Cómo construir un sistema de alimentación para robots

El sistema de alimentación de un robot es un componente importante en un dispositivo robótico.

Almacena energía, regula y convierte la energía, y proporciona energía a los diferentes componentes del robot. Un sistema de suministro de energía para robots funcional garantiza que el robot pueda funcionar sin interrupciones.

A continuación te damos algunos consejos sobre cómo construir un sistema de alimentación para robots, para que puedas estar un paso más cerca de fabricar tu propio robot. 

 La necesidad de un sistema de alimentación de robots

 Un sistema de alimentación es un componente importante en un dispositivo robótico. Sin la batería para alimentar el robot, éste no funcionará. 

 Comprender los componentes básicos de un sistema de alimentación eléctrica.

 Un sistema de alimentación eléctrica tiene tres componentes básicos.

1) La batería. Almacena la energía que el robot necesita para funcionar y suele proporcionar una corriente constante a los demás componentes del robot.

2) El rectificador. Convierte la corriente alterna en corriente continua, necesaria para cargar los dispositivos y alimentar los motores pequeños.

3) El cargador. Convierte la energía eléctrica de una fuente externa en corriente continua para que la utilice la batería o el rectificador. 

 Cómo hacer un sistema de alimentación para robots

 El primer paso para construir una fuente de alimentación es decidir qué tipo de sistema quieres. Hay dos tipos de sistemas: el lineal y el de conmutación.

Un sistema lineal utiliza un regulador de tensión que está diseñado para ajustar automáticamente la tensión de salida, mientras que un sistema de conmutación utiliza un controlador para regular la tensión de salida.

En un sistema lineal, debe haber algún tipo de carga para regular la tensión, normalmente algún tipo de batería o generador. Un sistema de conmutación no necesita una carga externa, pero sí requiere un circuito de control que puede ser caro y difícil de diseñar. 

Cada tipo tiene sus ventajas y desventajas, por lo que la elección de la mejor opción dependerá de sus requisitos y necesidades. 

 Determinación de los requisitos de tensión y corriente del dispositivo

 El sistema de alimentación de un robot consta de baterías y condensadores que almacenan energía eléctrica. También incluye un circuito que convierte la energía almacenada en el voltaje y la corriente adecuados para hacer funcionar los distintos componentes del robot.

Antes de construir un sistema de alimentación del robot, debes determinar qué voltaje se necesita para tu proyecto. Además, averigua cuánta corriente es necesaria para tu proyecto.

El voltaje del dispositivo viene determinado por las características de la fuente de alimentación (por ejemplo, panel solar, batería). La tensión del dispositivo no siempre es igual a la tensión de salida de la fuente de alimentación, ya que en una aplicación se puede utilizar un transformador elevador o reductor. 

La corriente del dispositivo viene determinada por los requisitos de potencia de cada componente del sistema robótico, así como por las pérdidas debidas a la resistencia de los cables o conectores. 

 Selección de los tipos de batería adecuados

 Una de las consideraciones más importantes a la hora de diseñar un sistema de alimentación es la selección de los tipos de batería adecuados. El tipo de batería que elijas influirá en el tamaño, el peso y el coste de tu robot. Los tres tipos de baterías son las de plomo-ácido, las de níquel-hidruro metálico (NiMH) y las de iones de litio (Li-ion). 

Las baterías de plomo son, con diferencia, las más baratas y pueden cargarse con un cargador de baterías de automóvil o con un panel solar; sin embargo, pueden descargarse rápidamente si se dejan en un estante durante demasiado tiempo. 

Las baterías de NiMH suelen utilizarse en aplicaciones de baja intensidad y no requieren cargadores especiales; sin embargo, pueden perder su carga con el tiempo. Las baterías de iones de litio tienen una gran capacidad, pero también tienen un coste elevado. 

 Determinación de la capacidad de almacenamiento de energía

 El sistema de alimentación de un robot debe ser capaz de proporcionar un suministro continuo de energía. Esto significa que debe tener una capacidad de almacenamiento de energía suficiente para el tiempo de funcionamiento del robot.

Por lo general, un dispositivo robótico no se utilizará durante más de 10 horas, por lo que se puede calcular la capacidad de almacenamiento de energía de la siguiente manera

P = (10 horas × C) + (2 horas × D)

En esta ecuación, P es el consumo de energía en vatios, C es la capacidad de carga en amperios-hora y D es la tasa de descarga en amperios-hora. 

 Selección de reguladores de tensión y transformadores adecuados

 El sistema de alimentación de un robot necesita reguladores de tensión y transformadores. La tensión suministrada por la fuente de alimentación al robot debe estar dentro de un rango específico, que es proporcional a la salida de tensión de la batería.

Es importante seleccionar los reguladores de tensión y los transformadores adecuados que puedan proporcionar suficiente energía al robot sin desperdiciar el exceso de energía. Hay muchos tipos de reguladores de tensión y transformadores disponibles en el mercado, por lo que es importante investigar a fondo antes de comprarlos. 

 Evaluación de los conectores eléctricos

 Un paso importante en el proceso de construcción de un sistema de alimentación es evaluar los conectores eléctricos que se van a utilizar.

Hay muchos tipos diferentes de conectores, cada uno con sus propios pros y contras. El conector más popular para su uso en robots es el Anderson Powerpole (AP). Este tipo de conector no está polarizado y puede insertarse fácilmente en cualquier dirección.

A continuación se ofrecen algunos consejos sobre lo que hay que tener en cuenta al evaluar un conector eléctrico:

- Tensión nominal: se refiere a la tensión máxima que puede pasar por el conector sin romperse o fundirse. Los conectores más caros suelen tener una tensión nominal más alta, lo que significa que pueden soportar más potencia y durar más tiempo.

- Índice de corriente: se refiere a la cantidad de corriente que puede pasar por el conector antes de que se rompa o se funda.

- Capacidad de manipulación: por ejemplo, si necesitas retirar un cable del conector, ¿se suelta fácilmente? ¿Necesitas herramientas para retirarlo?

- Resistencia a la intemperie: si tiene previsto utilizar el robot en el exterior o cerca del agua, considere la posibilidad de adquirir uno resistente a la intemperie. Estos son más adecuados para el uso en exteriores porque tienen juntas de goma alrededor para protegerlos de la humedad y los daños causados por el agua. 

 Conclusión:

 Así concluye nuestro tutorial sobre cómo construir un sistema de alimentación para robots. El sistema de alimentación del robot es una parte importante del diseño de cualquier robot. En general, el sistema de alimentación del robot debe incluir una batería, un regulador de tensión y un transformador, y un conector eléctrico.

 Estos componentes deben seleccionarse en función de los requisitos de tensión y corriente del dispositivo, así como de su capacidad de almacenamiento de energía.