¿Cómo hacer 5V 650 mA en un campamento de verano?

En nuestro campamento de exploradores de verano, necesito encender una tableta (simula la computadora de The Lost, y los niños deben activarla cada 108 minutos). Requiere 4,3 - 5,3 V y unos 650 mA. Necesito encenderlo durante 6 días, pero el problema es que no hay toma de corriente o algo cerca. Entonces básicamente debemos hacer la electricidad o usar baterías. Y para que sea más difícil, el límite financiero para este proyecto es de 18 EUR (20 USD), que obviamente no es mucho. También me gustaría señalar que tenemos un generador eléctrico de 1000W, pero puede funcionar solo unas 2-3 horas al día.

Así que se me ocurrieron dos soluciones para encender la tableta:

Solución 1: usa pilas

Puedo comprar y usar un montón de baterías. Problemas:

  1. Capacidad: necesito 15,6 Ah/día, que es mucho para las baterías y este límite financiero.
  2. Carga: puedo usar el generador eléctrico, pero ¿puedo cargar una batería en 2 horas?

Solución 2: Generar electricidad ad-hoc

Tengo una dinamo de un viejo coche checo, que (según Internet) puede generar 12V 55A (¿es posible?) y tal vez conectarla a una bicicleta estacionaria, y los niños tendrán que usar la bicicleta para cargar baterías de litio 18650, que luego encenderá la tableta.

Me gusta más la segunda opción. ¿Qué opinas? ¿Tienes más soluciones? Cualquier consejo apreciado. O siéntase libre de pedir más detalles. ¿Es posible?

Notas:

  • Mi nivel de conocimientos de electrónica es bajo-medio, pero no tengo mucha experiencia práctica.
  • Hice una prueba práctica. 4 baterías AA NiMH 2300 mAh cargaron la tableta durante 8 horas. Esos números no tienen sentido, ¡teóricamente deberían haber sido 15 horas!
Esta es una pregunta excelente. (Estoy editando el comentario sobre tu inglés, porque está perfectamente bien. :))
¿La tableta tiene que estar encendida todo el tiempo? Debería estar bien mantener el temporizador funcionando con la pantalla apagada, y eso reducirá drásticamente su consumo de energía. Además, ¿realmente has medido el consumo de energía? Si ese número es del adaptador, es posible que sea el peor de los casos, y la inactividad con la pantalla encendida es mucho menor.
Puedo creer que la dinamo es capaz de 55A, pero no cuando funciona con pedales. Sin embargo, aún debería poder obtener una corriente utilizable (2A sería una cantidad generosa para cargar).
La tableta debe estar encendida, porque cuando la pongo en suspensión, también detiene el temporizador. Sí, he soldado un USB especial de "interrupción", que va conectado a un multímetro y que mide tensión y corriente. Cuando la batería está completamente cargada, consume 650 mA a 5 V, cuando se agota, consume alrededor de 950 mAh. (Era una tableta muy barata, alrededor de 40 USD, y tiene unos 2 años)
El adaptador original está certificado para 2A @ 5V, pero desde que apagué WiFi y baje el brillo, solo obtengo 650 mA.
La dinamo conectada a la bicicleta suena como un proyecto divertido, pero la salida de voltaje variará con la velocidad y la salida de potencia será proporcional a la velocidad multiplicada por el par aplicado. Un ciclista adulto puede generar fácilmente una potencia sostenida de 100-200 W, algunos pueden generar picos de 400 W o más. El problema es que necesitará algo de electrónica para convertir la salida variable de la dinamo en algo que pueda usar para cargar una batería de reserva (o los dispositivos directamente) y no creo que pueda conseguirlo por 18 euros.
Usaría un volante entre la bicicleta y la dinamo, pero eso definitivamente estará fuera de tu presupuesto.
Bueno, la dinamo genera 12V, pero necesito 5V. Usaré un regulador de voltaje (como 78S05) para convertir 12 V CC a 5 V CC. ¿Y esto debería eliminar los problemas con la salida variable, o no? Además, tengo una batería de portátil vieja. En el interior he encontrado 3 18650. ¿Puedo usarlos como "búfer"?
Quiere un convertidor buck-boost, no un regulador lineal. Las baterías ayudarán hasta cierto punto, pero luego necesitarás dos convertidores y un cargador.
La dinamo tiene una capacidad nominal de 12 V alrededor de cualquier velocidad de ralentí a la que funcionó el motor original. (¿800 RPM más o menos?). Un ciclista generalmente gira a alrededor de 90-100 RPM, por lo que no necesariamente puede contar con que la dinamo emita 12V. Además, un regulador lineal no es muy eficiente incluso si tuviera 12V. En 1A, estaría disipando 7 vatios, lo que requeriría un gran disipador de calor. Un convertidor buck-boost sería más apropiado, pero tal vez esté fuera de su rango de precios.
Bueno, los convertidores reductor-elevador están un poco fuera de presupuesto, pero ¿puedo preguntar cuál es la diferencia práctica entre el convertidor reductor-elevador y el regulador lineal? He leído sobre ellos en wiki, pero la única diferencia que he encontrado hasta ahora es la eficiencia.
Un convertidor reductor/elevador puede proporcionarle un voltaje constante a partir de un voltaje de entrada variable. Un regulador lineal debe comenzar con un voltaje más alto que el voltaje de salida en cierta cantidad (generalmente al menos 1V).
@EricGunnerson tiene razón, un impulso de inversión puede generar un voltaje constante con un voltaje de entrada por encima O por debajo del voltaje de salida. El regulador lineal debe tener un voltaje de entrada un poco por encima del voltaje de salida para funcionar.
Esto parece ridículo. Programe un servicio de fondo para el temporizador. Debería funcionar incluso si la tableta está inactiva. Así es como funciona cada aplicación de reloj.

