He estado usando el sitio web de Stack Exchange durante años, pero nunca hice ni respondí una pregunta, así que primero me gustaría dar las gracias por toda la ayuda a lo largo de los años. En el problema:
Quiero medir el voltaje de salida de un par de paneles solares que pueden tener un voltaje máximo de circuito abierto de más de 48 VCC. Quiero usar eso con un LM3914N para indicar una salida entre 19 V CC y un máximo indicado de 48 V CC, pero quiero que el circuito pueda manejar hasta 60 V CC de los paneles solares. Esto significa que el divisor de voltaje "verá" de 0 a 29 V CC para una salida de panel solar en el rango de 19 a 48 V CC y lo dividirá por 5,8 para obtener la señal de activación del LM3914N.
En este momento, tengo un prototipo de placa de prueba que usa un diodo Zener de 19 V (diodo de avalancha) en serie con un divisor de voltaje de resistencia total de ~75 KΩ para proporcionar una señal de 0 V CC a una salida del panel de ~ 19 V CC y aumenta a 5 V CC a una salida del panel de 48 V CC. La corriente a través del zener y el divisor de voltaje de la resistencia es <600 µA como máximo, y la impedancia de la señal de entrada del LM3914N es relativamente alta (~20 KΩ), por lo que la disipación de energía no es un problema en estos niveles.
Mi pregunta es: ¿Existe un método más preciso, eficiente, SIMPLE y, preferiblemente, económico para reducir la salida del panel (lo más cerca posible) exactamente 19 V CC en el rango de entrada bastante amplio de 0 V CC a 60 V CC? ¿Hay alguna manera de usar algo como un TL431 en lugar del zener para hacer eso? (El TL431/TL431A de TI, OnSemi y Fairchild solo está clasificado para un voltaje de cátodo máximo de +37 V, por lo que no cumpliría con las especificaciones, pero otros que desconozco podrían). Si es así, un esquema simple que muestra cómo usar un TL431 o similar para hacer esto sería de gran ayuda.
Lo que tengo ahora no es tan preciso como me gustaría en el extremo de bajo voltaje del rango de entrada, y el zener no es tan lineal como quiero que sea. Es consistente, pero no muy lineal desde ~18-23 VCC de salida del panel, mejorando significativamente a medida que el voltaje de salida del panel solar aumenta por encima de los 23 VCC. Eventualmente planeo registrar estos datos, y me gustaría que los datos sean precisos y de alta resolución; idealmente, ≤1mV. Puedo aumentar la corriente a través del zener para mejorar un poco la precisión, pero también quiero mantener las pérdidas de energía parásitas y la producción de calor coincidente tan bajas como sea práctico.
Estoy pidiendo una solución simple, eficiente y económica para este problema, pero estoy interesado en aprender las formas prácticas más precisas de hacerlo, por lo que también se agradece cualquier información adicional al respecto.
Si va a querer registrar los datos en el futuro, supongo que necesitará enviar la señal a un ADC para convertirla en un formato digital.
Por eso, también podría ir por ese camino desde el principio y no usar el LM3914N.
Puede escalar y cambiar el voltaje de entrada para que el rango que le interese, más el rango de sobrevoltaje, cubra un rango de (por ejemplo) 0-5V (restar 19V, escalar el resto hacia abajo).
¿Cómo haces eso? Esta respuesta probablemente lo ayudará: https://electronics.stackexchange.com/a/18265/4245 : reste 19 V del voltaje entrante usando un amplificador operacional adecuado. Luego use un divisor de voltaje para reducir el rango de voltaje restante al rango del ADC (3.3V, 5V, lo que sea).
Luego puede leer el valor del ADC, registrarlo y mostrarlo en cualquier pantalla LED de su elección en cualquier formato que desee, utilizando cualquier MCU que tenga las opciones de IO adecuadas para usted (la plataforma Arduino es una opción popular).
Una vez que el ADC lo convierte, solo tiene un conjunto de números. Entonces depende en gran medida de usted cómo divide esos números. Dependiendo de sus resistencias de escala, los valores de ADC (por ejemplo, para un ADC de 10 bits) de 0 a 900 podrían ser de 0 % a 100 % (19-48 V) y mostrarse en un gráfico de barras LED. El 901-1023 restante sería "sobrevoltaje" y podría activar un LED diferente para que comience a parpadear como advertencia... El mundo es entonces realmente tu ostra.
OK, parece que has encontrado tu solución. Iba a sugerir primero reducir el voltaje de entrada (por algún factor ... ¿quizás 2?) Y luego puede restar ~ 9.5V de eso. La ventaja es que esto le da más margen de tensión para la referencia zener. Incluso podría (creo) conducir el zener desde una fuente de corriente, lo que haría que su voltaje de salida no cambiara tanto con la entrada. (R simple configurando la corriente).
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