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Cargador de baterías inductivo - Memoria - 1 - Cargador de baterías inductivo para dispositivos alimentados por USB MEMORIA VOLUMEN 1 David Gómez Armas Cargador de baterías inductivo - Memoria - 2 - Contenido 0. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVO ................................................................................................. - 3 - 1. ALCANCE ................................................................................................................................ - 4 - 2. HISTORIA Y ANTECEDENTES .................................................................................................. - 5 - 2.1 El estándar USB ............................................................................................................. - 10 - 3. REQUISITOS DE DISEÑO....................................................................................................... - 11 - 4. DESARROLLO ....................................................................................................................... - 13 - 4.1 Alimentación ................................................................................................................. - 14 - 4.2 Convertidor DC-AC ........................................................................................................ - 16 - 4.3 Circuito L-C Primario...................................................................................................... - 23 - 4.4 Receptor ........................................................................................................................ - 26 - 4.5 Adaptación .................................................................................................................... - 29 - 4.6 Soluciones desechadas y problemas encontrados ........................................................ - 31 - 4.7 Posibles y futuras mejoras ............................................................................................ - 32 - 4.8 Prototipo y laboratorio .................................................................................................. - 34 - 5. RESULTADOS FINALES ......................................................................................................... - 38 - 6. NORMAS Y REFERENCIAS .................................................................................................... - 39 - 6.1. Disposiciones legales y normas aplicadas .................................................................... - 39 - 6.2. Bibliografía ................................................................................................................... - 40 - 6.3. Software utilizado ........................................................................................................ - 41 - 6.4. Definiciones y Abreviaturas .......................................................................................... - 41 - 7. ORDEN DE PRIORIDAD ENTRE LOS DOCUMENTOS BÁSICOS .............................................. - 43 - 8. ANEXOS ............................................................................................................................... - 43 - 8.1 Hojas de datos de componentes “Datasheets” ............................................................ - 43 - Cargador de baterías inductivo - Memoria - 3 - 0. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVO Los sistemas de transferencia de potencia por acoplo inductivo o “ICPT”, hacen uso de la inducción electromagnética para transferir energía a través del aire entre dispositivos separados físicamente. Partiendo de estos conocimientos, y de la necesidad creciente que tienen multitud de dispositivos electrónicos de funcionar mediante baterías internas, se puede ver que con la aplicación de esta tecnología, en la práctica se puede conseguir la transmisión de la energía necesaria para recargar estas baterías sin que exista contacto físico entre el dispositivo y el cargador. En cuanto a sus características generales, se resumirían en una estación de carga que envía energía electromagnética por acoplamiento inductivo a un aparato receptor cercano, el cual se encarga de almacenar esta energía en las baterías. Es un sistema de recarga ya utilizado en multitud de dispositivos que requieren la ausencia de contactos eléctricos, ya sea para evitar el peligro de electrocución por parte de sus usuarios finales, para facilitar y unificar el proceso de recarga al no existir cables de conexión, su uso en aparatos impermeables, etc… El objeto del proyecto enunciado consiste en la redacción y diseño de un prototipo de cargador de baterías inductivo para dispositivos que utilicen el sistema de alimentación USB. Este desarrollo servirá como base a futuras investigaciones o mejoras que permitan incorporar con comodidad y total seguridad esta tecnología de recarga inalámbrica al dispositivo que se desee. Se describirá el proceso de desarrollo seguido para la construcción de cada una de las partes esenciales de que consta un sistema “ICPT”, con el objetivo de que el prototipo sea funcional y alcance los estándares de alimentación exigidos. Cargador de baterías inductivo - Memoria - 4 - 1. ALCANCE D. Alejandro Ibarz García, perteneciente a “Tecnodiscap” (http://tecnodiscap.unizar.es/) un grupo de investigación enmarcado dentro del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A), adscrito al Dpto. de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones de la Universidad de Zaragoza, realizó la propuesta para la realización de este proyecto de ingeniería en el presente curso 2009/10. El objetivo del grupo “Tecnodiscap” es la mejora de la calidad de vida de las personas con algún tipo de discapacidad, dependencia o necesidades especiales mediante servicios basados en la aplicación de las Tecnologías de la Información y Comunicaciones (TIC). Una de las líneas de actividad del grupo de investigación son las comunicaciones inalámbricas y las redes de sensores. El grupo “Tecnodiscap” diseña y fabrica sensores inalámbricos electrónicos propios, para el desarrollo de aplicaciones y servicios de domótica avanzada, y ambientes inteligentes. En el grupo de investigación se identificaron, a través del estudio de requisitos funcionales, necesidades en lo relativo a la recarga de sensores inalámbricos: facilidad de recarga, estandarización eléctrica de la recarga y necesidad de estanqueidad (recubrimiento de silicona) para algunos dispositivos debido al tipo de usuario final o a la creación de electrónica integrada en la ropa. Ilustración 1.1 El alcance de este proyecto comprende la creación de un prototipo funcional, que será utilizado como referencia para implementar un sistema de recarga inalámbrico y estanco para otros tipos de dispositivos fabricados por “Tecnodiscap” que utilizan batería y estándar USB, aunque podría ser extrapolable a todo tipo de dispositivos que utilicen dicho estándar como sistema de alimentación. Cargador de baterías inductivo - Memoria - 5 - 2. HISTORIA Y ANTECEDENTES El fenómeno de inducción electromagnética en el que se basa el funcionamiento del nuestro cargador fue descubierto por Michael Faraday en 1831, se basa fundamentalmente en que cualquier variación de flujo magnético que atraviesa un circuito cerrado genera una corriente inducida, y en que la corriente inducida sólo permanece mientras se produce el cambio de flujo magnético. La ley de Faraday establece: � 𝐸�  ·𝑑𝑙 � � �  = −𝑑 𝑑𝑡� 𝐵 �  ·𝑑𝐴 � � � � �  𝑆𝐶 Donde 𝐸�  es el campo eléctrico, 𝑑𝑙 � � �  es el elemento infinitesimal del contorno C, 𝐵 �  es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Por medio del teorema de Stokes puede obtenerse una forma diferencial de esta ley: ∇𝑥𝐸�  =−𝑑𝐵 �  𝑑𝑡 En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la fórmula anterior se transforma en: 𝑉𝜀=−𝑁𝑑Φ 𝑑𝑡 Donde 𝑉𝜀 es el voltaje inducido y dΦ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ. La dirección negativa del voltaje inducido se debe a la ley de Lenz. En la ilustración 2.1 se puede observar una representación imaginaria del campo generado por un inductor atravesando y generando flujo en otro, principio básico del funcionamiento de esta ley. Ilustración 2.1 Cargador de baterías inductivo - Memoria - 6 - Los primeros experimentos útiles con "bobinas de inducción" fueron llevados a cabo por Nicholas Callan en el Maynooth College, Irlanda, en 1836, uno de los primeros investigadores en darse cuenta de que cuantas más espiras hay en el secundario, en relación con el bobinado primario, más grande es el aumento de la FEM. Los científicos e investigadores basaron sus esfuerzos en evolucionar las bobinas de inducción para obtener mayores voltajes en las baterías. Así entre la década de 1830 y la década de 1870, los esfuerzos para construir mejores bobinas de inducción, en su mayoría por ensayo y error, reveló lentamente los principios básicos de los transformadores. Un diseño práctico y eficaz no apareció hasta la década de 1880, pero dentro de poco, el transformador tendría un papel decisivo en la “Guerra de Corrientes”, que los sistemas de distribución de corriente alterna (AC) y continua (DC) mantuvieron por hacerse con el control del mercado eléctrico. En 1876, el ingeniero ruso Pavel Yablochkov inventó un sistema de iluminación basado en un conjunto de bobinas de inducción en el que el bobinado primario se conectaba a una fuente de corriente alterna y los devanados secundarios podían conectarse a varias “velas