Ayuda a usar el transistor en modo activo como limitador de corriente

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Breve contexto: Tengo un pequeño panel solar, las propiedades nominales son 0.6W, 6V, 100mA. En determinadas condiciones, quiero medir la potencia máxima que puede producir. No quiero hacer nada con esta potencia, simplemente medirla (en realidad la estoy usando como una estimación de la cantidad que podrían producir mis paneles principales). La idea que tengo es variar la carga en este pequeño panel y calcular la potencia en cada configuración de carga; de nuevo, la carga real que produce la potencia máxima no es importante, simplemente para poder cambiarla.

Cómo pensé que podría hacer esto:

Así que pensé que variar Ib me permitiría variar efectivamente la carga en el panel solar. Entonces puedo medir la corriente que fluye por la diferencia de voltaje en R1, y el voltaje 2xV1 me permitiría calcular la potencia. (Me doy cuenta de que la corriente a través de mis divisores potenciales podría estar por encima de 1 mA cada uno, y aumentaré esos valores de resistencia cuando pueda proporcionar un búfer para las entradas de ADC).

Para controlar Ib, he estado usando el circuito:

Actualmente estoy usando la versión 50k del potenciómetro digital . La especificación dice que el límite es 1mA. Entonces (3.3 - 0.6) = 2.7V a través del potenciómetro digital + resistencia limitadora, y la resistencia de 2.7k por lo tanto limita la corriente máxima a 1mA. Si el transistor (actualmente es un 2N2222 - pero estoy abierto a sugerencias) tiene una hfe de ~ 100 entonces esto permitiría una corriente de hasta 100 mA para el panel solar (debería estar bien para obtener un perfil en condiciones de sol débil, aunque tendré que aumentar este límite para obtener un perfil de potencia de carga completa en sol fuerte). / p>

Sin embargo, no se está comportando realmente como esperaba / esperaba. Sospecho que debido a mi falta de comprensión de los transistores en su modo activo.

Pensé que el circuito correcto tendría el pin B del pot digital conectado al pin W. Sin embargo, cuando intento esto, simplemente obtengo una variación aleatoria de 0 a 0.03 V en V1, y también obtengo una mezcla de + ve y -ve corrientes del orden de ~ 0.01mA, es decir, en esta configuración simplemente obtengo ruido alrededor de V1 = V2 = 0V, como si el transistor estuviera saturado independientemente del ajuste del potenciómetro digital y, por lo tanto, independientemente de la corriente proporcionada a la base del transistor.

Si ato el pin B del potenciómetro digital al suelo, ahora está actuando más como un divisor potencial, luego mido (por ejemplo, en el débil sol indirecto de invierno el fin de semana) 2.5 V para V1, 0 mA, arriba hasta que el potenciómetro digital llegue a ~ 1/5 de su rango (es decir, 3.3 / 5 = 0.66V) en el punto en que V1 cae a 0. Parece que a pesar de la corriente limitada suministrada a Ib en este ajuste ((3.3 - 0.66) / 42,700 = 0,06 mA) el transistor aún se enciende completamente y no proporciona ninguna función de limitación de corriente al circuito de la célula solar.

¡Cualquier sugerencia sobre cómo corregir mi circuito / comprensión sería muy apreciada! Alternativamente, cualquier sugerencia para un circuito mejor (preferiblemente simple) para lograr lo que me gustaría es igualmente apreciada.

Lamentablemente, estoy un poco limitado: solo tengo Internet en el trabajo y luz diurna para manejar el panel solo los fines de semana (¡un LED por defecto hace un mal trabajo!) ... así que eso no ayuda con la prueba y enfoque de error que he intentado hasta ahora!

----------- Edición posterior (14-12-2015) ---------

Bueno, este fin de semana probé la sugerencia del usuario 44635. Desafortunadamente, el sol no quería salir a jugar, así que con cielos muy grises obtuve esto:

que es el tipo de cosa que estoy buscando. Un poco sorprendido de lo poco que se produjo la potencia, pero tengo la esperanza de que esto funcione, solo necesito esperar un fin de semana más soleado para obtener algunos perfiles diferentes y ver si obtengo valores de potencia máxima significativos.

También voy a obtener las partes para el circuito sugerido por Martin. Ojalá entonces tenga dos circuitos en funcionamiento y pueda ver cuál funciona mejor para mí. Gracias a todos.

    
pregunta Joseph

2 respuestas

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Para obtener la curva I / V del panel solar (y, por lo tanto, el punto de máxima potencia), le sugeriría que use un circuito con retroalimentación para cambiar la corriente procedente del panel solar. Esto es posible con una fuente de corriente variable como esta:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Vref determina la corriente sinking desde el panel solar. La corriente se calcula de la siguiente manera:

\ $ I = \ frac {V_ {ref}} {R_2} \ $

Por lo tanto, a partir del conocimiento de Vref y la medición del voltaje del panel solar, puede determinar fácilmente la potencia máxima de sus paneles

Para referencia: El circuito es de "Una colección de aplicaciones de amplificador de James Wong (Dispositivos analógicos): enlace

    
respondido por el Martin
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Una disposición mucho más estable sería intercambiar los lugares de R1 y Q1, poniendo el colector Q1 en el riel + ve y R1 en su emisor, y controlar el voltaje en la base de Q1. Esto lo convierte en un sumidero de corriente definido, forzando el voltaje a través de R1 a ser aproximadamente VB-0.7v. Sigue midiendo el voltaje R1 para una buena precisión, porque el VBE de 0.7v vaga un poco con la temperatura y la corriente, pero será órdenes de magnitud más estables que tratar de controlar la corriente base.

Use una resistencia en serie en la base de Q1 para que cuando esté saturado, no intente bombear el exceso de corriente en R1 a través de la unión BE desde la DAC de voltaje de la base.

Esto ahora hace todas tus mediciones de voltaje con respecto a tierra.

Donde R4 y GND se conectan al riel -ve, no use uniones de 4 vías, solo use 3 vías, y escalone los puntos de conexión si es necesario. Es una cuestión de estilo, pero importante, le ahorrará problemas con la visibilidad de los puntos a largo plazo.

    
respondido por el Neil_UK

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