Pomiar prądu (0.15A-0.34 A) oraz napięcia (do21V) za pomocą arduino

Witam,
Wykonuje projekt systemu fotowoltaicznego nadążnego w w płaszczyżnie horyzontalnej i wertykalnej.


Chciałbym dokonywać pomiaru modułu fotowoltaicznego o parametrach:
Voc: 21V
Vmpp: 16.5V,
Impp: 0,3A
Isc(prąd zwarciowy): 0,34 A.

Nie mogę jednak poradzić sobie z pomiarami. Stosuje rezystory o dużej mocy i bardzo małej rezystancji.



Dzielnik napięcia:
-10W 0.33ohm
-10W 0.1ohm
Bocznik:
-10W 0.22ohm

Rezystory dzielnika napięcia obliczyłem ze wzrou:
Uwyj = (Uwe * R2) / (R1+R2)

Dzielnik napięcie wpiąłem pomiędzy panel fotowoltaiczny, a regulator ładowania. Do regulatora ładowania podpięty jest również akumulator oraz odbiorniki, którym są serwa, arduino. (patrz załączony schemat)

Nie spodziewałem się jednak, że kiedy wpinam rezystory tak małej oporności to zaczyna płynąć bardzo duży prąd z akumulatora (moduł fotowoltaiczny jest zasłonięty) i robi się zwarcie. Układ zachowuje się tak jakbym zwierał styki akumulatora. Myślałem, ze regulator w pewien sposób oddzielna akumulator.
Mógłbym ograniczyć prąd stosując rezystory o większej oporności...wtedy jednak będę miał duże straty mocy na rezystorach.

Może jednak nie rozumiem idei i popełniam błąd.

Dodam jeszcze, że regulator ładowania zaczyna ładować akumulator przy prądzie 0.15A. Rezystory dobierałem pod prąd panelu fotowoltaicznego. Zakładałem, że kiedy regulator ładuje akumulator to napięcie spada na akumulatorze, nie na rezystorach. Zakładałem też, że kiedy regulator nie będzie ładował akumulatora to prąd z Panelu będzie tracony w postaci ciepła P = 0.15 x 16.5V = 2.475 W
W najgorszym przypadku, gdyby coś poszłó nie tak będzie to: P = 21V x 0.34 A = max 7W, stąd 10 watowe rezystory.

[quote="mrhurr1c4n3"]Dodam jeszcze, że regulator ładowania zaczyna ładować akumulator przy prądzie 0.15A. Rezystory dobierałem pod prąd panelu fotowoltaicznego. Zakładałem, że kiedy regulator ładuje akumulator to napięcie spada na akumulatorze, nie na rezystorach. Zakładałem też, że kiedy regulator nie będzie ładował akumulatora to prąd z Panelu będzie tracony w postaci ciepła P = 0.15 x 16.5V = 2.475 W
W najgorszym przypadku, gdyby coś poszłó nie tak będzie to: P = 21V x 0.34 A = max 7W, stąd 10 watowe rezystory.[/q uote]

Robisz zwarcie w miejscu zaznacznym na zielono. Poza tym wszystko jest zupelnie zle zrobione, napisz dokladnie ktory parametr chcesz mierzyc. Dzielnikow nie daje sie w szereg tylko rownolegle i wtedy dajesz rezysotry o duzym oporze.

Chciałbym zmierzyć natężenie i napięcie panelu fotowoltaicznego.
Może wytłumaczę: R7 to rezystor, który używam jako bocznik. Na niebiesko zaznaczyłem kierunek prądu. Zamysłem było zmierzenie napięcia przed i za rezystorem R2(dzielnik napięcia) oraz przed i za rezystorem R7.
Na zółto zaznaczyłem przewód, który spalił się podczas podłączenia układu. Bez włączania rezystorów układ działa poprawnie. Panel fotowoltaiczny był zasłonięty.

mrhurr1c4n3 wrote:

Dzielnik napięcia:
-10W 0.33ohm
-10W 0.1ohm
...
Mógłbym ograniczyć prąd stosując rezystory o większej oporności...wtedy jednak będę miał duże straty mocy na rezystorach.

Ale prawa Ohm'a kolega nie zna? - i za uC się bierze....
Proszę zacząć od podstaw: I=U/R, P=U²/R=I²R.
Do pomiaru napięcia na panelu dzielnik (o odpowiednich wartościach) wpina się równolegle a nie szeregowo.

Dzięki za konstruktywne podpowiedzi.

trymer01 wrote:

Ale prawa Ohm'a kolega nie zna? - i za uC się bierze...

