Medidor De Potencia De Panel Solar Con Pic Usb
Páginas: 10 (2325 palabras)
Publicado: 6 de diciembre de 2012
Universidad Autónoma de Ciudad Juárez
Maestría en ingeniería eléctrica
Instrumentación avanzada
Doctor Ernesto Sifuentes de la Hoya
Circuito para medir voltaje y corriente de panel solar
Que presentan
Juan Diego Delgado Aragón
Alejandro Villarreal Vega
26 de noviembre de 2012
Introducción
Se requiere de un circuito para medir potencia de un panel solar. Las medicionesse utilizaran en otro circuito para regular la carga conectada al panel, con objeto de mantener la potencia en su máximo.
El circuito aquí propuesto tiene la función de medir el voltaje entre terminales de un panel solar de hasta 30 voltios y la corriente que suministra el mismo de hasta 10 amperes.
Desarrollo
Circuito
El circuito se energiza del propio panel solar al que estaconectado. Como los voltajes pueden variar desde 0 hasta 30 volts, se utilizo una fuente de conmutación para generar 3.3 volts con capacidad de suministrar un Amper. La fuente se diseño con la herramienta webench de Texas Instruments. El circuito de la fuente se muestra en la siguiente figura:
Para medir la corriente que suministra el panel a la carga se usa un amplificador operacional diseñado paraesta función. El opam es el MAX9643. El voltaje a la salida del opam es 10 veces el voltaje que cae en la resistencia sensora. Para este circuito se escogió una resistencia de 2 mohms. Con una capacidad para medir hasta poco mas de 10 amperes, el voltaje en la resistencia sensora llegaría a 0.02 volts y en la salida del opam seria de 0.2 volts.
Para medir el voltaje de los paneles se utiliza undivisor de voltaje. Para el divisor se uso una resistencia de 100k con una de 1k. El divisor tiene un factor de 0.0099. Siendo el voltaje máximo de los paneles de 30 volts, el voltaje en el divisor seria 0.2970 volts.
El circuito también incluye la medición de temperatura de si mismo para hacer auto calibraciones tomando en cuenta esta magnitud. Así mismo puede medir el voltaje de un convertidorde voltaje digital a análogo, para realizar ajustes de ganancia y voltajes de offset.
Las cuatro mediciones: voltaje, corriente, temperatura y voltaje de DAC se seleccionan con un multiplexor análogo (TS3A5017) de 4 entradas a una salida. La entrada se selecciona con dos señales de entrada según la siguiente tabla:
Sel 1 | Sel 0 | Magnitud |
0 | 0 | Temperatura |
0 | 1 | Voltaje |
1| 0 | corriente |
1 | 1 | DAC |
La salida del multiplexor se conecta a la entrada positiva de un amplificador diferencial numero INA122UA. La entrada negativa de dicho amplificador se conecta al canal A del DAC MCP4728. La función del voltaje en la entrada negativa del DAC es restar voltajes de offset que se puedan generar en el propio circuito. Los voltajes de los cuatro canales del DAC seestablecen por medio de comandos enviados por I2C.
La ganancia del amplificador INA122UA esta dada por la ecuación
G=5+200 KΩR
Donde R es la resistencia en las terminales R1 y R2 del amplificador operacional. Esta resistencia es establecida con un potenciómetro digital número MCP4651-503E/ST. Este potenciómetro es controlado por comunicación I2C. Puede establecer resistencia desde 0 ohmshasta 50 Kohms, con una resolución de 8 bits.
Una vez establecidos la magnitud a medir, el voltaje de offset y la ganancia, el voltaje que se genera a la salida del amplificador operacional se convierte por medio del integrado AD7740KRM a una señal cuadrada con frecuencia según la siguiente formula:
FOUT = 0.1 fCLKIN + 0.8 (VIN/VREF) fCLKIN
Donde Fout es la frecuencia de salida. VIN es elvoltaje de entrada. Vref es el voltaje de referencia, que en el caso de este circuito es de 3.3 voltsy Fclkin es la frecuencia de entrada al circuito que en este caso es de 32 kHz. El circuito de instrumentación se muestra en la siguientes figuras:
La señal cuadrada generada por el convertidor de voltaje a frecuencia se inyecta a una terminal del microcontrolador PIC24FJ64GB002 con capacidad...