eléctricas” (lámparas de arco), de su propio diseño. Las bobinas utilizadas en el sistema se comportaban como transformadores primitivos. La patente alegó que el sistema podría, “proporcionar suministro por separado a varios puntos de iluminación con diferentes intensidades luminosas procedentes de una sola fuente de energía eléctrica”. En 1882, Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs expusieron por primera vez un dispositivo con un núcleo de hierro llamado "generador secundario" en Londres, luego vendería la idea a la compañía Westinghouse de Estados Unidos. Entre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros Zipernowsky, Bláthy y Deri de la compañía Ganz crearon en Budapest el modelo “ZBD” de transformador de corriente alterna, basado en un diseño de Gaulard y Gibbs (Gaulard y Gibbs sólo diseñaron un modelo de núcleo abierto). Dando así lugar al nacimiento del transformador como lo conocemos hoy en día, y también descubrieron la fórmula matemática básica de los transformadores: (donde Vs es el voltaje en el secundario y Ns es el número de espiras en el secundario, Vp y Np se corresponden al primario) Cargador de baterías inductivo - Memoria - 7 - Su solicitud de patente hizo el primer uso de la palabra "transformador", una palabra que había sido acuñada por Bláthy Ottó. En 1885, George Westinghouse compro las patentes del ZBD y las de Gaulard y Gibbs. Él le encomendó a William Stanley la construcción de un transformador de tipo ZBD para uso comercial. Desde aquel entonces y con la inclusión de la electricidad en la vida cotidiana, los transformadores pasaron a forman parte habitual de la mayoría de los aparatos eléctricos que utilizamos. Ilustración 2.2 Los sistemas de recarga inductiva, utilizan los mismos principios que los transformadores habituales, pero separando físicamente los componentes del mismo, esto es, colocando el primario en la base de carga, y el secundario en el propio dispositivo a cargar. Para hacernos una idea del aspecto final que puede presentar esta tecnología en aplicaciones de uso cotidiano se ha investigado el estado del arte y seleccionado para mostrar como ejemplo un modelo de cargador Touchstone™ para el teléfono móvil Palm® Pre (http://www.palm.com/es/es/products/accessories/touchstonetechnology.html ). En la ilustración 2.3 se muestra el despiece de ambas partes, dejando al descubierto las bobinas que suponen el principio de funcionamiento del mismo. Cargador de baterías inductivo - Memoria - 8 - Ilustración 2.3 En la actualidad el uso de este tipo de tecnología está en auge, aunque no es una novedad, no ha sido hasta hace pocos años, con la creciente expansión del mercado de la electrónica de consumo, que su utilización a podido masificarse. Las principales aplicaciones comerciales son en productos que necesitan ser estancos y carecer de conexiones eléctricas, como cepillos de dientes, cuchillos eléctricos, etc… Y más recientemente aplicado a todo tipo de “gadgets” y dispositivos electrónicos de bolsillo, cómo móviles, mp3, cámaras, videoconsolas, etc… como puede verse en la siguiente imagen, motivado por la necesidad de simplificar y reunir los sistemas de carga. Ilustración 2.4 Cargador de baterías inductivo - Memoria - 9 - Sin embargo la gran mayoría de estos sistemas son exclusivos para cada fabricante, utilizando sus propias soluciones de ingeniería, y debido a la multitud de combinaciones entre la frecuencia de trabajo empleada, o el tamaño y geometría de los bobinados, hace imposible la compatibilidad entre ellos. No hay hasta el momento ninguna normalización al respecto, pero actualmente existe una asociación de empresarios, el “Wireless Power Consortium” con grandes empresas de electrónica a sus espaldas como Nokia, Phillips, LG, Energizer y muchas otras, que pretende estandarizar en un futuro los sistemas de recarga inductiva. Incluyendo en sus objeticos una serie de mejoras al respecto, como la adopción un sistema de guiado magnético para la colocación del receptor, bajo consumo energético, o el uso de comunicaciones entre el dispositivo a cargar y la base, entre otras. Ilustración 2.5 Al comienzo del desarrollo de este proyecto no existen referencias ni especificaciones claras que deban cumplir los dispositivos de recarga inalámbrica que pretendan estar adheridos a este estándar, por lo que se incluirán dentro de las posibles y futuras mejoras, así como en las conclusiones finales de la memoria, las actualizaciones que vayan surgiendo sobre este tema. Cargador de baterías inductivo - Memoria - 16 - 4.2 Convertidor DC-AC Para la transferencia de potencia entre bobinas ha de tenerse muy en cuenta la frecuencia de trabajo. Cuando se trata de un sistema fuertemente acoplado, cómo los transformadores convencionales u otros sistemas con núcleos magnéticos y sin entrehierro, se puede trabajar a frecuencias bajas de 50 o 60 Hz porque los flujos dispersos son bajos y el coeficiente de inducción mutua es elevado. Sin embargo cuando se trata de bobinas débilmente acopladas, como es el caso, los flujos dispersos son muy elevados y la inducción mutua es baja, se hace necesario trabajar a frecuencias elevadas para conseguir una transferencia de potencia eficiente. Los sistemas de transferencia de potencia inductivos acoplados o ICPT (Inductively Coupled Power Transfer) suelen utilizar frecuencias del orden de decenas de KHz, dependiendo de la carga que tengan que alimentar, a continuación se tratarán de establecer los principios para la selección de una frecuencia adecuada a la aplicación en este proyecto. Partiendo del circuito equivalente de dos bobinas acopladas magnéticamente mostrado en la figura 4.2.1, alimentado a una tensión senoidal de valor eficaz V1 con una frecuencia 𝜔. Ilustración 4.2.1 Se considerará la frecuencia de trabajo, aquella que de lugar a la máxima transferencia de potencia activa a la carga. Ilustración 4.2.2 Cargador de baterías inductivo - Memoria - 17 - Simplificando el circuito a la impedancia vista desde la fuente (figura 4.2.2) y sabiendo que la impedancia de secundario reflejada en el primario es: 𝑍𝑟=𝜔2𝑀2 𝑍2 𝑉1= (𝑍1+𝑍𝑟)𝐼𝑝 La condición de máxima transferencia de potencia a la carga se producirá cuando la impedancia reflejada sea iguala a la conjugada de la impedancia de primario: 𝑍1∗=𝑍𝑟 𝑍𝑟=𝜔2𝑀2(𝑅2+𝑅𝐿) (𝑅2+𝑅𝐿)2+ (𝜔𝐿2)2−𝑗 𝜔2𝑀2𝜔𝐿2 (𝑅2+𝑅𝐿)2+ (𝜔𝐿2)2 Al igualar con Z1* se obtiene que: 𝑅1=𝜔2𝑀2(𝑅2+𝑅𝐿) (𝑅2+𝑅𝐿)2+ (𝜔𝐿2)2 𝜔𝐿1= 𝜔2𝑀2𝜔𝐿2 (𝑅2+𝑅𝐿)2+ (𝜔𝐿2)2 Para conseguir fácilmente esta igualdad basta trabajar en resonancia en ambos devanados añadiendo condensadores de compensación, ya que así las partes imaginarias de ambas impedancias se anulan. En estas condiciones se obtiene la frecuencia de resonancia para una máxima transferencia de potencia a la carga: 𝑅1=𝜔2𝑀2 𝑅2+𝑅𝐿 𝜔=�𝑅1(𝑅2+𝑅𝐿) 𝑀 El valor de inducción mutua entre dos bobinas circulares se puede calcular mediante la siguiente expresión: 𝑀=𝜇0𝑁1𝑁2𝜋�𝑅𝑎𝑅𝑏(𝐹𝐾3 16 + 3 𝐹𝐾5 64 ) 𝐹𝐾=�4𝑅𝑎𝑅𝑏 (𝑅𝑎+𝑅𝑏)2+ℎ2 Cargador de baterías inductivo - Memoria - 18 - Siendo 𝑅𝑎 𝑦 𝑅𝑏 los radios de las bobinas, h la distancia q las separa, y N el número de espiras, se obtiene para las bobinas utilizadas un valor medio cercano a M=10µH. Que sustituido en la ecuación de frecuencia anterior junto al valor medido en el laboratorio de la resistencia de ambos bobinados nos da un valor de frecuencia: 𝜔=�0.8Ω(1.2Ω+30Ω) 10𝑥10−6µ𝐻 = 2𝜋𝑓 => 𝒇=𝟕𝟗𝟓𝟏𝟑,𝟕𝟖 𝑯𝒛 Se ha utilizado para los cálculos un valor de carga de 30Ω, que garantiza un margen de potencia extra para contrarrestar las posibles pérdidas o desajustes que se produzcan en el acoplo inductivo. Por todo esto se ha seleccionado para utilizar en el diseño del proyecto una frecuencia de 80 KHz, lo que asegurará una transferencia de potencia suficiente al receptor. Para obtener la onda sinusoidal de excitación de la bobina, a partir de la alimentación de 10V DC, es necesario construir un convertidor DC-AC. Existen multitud de topologías aptas para tal fin, pero se ha optado por un puente en H (Ilustración 4.2.3) con cuatro transistores MOSFET excitados asimétricamente con una onda cuadrada, ya que es un sistema sencillo y robusto, y que además permite una gran libertad de maniobra en el laboratorio de cara a la experimentación con diferente valores de alimentación y frecuencias de trabajo. Ilustración 4.2.3 Para la generación de la onda cuadrada que establecerá los estados de corte o saturación de los transistores se emplea un integrado temporizador TS555CN de “ST Microelectronics”, muy extendido y fácil de implementar. Para conseguir unos tiempos de onda simétricos, se necesitan dos diodos adicionales de conmutación rápida 1N5819 que establecerán los caminos de carga y descarga del condensador. Configurando el integrado cómo se observa en la imagen 4.2.4, con R=R´, se obtiene un tiempo de conmutación: t = 0.693 RC Cargador de baterías inductivo - Memoria - 19 - Tenemos un grado de libertad a la hora de seleccionar el valor de estos componentes, pero para no utilizar valores muy pequeños de R y hacer inestable el circuito, se utiliza un valor de C de 10nF. 