Respuestas (1)

En primer lugar, ¿cuánto tiempo debe estar encendida la computadora? Usted menciona que debe activarse cada 108 minutos, y supongo que esto significa que debe activarse cada 108 minutos. Entonces, ¿por cuánto tiempo se enciende? A una tasa de 650 mA, si solo está encendido, digamos, 1/2 hora cada 108 minutos, solo usaría 325 mA cada 108 minutos.

Suponiendo que siga los 108 minutos las 24 horas del día, encendería la tableta 13 veces durante 1/2 hora en un período de 24 horas. Está acampando durante 6 días, por lo que un total de 13 x 6 = 78 - sesiones de 1/2 hora (o el tiempo que lo esté encendiendo).

A 650 mA, 78 sesiones de 1/2 hora (650 mA x 78 x 1/2) = 25,35 amperios

Su Nimh está a 1,2 voltios, así que ponga 4 en serie para obtener 4,8 voltios (más cerca de 5,6 voltios completamente cargados, así que tenga cuidado). Cuando está en serie, la capacidad NO se agrega, por lo tanto, tenga solo 2300 mAh de capacidad con los 4 en serie.

25,35/2,300 = 11,02

Por lo tanto, necesitaría 11 juegos de baterías, o recargarlas 11 veces si usa la tableta durante 1/2 hora cada 108 minutos, las 24 horas del día durante 6 días seguidos. Tengo la sensación de que no usará tanto la tableta, por lo que tendrá que ajustar sus cálculos en consecuencia.

Sé que mencionó las baterías 18650, pero dado su presupuesto y sus opciones, creo que una Nimh de buena calidad es su mejor opción. ¡La razón principal es que puede obtener una batería Nimh AA a un precio razonable que se puede cargar en menos de 2 horas! Muchas baterías de iones de litio tardarán más en cargarse de forma segura. Además, el voltaje de las 4 baterías Nimh coincide con lo que necesita. Obtenga un cargador rápido que cargará 4 a la vez. Puede obtener cargadores que carguen Nimh en tan solo 15 minutos, pero eso es difícil para las baterías. Iría por un cargador de 1 hora con el generador.

¡Buena suerte!

Muchas gracias por tu respuesta. Sin embargo, el problema es que cuando desarrollé la aplicación, no sabía que tenía que ahorrar energía, así que la desarrollé en Game Maker Studio, que (creo) no admite tareas en segundo plano en Android. Y es mejor que los niños vean la cuenta regresiva. Entonces, idealmente, la pantalla estaría encendida durante seis días. Bueno, sobre ese 18650, encontré algunos en el viejo paquete de baterías de la computadora portátil: la computadora portátil tenía aproximadamente 10 años. ¿Crees que son utilizables? Gracias.
@user72028: he rescatado cientos de 18650 de computadoras portátiles viejas y, a veces, las baterías están en buen estado, a veces están agotadas. Según mi experiencia, es probable que cualquier batería de computadora portátil de más de 5 o 6 años esté agotada. Los iones de litio mueren por la vejez tan a menudo como mueren por demasiados ciclos. Vuelva a hacer sus pruebas para ver si puede hacer que la tableta use menos de 650 mA apagando wifi, etc. Intente probar Nimh nuevamente y tal vez necesite 3 o 4 juegos de ellos. El otro problema con el ion de litio, además del mayor costo para usted, es que su voltaje no funciona con lo que necesita donde deberían hacerlo 4 Nimh.
¿Cómo hacer 5V 650 mA en un campamento de verano?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v