En este artículo describo un sensor de corriente para paneles fotovoltaicos de baja potencia a 12V. Gracias a él, una tarjeta basada en microcontroladores conocerá la situación del sistema y actuará de consecuencia.

El circuito descripto no muestra los valores de corriente y tensión directamente en un instrumento o display sino que está pensado para ser conectado a un convertidor analógico – digital de un microcontrolador clásico.

El circuito propuesto se inspira a un sistema de Matthijs Hajer (lamentablemente la página del proyecto original fue eliminada). Ahora veamos como funciona. La corriente principal entra por el conector de bornes “IN”, pasando por un shunt de 0,05 ohm para después salir por el conector “OUT”. Un shunt es una resistencia de precisión de muy bajo valor que se usa generalmente para este tipo de aplicación. En él cae una pequeña tensión que, a través de la ley de Ohm, nos permite de calcular la corriente que pasa por el circuito. Por ejemplo, con una corriente de 3A, la tensión sobre el shunt será de V=I * R= 3 * 0,05 = 0,15V. La tensión obtenida es muy baja para ser de utilidad por lo tanto es necesario amplificarla. El AD820 es un amplificador operacional con entradas del tipo FET y que puede trabajar con una sola tensión de alimentación, en este caso la misma tensión de 12V que será medida.

El trimmer de 10K permite de regular la salida de la medición de corriente en modo que el circuito pueda trabajar con rangos de corriente diversos. En la primer gráfica podemos ver la tensión de salida que va al micro en base a la corriente medida. La línea roja más intensa muestra la tensión cuando el trimmer se encuentra en posición intermedia mientras que las líneas naranjas inferior y superior se obtienen con la posición mínima y máxima del trimmer.

El circuito descripto permite también de medir la tensión de entrada de 12V aunque si en este caso, lo único que hace es de dividir los 12V a través de las resistencias de 33K y 10K en modo tal de no superar nunca los 5V que entran en el convertidor analógico – digital del micro. La segunda gráfica muestra la tensión en la salida que se conecta al microcontrolador en base a la tensión medida. Por el hecho que aquí no tenemos un trimmer de regulación, la línea (de color verde) es única.

Como dicho anteriormente, para los dos prototipos he usado inicialmente shunts de 0,05 ohm y 1 Watt (PWR4412-2S-B-R0500F de la Bourns) que me permiten de trabajar con corrientes de hasta 5A. En base a los resultados que obtendré probablemente cambiaré los shunts por otros modelos con resistencia mas baja en modo de poder trabajar con corrientes mas elevadas (8 A o 10 A).

Como se puede observar, el montaje es muy simple de hacer. El circuito impreso está proyectado para usar resistencias de 1/8 Watt que son muy pequeñas (5 mm entre patitas). Si no consiguen este tipo de resistencias pueden usar modelos más grandes (por ejemplo de 1/4 Watt) colocándolas verticalmente. También se puede modificar el circuito impreso para adaptarlo a resistencias más grandes.

Para probar el circuito armado se necesita una fuente de alimentación variable con corriente de salida de algunos amperes. También sirve una carga y un multímetro (tester). Para la carga se puede usar una lámpara alógena de 12V 20 Watt. Girar el trimmer en posición central. Conectar el circuito a 12V sin carga y medir con un tester la tensión de salida en el terminal “I sens”. La lectura tiene que ser aproximadamente de 0,8V. Conectando la carga de 20 Watt la tensión debe subir aproximadamente a 2V.

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[ Circuito Impreso del sensor de corriente (formato KiCad) ] (0)

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