𝑇=1 𝑓 = 1 80000= 1,25𝑥10−5 s t = 𝑇 2= 6,25𝑥10−6 s 6,25𝑥10−6 = 0.693 ∗10x10 −9∗𝑅 => 𝑅=901,8Ω Lo que nos fija el valor de R y R´ en unos 901 Ohmios, para lo que se utilizan dos potenciómetros de 1K, regulables con el fin de sintonizar correctamente el circuito y obtener a su salida una onda cuadrada simétrica de 80KHz. Ilustración 4.2.4 Una vez obtenida la onda cuadrada necesitamos otra exactamente igual, pero desfasada 180º, para excitar ambos lados del puente en H. Para ello se va a emplear un inversor lógico de la familia 74XX, en concreto un modelo SN74LS04N de “Texas Instruments”, que se encargará de invertir la señal. Ilustración 4.2.5 Tomando como salidas, la del propio circuito 555, y esta misma señal invertida por el 7404, ya podemos pasar a excitar los transistores del puente rectificador. Dado que estos circuitos se alimentan y funciona con niveles lógicos TTL de 5V y no son capaces de proporcionar mucha corriente en su salida, se hace necesario utilizar drivers de excitación para asegurar la correcta conmutación de los transistores. Se empleará el integrado IR2104 de “International Rectifier”, que ha sido diseñado para el propósito de excitar transistores en configuraciones de medio puente, extrapolable a puente completo utilizando dos integrados, uno por cada rama, y que además tiene una serie de características que lo hacen idóneo para esta aplicación: Cargador de baterías inductivo - Memoria - 20 -  Canal de excitación flotante para la adecuada excitación del MOSFET (tipo N) del lado alto del puente.  Compatibilidad con entrada de nivel lógico.  Lógica de prevención de conducción cruzada.  Establecimiento de tiempos muertos entre conmutación.  Apagado de ambos canales en caso de ausencia de entrada.  Correspondencias de propagación. Por todo ello se trata de una solución sencilla y fiable para su implementación. El circuito recomendado por el fabricante (Ilustración 4.2.6) utiliza sendos condensadores de bombeo y un diodo de recuperación rápida para proporcionar a su salida las corrientes requeridas por los transistores. Se conectará el lado alto del puente a la salida HO (High-Output) y el lado bajo a LO (Low-Output) a través de resistencias de 10Ω para limitar la corriente absorbida por los MOSFET´s. Ilustración 4.2.6 La estructura del puente está formada por cuatro transistores MOSFET de canal N, aunque se puede optar por utilizar canal P en el lado alto por cuestiones de comodidad en la excitación, se usará únicamente canal N para conseguir un diseño simétrico y debido a que los transistores de canal P son más caros y hay menor variedad en el mercado. El transistor utilizado es el IRF640N de “International Rectifier”, con tecnología HEXFET® que le otorga una baja resistencia en conducción (RDS(on)) y una rápida conmutación, lo que los hace muy eficientes y fiables. Además ya incluyen en su diseño un diodo de recuperación para la reconducción de corrientes, necesario para evitar daños y sobrecalentamientos en el caso de conectar cargas inductivas, como es el caso. La potencia máxima en los transistores se dá cuando el sistema funciona en condiciones de máximo acoplo inductivo, momento en el cual circula una corriente media por el puente de 1,2A a 1,4A, tomaremos por seguridad un valor de 1,5A para realizar los cálculos de disipación. Cargador de baterías inductivo - Memoria - 21 - 𝑃𝑅𝐸𝐺.𝑃𝐸𝑅𝑀.(𝑀𝐴𝑋)=1 𝑇� 𝑃𝑇(𝑡) 𝑡2 𝑡1 𝑑𝑡=1 𝑇∗10𝑉∗1,5𝐴∗𝑡𝑂𝑁= 7,5𝑊 𝝑𝑺𝑨<𝑇𝐽𝑚𝑎𝑥−𝑇𝑎𝑚𝑏 𝑃𝑅𝐸𝐺.𝑃𝐸𝑅𝑀.−𝜗𝐽𝐶−𝜗𝐶𝑆<175℃−25℃ 7,5𝑊−1℃ 𝑊−0,5 ℃ 𝑊<𝟏𝟖,𝟓℃ 𝑾 Por lo tanto los transistores necesitan disipadores con un valor de resistencia térmica no superior a 18,5℃/𝑊. Se ha optado por una solucion sencilla de “Fischer Elektronik” el modelo FK 210 SA-CB para encapsulados TO-220 con una resistecia térmica de 18℃/𝑊, suficientes para evacuar el calor generado. Ilustración 4.2.7 La estructura final del puente puede apreciarse en la imagen esquemática a continuación: Ilustración 4.2.8 Una vez conectada la carga, en este caso el tanque resonante L-C primario, se aplica sobre ésta una tensión variable que genera en la bobina, la onda senoidal de corriente requerida para efectuar el acoplo inductivo con el receptor. En la ilustración 4.2.9 se muestra una captura de pantalla de la simulación del sistema realizada con el software de simulación “Electronics Workbech” donde se puede observar el funcionamiento teórico del convertidor. Q1 IRF640N Q2 IRF640N Q3 IRF640N Q4 IRF640N VCC 1 COM 4 VB 8 HO 7 VS 6 LO 5 IN 2 SD 3 U1 IR2104 220nF C2 D1 1N5819 4.7uF C1 GND GND VCC 5V VCC 1 COM 4 VB 8HO 7 VS 6 LO 5 IN 2 SD 3 U2 IR2104 220nF C4 D2 1N5819 4.7uF C3 GND 10 R1 10 R2 VCC 5V 10 R3 10 R4 1 2 P1 IN 1 IN 2 VCC Cargador de baterías inductivo - Memoria - 22 - Ilustración 4.2.9 Obviamente el comportamiento ideal que se obtiene en la simulación no llega a obtenerse en la práctica debido a diversos factores que afectan al rendimiento, como los procesos de conmutación, posibles resonancias parásitas, ruido eléctrico, etc… En la siguiente imagen se muestra una captura de osciloscopio en la que se observa la tensión del circuito L-C en el prototipo construido para el laboratorio. Ilustración 4.2.10 Se puede ver que es una onda cuasi-senoidal, y que tiene ruido proveniente de los procesos transitorios; pero estos aspectos no influyen en gran medida en el acoplo inductivo con el receptor, por lo que las medida correctoras, circuitos de atenuación y perfeccionamiento de la señal, se estudiarán más adelante en el apartado de futuras mejoras. Cargador de baterías inductivo - Memoria - 23 - 4.3 Circuito L-C Primario Aunque en el concepto de acoplo inductivo se haga mención al uso de únicamente dos bobinas, la de primario y secundario, en la práctica hay que utilizar condensadores de compensación, tanto en el receptor, para que al entrar en resonancia se transmita mayor potencia a la carga, como en el primario, para que la impedancia total vista desde la fuente sea de carácter óhmico y que la corriente absorbida sea menor. En función de la conexión de los condensadores de compensación en los devanados, se obtienen cuatro topologías básicas de compensación: a) Compensación Serie-Serie “SS” b) Compensación Serie-Paralelo “SP” c) Compensación Paralelo-Serie “PS” d) Compensación Paralelo-Paralelo “PP” Ilustración 4.3.1 Cada topología presenta sus ventajas e inconvenientes, y no existe un criterio claro de decisión al respecto. La selección se hará en función del comportamiento de la misma respecto al tipo de carga a conectar. Así por ejemplo, en la compensación de primario, si se utiliza condensador en serie se limita la tensión a la salida de la fuente, en cambio, la configuración paralelo se utiliza para que la corriente suministrada por la fuente sea sólo la parte real consumida por el sistema, disminuyendo la corriente por los transistores, esta estructura es la preferida para sistemas con múltiples secundarios conectados a un mismo primario, y será la utilizada en el presente proyecto. La corriente por la bobina y condensador serán más elevadas que en compensación serie, y será necesario aumentar la sección del devanado. Pero nos aseguraremos la generación de un campo potente capaz de satisfacer las demandas de energía establecidas. Si se utiliza compensación serie en el lado de secundario, el sistema se comporta como fuente de tensión, por lo tanto será independiente de la carga conectada, y prácticamente igual a la tensión de circuito abierto. En cambio, si se usa compensación paralelo en secundario, esta se muestra como una fuente de corriente independiente de Cargador de baterías inductivo - Memoria - 24 - la carga conectada, y prácticamente igual a la corriente de cortocircuito, lo que hace que tenga una protección inherente frente a cortocircuitos fortuitos. Por lo anteriormente mencionado, la compensación en paralelo del secundario es la preferida en aplicaciones de carga de baterías. Así, para el desarrollo de este proyecto, se utilizará un sistema de acoplo con compensación “PP”, cuyo circuito equivalente sería el siguiente. Ilustración 4.3.2 A la hora de seleccionar el tipo de bobinas a utilizar, los sistemas planos o “Flat- Pickup” son los más interesantes desde el punto de vista de recarga de baterías, ya que permiten un elevado grado de libertad tanto de separación como de posicionamiento. Respecto a la forma de las mismas, el mayor factor de acoplamiento posible se obtiene con bobinas de geometría circular y disposición horizontal de las espiras. Es por esto que se utilizará una forma de espiral plana como la de la figura 4.3.3 para la construcción de las bobinas de nuestro sistema. Ilustración 4.3.3 Para la elaboración de la bobina de primario se emplea cable de cobre esmaltado 16SWG de 1.5mm de diámetro del fabricante “Pro Power”, capaz de trabajar con corrientes de hasta 3A, dado que como se ha comentado antes, va a tener que soportar corrientes elevadas. Este se arrolla sobre sí mismo en forma de bobina plana y se utiliza pegamento de contacto o similar para mantener la forma. El diámetro de la misma es de 8,5cm con 21 espiras, tamaño adecuado para asegurar una superficie de acoplo suficientemente grande con el receptor. Una vez construida se puede constatar que el valor de inducción es prácticamente el mismo que el calculado teóricamente, 19µH. El resultado se puede observar en la siguiente foto del prototipo de pruebas. Cargador de baterías inductivo - Memoria - 25 - Ilustración 4.3.4 La frecuencia de resonancia del circuito viene dada por la siguiente expresión: 𝑓0=1 2𝜋√𝐿𝐶 De forma que tenemos un grado de libertad a la hora de seleccionar los valores del circuito. En este caso, con una frecuencia establecida de 80KHz y un valor de la bobina de 19uH, podemos determinar el valor del condensador de compensación necesario. 