Consejos sobre cargadores para audífonos

Cargadores para audífonos

Actualmente todos los fabricantes de audífonos ofrecen dos modalidades de carga: con pilas tradicionales (de un solo uso o recargables) y con sistemas de batería integrada recargable.

Los cargadores de audífonos recargables son bases de carga de iones de litio (Li-Ion) en forma de estuche que dan la energía necesaria a los audífonos para funcionar con gran autonomía y de forma ecológica, sin la necesidad de usar pilas convencionales.

Los audífonos actuales incorporan prestaciones tecnológicas (procesamiento de alto rendimiento de la señal, conexión con otros y entre dispositivos, transmisión de audio o vinculación a internet de las cosas), que demandan una mayor energía. Esta circunstancia hace que la duración de las pilas de botón tradicionales (pila 10, 312, 13, 675) tengan una vida útil menor.

Los primeros cargadores solo permitían cargar los audífonos. Actualmente incorporan bases acumuladoras y sistemas de secado electrónico.

Ventajas de los audífonos recargables

  • Comodidad y facilidad de uso
  • Respetuosa con el medio ambiente
  • Mayor estanqueidad

Principios funcionales de las baterías de ion litio de los audífonos recargables

Todas las baterías clásicas y de última generación siguen el mismo principio. Por lo general, constan de al menos cuatro componentes:

  1. El ánodo (electrodo negativo) cede electrones al circuito externo. Generalmente es un metal que se oxida durante la descarga.
  2. El cátodo (electrodo positivo) acepta electrones cuando la batería está conectada a un circuito eléctrico.
  3. El electrolito proporciona el medio para la transferencia de iones dentro de la celda entre el ánodo y el cátodo.
  4. A menudo se requiere un separador para aislar eléctricamente los electrodos positivo y negativo.

Cuando la batería está completamente cargada, un exceso de electrones en el ánodo le da una carga negativa y un déficit en el cátodo una carga positiva. Esto da como resultado una diferencia de potencial eléctrico, o voltaje.

Cuando el circuito está cerrado, los electrones sobrantes fluyen hacia el circuito externo desde el ánodo, que pierde toda su carga, hacia el cátodo, que lo acepta, neutralizando su carga positiva.

Esta acción reduce la diferencia de potencial a través de la celda a cero. El circuito se completa o equilibra mediante iones positivos que se disuelven desde el ánodo hacia el electrolito y fluyen hacia el cátodo.

Lo que determina el rendimiento o la capacidad de la batería es el tipo de materiales del ánodo y cátodo.

PILAS

Baterías de zinc-aire

Esta es la pila para audífonos más utilizada. Se activa quitando la pestaña de sellado, permitiendo que el oxígeno del aire pase a la celda y comience un proceso químico de dos pasos. Esta reacción química produce alrededor de 1,35 a 1,4 V en los tipos de batería estándar.
Las celdas de zinc-aire tienen una serie de ventajas:

  • Densidad de energía relativamente alta
  • Materiales económicos
  • Tasa de voltaje constante durante un tiempo largo
  • Tasa de autodescarga muy baja en condiciones de sellado
  • Relativamente duradero en condiciones de baja potencia

Baterías Plata-zinc

Las baterías de plata-zinc se han utilizado durante años en aplicaciones militares y aeroespaciales. A principios de la década de 2000, una empresa con sede en California comenzó a desarrollar baterías AgZn para portátiles como fuente alternativa de baterías de iones de litio. Decidieron pasar al negocio de pilas de audífonos de tamaño más pequeño en 2009.

La estructura básica de una celda AgZn es similar a una batería de zinc-aire convencional. Los electrones se transportan a través de un circuito externo desde el ánodo al cátodo, lo que proporciona una potencia de unos 1,85 V.

Las celdas AgZn tienen una densidad de energía más alta que las baterías de zinc-aire y las baterías de NiMH mientras mantienen una buena capacidad de velocidad de descarga. No son inflamables y son totalmente reciclables.

Dado que vienen con los mismos factores de forma que las baterías tradicionales de zinc-aire, a veces se asume que son intercambiables. Sin embargo, este no es el caso y el uso incorrecto de AgZn dañará seriamente el audífono.

Una desventaja adicional de las celdas de plata y zinc es el ciclo de vida comparativamente corto (las estimaciones actuales son de aproximadamente un año).

Baterías de iones de litio (Li-Ion)

Las baterías de litio como tales no son realmente nuevas. Las baterías de iones de litio han existido desde la década de 1960, primero en tecnología militar y aeroespacial, luego en dispositivos médicos y electrónica de consumo. Debido a su tasa de autodescarga ultrabaja, todavía se utilizan en marcapasos y relojes.

