Al final del artículo anterior teníamos una tensión proporcional a la tensión de red, con una amplitud adecuada para ser medida por un microprocesador y con un componente de continua para que solo hubiera tensiones positivas. Tenemos, eso si, un dato que no conocemos, el retraso respecto a la tensión original, inducido por utilizar transformadores y por el propio retraso de medición que tendremos con la conversión analógica/digital.
El objetivo ahora es poder analizar la corriente eléctrica, su forma de onda, el posible retraso con respecto a la tensión eléctrica, etc.
Como en el caso de la tensión hay dos procedimientos posibles:
- En una resistencia en serie con el cable que queremos medir (habitualmente conocida como Shunt), podemos detectar la caída de tensión que se produce en sus extremos, será proporcional a la corriente que la atraviese. De la misma forma que en el caso de la tensión este procedimiento no tiene aislamiento galvánico, por lo que (a pesar de ser el más económico) lo descartaremos.
- El segundo procedimiento consiste en analizar el campo magnético que se produce en el entorno de un cable por el que circule una determinada corriente. Para eso podemos utilizar transformadores de intensidad basados en devanados o sensores de efecto Hall. Por simplicidad utilizaremos un transformador de intensidad.
Sensor de corriente
Las características básicas de los sensores de intensidad (o transformadores de corriente) son su corriente máxima (supongo que si se supera pierden linealidad) y el coeficiente de conversión. En este caso el sensor utilizado sirve para un máximo de 15 A y tiene un factor de conversión de 300.
El sensor es una bobina a través de la cual se introduce el cable del que se quiere medir la intensidad, es importante que sea un único cable, porque si no es así los campos magnéticos en ambas direcciones tienden a anularse.
Con nuestro sensor, una corriente de 15 A por el cable provocará una corriente de 50 mA a la salida.
Directamente tenemos una corriente proporcional. Poniendo una resistencia en paralelo (burden resistor) en sus bornes tendremos una tensión proporcional a la corriente que pasa por el cable a medir.
En este caso si nuestro objetivo es medir hasta 16 A tendremos una corriente de 0.0533 A a la salida del sensor, utilizando la ley de ohm si la resistencia es de 50 ohms la tensión será de 2.66V en los bornes de la resistencia.
De la misma forma que con la tensión (y utilizando un circuito igual) añadimos un componente de continua de 2,5V.
El circuito queda de la siguiente forma:
Circuito para medir la corriente
En la La nota de aplicación 465 de Atmel se describe un sistema que permite conmutar el burden resistor entre varios valores para crear escalas diferentes y aumentar la precisión de la medida con intensidades bajas. De momento este no es el objetivo de este artículo, por lo que utilizaremos un único valor.
A la salida de este circuito tenemos una tensión (medible por un microprocesador) que es proporcional a la corriente que circula por un cable. De nuevo no conocemos el retraso con respecto a la muestra original, pero lo resolveremos en la fase de calibrado.
Siguientes pasos:
- Recoger ambas medidas con un microprocesador basado en Arduino.
- Sacar las componentes continuas con un filtro digital de paso alto
- Corregir los desplazamientos de fase inerentes al método de captura
- Acumular las raices cuadradas de los valores para calcular valores RMS
- Acumular el producto de la tensión y la corriente para calcular la potencia real
Y por supuesto:
- Subir la info a Pachube
- Hacer que esto funcione por Zigbee
- Hacer el curso avanzado de fotografía