80.000 =1 2𝜋�19𝑥10−6∗𝐶𝑝 𝑪𝒑=𝟐𝟎𝟖,𝟑 𝒏𝑭 El circuito resonante final a conectar como carga del puente convertidor quedará como en la imagen 4.3.5, se incluye un condensador de sintonización de pequeño valor para afinar la resonancia. Ilustración 4.3.5 1 2 P2 210nF Cp 10pF Ct 19uH Lp Cargador de baterías inductivo - Memoria - 32 - 4.7 Posibles y futuras mejoras A continuación se tratará de establecer una vía de orientación para las posibles mejoras a implementar o futuros cambios de diseño que permitan una mayor eficacia o sencillez en el diseño. Uno de los aspectos susceptibles de perfeccionar es la obtención de una onda de aspecto más senoidal en la carga, ya que aumentaría la eficiencia del sistema al ofrecer menos pérdidas en conmutación y un acoplo más efectivo. Esto se podría conseguir con la aplicación de técnicas de conmutación ZVS o ZCS, que hacen conmutar al transistor con tensión o corriente cero, lo que hace que sus pérdidas sean mínimas; con la inclusión de redes “Snubber”, que consiguen que la tensión en el transistor durante la conmutación sea inferior a la de la fuente, alejándose su funcionamiento de los límites por disipación y por avalancha secundaria; o la excitación de los transistores con onda senoidal para una conmutación más suave. En esta misma línea también cabría estudiar la posibilidad de utilizar otras topologías convertidoras. Para disminuir el consumo sin carga del sistema, se puede incluir un circuito que detecte un receptor en posición de acoplo, basado en la diferencia de corriente que circula por el primario cuando, existe o no, transferencia de energía. Para esto sería necesario contar con un sistema de monitorización de corriente, que sería analizada cada cierto tiempo con una pequeña activación del campo, y en caso de encontrar diferencias en el consumo existente, con el de el funcionamiento en vacío, se activaría la fase de recarga, en caso contrario, el sistema permanece en espera realizando comprobaciones periódicas. En esta misma línea, la utilización de comunicación bidireccional inalámbrica entre estación de carga y aparato receptor sería de gran utilidad. Permitiría el intercambio de órdenes entre los dispositivos, lo que se puede enfocar, por ejemplo, la desactivación del campo cuando la recarga esté completada, o el control de la frecuencia y tensión de trabajo por parte de receptores inteligentes para ajustar la base a sus necesidades específicas. También se podría mejorar la eficiencia del circuito receptor sustituyendo el regulador lineal por un regulador conmutado lo que minimizaría las perdidas haciendo más eficiente el sistema, y además permitiría mejorar el área efectiva de acoplo al aprovechar mejor la energía captada. Los reguladores conmutados no necesitan un voltaje más elevado que el de salida a su entrada como los reguladores lineales, por lo que se ganarían unos preciados mW en el receptor. Para mejorar la eficiencia del campo generado, y a la vez proteger al sistema y dispositivos cercanos de posibles interferencias, se podrías escudar con materiales como la ferrita o el aluminio, las caras de las bobinas que no están enfrentadas, consiguiendo un aumento de la inducción mutua, lo que permitiría reducir el consumo total del sistema. Cargador de baterías inductivo - Memoria - 33 - Cercano a la fecha de finalización del proyecto (31 de Agosto 2010) ha sido liberado por el “Wireless Power Consortium”, un documento con las primeras especificaciones técnicas para los sistemas de transferencia inalámbrica de baja energía, en este se pueden encontrar ideas de diseño y posibles mejoras que serán implementadas en futuras revisiones del proyecto. Una de estas ideas, permitiría libertad total de movimiento y posición dentro de la superficie de recarga, consiste en una matriz o “array” de bobinas (Ilustración 4.7.1) más pequeñas, que crearían un campo uniforme en toda la superficie de la base de recarga, lo que aportaría al sistema mucha más comodidad y facilidad de uso. Ilustración 4.7.1 También se ha hecho público que el estándar del “WPC” utilizará frecuencias que van desde los 110KHz hasta los 205KHz, lo que me hace recomendar la variación del valor de excitación utilizado durante este desarrollo a uno más adecuado, para lo que habrá que utilizar una combinación diferente de bobinas y condensadores en los circuitos de resonancia. Por último cabe resaltar que debido a la amplia combinación de factores que determinan la capacidad y eficiencia de los sistemas ICPT, se podría llevar a cabo un estudio más extenso, con mayor variedad de geometrías y disposiciones para las bobinas, hasta encontrar una combinación más óptima. Cargador de baterías inductivo - Memoria - 34 - 4.8 Prototipo y laboratorio La construcción del prototipo se ha llevado a cabo en placas de inserción rápida utilizando componentes “Through-Hole”, lo que facilita enormemente la aplicación de cambios de diseño y el reemplazo de componentes. No obstante un funcionamiento ideal del sistema requiere de un diseño en placa integrada que sea fuerte frente a ruidos y campos electromagnéticos, con una distribución de componentes estudiada, y uso de grandes pistas de alimentación en la zona de potencia. Las siguientes imágenes muestran los prototipos funcionales del sistema emisor (Ilustración 4.8.1) y receptor (Ilustración 4.8.2). Ilustración 4.8.1 Ilustración 4.8.2 Cargador de baterías inductivo - Memoria - 35 - Los ensayos realizados demuestran que el sistema es capaz de entregar a su salida el voltaje y corriente necesarios para satisfacer el estándar USB, tanto de baja, como de alta potencia, lo que garantiza tiempos de recarga similares a los obtenidos a través de fuentes de alimentación convencionales. En la ilustración 4.8.3 se pueden ver dos dispositivos diseñados y fabricados por “Tecnodiscap”, además de las baterías de Ion-Litio que se utilizan en este tipo de dispositivos. Con las especificaciones de USB de alta energía llegada a conseguir con el prototipo de pruebas, estaríamos hablando de tiempos de recarga de algo más de 1 hora para el modelo de 600mAh, y alrededor de 2 horas para el modelo de 1080mAh. Ilustración 4.8.3 La recarga se realiza con un rendimiento cercano al 25%, ya que se pierde energía en los procesos de conmutación del convertidor, durante el acoplo inductivo, y por último en la rectificación y adaptación de la energía transferida. 𝜼𝑻=𝑃𝑈𝑇𝐼𝐿 𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿∗100 =5𝑉∗0,5𝐴 10𝑉∗1𝐴∗100 =𝟐𝟓% Cargador de baterías inductivo - Memoria - 36 - En vacío, es decir, sin secundario acoplado, el sistema consume un total de 0,48A, empleados para alimentar los circuitos lógicos, el convertidor y el circuito L-C que genera el campo, lo que ya produce unas pérdidas de 4,8W mientras el sistema no es utilizado, que son dispersadas en forma de calor por los transistores y bobina y también como radiación electromagnética. Desde el punto de vista del ahorro energético interesaría utilizar algún tipo de detección de acoplo para activar o desactivar el sistema únicamente cuando sea preciso 𝑃1=10𝑉∗0,48𝐴= 4,8𝑊 En la siguiente captura de osciloscopio se puede observar las diferentes ondas medidas en el circuito receptor durante las pruebas, en color rojo la onda en el secundario, en verde el Canal 2 nos muestra esta misma onda rectificada y filtrada, el Canal 4 indica el voltaje a la salida del regulador, y por último en negro el Canal 1 representa la corriente por la carga. Ilustración 4.8.4 Cargador de baterías inductivo - Memoria - 37 - Durante la realización de la construcción, test y ensayo del prototipo, se emplearon una serie de instrumentos de laboratorio, tales como polímetros, fuentes de alimentación variable, generadores de ondas, osciloscopios, y otros, entre los que cabe destacar el manejo de los siguientes.  Osciloscopio digital “Tektronix TDS-714L” (Ilustración 4.8.5 – (a)) Un osciloscopio de 4 canales muy completo, que permite realizar una gran cantidad de tipos de medición gracias a sus menús interactivos y la compatibilidad con sondas para tensión y corriente.  Sonda diferencial “Yokogawa 700924” (Ilustración 4.8.5 – (b)) Necesaria para realizar las mediciones con seguridad en puntos donde la tensión no está referenciada a masa, como es el caso de los circuitos L-C resonantes utilizados en el sistema. Esta sonda nos permite hacer una medición segura y precisa con el osciloscopio.  