Sensor de corriente para sistema fotovoltaico de baja potencia

Foto del sensor de corriente montado

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.

Circuito del sensor de corriente

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.

Gráfico de la tensión de salida en base a la corriente

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.

Gráfico de la tensión de salida en base a la tensión de entrada

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.

Diagrama pictórico del sensor de corriente

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).

Resistencia shunt del sensor

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.

Circuito impreso del sensor de corriente

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) ] (178)

 

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21 pensamientos en “Sensor de corriente para sistema fotovoltaico de baja potencia”

  1. Hola Gabriel, he descubierto tu pagina, clara, educativa y de mucha actualidad, bravo, se agradece lo que aportas y nos sirve para aprender, espero con mucha ansiedad el circuito de control, parte 4, ya tengo el material para el proyecto que espero me resulte tan bueno y practico como tu desarrollo. He realizado mis primeros pininos en uc programando en protón basic y simulando con proteus. Éxito en tus avatares y hasta la próxima

    Gracias Ricardo de tus palabras. 🙂 Por cuestiones de trabajo ando medio atrasado con el proyecto solar. Espero en los próximos días de publicar algo al respecto.

  2. Sos un maestro Gabriel, espero igual que Ricardo Sequera el modulo de control, aqui en este modulo me comprometo colaborar,
    Gracias.

    Gracias Nelson. Estoy medio atrasado con el proyecto. Espero de poder retomarlo dentro de poco.
    Hasta pronto 🙂

  3. Excelente trabajo y tiempo en todos los proyectos mostrados, son de gran importancia para cada dia mejorar nuestros conocimientos y experiencias. Muchos exitos y felidades

    Muchas gracias Eladio!! 🙂

  4. Hola excelente artículo, pero me pregunto si se podría modificar para que en vez de senorizar una tensión continua de 12v, se pudiera sensorizar el consumo de un equipo electronico de 220v alterna y que en el caso de un exceso de consumo el mosfet cortase la alimentación. 😛

  5. me parese muy geniales tusproyectos 😆

    Gracias Walter. 🙂 Este proyecto solar todavía no lo pude terminar por falta de tiempo. 🙁 Espero de hacerlo en los próximos meses. 🙂

  6. No puedo conseguir los operacionales AD820, AD822 ó AD824.
    ¿Podrías aconsejar algunas equivalencias?
    Muchísimas gracias por tu estupenda página.

    Hola, el AD820 es un amplificador operacional simple de precisión DIP 8 pins con entrada FET y alimentación simple. En este momento no se cual sería el equivalente exacto (me tendría que poner a buscar) pero para esta aplicación pienso que cualquier operacional simple en dip 8 con alimentación simple podría andar. POr ejemplo el OP90, el OPA241, OPA244, OPA251, TLC271, MC33071, MC34071

  7. Reciba un saludo cordial por este medio y aprovechando la ocación quisiera primero felicitarlo por su pagina ya que ah sido de gran ayuda, por otra parte me gustaria saber mas afondo sobre el circuito ya que lo estoy utilizando como sensor de corriente y voltaje para monitorear la potencia de salida de tres tipos de paneles fotovoltaicos , solo que los paneles que estoy utilizando manejan voltajes de 19 a 22 volts y corriente de 0.5 a 0.7 amperes

    Hola Jimmy, los paneles fotovoltaicos de 12V, sin carga entregan tensiones bastante más altas pero cuando se conectan a una batería de 12V, estas tensiones de vacío disminuyen a la tensión de la batería. Respecto a las corrientes que me describe, el sensor que he presentado puede trabajar bien. Lamentablemente no dispongo de más información respecto a lo que he publicado. Quizás puedo ayudarlo mejor si me describe con más detalle el sistema que ha hecho.

  8. Hola! Me encanta tu blog, es muy didactico!
    Necesito que me resuelvas una duda: que shunt necesitaria para este circuito si necesito medir unos 3.5A

    1. Hola Martín, te respondo de metido, en el texto del artículo, Gabriel menciona que con ese valor de 0.05 ohm te permite medir hasta 5A, es decir que para tu valor de 3,5A estaría bien ese valor.