El curso triunfal de las baterías de iones de litio comenzó en la década de 1980 con su uso generalizado en teléfonos móviles, cámaras, computadoras portátiles e incluso automóviles.

Las celdas de iones de litio son diferentes de los tipos de baterías tradicionales: definen una familia completamente nueva de celdas recargables.

Durante la carga, el cátodo cede los iones de litio, que se mueven a la red del anfitrión de carbono. Durante la descarga, los iones de litio retroceden, liberando la energía que se había utilizado para moverlos hacia la red. El voltaje de la celda depende del material del cátodo, pero en su mayoría se puede considerar que ronda los 3.8 V.

Las baterías de iones de litio (Li-Ion) tienen las siguientes ventajas:

  • Densidad y eficiencia energética muy altas
  • Duración mayor de la batería
  • Modo de carga rápida
  • Capacidades de carga fáciles de usar
  • Ciclo de vida largo y tasa de autodescarga muy baja
  • Fácil de manejar
  • Potencial de alta densidad energética

En condiciones de estrés como presión extrema o calor, las baterías de iones de litio muestran una tendencia a sobrecalentarse. Es posible que algunos de nosotros ya hayamos observado que los teléfonos móviles se calientan con un uso intensivo, lo que también es un síntoma leve del estrés de la batería.

Su facilidad de uso establece nuevos estándares en la audiología y su eficiencia energética es la base de algoritmos sofisticados y aplicaciones de transmisión modernas.

TECNOLOGÍAS DE CARGA

Carga normal frente a carga rápida

Las tecnologías de carga generalmente se pueden dividir en dos categorías: las que se recargan lentamente con baja corriente constante y las que usan alta corriente para una carga (ultra) rápida.

La desventaja del método de carga normal es que puede ser un proceso de hasta unas 10 horas de duración.

Si se desea una carga más rápida, se pueden utilizar corrientes más altas, pero los cargadores deben poder detectar cuando una batería está casi llena.

De lo contrario, el exceso de calor convertido a partir de la mayor cantidad de carga excedente puede dañar gravemente o incluso destruir la celda.

Las baterías de iones de litio siempre requieren controladores de carga especiales debido a su configuración química más delicada.

Se requieren circuitos electrónicos dedicados para controlar la corriente de carga y, lo que es más importante, el voltaje actual. Ambos deben monitorearse constantemente y limitarse para evitar la sobrecarga y, por lo tanto, el sobrecalentamiento.

Carga galvánica frente a carga inductiva

La mayoría de los cargadores de baterías convencionales todavía se basan en la carga galvánica: los contactos electrónicos en una base tocan físicamente sus contrapartes en el dispositivo electrónico para que el dispositivo se pueda cargar.

Esto viene con una serie de problemas potenciales. Primero, los dispositivos siempre deben colocarse en una posición exacta en la base para que los contactos eléctricos estén bien alineados.

Además, los electrodos en la base del cargador siempre se alimentan cuando se coloca el dispositivo de carga, lo que genera un consumo adicional de energía del cargador.

Una posible solución a estos problemas es la carga inalámbrica o inductiva que elimina cables, conectores y electrodos en los instrumentos.

La carga inductiva funciona mediante inducción electromagnética. En el cargador, la corriente alterna (CA) provoca un campo magnético variable en una bobina transmisora dedicada.

Este campo magnético, a su vez, induce un campo magnético que varía de manera similar en la bobina receptora del dispositivo cuando el dispositivo está muy cerca del cargador.

Este fenómeno también se llama «acoplamiento magnético», porque ambas bobinas están resonando (cambiando sus campos magnéticos) de manera sincronizada a la misma frecuencia.

A través de este acoplamiento, la energía se transfiere de forma inalámbrica desde la bobina del cargador a la bobina del dispositivo, donde se transforma en corriente alterna, que luego se rectifica a corriente continua (CC), para que pueda cargar la batería como se describió anteriormente.

La carga inductiva tiene la ventaja de no necesitar contactos, lo que significa que nos permite diseñar un módulo de batería completamente sellado. Esto ofrece muchas ventajas:

  • Mayor facilidad de uso
  • No hay problemas para abrir y cerrar la puerta de la batería
  • Resistencia mejorada al agua, al sudor y al polvo

En resumen, las baterías de iones de litio, en combinación con la carga inductiva, definen un nuevo hito en la historia de los audífonos ecológicos, robustos y fáciles de usar.