Medidor LCR “Peak Atlas LCR40” (Ilustración 4.8.5 – (c)) Este dispositivo permite medir de manera rápida la inductancia que tiene una bobina, además permite medir los valores de L, C y R de un circuito determinado. Ilustración 4.8.5 Cargador de baterías inductivo - Memoria - 38 - 5. RESULTADOS FINALES Los sistemas IPTC resultan muy interesantes desde el aspecto de la comodidad de uso y ausencia de conexiones. El sistema de recarga obtenido cumple con ambas cualidades, y le permite ser utilizado en aplicaciones específicas que requieran estanqueidad y protección. En el aspecto de la implementación práctica de este proyecto hay que reseñar que el circuito receptor debe minimizarse y ser construido con componentes SMD de pequeño tamaño, esto facilita su uso e integración en dispositivos existentes y futuros, tales como teléfonos móviles, reproductores portátiles, dispositivos “bluetooth”, y un largo etcétera. Para el correcto funcionamiento del sistema de recarga, la bobina del receptor debe situarse dentro del radio de acción del campo generado por el circuito primario en la base emisora, el mayor acoplo se produce cuando ambas bobinas están centradas entre sí, por lo tanto es necesario colocar de forma correcta el receptor para que la recarga comience, para tal fin se incluye un LED que nos indicará la posición correcta. Puede existir cierto calentamiento en las bobinas, sobre todo después de un uso prolongado, pero no resulta peligroso y es una consecuencia normal producida por las pérdidas ocasionadas por el “Efecto Joule”. Como conclusión personal me gustaría resaltar el proceso de aprendizaje a la hora de abordar los grandes y pequeños problemas encontrados a lo largo del desarrollo de este proyecto, y en concreto del prototipo de pruebas, ya que como es habitual la teoría nunca suele ajustarse a la realidad del laboratorio. Estos aspectos se unen a la satisfacción personal que se obtiene al conseguir construir un dispositivo útil y funcional a partir de puros aspectos teóricos, lo que enriquece aún más la experiencia universitaria y permite ver con una mayor perspectiva la utilidad de los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera. En definitiva, se han alcanzado los objetivos propuestos y se ha conseguido una mayor comprensión de los aspectos técnicos que rodean los sistemas IPTC, y se han localizado multitud de mejoras aplicables al desarrollo de los mismos, aunque quedan fuera del alcance de este proyecto una vez cumplidos los objetivos de “Tecnodiscap” que consistían en el estudio previo y construcción de un prototipo funcional, dejándose indicadas en el apartado de posibles y futura mejoras para su estudio posterior. Además el sistema tiene utilidad real y en auge dentro del mercado tecnológico actual, como demuestran las publicaciones científicas al respecto y el posicionamiento de los fabricantes de electrónica, lo que lo hace muy atractivo para su futura implementación en diferentes aparatos electrónicos. Cargador de baterías inductivo - Memoria - 39 - 6. NORMAS Y REFERENCIAS 6.1. Disposiciones legales y normas aplicadas Es objetivo principal el conocimiento de las distintas normativas y su aplicación en el proyecto en concreto. Todo proyecto con instalaciones de electricidad/electrónica debe cumplimentar una serie de normativas legales y administrativas referentes a él. En el presente tema se van a exponer las distintas reglamentaciones ha cumplir, así como el lugar donde encontrarlas. Las instalaciones de tipo eléctrico/electrónico en una vivienda deben cumplir con la normativa indicada en el RBT, además de otras principales normativas recogidas en el RBT MIE BT o reglamento de baja tensión, Ministerio de Industria, baja tensión, estas, también se encuentran en la UNE o Una Norma Española. De forma adicional, el presente proyecto también debe cumplir las disposiciones del reglamento de compatibilidad electromagnética EMC debido a que se emplean campos EM en su funcionamiento, que podrían tanto provocar como sufrir interferencias (EMI). Sobre prevención de riesgos laborales, en nuestro país se encuentra la LPRL o Ley de Prevención de Riesgos Laborales. Para llevar a cabo la certificación del cumplimiento de las normas aplicables, AENOR, o Asociación Española de Normalización y Certificación recopila las distintas reglamentaciones y normativas requeridas y participa activamente en el desarrollo de las tareas de normalización y certificación, e impulsa el interés por la calidad y la seguridad de los productos. Se trata de una entidad privada derivada al desarrollo de las actividades de normalización y certificación con competencia en todos los sectores industriales y de servicios, que contribuye a mejorar la calidad de las empresas y sus productos. Cargador de baterías inductivo - Memoria - 40 - 6.2. Bibliografía En la bibliografía se citan tanto libros de texto y publicaciones, como direcciones Web que han resultado de utilidad.  Pollán Santamaría, Tomás, Sistemas combinacionales, PUZ, Zaragoza, 2004  Pollán Santamaría, Tomás, Sistemas secuenciales, PUZ, Zaragoza, 2004  Pollán Santamaría, Tomás, Microelectrónica digital, PUZ, Zaragoza, 2004  Martín del Brío, Bonifacio, Sistemas electrónicos basados en microprocesadores y microcontroladores, PUZ, Zaragoza, 1999  Torres Portero, Manuel, Circuitos integrados lineales, Paraninfo, Madrid, 1994  Electricidad y Electrometría, EUITIZ, Departamento de Ingeniería Eléctrica.  Electrónica de Potencia EUITIZ, Departamento de Ingeniería Eléctrica.  Villa Gazulla, Juan Luis , Sistemas de transferencia de energía para vehículos eléctricos mediante acoplo inductivo, Tesis doctoral, Universidad de Zaragoza 2009  Robert Coup, An Inductively Coupled Universal Battery Charger, EEE, University of Auckland, 2003  Torres Portero, Manuel y M. Ángel, Diseño e ingeniería electrónica asistida con Protel DXP, 2004  Wireless Power Transfer Sytem Description, “WPC”, 2010  Travis Deyle, Matthew Reynolds, PowerPACK: A Wireless Power Distribution System for Wearable Devices, GIT, 2008  Pengfei Li, Rizwan Bashirullah, A Wireless Power Interface for Rechargeable Battery Operated Medical Implants, IEEE, 2007  Duleepa J. Thrimawithana, Udaya K. Madawala, MIEEE, University of Auckland, 2010  Eberhard Waffenschmidt, Toine Staring, “Philips”, 2010  http://ieeexplore.ieee.org  http://www.instructables.com  http://deepfriedneon.com/tesla_f_calcspiral.html  http://es.wikipedia.org  http://www.google.es  http://www.auckland.ac.nz  http://www.iis.fraunhofer.de  http://es.farnell.com  http://www.wirelesspowerconsortium.com  http://www.palm.com/es/es/products/accessories/touchstone-technology.html Cargador de baterías inductivo - Memoria - 41 - 6.3. Software utilizado Programas empleados en la redacción, simulación y diseño del proyecto:  Microsoft Word 2007  Microsoft Excel 2007  Adobe Acrobat 9  Adobe Photoshop CS3  Electronics Workbench 9  SolidWorks 2008  Altium Designer 2009  Foxit PDF Editor 6.4. Definiciones y Abreviaturas • “AC” – Alternative Current o Corriente Alternativa. • C1 - Condensador de compensación de primario. • C2 – Condensador de compensación de secundario. • “Datasheet” – Hoja de datos de componentes. • “DC” – Direct Current o Corriente Continua. • “FEM” – Fuerza Electromotriz. • h – Distancia de separación de las bobinas. • Ip – Corriente por el primario. • Is – Corriente por el secundario. • “I3A” - Investigación en Ingeniería de Aragón. • “ICPT” – Inductively Coupled Power Transfer o Transferencia de potencia con acoplo inductivo. • “ISA” – Industry Standard Architecture o Arquitectura estándar industrial, arquitectura de bus creada por IBM en 1980. • Lp o L1 – Valor de inducción de la bobina primaria. • Ls o L2 – Valor de inducción de la bobina secundaria. • “LED” – Ligth Emitting Diode o Diodo emisor de luz. • “Li-Ion” – Batería de iones de litio. • “Li-Polymer” – Batería de litio y polímero. • M – Coeficiente de inducción mutua entre bobinas • “MOSFET” - Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor o transistor de efecto campo metal-oxido-semiconductor. • “mp3” - MPEG-1 Audio Layer III es un formato de audio digital comprimido. 1 1 2 2 3 3 4 4 F F E E D D C C B B A A Fecha Nombre Firma: Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Plano nº Curso: ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ZARAGOZA NºAlumno David Gómez Armas01-09-10 3.2 2009-2010 LISTADO DE COMPONENTES 503352 Listado de componentes - Circuito Secundario Identificación General Identificación Particular Encapsulado Posición - X (mm) Posición - Y (mm) C7 330uF CAPPR2-5x6.8 10.033 14.224 C8 330nF CAPR2.54-5.1x3.2 19.177 12.7 C9 100nF CAPR2.54-5.1x3.2 24.765 12.7 C10 1uF CAPR2.54-5.1x3.2 27.813 4.572 C11 1uF CAPR2.54-5.1x3.2 32.893 4.572 Cs 270nF RAD-0.2 x x Ct2 C VAR 100pF RAD-0.2 x x D5 1N5819 SOD123/X.85 2.794 25.908 D6 1N5819 SOD123/X.85 2.794 4.064 D7 1N5819 SOD123/X.85 8.509 25.908 D8 1N5819 SOD123/X.85 8.509 4.064 D9 Zenner 5V1 SOD123/X.85 21.209 7.112 D10 LED VERDE DIODE_SMC 42.037 6.096 Ls 14uH x x x P3 Header 1x2 H HDR1X2H 2.921 13.716 P5 Header 1x2 HDR1X2 33.909 28.448 P6 Header 1x2 H HDR1X2H x x R7 330ΩAXIAL-0.3 16.637 3.048 R8 850ΩAXIAL-0.3 43.053 13.716 R9 10KΩAXIAL-0.3 43.053 17.78 R10 330ΩAXIAL-0.3 43.053 21.844 R11 2KΩAXIAL-0.3 43.053 25.908 U6 L7805CV TO254P1510-3_4L 20.193 24.384 U7 MCP73812T-420I/OT SOT-23-OT5_N 34.417 23.368 U8 OPA2336PA D008_L 32.385 15.24 1 1 2 2 3 3 4 4 F F E E D D C C B B A A Fecha Nombre Firma: Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Plano nº Curso: ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ZARAGOZA NºAlumno David Gómez Armas01-09-10 4 2009-2010 CIRCUITO IMPRESO CARA TOP 503352 1:1 1 1 2 2 3 3 4 4 F F E E D D C C B B A A Fecha Nombre Firma: Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Plano nº Curso: ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ZARAGOZA NºAlumno David Gómez Armas01-09-10 5 2009-2010 CIRCUITO IMPRESO CARA BOTTOM 503352 1:1 1 1 2 2 3 3 4 4 F F E E D D C C B B A A Fecha Nombre Firma: Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Plano nº Curso: ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ZARAGOZA NºAlumno David Gómez Armas01-09-10 6 2009-2010 SERIGRAFÍA PCB 503352 1:1 1 1 2 2 3 3 4 4 F F E E D D C C B B A A Fecha Nombre Firma: Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Plano nº Curso: ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ZARAGOZA NºAlumno David Gómez Armas01-09-10 7 2009-2010 MASCARILLA 503352 1:1 CARA BOTTOM 1 1 2 2 3 3 4 4 F F E E D D C C B B A A Fecha Nombre Firma: Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Plano nº Curso: ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ZARAGOZA NºAlumno David Gómez Armas01-09-10 8 2009-2010 503352 1:1 TOP PASTE 1 1 2 2 3 3 4 4 F F E E D D C C B B A A Fecha Nombre Firma: Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Plano nº Curso: ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ZARAGOZA