      Saludos
      HJ

      1. No me habia dado cuenta 😀
        Otra pregunta donde consigues los conectores verdes??

        Hola Martín, los compro en Italia a través de un mayorista (ELCART) porque los uso también para mi trabajo. Son de proveniencia oriental y bastante económicos. No se decirte más nada 🙁

  9. Muy buenas y enhorabuena por esta fantástica página.
    Seria muy complicado/costoso utilizar este sistema para medir corriente en la red de 220AC ???

    En teoría no, basta solamente conectar una resistencia de un valor muy bajo (llamada shunt) en serie con el circuito que queremos medir y medir la tension AC que cae en ella con un tester. El problema es que los testers comunes no permiten medir valores de tensión muy bajos. El valor de la resistencia depende del rango de corriente que quieres medir. Por ejemplo, con corrientes de 1A, se podría usar una resistencia de 1 ohm.

  10. hola soy una estudiante y estoy haciendo un proyecto que tiene mucho que ver con el artículo que se publicó.
    queremos diseñar un sensor de corriente a base de resistencias .
    Los 2 paneles solares que utilizamos son de 12 V 160 W picos y 7,92 A, queremos medir la corriente que carga al banco de baterias (12V y 1000Ah) la cual sería sumando en total 15,84 A de los dos paneles,¿Cómo diseñar este sensor teniendo en cuenta la potencia y que la entrada del convertidor analógico digital soporta 0-5V?. Seria de mucha ayuda Gracias de antemano.

    Hola Danay, puedes construir el circuito publicado reemplazando el shunt (resistencia) por uno de un valor más bajo. Por ejemplo usando uno de 0,01 ohms obtendrías la curva del circuito con una corriente 5 veces más alta, es decir 3V con 15A y con la posibilidad de corregirlo con el preset entre 2V y 4V. Si no consigues el shunt puedes probar con un trozo de alambre de cobre de buen diámetro probando distintas longitudes y midiendo la corriente con un tester hasta que obtengas los valores de tensión deseados.

  11. Saludos amigo.
    estoy haciendo un trabajo de estudio, y necesito sensar la corriente de una bateria de 36 voltios 34 amperios, este circuito me sirve para poder tomar una muestra de la corriente de la bateria sin carga y poder activar un cargador.
    Imágino que tendre que hacer cambios en resistencia.
    Gracias.

    Si Javier, es correcto lo que dices.

  12. Gabriel te hago una consulta sobre este sensor que quiero armar, tengo armado el sistema de control para panel que propusiste en esta pagina, ahora lo que quiero es controlar la tensión y corriente, pero la tensión que manejo es de 12v y de 24v.
    Que cambios debería hacer para que este sensor me permita medir desde 12 a 24v?

    Saludos.

  13. Bunas tardes muchas gracias por compartir excelente blog perdone mi ignorancia tengo una pregunta ese sensor de cte. es capas de cargar una batería mediante un panel solar? Y tiene una borna de control que nesecito para comandar la por su amable apoyo muchas gracias, o que otra lectura me recomienda para entender muchas gracias.

  14. Gabriel te hago una consulta, no consigo el operacional AD820, se puede reemplazar por un LM358N? Solamente necesito la parte de medición de corriente, la se voltaje la voy a sacar del circuito. Si no utilizo la medición de tensión, debo conservar las resistencias de 33k y 10k? O esas solo son para el divisor resistivo para medir tensión?

    Saludos.

  15. Hola Martín , te contesto de metido, ya que soy solo un colaborador y además no he armado este montaje.
    El AD820 es un operacional Rail to Rail y con entradas Fet, y el LM350N no posee ninguna de esas características, creo que deberías buscar una alternativa con las mismas especificaciones que el AD820. Personalmente no conozco ningún reemplazo.
    Con respecto a las resistencias creo que puedes omitirlas sin problema si no vas ha medir la tensión.

    Para mayor seguridad aguarda la respuesta de Gabriel (Inventable) o de otro colaborador o usuario del Blog.

    Saludos
    HJ

    1. Hola Héctor: además, el 358 es doble y los pines no coinciden ni por asomo.
      Martín, deberías decirnos de qué país eres. La provisión de los distintos tipos de componentes varía enormemente de uno a otro.

      Saludos,
      Juan

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