Jak widać nie do końca dlatego się uczę i dlatego wstawiłem post w dziale Początkujący elektronicy

tikka.masala wrote:

Dzielnikow nie daje sie w szereg tylko rownolegle i wtedy dajesz rezysotry o duzym oporze

Piotrus_999 wrote:

To nie jest zaden dzielnik napiecią. Dajesz równolegle dwa duże rezystory do masy i bierzesz napięcie na na tym podłaczonym do masy.

Faktycznie trochę się pogubiłem. Można powiedzieć, że próbowałem podzielić napięcie idące bezpośrednio na regulator co oczywiście bylo głupotą.
Wpinając rezystory szeregowo mam oddzielną gałąź z 16,5V generowane przez panel. Prąd jaki popłynie przez rezystory to I = 16,5/11kohm = 1,5mA

Piotrus_999 wrote:

To zwarcie na zielono do czego ma służyć?

To był punkt, do którego podłączona była masa arduino aby dokonać pomiaru napięcia.
Wydaje mi się, że teraz powinno być wszystko ok.

Piotrus_999 wrote:

Do pomiary prądu po stronie high użyj ałego rezystora szeregowo i wzmacniacza operacyjnego w układzie róznicowym + atmegę, która takie wejscie ADC posiada.

W mikrokontrolerze Arduino użyty jest ADC 10bitowy. Czyli przy napięciu odniesienia Vref=5V, to rozdzielczość wyniesie 5/1024=0,0049, czyli 5mV, to oznacza, że najmniejszy spadek napięcia na rezystorze pomiarowym jaki będę mógł.

Skoro mój zakres pomiaru natężenia zawiera się w przedziale 0,15-0,3A to mnożąc każdą z tych wartości przez opór rezystora bocznikowego, a następnie dzieląc przez 0,005 [(U = I * R)/0,005 wychodzi mi, że będę miał odczyt z dokładnością do 0,03 A co jest dla mnie satysfakcjonujące i w tym projekcie nie ma potrzeby używania wzmacniacza.

Rezystor powinien mieć moc:
Spadek napięcia przy 0,34A U = 0,34A x 0,22 = 0,0748

P = 0,34A x 0,0748 = 0,025 W


Poprawcie mnie jeżeli się mylę

Piotrus_999 wrote:

proponuję użyć duuuuuzo mniejszego opornika. On nie ma byś pogrzewaczem tylko czyms na czym zmierzysz spadek napięcia. Zresztą ten oprnik i tak jest high side tak że i tak musisz mierzyc ADC różnicowym.

Edytowałem wiadomość i poprawiłem zanim odpisałeś Poniżej faktyczne wartości.

mrhurr1c4n3 wrote:

Rezystor powinien mieć moc:
Spadek napięcia przy 0,34A U = 0,34A x 0,22 = 0,0748
P = 0,34A x 0,0748 = 0,025 W

Piotrus_999 wrote:

Zresztą ten oprnik i tak jest high side tak że i tak musisz mierzyc ADC różnicowym

Mógłbyś wyjaśnić bardziej szczegołowo potrzebę użycia WO ?
Trochę się boję, że mnie użycie wzmacniacza operacyjnego przerośnie w tym momencie...

Piotrus_999 wrote:

Schemat jest tak narysowany że się cięzko zorientować gdzie masa. Rozumiem że masa to to coś podłaczone do PV

To jest miernik (poniżej link), można go spokojnie pominać. Masą jest -PV
Link

W powyższym układzie pomiarowym masy arduino i PV są ze sobą połączone (ten sam potencjał - tak sądzę, ale może się mylę).

Piotrus_999 wrote:

Jezeli tak to na oporniku będziesz miał ujemny spadek napięcia.

Mógłbyś wyjaśnić dlaczego ujemny spadek napięcia ?

Piotrus_999 wrote:

GND(arduino) = I * R7 lub z perspektywy Arduino PV- = -I * R7

.

Kurczaki czegoś tu w takim razie nie rozumiem. Spójrz proszę na załączony schemat. Narysowałem kierunek prądu. Na czerwono miejsca wpięcia w ADC, na żółto masa. Ja widzę to tak, że zczytuje spadek napięcia poprzez wpięcie się przed rezystor na natomiast na rezystorem (w stosunku do kierunku prądu) podpięta jest masa arduino, tak jak bym dokonywał pomiaru standardowym woltomierzem.
Może coś jeszcze pomijam ?

Chyba wiem skąd rozbieżność...pisząc PV- nie miałem na myśli PV, tylko SolarPanel -. Taki skrót myślowy PV(photovoltaic)...

Jutro zrobie taki układ na baterii, a jako odbiornik będzie dioda (dorzucę tylko rezystorki na początku układy, żeby jej nie spalić ). Muszę sprawdzić co tam się dzieje, bo nie potrafie zrozumieć.