NºAlumno David Gómez Armas01-09-10 9 2009-2010 503352 1:1 TALADRADO PCB 1 1 2 2 3 3 4 4 F F E E D D C C B B A A Fecha Nombre Firma: Dibujado Comprobado id.s.normas Escala: Plano nº Curso: ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL ZARAGOZA NºAlumno David Gómez Armas01-09-10 10 2009-2010 503352 1:1 INTERCONEXIONADO Cargador de baterías inductivo - Pliego de condiciones - 1 - Cargador de baterías inductivo para dispositivos alimentados por USB PLIEGO DE CONDICIONES VOLUMEN 3 David Gómez Armas Cargador de baterías inductivo - Pliego de condiciones - 2 - Contenido 0. OBJETO DEL PLIEGO DE CONDICIONES ................................................................................. - 4 - 0.1 Normativa de Aplicación ................................................................................................. - 4 - 1. CONDICIONES ADMINISTRATIVAS ......................................................................................... - 5 - 1.1 Documentación del proyecto .......................................................................................... - 5 - 1.1.1 Documentación para el propietario ......................................................................... - 5 - 1.1.2 Instrucciones de utilización ...................................................................................... - 5 - 1.1.3 Descripción técnica .................................................................................................. - 5 - 1.1.4 Documentación para el fabricante ........................................................................... - 5 - 1.2 Medidas de seguridad ..................................................................................................... - 6 - 1.2.1 Plazo de garantía ...................................................................................................... - 6 - 1.2.2 Responsabilidades y obligaciones del fabricante e instalador ................................. - 6 - 1.2.3 Exclusión de responsabilidad ................................................................................... - 7 - 1.2.4 Formalización del contrato ...................................................................................... - 7 - 1.2.5 Rescisión del contrato .............................................................................................. - 8 - 1.3 Normas, leyes y reglamentos .......................................................................................... - 8 - 1.3.1 Reglamento de Baja Tensión (RBT) .......................................................................... - 8 - 1.3.2 AENOR ...................................................................................................................... - 9 - 1.3.3 Marcado CE ............................................................................................................ - 10 - 2. CONDICIONES ECONÓMICAS DEL CONTRATO .................................................................... - 11 - 2.1 Cláusula de garantía ...................................................................................................... - 11 - 2.1.1 Garantía .................................................................................................................. - 11 - 2.1.2 Riesgos Cubiertos ................................................................................................... - 11 - 2.1.3 Excepciones de la garantía ..................................................................................... - 11 - 2.2 Condiciones de pago y plazos de entrega ..................................................................... - 12 - 2.2.1 Plazo final ............................................................................................................... - 12 - 2.2.2 Condiciones de pago .............................................................................................. - 12 - 2.2.3 Plazo de ejecución del proyecto ............................................................................. - 12 - 2.2.4 Fianza...................................................................................................................... - 12 - 2.3 Condiciones del proyecto .............................................................................................. - 12 - 2.3.1 Revisión de precios ................................................................................................. - 13 - 3. CONDICIONES TÉCNICAS Y PARTICULARES ......................................................................... - 13 - 3.1 Especificaciones de construcción y montaje ................................................................. - 13 - Cargador de baterías inductivo - Pliego de condiciones - 9 - El “Cargador de Baterías Inductivo” debe instalarse en una vivienda, por tanto deberá cumplir la reglamentación de baja tensión, es decir, las normas indicadas en el RBT. Las normativas del RBT no son de obligado cumplimiento en los sistemas autónomos que utilizan pequeñas tensiones distintas a la red como, por ejemplo, pilas de alimentación. Se consideran pequeñas tensiones a aquellas inferiores o iguales a 50 V eficaces. En el reglamento se define como tensión usual a la comprendida entre los 50 V y los 500 V. Respecto a la frecuencia, la normalizada en las instalaciones de la red eléctrica española es de 50 Hz. El artículo seis del RBT hace una especial referencia que debe tenerse muy en cuenta en el desarrollo de nuestro Cargador de Baterías Inductivo. Dice así: “Las instalaciones de baja tensión pueden producir perturbaciones en la emisión, transmisión y recepción de los sistemas que utilicen ondas radiadas, deberán estar dotadas de los sistemas correctores, que en cada caso, se preceptúan en las correspondientes disposiciones Administrativas”. 1.3.2 AENOR AENOR, o Asociación Española de Normalización y Certificación, recopila las distintas reglamentaciones y normativas requeridas. AENOR participa activamente en el desarrollo de las tareas de normalización y certificación e impulsa el interés por la calidad y la seguridad de los productos. Se trata de una entidad privada dedicada al desarrollo de las actividades de normalización y certificación. Es un organismo de normalización con competencia en todos los sectores industriales y de servicios que contribuye a mejorar la calidad de las empresas. Respecto al desarrollo de proyectos electrónicos, se pueden encontrar en AENOR una gran cantidad de normativas aplicables, de las cuales éstas son las más destacadas a tener en cuenta para nuestro cargador inductivo: • Norma UNE20916: 1995: Estructuras mecánicas para equipos electrónicos. Terminología. • Norma UNE21302-2:1973: Vocabulario electrotécnico. Electrónica. • Norma UNE21302-705: 1996: Vocabulario electrotécnico internacional. Parte 705: Propagación de las ondas de radio. • Norma UNE21352:1976: Explicación de las cualidades de funcionamiento de quipos de medida electrónicos. Cargador de baterías inductivo - Pliego de condiciones - 10 - • Norma UNE21405-2: 1996: Símbolos literales utilizados en electrotecnia. Parte2: telecomunicaciones y electrónica. • Norma UNE-EN50090-2-1: 1996: Sistemas electrónicos para viviendas y edificios. Parte 1-2: Generalidades del sistema. Arquitectura. • Norma UNE-EN61000-4-3-1998: Compatibilidad electromagnética. • Norma EN50090-3-2-1995: Sistemas electrónicos para viviendas y edificios. • Norma EN160000: 1993: Especificaciones genéricas: unidades de electrónica modular. • UNE 20-050-74(1): Código para las marcas de resistencias y condensadores. Valores y tolerancias. • UNE 20-531-73: Series de valores nominales para resistencias y condensadores. • UNE 20-543-85(1): Condensadores fijos utilizados en equipos electrónicos. 1.3.3 Marcado CE El marcado CE, símbolo de la conformidad de determinados productos con la legislación de armonización técnica europea, es obligatorio para que un producto pueda comercializarse en el territorio de la Unión Europea. Con el fin de conseguir en certificado de conformidad CE, el dispositivo deberá atenerse a las siguientes directivas de aplicación: • Directiva 73/23/CEE: Equipos de baja tensión. • Directiva 89/336/CEE, 91/263/CEE y 92/31/CEE: Compatibilidad electromagnética. • Directiva 99/05/CE: Equipos radioeléctricos. • Directiva 2002/96/CE: RAEE o Directiva de Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos. Cargador de baterías inductivo - Pliego de condiciones - 11 - 2. CONDICIONES ECONÓMICAS DEL CONTRATO En este apartado estableceremos las condiciones tanto temporales como económicas del contrato. El contrato deberá tener carácter privado, especificándose, previo acuerdo con el cliente los datos de mayor relevancia, entre los cuales cabe destacar los datos necesarios de identificación del comprador, el numero de unidades del pedido, las correspondientes fechas de encargo y entrega del pedido y por último la cantidad económica acordada en el contrato según las condiciones indicadas previamente. 2.1 Cláusula de garantía 2.1.1 Garantía La garantía estará asegurada por un plazo de dos años determinada a partir de la fecha de entrega de dicho proyecto. 2.1.2 Riesgos Cubiertos Será cubierto cualquier defecto de fabricación o funcionamiento en cuyo caso se procederá a su reparación, sin cargo de piezas repuestas o reparadas, quedando igualmente amparada en la garantía de la mano de obra necesaria para poner el aparato en perfecto estado de funcionamiento. 