Lectura del voltaje de una bobina de recolección de energía usando Arduino ADC
Denis
Estamos desarrollando un recolector de energía cinética que recolecta energía a medida que sus imanes se mueven a través de una bobina. Nuestro objetivo es medir el voltaje a través de la bobina cuando un actuador mueve el sistema real. Para ello, hemos preparado un banco de pruebas que mueve la cosechadora cinética a una frecuencia determinada.
Es importante que muestreemos el voltaje a través de la bobina a una frecuencia particular y lo enviemos por UART a MATLAB para su posterior procesamiento. Deseamos utilizar un Arduino para este propósito.
El voltaje producido por la bobina no es un voltaje constante. Varía y también se vuelve negativo a medida que los imanes se mueven a través de las bobinas. Entiendo que Arduino ADC no puede muestrear voltajes negativos.
Adjunto una foto de la cosechadora y el actuador lineal que mueve la cosechadora debajo.
A continuación se muestra una imagen de la forma de onda de voltaje. Tenga en cuenta que el voltaje oscila entre -3,3 y +3,3. Podemos confirmar esto con la ayuda del osciloscopio. Deseo muestrear a la frecuencia más alta posible. Cuanto mayor sea la precisión, mejores serán las lecturas. Tenemos la intención de utilizar un Arduino Uno.
Si todos los voltajes producidos por la bobina fueran positivos, el ADC se puede conectar directamente a la bobina. Pero definitivamente no es el caso. Quizás se requiera algún circuito / técnica para hacer que la forma de onda de salida sea positiva. No podemos proporcionar un cambio de CC a esta bobina, ya que hacerlo puede cambiar el voltaje inducido por los imanes que afectan el sistema.
Lo que se requiere es un método en el que podamos muestrear la forma de onda de CA que varía de -3.3 a +3.3 con la ayuda del ADC de arduino.
Cualquier consejo es muy apreciado.
Respuestas (2)
Transistor
En algún momento, tendrá que rectificar la señal para extraer la energía, por lo que tiene sentido hacerlo allí, después del rectificador. Su problema es que está trabajando con voltajes bajos, por lo que las caídas de diodo se vuelven significativas. Le recomiendo que opte por un voltaje más alto, una corriente más baja para que las pérdidas sean menos significativas. Por supuesto, utilice diodos Schottky para minimizar las pérdidas.
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Figura 1. La bobina con derivación central tiene solo un diodo en el circuito en cualquier momento.
Use una bobina con derivación central para que un diodo conduzca en medio ciclo, etc. Esto es mejor que una bobina simple con rectificador de onda completa, ya que siempre tiene dos diodos en circuito en cualquier momento.
Agregue protección contra sobrevoltaje a su ADC, ya que puede obtener picos altos en caso de un impacto / movimiento de choque en el dispositivo.
Además, consulte la respuesta de William Bode-Tyrrell al aumento de la eficiencia de un cargador de batería de energía cinética para obtener algunos buenos cálculos.
Transistor
Ecnerwal
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Es posible que también necesite un escalador si el ADC no puede superar los 5 V, pero no lo dijo y no estoy leyendo la hoja de datos por usted. Del mismo modo, es posible que desee un poco más de 3,3 V si la señal no está particularmente restringida.
Alternativamente: https://en.wikipedia.org/wiki/Precision_rectifier
P Duarte
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P Duarte