Hola.
Tengo en la mente un proyecto, que se puede decir que es más por pasatiempo que algo profesional.
Debo medir el voltaje RMS de la red eléctrica, cuyo valor debe ser de 127VAC, sin embargo, ese valor varía en algunas ocasiones, así que es necesario visualizarlo constantemente.
Una solución práctica y efectiva sería comprar un voltímetro (digital o analógico) y eso sería todo el reto.
Sin embargo como es algo que deseo hacer por divertirme y he decidido construir dicho voltímetro con elementos que poseo, como por ejemplo unas
muestras de microcontroladores que alguna vez las adquirí, pero nunca les he dado un uso práctico.
La primera idea que se me vino a la mente, es usar un
chip que ya es un voltímetro digital, en alguna ocasión, yo mismo lo sugerí, aquí en el foro a alguien que deseaba hacer, exactamente lo mismo.
Esta solución, también creo que no sería un reto grande. Obviamente el diseño del PCB y la colocación de los elementos sería algo divertido, pero prefiero también escribir algo de código.
Así que he decido darle un
plus adicional al mismo. Aparte de simplemente medir y visualizar el voltaje RMS, voy a agregar dos funcionalidades más:
1. Mediante un pulsador, el hardware dejará de mostrar el voltaje, a indicar la frecuencia de la red.
2. Si el voltaje es menor a un valor mínimo o mayor a un valor máximo, se activará una señal acústica para informar de dicho problema en la red.
A continuación muestro un diagrama de bloques bastante burdo e incompleto del hardware:
La primera condición, que elegido, es que el máximo valor pico de la señal de voltaje AC que podría medir el voltímetro sería 300V (212.13 Vrms), este valor es debido a que el ADC del microcontrolador trabaje con un valor DC máximo de 3.0V, y de esa manera los cálculos de los componentes
podrían ser en valores cerrados (sin muchos decimales).
Entonces, cuando la señal de voltaje sea 300V, a la entrada del ADC debería ser 3.0V, mientras cuando sea -300V, el voltaje en la entrada ADC debería ser 0V.
Esto plantea un sistema de 2 ecuaciones con dos incógnitas:
Al resolver las ecuaciones, se tiene que la señal de voltaje AC, debe darse una ganancia (o mejor dicho, atenuarla) y sumarle un desplazamiento (offset)
La ganancia (menor que uno, es de 1/200) y el desplazamiento es de 1.5V.
Para atenuar la señal, así como la sumar del desplazamiento, decidí usar un amplificador operacional en modo restador con
offset:
Donde R1 sería de un valor de 200k, Rf de 1k y Vref sería de 1.5V.
Como mencioné inicialmente, tengo varios elementos de muestras solicitada y sobrantes de otros proyectos, el amplificador operacional que dispongo es el MCP6L01, y procedí a realizar una simulación con MPLAB Mindi para determinar si funciona esta primera parte del circuito.
Algo que en este momento recuerdo, es que el microcontrolador funciona con 3.3V, pero el ADC deseo que funcione con un voltaje de referencia de 3.0V, la razón es que usar el mismo voltaje de alimentación, éste no es exacto, es decir se aproxima a 3,3V, pero suele variara ligeramente dependiendo de varias circunstancias.
Mientras que al tener una referencia fija de voltaje, creo que el error del ADC sería menor con respecto al voltaje del LDO.
Por último, el microcontrolador que poseo es el PIC32MX170F256B.
Espero recibir comentarios, sobre todo negativos para darme cuenta de algún posible error o problema que tenga mi proyecto antes de embarcarme en eso.Estaré actualizando constantemente este hilo indicando el avance del proyecto.