2.1.3 Excepciones de la garantía Posibles puntos que no cubre la garantía: a) Si se comprobase por cualquier procedimiento que la fecha de garantía ha sido cambiada con posterioridad a la entrega. b) Las averías que fueran observadas y producidas a consecuencia del incorrecto uso por parte del cliente, fallos en su instalación, introducción de modificaciones, conexiones incorrectas, causas de fuerza mayor o deficiencias en el suministro eléctrico. c) Si el aparato ha sido reparado por personal no autorizado d) En el caso de observarse que el aparato ha sufrido caída o golpe e) La garantía no cubre los portes ni los desplazamientos a domicilio f) El tiempo empleado por el servicio técnico en la verificación de productos sin defectos. Cargador de baterías inductivo - Pliego de condiciones - 12 - 2.2 Condiciones de pago y plazos de entrega 2.2.1 Plazo final El importe final presupuestado con IVA para el proyecto “Cargador de baterías inductivo” puede consultarse si se desea, junto al desglose del mismo, en el documento de Presupuesto. 2.2.2 Condiciones de pago El pago de importe total del proyecto se realizará al contado a la entrega del mismo al cliente, debiéndose firmar por duplicado el recibo pertinente y el contrato de garantía del producto. 2.2.3 Plazo de ejecución del proyecto El plazo de ejecución de la obra es de treinta días laborales a parir de la firma del contrato. 2.2.4 Fianza El proyectista puede exigir del fabricante una fianza o aval bancario del 5% del valor de la ejecución del equipo como máximo. Si el fabricante se negara a ejecutar los trabajos necesarios para ultimar las condiciones contratadas o reparar las deficiencias habidas en la recepción provisional del equipo, podrá ordenarse la ejecución a un tercero, abonando en su nombre la fianza sin perjuicio de las acciones legales a que tenga derecho el proyectista. La fianza deberá ser abonada por el fabricante en un plazo no superior a 15 días, contados desde la fecha del acto de recepción definitiva, devengando a partir de este momento un interés del 1% mensual. 2.3 Condiciones del proyecto Para la ejecución del proyecto, antes del comienzo del mismo deberá existir un contrato por escrito entre el proyectista y el contratante. Se sobreentiende que contratista y cliente admiten íntegramente el contenido de este pliego de condiciones. Cargador de baterías inductivo - Pliego de condiciones - 13 - 2.3.1 Revisión de precios En el caso de que no se indicara nada, se supondrá que el precio final del proyecto está admitido por las dos partes, no pudiéndose considerar ninguna revisión posterior. En el caso de existir alguna duda sobre el aspecto económico del proyecto, se deberá consultar el desglose del presupuesto en los puntos: - Coste por bloques - Presupuesto final 3. CONDICIONES TÉCNICAS Y PARTICULARES 3.1 Especificaciones de construcción y montaje En este apartado se describirán de forma detallada los procesos a seguir a lo largo de la fabricación del equipo para desarrollarlos de la forma adecuada, así como las precauciones que deberán ser tenidas en cuenta en cada una de las fases de las que constan los mismos. 3.1.1 Precauciones En la fabricación de circuitos impresos es necesaria la utilización de materiales tóxicos y peligrosos, por la tanto, esto requerirá un especial cuidado y precaución en la manipulación, almacenaje y eliminación de los mencionados productos. Por consiguiente será imprescindible tomar ciertas precauciones de índole obligatoria: • La utilización de guantes en el manejo y manipulación de los dichos materiales. • La utilización de gafas, campanas y otras herramientas de seguridad que protejan al operario de las salpicaduras, y especialmente de las que pudieran producirse hacia los ojos del susodicho. • La realización del proceso en un lugar adecuadamente ventilado, y a ser posible con ventilación forzada. • La lectura y el seguimiento fiel de las recomendaciones de uso de los productos peligrosos. • La adecuada gestión y el correspondiente adecuado vertido y eliminación de los productos o residuos que se generan en los diferentes procesos de fabricación. Cargador de baterías inductivo - Pliego de condiciones - 14 - 3.1.2 Ensayos Tras finalizar su producción, cada uno de los sistemas diseñados que componen el pedido deberá superar los ensayos que se detallarán a continuación, con el objeto de asegurar el cumplimiento de las características exigidas. Además, se podrán establecer cuantas pruebas adicionales se estimen convenientes con los materiales utilizados, al objeto de comprobar su calidad, debiendo ser sustituidos los que no reúnan las condiciones del proyecto, por mala calidad de los materiales o de ejecución en la instalación. 3.1.2.1 Ensayo de resistencia ante los golpes Su objetivo es asegurar la inmunidad del sistema ante el efecto de los golpes. La metodología consiste en aplicar directa e indirectamente impactos sobre el cargador de baterías inductivo, controlando el funcionamiento del sistema en todo momento, cumpliendo la norma UNE EN 967. 3.1.2.2 Ensayo de humedad El ensayo de humedad permite asegurar la total estanqueidad de la caja en la que se distribuyen las placas electrónicas. Este ensayo incluye pruebas de aislamiento de la carcasa ante proyecciones indirectas de agua. Este ensayo se someterá a la norma UNE 7522: 1997. 3.1.2.3 Ensayo térmico Este ensayo permite asegurar el correcto funcionamiento del sistema de recarga inductiva, ante agresiones térmicas. El ensayo se realiza tanto en condiciones de temperaturas bajas (-5ºC) como de temperaturas altas creadas por un foco de calor indirecto (100ºC). El ensayo se realiza según la Norma UNE 20-501-86. 3.1.3 Condiciones que deben de seguir los materiales y componentes Todos los componentes serán de tipos y modelos homologados en la CEE y que cumplan lo establecido en las normas UNE, DIN y IEC mencionadas expresamente en el presente pliego en el apartado 4.4 (normativa vigente). La dirección de obra tiene derecho a exigir cuántos catálogos, certificados, muestras y ensayos estime conveniente para asegurarse de la calidad de los materiales. Las partes que no se citan no requieren características especiales. Cargador de baterías inductivo - Pliego de condiciones - 15 - 3.1.3.1 Resistencias Se adquirirán las resistencias convenientes según lo especificado en los listados de componentes, tendiendo a elegir, si es posible, resistencias de tolerancia lo más pequeña posible para evitar desajustes en el sistema. 3.1.3.2 Condensadores Su pedido se efectuará siguiendo las características de la lista de materiales del documento Presupuesto. Siempre se tenderá a sobredimensionar su tensión nominal para evitar accidentes. 3.1.3.3 Conductores Los conductores o cables que se emplean en la instalación serán de cobre y estarán aislados siempre. Su sección se determina de forma que su caída de tensión entre el origen de la instalación y cualquier otro punto de utilización sea menor del 3% de la tensión nominal en el origen de la instalación, para alumbrado, y del 5% para los demás casos. Las secciones se establecerán, además, según la intensidad que se vaya a transportar y la caída de tensión en el conductor según MIE-BT-017. Procederán directamente de fábrica, desechándose los que acusen deterioro por mal trato, picaduras u otros defectos en su envoltura exterior. En ningún caso se permitirá la unión de conductores mediante conexiones y/o derivaciones por simple torcimiento o arrollamiento entre sí de los conductores, sino que deberán utilizarse bornes de conexión, montados individualmente o constituyendo bloques o regletas de conexión. 3.1.3.4 Tubos de protección La superficie interior de los tubos no presentará en ningún punto aristas, asperezas o fisuras susceptibles de dañar los conductores aislados o de causar heridas a instaladores o usuarios. Para la instalación de los tubos de protección se tendrá en cuenta las prescripciones generales siguientes:  Los tubos se unirán entre sí mediante accesorios adecuados a su clase que aseguren la continuidad de la protección.  Será posible la fácil introducción y retirada de los conductores en los tubos después de colocados y fijados sus accesorios. Cargador de baterías inductivo - Pliego de condiciones - 16 - 3.1.3.5 Circuitos integrados y encapsulados Algunos de estos componentes son sensibles a descargas de electricidad estática y es convenientemente almacenarlos en contenedores específicos, así como a la hora de manipularlos protegerlos de posibles descargas que los operarios pudieran producir, y evitar daños irreparables. 3.1.3.6 Circuitos impresos Su fabricación se llevará a cabo por una empresa especializada, de acuerdo a la información existente en el documento Planos donde se detallan todos sus aspectos de diseño. Se revisarán de manera toral y prestando especial atención a los siguientes puntos: - Correcto aislamiento eléctrico entre pistas. - Correcto taladrado de todos los agujeros. - Discontinuidades y cortes en pistas. - Correcto mecanizado en taladros que unan pistas de ambas caras. 3.1.4 Realización de las placas de circuito impreso En los siguientes apartados se describirán los sucesivos pasos necesarios para el desarrollo, la construcción y el posterior montaje de la placa de circuito impreso y de los componentes que se montarán en la mencionada placa. 