a los que se suministre energía externa de forma irregular, periódica o incluso esporádica. Por ejemplo, pueden ser dispositivos que utilizan paneles fotovoltaicos o aerogeneradores en miniatura, o productos de consumo que se colocan en el cargador solo cuando es conveniente para el usuario. La recarga repetida de la batería durante el día (por ejemplo, debido a la nubosidad o al cambio de viento) no afectará significativamente la capacidad de almacenamiento de energía en las celdas SLB.


Intensidad de la corriente de carga y descarga


Las capacidades actuales de las baterías Nichicon son notables. Su corriente de carga/descarga alcanza un factor de 20C, es decir, 20 veces la capacidad de la batería dividida por 1 hora. Es decir, para el modelo SLB12400L1511CV (150mAh) la intensidad de la corriente suministrada y extraída puede ser tan alta como 150mA * 20 = 3A. Al cargar con tales parámetros, la saturación total de la celda con energía tendrá lugar después de 3 minutos. Y viceversa: la batería puede suministrar alta corriente en un corto período de tiempo, por ejemplo, para encender la iluminación/alarma, enviar un mensaje a través de un módulo de radio de largo alcance etc., que: (a) solo se cargará periódicamente (durante el mantenimiento, al leer el valor del medidor), utilizando la energía acumulada con moderación en el día a día; (b) o cargado gradualmente, por ejemplo, con una pequeña celda solar, pero bajo ciertas condiciones capaz de activar no solo circuitos electrónicos, sino también elementos electromecánicos, como servos, válvulas de solenoide etc.


Resistencia a las condiciones ambientales


Como ya hemos sugerido, muchas aplicaciones en las que se utilizan y se utilizarán células SLB están asociadas con condiciones ambientales difíciles. Esto se aplica tanto a sensores remotos utilizados en agricultura como a dispositivos de consumo wearable, es decir, dispositivos electrónicos para llevar en el cuerpo, como pulseras médicas, etiquetas de localización o relojes tipo smart watch. Por lo tanto, una característica particularmente importante de las baterías de iones de litio de Nichicon es su tolerancia térmica. Estos artículos pueden funcionar sin ningún problema en temperaturas que van desde -30°C hasta 60°C. Además, incluso si se superan estos parámetros, los artículos se caracterizan por una muy baja probabilidad de falla, autoignición o explosión. Esta característica será particularmente importante para los fabricantes de dispositivos de consumo.


Energy harvesting, Es hora de hacer realidad el sueño de Tesla


Una de las historias más populares sobre los orígenes de la electrónica es el proyecto de Nikola Tesla: una red a gran escala que distribuiría electricidad de forma inalámbrica. Y aunque el proyecto nunca abandonó la etapa de prototipos de demostración, lo que hoy llamaríamos "prueba de concepto", la tecnología moderna legitima hasta cierto punto el concepto del inventor serbio. Aquí está, en la era de los circuitos de ahorro de energía tipo IoT (Internet of Things), el diseño de dispositivos accionados por aire ya no parece una quimera.


Las tecnologías agrupadas bajo el término energy harvesting cubren una serie de métodos para obtener pequeñas cantidades de energía del medio ambiente. Estas incluyen soluciones 'clásicas' como celdas solares y turbinas eólicas, pero también técnicas menos convencionales. Además del movimiento provocado por los fenómenos atmosféricos, la fuente de energía puede ser prácticamente cualquier flujo de gases y líquidos, que se produzca, por ejemplo, en tuberías de agua, tuberías de alcantarillado, así como cerca de carreteras o en tuberías de aire acondicionado. Los piezoeléctricos también se utilizan para la agregación de energía, gracias a los cuales el voltaje se genera por presión variable (por ejemplo, en aceras o carreteras). A medida que se desarrolla la tecnología IoT, se utilizan cada vez más fuentes termoeléctricas, basadas en el efecto Peltier, que permiten aprovechar la diferencia de temperatura (por ejemplo, entre la atmósfera y una fuente térmica, el suministro de agua caliente o incluso el cuerpo humano) para generar pequeñas corrientes eléctricas. Pequeño, pero suficiente para alimentar, por ejemplo, módulos Bluetooth BLE. Y finalmente, cabe mencionar aquí el método más cercano a la idea de Tesla: obtención de energía a partir de ondas de radio. RF harvesting Las señales de radio ubicuas (WiFi, TV e incluso señales de satélite) se consideran una fuente de energía.


Las baterías SLB de Nichicon proporcionan parámetros ideales para las necesidades de los dispositivos que utilizan tecnología energy harvesting. Porque pueden cargarse no solo con corrientes muy altas sino también muy bajas (para el modelo SLB03070LR351BS es de 3,5µA), se puede implementar en circuitos utilizando el mencionado anteriormente soluciones Esto significa construir un tipo completamente nuevo de dispositivos electrónicos: autosuficientes. Como consecuencia adicional, significa enormes ahorros relacionados con las necesidades limitadas para construir una infraestructura de suministro de energía y mantenimiento, así como la posibilidad de construir redes escalables y complejas tanto en la industria (incluyendo comercio, almacenamiento, transporte marítimo) y espacio público (sistemas de gestión del tráfico rodado, transporte público, redes de sensores meteorológicos y sísmicos, etc.). Beacons o sensores ambientales alimentados por celdas SLB de Nichicon (que se cargan con fuentes de energía comúnmente disponibles) son otro paso hacia un futuro informatizado, seguro y respetuoso con el medio ambiente.


Contenido elaborado por Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.


The original source of text: https://www.tme.eu/es/news/library-articles/page/45795/uso-de-baterias-nichicon-slb-en-aplicaciones-iot/

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