Medición de corriente de cortocircuito de celda solar con INA219

Actualmente estoy tratando de caracterizar una celda solar, es decir, medir su voltaje de circuito abierto y su corriente de cortocircuito a lo largo del tiempo. Tengo un sensor de corriente INA219 por ahí que me gustaría usar. El primer caso (voltaje de circuito abierto) no es un problema. Sin embargo, la hoja de datos de INA219 establece que la resistencia de derivación (tengo una derivación de 0,1 ohmios) no debería tener una caída de más de 320 mV. Sin embargo, cablear la celda solar al INA219 para medir la corriente de cortocircuito daría como resultado que el voltaje completo de la celda solar (~4-6 V) cayera a través de la resistencia... ¿Alguien puede decirme cómo medir el cortocircuito? actual con el INA219?

Editar: espero una corriente máxima de alrededor de 260 mA de la celda

"conectar la celda solar al INA219 para medir la corriente de cortocircuito daría como resultado el voltaje completo de la celda solar" ¿Ha verificado esto?
yo = V/R. Para 4V, 0,1 Ohm I = 4/0,1 = 40A. 6V = 60A. ¿Cuál es su objetivo Imax? Aparte de la disipación (P = I^2.R = 40A^2 x 0.1 Ohm = 160 W :-) ), desea Vshunt_max << Vmp. es decir, desea un Rshunt MUCHO más bajo, como dice Tony. (Su derivación tiene una tasa de Imax = V/R = 0.320/0.1 = 3.2A). || Si la disipación de potencia de derivación no es un problema, apunte a Vshunt_max <= Vmp/10. Estaré lo suficientemente cerca de Isc a ese voltaje. Aquí, digamos 0.4V y P = V x I = 0.4 x 40A = 16W a 40A y 36W a 60A = "bastante mucho". Usar Tony's ~= 1 miliOhm está en orden.
@IgnacioVazquez-Abrams Uhh, no, no he...
@RussellMcMahon Mi objetivo Imax es de aproximadamente 260 mA ...
Nuevo dato: I = 260 mA || Debe dar una descripción de celda solar MUCHO mejor aquí. A máxima potencia (pleno sol, con carga óptima = "mp" = potencia máxima, ¿cuál es el vataje Wmp, el voltaje Vmp, la corriente Imp? Y si se sabe cuál es Vopen cct Voc y la corriente corta cct Isc. Suministre tales como usted sabe y si no lo sabe, proporcione una estimación. Por ejemplo, Voc e Isc se miden fácilmente. || A 260 mA y 0,1 ohmios. Vshunt = I x R = 0,26 A x 0,1 V = 26 mV, por lo que su afirmación de Vcell = 4 a 6 V a través de la resistencia es "erróneo". Eso puede ser Voc pero caerá como arriba bajo carga. SIEMPRE proporcione enlaces de hojas de datos si están disponibles (agregados).

Respuestas (2)

Corto:

El uso de la derivación de 0,1 ohmios con el INA219 ajustado a escala completa de 40 mV funcionará bien.

Detalles

Varias de sus declaraciones se basan en una comprensión incorrecta de la especificación INA219.
Hoja de datos INA219 aquí

La caída de escala completa aceptable en la derivación se puede ajustar a uno de 320 mV, 160 mV, 80 mV o 40 mV (hoja de datos, página 5). Este voltaje ocurre debido a la caída de voltaje en la derivación cuando fluye la corriente.
Vshunt = I shunt x R shunt.
Si la salida del panel se cortocircuita a través de la derivación, el voltaje del panel cargado caerá al voltaje requerido para admitir la corriente máxima disponible; en ese caso, la corriente de cortocircuito Isc.

A partir de la información suministrada, asumiré.
Icc ~~ 250 mA.
Voc ~= 6V.
Vmp~= 4V. Rshunt_disponible = Rsa = 0,1 ohmios.

A 250 mA y 0,1 ohmios, el voltaje de derivación = V = I x R = 0,25 A x 0,1 ohmios = 25 mV.
Por lo tanto, incluso la configuración más sensible del INA219 se adaptará a Imax.

La caída de derivación de 25 mV a 250 mA será similar a Imp, ya que Imp suele ser del 80 % al 90 % de Isc. Por lo tanto, Vshunt % del voltaje operativo ~= 25 mV/4V x 100 = 0.6% de Voperating, por lo que tendrá un efecto mínimo en el funcionamiento del sistema, así que está bien.
por ejemplo, si se usa el panel para operar una carga resistiva en Vmp = 4V, digamos entonces como Potencia = V^2/R, la potencia entregada con y sin derivación estará en la proporción ((3.975)/4)^2 o 98.75%. Entonces, alrededor del 1,25% (o menos) de la energía disponible se perderá en la derivación.

Los pequeños paneles solares que cargan una batería generalmente se usan con un diodo Schottky en serie. Si Vdiode ~= 0.3V, la pérdida de potencia en el diodo es mucho mayor que en la derivación, por lo que la potencia de la derivación es esencialmente irrelevante.

Puedes hacer tu propia derivación de corriente. Normalmente, las derivaciones de corriente son de 50 ~ 100 mV para limitar la disipación de energía.

Si espera 50 A o 5 V en 0,1 ohmios, hagamos una derivación de 50 mV a 50 A = 5 W.