3.1.4.1 Diferentes tipos de placas de circuito impreso En la actualidad existen principalmente dos tipos de placas atendiendo a su sensibilidad, las placas sensibilizadas positivas y las placas sensibilizadas negativas. Las placas sensibilizadas positivas poseen una capa fotosensible en la que al incidir la luz y posteriormente revelarla queda desprotegida y en las zonas donde no incidió la luz quedarán protegidas. Sin embargo, las placas sensibilizadas negativas funcionan de modo inverso ya que quedan protegidas las partes de la placa donde ha incidido la luz y las partes protegidas de la insolación quedan vulnerables al ataque de los ácidos. Se hará uso de placas sensibilizadas positivamente ya que la mayoría de los programas para crear los fotolitos están preparados para trabajar con este tipo de placas, por lo que se usan de modo mayoritario, y por tanto, será más fácil y barato trabajar de este modo. El material a utilizar en la realización de la placa será la fibra de vidrio debido a que presenta una serie de ventajas en cuanto a resistencias térmicas, eléctricas y de rigidez estructural que junto a su bajo precio lo convierten en el material ideal para el sustrato de la placa de circuito impreso. Cargador de baterías inductivo - Pliego de condiciones - 17 - 3.1.4.2 Realización del fotolito El fotolito se realizará a partir de los archivos de diseño del circuito impreso que proporciona el software Altium Designer, ya que estos nos permiten una implementación rápida, segura y fiable del fotolito, y de un modo muy sencillo. La impresión debe realizarse en papel transparente, ya sea de poliéster, acetato o vegetal. La impresión debe tener la mayor calidad posible a fin de que el insolado pueda ser realizado correctamente, es decir, que el fotolito debe ser lo más negro posible en las zonas de pistas y lo más transparente posible en las zonas en las que no haya pistas, por consiguiente se busca un alto contraste. Además las pistas deberán estar perfectamente definidas, por lo que se recomienda para la impresión de los fotolitos una impresora láser. 3.1.4.3 Insolado de la placa Una vez obtenidos los fotolitos, éstos deberán ser colocados sobre las caras sensibilizadas positivamente, y adheridos del mejor modo posible para evitar problemas durante el insolado por la refracción de la luz en el mismo, protegiendo así de posibles anomalías a las futuras pistas del circuito. Una vez en este punto debemos comenzar el proceso de insolado de la placa, la radiación controlada de luz sobre la placa fotosensibilizada a través del fotolito, quedando así protegida la zona de la placa en la que estarán las pistas y desprotegida la parte en la que el cobre deberá desaparecer. En cuanto al tiempo de exposición variará según el fabricante, pero será de unos pocos minutos. 3.1.4.4 Revelado de la placa El tiempo de revelado de la placa positiva es muy variable y normalmente se determina por inspección visual, ya que la imagen aparece perfectamente durante el mismo. Es imprescindible que el revelado esté total y perfectamente terminado, puesto que en caso contrario, podrán aparecer pista cortadas o en mal estado, cosa totalmente inadmisible. La mezcla reveladora puede reutilizarse en varias ocasiones pero siempre teniendo en cuenta que esta se va degradando a la vez que oscureciendo, ya que va absorbiendo la sustancia fotosensible que ha ido absorbiendo de los consiguientes procesos de revelado. De este modo, se llega a la conclusión de que hay que cambiar la sustancia reveladora con relativa frecuencia para que esta mantenga sus propiedades lo más intactas posibles, sin que por tanto afecta negativamente sobre el proceso de revelado. Cargador de baterías inductivo - Pliego de condiciones - 18 - La última fase del proceso de revelado es la de lavar con agua abundante aunque a baja presión el circuito para poder pasar a la siguiente fase de la construcción de la placa sin trazas de revelador en el circuito impreso. 3.1.4.5 Atacado de la placa Someteremos la placa a la acción de unos productos químicos con la intención de que el cobre que ha quedado desprotegido tras las fases anteriores pueda ser eliminado de esta, quedando de este modo en la placa únicamente las pistas de cobre del circuito impreso diseñado. Para este proceso se utilizará un atacador formado por la mezcla a partes iguales de Ácido Clorhídrico de 22º, Agua Oxigenada de 110º y Agua. El atacado debe realizarse introduciendo la placa cuidadosamente en el producto químico mencionado, con la mezcla en las proporciones descritas, y el proceso debe mantenerse hasta que hayan desaparecido las partes de cobre de la placa que se querían eliminar, pues es caso de prolongar la exposición de la placa al atacador, se produciría un sobre-atacado y éste acabaría por corroer también las partes protegidas. Una vez terminada esta fase del atacado la placa se deberá lavar con abundante agua para eliminar los restos del atacado. La mezcla química del atacado puede reutilizarse durante unas horas posteriores a su mezcla pero trascurrido este tiempo ya no se debería utilizar puesto que sus propiedades varían con el tiempo. Sin embargo, si los productos se mantienen por separado y sin mezclar se pueden considerar que duran indefinidamente, manteniendo sus propiedades intactas. Habrá que tener especial cuidado en el manejo de los ácidos para formar la mezcla del atacado, ya que son altamente corrosivos y por tanto peligrosos para el contacto con la piel, y además habrá que tener especial atención también con los gases nocivos que se producen a lo largo de las diferentes reacciones químicas que se dan a lo largo de proceso. Por lo que será de uso obligatorio para su manipulación ir correctamente protegido con gafas, guantes y mascarillas adecuadas a tal fin. 3.1.4.6 Acabado de la placa Al término de la fase de atacado la placa será sometida otra vez a una nueva fase de limpieza, tras la cual quedará libre de la capa fotosensible, dejando de este modo al descubierto el cobre de las pistas para facilitar el posterior proceso de soldadura. 3.1.4.7 Taladrado de la placa En esta fase del proceso será necesaria la utilización de una máquina de control numérico, que será gobernada por el fichero de control del taladrado obtenido en el programa CAD durante la realización de la placa de circuito impreso, el cual se encargará de pasar las coordenadas adecuadas para un correcto control del taladrado de la placa con una alta precisión. Cargador de baterías inductivo - Presupuesto - 4 - 1. COSTE DEL MATERIAL ELÉCTRICO Id. Particular Proveedor Precio / unidad Cantidad Precio Total C VAR ~100pF Johanson 1,74 € 2 3,48 € C 10nF Vishay 0,195 € 1 0,195 € C 100nF Vishay 0,158 € 1 0,158 € C 210nF Vishay 0,41 € 1 0,41 € C 220nF Vishay 0,41 € 2 0,82 € C 270nF Vishay 0,47 € 1 0,47 € C 330nF Vishay 0,29 € 2 0,58 € C 1µF Vishay 0,35 € 2 0,70 € C 4,7µF Vishay 0,24 € 2 0,48 € C 100µF Vishay 0,44 € 1 0,44 € C 330µF Vishay 0,47 € 1 0,47 € Cable 16SWG Pro Power 16,78€ / 32m 1 16,78€ Cable 22SWG Pro Power 17,19€ / 140m 1 17,19€ Conector macho MOLEX 0,123 € / 10 3 0,123€ Conector hembra MOLEX 0,104 € 3 0,312 € D 1N5819 ST 0,173 € 8 1,384 € D ZENNER 5V1 Vishay 0,056 € 1 0,056 € D LED Avago Tech. 0,70 € 2 1,40 € R 10Ω Vishay 0,36 € / 10 4 0,36€ R 330 Ω Vishay 0,36 € / 10 3 0,36€ R 850 Ω TYCO 0,23 € / 5 1 0,23€ R 2KΩ Multicomp 0,04 € / 5 1 0,04€ R 10 KΩ Vishay 0,12 € 1 0,12€ R POT 1KΩ TYCO 0,31 €/5 2 0,31€ Switch Schurter 1,44 € 1 1,44 € TOTAL: 48,308 € En este apartado cabe destacar que aunque sea necesaria la adquisición de rollos de cable bobinado completos, en la práctica solo se emplea una parte del mismo en la fabricación de los bobinados, en concreto se emplean:  Cable SWG16 => 3,3 metros con un coste parcial de 1,73€  Cable SWG22 => 1,8 metros con un coste parcial de 0,22€ La cantidad restante de cable puede ser empleada en la construcción de más bobinados, por lo que el coste unitario de cada equipo se vería reducido en 32,02€, hasta un coste eléctrico de sólo 16,288€. Cargador de baterías inductivo - Presupuesto - 5 - 2. COSTE DEL MATERIAL ELECTRÓNICO Id. Particular Proveedor Precio / unidad Cantidad Precio Total GFP241DA-1024 PLPU 10,50 € 1 10,50 € IR2104 IR 3,75 € 2 7,50 € IRF640N IR 1,82 € 4 7,28 € L7805CV ST Microelectronics 0,33 € 2 0,66 € MCP73812T-420I/OT Microchip 0,77 € 1 0,77 € SN74LS04D Texas Instruments 0,72 € 1 0,72 € TS555CN ST Microelectronics 0,80 € 1 0,80 € OPA2336PA Texas Instruments 1,56 € 1 1,56 € TOTAL: 29,79 € 3. COSTE DEL MATERIAL MECÁNICO Id. Particular Proveedor Precio / unidad Cantidad Precio Total Caja Nicoplast 5 € 1 5 € FK 210 SA-CB Fischer 0,84 € 4 3,36 € TOTAL: 8,36 € 4. COSTE DE MONTAJE Concepto Proveedor Precio / unidad Precio Total Montaje de la PCB Cipsa 10 € 20 € Montaje de la caja Dismon 5€ 5 € TOTAL: 25 € Cargador de baterías inductivo - Presupuesto - 6 - 5. COSTE DE VERIFICACIÓN Y ENSAYOS Concepto Proveedor Precio Precio Total Verificación de la PCB Cipsa 10 € 10 € Verificación del sistema completo Dismon 5 € 5 € Ensayo de resistencia ITA 10€/Hora 10 € Ensayo de humedad ITA 10€/Hora 10 € Ensayo térmico ITA 10€/Hora 10 € TOTAL: 45 € 6. COSTE DE EMBALAJE Concepto Precio Total Embalaje del equipo 15€ TOTAL: 15€ Cargador de baterías inductivo - Presupuesto - 7 - 7. PRESUPUESTO FINAL o Coste del material eléctrico 48,308 € o Coste del material electrónico 29,79 € o Coste del material mecánico 8,36 € o Coste montaje 25 € o Coste de verificación y ensayos 45 € o Coste de embalaje 15 € COSTE TOTAL 171,46 €  Imprevistos (4%) 6,86€ COSTE DEL PROYECTO 178,31 € Cómo se ha mencionado el principio del documento, este precio es meramente orientativo, y esta sujeto a posibles variaciones, debidas a fluctuaciones en los precios de mercado, sustitución de componentes obsoletos o revisiones por parte del ingeniero proyectista.