Maestría en ingeniería eléctrica
Instrumentación avanzada
Doctor Ernesto Sifuentes de la Hoya
Circuito para medir voltaje y corriente de panel solar
Que presentan
Juan Diego Delgado Aragón
Alejandro Villarreal Vega
26 de noviembre de 2012
Introducción
Se requiere de un circuito para medir potencia de un panel solar. Las medicionesse utilizaran en otro circuito para regular la carga conectada al panel, con objeto de mantener la potencia en su máximo.
El circuito aquí propuesto tiene la función de medir el voltaje entre terminales de un panel solar de hasta 30 voltios y la corriente que suministra el mismo de hasta 10 amperes.
Desarrollo
Circuito
El circuito se energiza del propio panel solar al que estaconectado. Como los voltajes pueden variar desde 0 hasta 30 volts, se utilizo una fuente de conmutación para generar 3.3 volts con capacidad de suministrar un Amper. La fuente se diseño con la herramienta webench de Texas Instruments. El circuito de la fuente se muestra en la siguiente figura:
Para medir la corriente que suministra el panel a la carga se usa un amplificador operacional diseñado paraesta función. El opam es el MAX9643. El voltaje a la salida del opam es 10 veces el voltaje que cae en la resistencia sensora. Para este circuito se escogió una resistencia de 2 mohms. Con una capacidad para medir hasta poco mas de 10 amperes, el voltaje en la resistencia sensora llegaría a 0.02 volts y en la salida del opam seria de 0.2 volts.
Para medir el voltaje de los paneles se utiliza undivisor de voltaje. Para el divisor se uso una resistencia de 100k con una de 1k. El divisor tiene un factor de 0.0099. Siendo el voltaje máximo de los paneles de 30 volts, el voltaje en el divisor seria 0.2970 volts.
El circuito también incluye la medición de temperatura de si mismo para hacer auto calibraciones tomando en cuenta esta magnitud. Así mismo puede medir el voltaje de un convertidorde voltaje digital a análogo, para realizar ajustes de ganancia y voltajes de offset.
Las cuatro mediciones: voltaje, corriente, temperatura y voltaje de DAC se seleccionan con un multiplexor análogo (TS3A5017) de 4 entradas a una salida. La entrada se selecciona con dos señales de entrada según la siguiente tabla:
Sel 1 | Sel 0 | Magnitud |
0 | 0 | Temperatura |
0 | 1 | Voltaje |
1| 0 | corriente |
1 | 1 | DAC |
La salida del multiplexor se conecta a la entrada positiva de un amplificador diferencial numero INA122UA. La entrada negativa de dicho amplificador se conecta al canal A del DAC MCP4728. La función del voltaje en la entrada negativa del DAC es restar voltajes de offset que se puedan generar en el propio circuito. Los voltajes de los cuatro canales del DAC seestablecen por medio de comandos enviados por I2C.
La ganancia del amplificador INA122UA esta dada por la ecuación
G=5+200 KΩR
Donde R es la resistencia en las terminales R1 y R2 del amplificador operacional. Esta resistencia es establecida con un potenciómetro digital número MCP4651-503E/ST. Este potenciómetro es controlado por comunicación I2C. Puede establecer resistencia desde 0 ohmshasta 50 Kohms, con una resolución de 8 bits.
Una vez establecidos la magnitud a medir, el voltaje de offset y la ganancia, el voltaje que se genera a la salida del amplificador operacional se convierte por medio del integrado AD7740KRM a una señal cuadrada con frecuencia según la siguiente formula:
FOUT = 0.1 fCLKIN + 0.8 (VIN/VREF) fCLKIN
Donde Fout es la frecuencia de salida. VIN es elvoltaje de entrada. Vref es el voltaje de referencia, que en el caso de este circuito es de 3.3 voltsy Fclkin es la frecuencia de entrada al circuito que en este caso es de 32 kHz. El circuito de instrumentación se muestra en la siguientes figuras:
La señal cuadrada generada por el convertidor de voltaje a frecuencia se inyecta a una terminal del microcontrolador PIC24FJ64GB002 con capacidad...
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