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segunda-feira, 27 de dezembro de 2010

Melhorando a capacidade da bateria do BCK-08.

Dispositivo: BCK-08 Stereo Bluetooth Headset.
Objetivo: Melhorar a capacidade de armazenamento da bateria.
Dificuldade: 6 - (1~10)

O BCK-08 (também conhecido como A2DP) é um dispositivo sem fio capaz de se comunicar via bluetooth com aparelhos de audio que suportem a mesma tecnologia como telefones celulares, computadores, mp3 players e outros.
Principais Características:
  • Pequeno e leve
  • Bluetooth padrão V2.0
  • Alcance de 10M (33ft.) sem obstáculos
  • Duração da bateria de 10 horas (real 7 horas)
  • Dimensões (L x W x H): 4.0 x 2.9 x 1.8cm (1.57 x 1.14 x 0.71in)
  • Fone plug 3.5mm e microfone interno
  • Dois Leds indicativos e clip de segurança
  • Cinco botões de controle
Eu estava muito insatisfeito com a capacidade de armazenamento da bateria deste aparelho, segundo o fabricante, este dispositivo seria capaz de funcionar por 10 horas seguidas de conversarão ou tocando musica. Mas na realidade ele funciona efetivamente por apenas 7 horas de uso contínuo.
Este foi o motivo pelo qual eu decidi fazer um upgrade e aumentar a capacidade da bateria porém mantendo ele portátil.


Obviamente tudo precisava ser feito gastando o mínimo possível de dinheiro, isto eu consegui fazer muito bem pois meu custo foi zero. Eu tinha em minha bancada tudo o que eu precisava...
Uma bateria e um carregador retirados de um telefone celular, uma carcaça de um daqueles mini amplificadores vendidos na TV a preço de banana, mas que não serve pra nada (foto acima), cola quente, um chip dedicado para recarga da bateria, um plugue para adaptar o carregador, fio e uma placa de acrílico.

As Baterias:
Não consegui descobrir qual é a capacidade real de nenhuma das baterias, aparentemente a bateria original do BCK-08 é de 140mAh e 3.7V. Já a do celular é uma Nokia BL-5C, 3.7V, Li-ion 850mAh.


As Carcaças:
A carcaça foi aproveitada deste mini amplificador de baixo custo, coincidentemente ele tinha o tamanho perfeito para acomodar a nova bateria.
Este amplificador foi vendido por muito tempo na TV como um dispositivo para auxiliar pessoas que tinham problemas de audição, mas na verdade eu acho que ele piorava tudo pois gerava muito ruído estático.


O carregador:
O circuito de carga da bateria é baseado no MCP73863 da Microchip, este chip é uma excelente opção para carregar baterias de Li-Ion ou Li-Po que são muito perigosas e exigem dispositivos dedicados que sejam capazes de monitorar temperatura, corrente e tensão da bateria durante o processo de carga.
Decidi adicionar este chip pois o chip de carga original esta configurado para uma corrente de carga muito baixa, o que torna inviável reaproveitá-lo para recarregar uma bateria de maior capacidade como a BL-5C.


Além disso, como a nova bateria precisa de mais tempo para ser recarregada, isto poderia ativar um alarme por tempo de carga, desativando o processo por razões óbvias de segurança.


Este chip é muito simples e exige pouquíssimos componentes externos incluindo um NTC para monitorar a temperatura da bateria, outros variantes como o MCP73861, MCP73862 e MCP73864 usam o mesmo circuito o que muda é apenas o modo de indicação dos Leds e a capacidade de carregar uma ou duas células de bateria. O esquemático para este circuito pode ser encontrado aqui neste link.


Montagem Eletrônica:
O circuito do BCK-08 é relativamente simples, especialmente quando se tem o esquemático em mãos, isso é algo raro de se conseguir mas depois de várias horas usando diferentes termos e técnicas de busca no Santo Google eu fui capaz de realizar esta façanha. Baixe o esquemático aqui, agradecimentos especiais a ShenZhen Maojie Electronics Co.,Ltd por disponibiliza-lo on-line.


O processador DSP é um IS1035NM, o chip de RF é um IS1602N, o chip responsável pela carga da bateria original é um IS6601 e para guardar os parâmetros foi usada uma eeprom HT24LC08.
Para que a placa coubesse juntamente com a bateria, dentro da nova carcaça, foi necessário retirar o plug do fone de ouvido, mas ele foi reaproveitado em um lugar mais apropriado. Abaixo é possível identificar as conexões necessárias e outros detalhes do circuito.