Elija siempre la clasificación máxima de derivación de alta corriente para que sea un rango inicial de ~ 50 ~ 100 mV, según el aumento de calor y el espacio permitido. y % ​​de voltaje

** editar para reflejar el cambio tardío de la pregunta

  • usando la fórmula para derivación de 100mV puede ser 100mV/250mA= 400 mΩ 1/2W R . Luego use ganancia x25 para escala completa de 2,6 V a 260 mA... sí, debería haber dicho eso desde el principio... entonces cumple con los límites de IC, o la derivación de 50 mV usa 200 mΩ 1/4 W con ganancia x50 **

R = 50 mV/50A = 1 mΩ Pd=50A * 50mV = 2500 mW

Busque calibres AWG adecuados para 1 mΩ.

AWG16 = 4 mΩ/pie = 13 mΩ/m

  • También nos gustaría que sea lo más no inductivo posible, por lo que un par de cables con corriente opuesta es un buen enfoque en cables de par trenzado o de par cerrado.

  • Por lo tanto, para hacer 1 mΩ, elija un par AWG16 de aproximadamente 2" (5 cm) de largo y corte los cables en un extremo y pase una corriente conocida usando un medidor y mida la caída de voltaje para calibrar su derivación de corriente. Luego pele y corte la longitud del extremo abierto hasta que se calibre usando 10A más o menos con un medidor para verificar (el cable magnético trenzado es mejor para baja inductancia, pero cualquier cable está bien para CC.

  • \
  • . ===========| {Resistencia de derivación de par de cables en cortocircuito}
  • . ===========| {"Método Kelvin" significa sentido dentro de las conexiones}
  • / advertencia: arte ascii dwg.

Use DMM calibrado para calibrar la derivación con corriente conocida.

Para usar después de la calibración, asegure un cableado de par trenzado con manguito de ferrita para reducir el ruido CM y orientar los cables del sensor en ángulo recto con los cables de alta corriente.

No, el problema es que la derivación DEBE ser <= 50 mV, lo cual sé por experiencia. la hoja de datos 8.3.1.3 confirma que
Usar nicromo o constantan o similar como derivación es una buena idea ya que el calentamiento óhmico puede causar errores significativos. Como los cables de resistencia tienen una resistencia/metro más alta que la ideal, puede usar varios hilos o usar calibres más gruesos de lo necesario solo para reducir R. Además, para obtener precisión con derivaciones de alta I, debe observar los efectos arcanos de segundo orden, como las fem térmicas, y se recomienda el uso de mediciones de 4 cables (pregúnteme cómo lo sé :-)). Cuando se utilizan conductores planos de ancho finito, las rutas de corriente desde el punto de contacto hacia y desde la derivación también pueden ser importantes.
La caída estándar de 50 mV por diseño minimiza el autocalentamiento y los efectos de segundo orden. Para hacer más pequeñas, se requieren gotas más bajas. El enfoque de Kelvin es simplemente no medir en las uniones de cables, medir dentro de las conexiones para evitar los gradientes de corriente de los cambios de calibre
(1) su diagrama de 4 W me estaba mirando a la cara y me lo perdí cuando comenté rápidamente :-) (2) 50 mV en el suyo puede ser 60 A si quiere decir lo que dice, dé 3 vatios en derivación. No es enorme, pero lo suficiente como para ser significativo con el cable Cu si se usa, dependiendo de cómo se enrolle, se enfríe, etc. (Sé que usted sabe todo eso). Nichrome funciona bien y usar hebras paralelas no es un gran problema si es necesario. La soldabilidad es "algo pobre".
Dado que Nichrome tiene un valor de PTC mayor que Cu, esperaría peores resultados, pero entiendo que su objetivo es una mayor área de superficie con hilos paralelos y sin aislamiento eléctrico térmico para limitar el aumento de T. Por lo tanto, prefiero el alambre magneto o el alambre litz.
Usé la misma filosofía de hacer una derivación de corriente en un soldador de difusión de 10 kA, excepto que usé brazos de cobre masivos para medir la caída de derivación con un suministro de 10 A.
El cobre tiene ~= 10 x el cambio de resistencia por cambio de grado C frente a NiCr. Cambios como proporción de la resistencia existente aquí . Cu = 4,29 x 10-3, NiCr = 0,4 x 10-3, Constantan = 3 x 10-5 (!) Constantan tiene una resistencia más baja que NiCr para cables idénticos (es decir, una resistividad ohmimétrica más baja, que es una ventaja aquí donde Se desean bajos ohmios Aún así ~= 30 x la resistividad del Cu.
Nunca me di cuenta de que el cobre y el tungsteno eran tempco similares, pero debería haber sabido que el aumento de temperatura es una prueba crítica en transformadores grandes, pero los resultados de oxidación son diferentes.
Por lo tanto, con AWG10 NiCr A = 6,3 mΩ/pie, necesita alrededor de 2" para usar este chip con una derivación de 1 mΩ que disipa 50 mV a 50 A = 2,5 W. o 1 pie dividido en secciones paralelas, estoy vendido.
Constantan es aún mejor con tempco un poco más de 10 veces mejor que NiCr y una resistividad de 2 a 3 veces menor (por lo tanto, derivaciones más largas con el mismo calibre).
cable de termopar fascinante, nunca considerado para una derivación de corriente, barras colectoras de cobre siempre vistas con pestañas <2 cm cuadrados para ensamblaje THT
Gracias a todos. Realmente debería haber mencionado que mi figura actual máxima esperada es de aproximadamente 260 mA ... edité la pregunta para reflejar eso ...
usando la fórmula para derivación de 100mV puede ser 100mV/250mA= 400 mΩ 1/2W R . Luego use la ganancia x25 para una escala completa de 2,6 V a 260 mA... sí, debería haber dicho eso desde el principio... luego cumple con los límites de IC, o la derivación de 50 mV usa 200 mΩ 1/4 W con ganancia x50
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