O NTC foi instalado embaixo da bateria, eu configurei a corrente de carga para algo em torno de 230mA se não me engano. Estratégicamente esta é uma corrente para carga lenta.
Decidi por este valor pois correntes de carga baixa aumentam a vida da bateria e evitam aquecimento durante o processo de carga.
O MCP73861 oferece uma opção para desabilitar o uso do sensor de temperatura, mas depois de ler bastante a respeito das baterias Li-Ion eu cheguei a conclusão de que o custo é muito baixo comparado com a segurança extra que este recurso oferece, principalmente no meu caso que deixo minhas baterias carregando durante a noite.


As mudanças mecânicas:
Algumas adaptações foram necessárias antes de colocar todas as partes juntas.
Eu usei a Dremel para adaptar um pedaço de plástico para cobrir a parte que ficou exposta quando retirei a cobertura original de borracha da carcaça.


Além disso precisei fazer um pequeno orifício ao redor de onde seriam instalados os botões de comando para que eles pudessem ficar alinhados.
Uma pequena camada de cola ao redor deles foi suficiente para segura-los e servir de suporte para colocar a PCB na altura certa para que os contatos pudessem ser ativados sem problema.


Montagem final:
A montagem final foi sem surpresas, as conexões ficaram bem firmes e acomodadas dentro do aparelho.
Infelizmente precisei substituir os parafusos originais e adaptar a rosca plástica onde eles estavam presos pois durante a instalação da bateria precisei corta-los para acomoda-la dentro da carcaça. Mas isso não impediu que ela ficasse bem firme segura.


Coincidentemente o microfone ficou alinhado com o orifício que antes servia como controle de volume do amplificador, coloquei um pedaço de espuma para tapa-lo e ficou perfeito.
O pedaço de plástico que usei era transparente e deixava o circuito de carga visivelmente exposto, como sou muito fã do site Hack-a-day eu decidi usar o logo deles como escudo, eu gostei do visual.



Resultado Final:

Capacidade
Antes: 140mA
Depois: 850mA

Tempo de carga
Antes: 3.5Hrs
Depois: 4Hrs

Desempenho
Antes: 7Hrs
Depois: Aproximadamente 44Hrs
Observação: Este período de 44Hrs foi a soma de 4 dias usando o dispositivo por intervalos não regulares algumas horas por dia.

Dimensões A x L x P (L x W x H)
Antes: 4.0 x 2.9 x 1.8 cm (1.57 x 1.14 x 0.71in)
Depois: 7.0 x 4.5 x 2.3 cm (2.75 x 1.77 x 0.9 in)


Conclusão:
Estou satisfeito com o resultado e meu objetivo foi cumprido, o aparelho ficou um pouco maior que o original, porém continuou menor que um telefone celular e cabe confortavelmente no bolso.
Características como alcance e sensibilidade da recepção ficaram inalterados, a aparência ficou agradável no meu ponto de vista e a funcionalidade continua a mesma.

Porém nem tudo é alegria, a capacidade de corrente da nova bateria é 6 vezes maior que a da bateria original, mas não fui capaz de deixa-la descarregar por completo até o momento do auto desligamento.
Isso porque quando quando a bateria esta no nível crítico da capacidade de carga, o aparelho começa a emitir beeps a cada 45 segundos avisando que a carga esta baixa. Com a bateria antiga este alarme permanecia por aproximadamente 25 minutos antes do auto-desligamento.

Mas com a bateria nova acontece diferente, como ela tem muito mais capacidade de carga, no estado crítico ela vai fornecer corrente suficiente para algumas horas de uso antes do auto desligamento incluindo os beeps. Eu não havia pensado nesta hipótese, porém não é nada que não possa ser resolvido através de uma nova recarga.


Referências:
http://asm51.eng.br/phpbb/viewtopic.php?t=10995
http://blog.makezine.com/archive/2006/11/how_to_usb_liion_battery.html
http://nada-labs.net/2010/gps-logger-v-full-hardware/

5 comentários:

Gus disse...

Há! Apareceu no Hackaday! Muito bom essa modificação!! Um dia faço alguma coisa que aparece lá. Meu sonho!

Tácito Viero disse...

Boa champs! Vi no hackaday também. Está de parabéns, bem legal o projeto, quero fazer um destes pra mim!

Anônimo disse...

10! Também ví no hackaday!

REGISCRUZ disse...

Thanks guys, now I'll get a beer to celebrate!!!

André Moreira disse...

Você tem como postar de novo o esquema? O link não funciona mais.