Monitorización de miniredes eléctricas aisladas

 

Introducción

La instalación fotovoltaica en regiones aisladas implica inconvenientes en la supervisión de su producción y su seguimiento. Es por ello que surge la necesidad de instalación de dispositivos que permitan un control de la instalación de forma remota.

Objetivos

El objetivo del presente proyecto consiste en la creación de un dispositivo autónomo de supervisión, almacenaje y/o transferencia de datos para posibilitar al ingeniero un correcto seguimiento de la instalación sin necesidad de tener que trasladarse hasta la misma. Para ello se utilizará un dispositivo basado en la plataforma arduino.

Dicho dispositivo contará con una serie de circuitos paralelos encargados de la adquisición de los datos de corriente/tensión en el sistema, utilizando elementos basados efecto hall, y shunts de medida.

Para el correcto tratamiento de las medidas tomadas se desarrollan una serie de algoritmos. Los componentes del hardware los completan elementos tales como:

CONVERTIDOR ADC
El dispositivo debe disponer de un convertidor ADC tipo MCP3424 de cuatro canales delta sigma con bajo ruido, alta precisión, entradas diferenciales y hasta 18 bits de resolución de microchip. Un convertidor sigma delta cuantifica una señal analogica con poca resolucióny muy alto ratio de sampleo (1-12Mhz)

Los resultados de proceso son una reducción asociada al ancho de banda de la señal y un menor ratio de muestre. Además , estos convertidores muestran mejores prestaciones en zonas de no linealidad, mayor rango dinámico, y mejor relación señal a ruido con respecto a subsistemas ADC convencionales.

El MCP3424 necesita 2.048V de entrada y proporciona 262144 niveles de voltaje. El usuario puede seleccionar un PGA con ganancia 2,4 u 8 antes de que la conversión ADC tenga lugar. Permitiendo al MCP convertir una señal muy debil con alta resolución (especificamente 2 uV). El dispositivo usa una interfaz serie de doble en 100KHz 400Khz o 3.4 MHz.

La dirección de bits destino es seleccionada por dos pines externos y el usuario puede configurar hasta 8 direccciones disponibles y manejar 8 ADCs con 32 entradas en la misma aplicación.

Un shunt es un resistor de precisión que provee una conexión de baja resistencia entre dos puntos en un circuito eléctrico. El voltaje entre puntos suele ser de pocos milivoltios para evitar interferir en el sistema y es proporcional a la corriente.

Otras opciones pueden incluir sensores hall effect. Pero los shunts son la eleccion más sencilla para medir la corriente y son comúnmente usados en plantas PV. Y sensores PV, los cuales utilizan células solares calibradas. En el caso de los sistemas PV la entrada analógica del ADC necesita amplificadores de modo común y diferencia de voltaje de precisión para medir corriente de alto voltaje. De otro modo podríamos dañarlo.

RELOJ EN TIEMPO REAL

El DS1307 es un reloj seriede baja potencia, BCD. Direcciones y datos son transmitidos en serie atravésde un IC, (bus bidireccional)

El reloj tiene un sensor de potencia incluido en el circuito que detecta fallos de potencia y permite passar a potencia auxiliar. Una batería de litIo de 48 mAh proveerá al reloj durante más de 10 años en ausencia de potencia externa (a 25ºc).

MEMORIA

La EEPROM tiene un bajo coste y avanzada tecnología, pero el alto consumo de potencia impide su implementación en sistemas portátiles. La memoria Flash, tiene un alta densidad de almacenamiento. Con alta velocidad de lectura y escritura. Teniendo claras ventajas de capacidad de almacenamiento y bajo coste. Cuando se trabaja con grandes cantidades de datos la única opción disponible suele ser seleccionar un módulo compatible con SD SDHC y microSD

Los precios van de 2 a 10 euros.

Pueden gestionar desde 2 a 16 gB dependiendo del módulo. La comunicación entre los módulos y el arduino requiere un SPI BUS, un protocolo de datos sincronizado en serie usado por microcontroladores para comunicarse con uno o más dispositivos periféricos rápidamente en cortas distancias. Los registros de medida se graban como archivos de texto planos. Esas carpetas son una secuencia de código sin demasiado procesamiento. La codificación ha sido tradicionalmente en ASCII. El uso de textos planos permite a los archivos hace inmunes a los archivos por incompatibilidad de arquitectura.

 

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Un comentario

  1. Alejandro Santa-Cruz

    Me llamo Alejandro Santa-Cruz, tengo 29 años soy ingeniero informático por la UPM y socio de ONGAWA desde que era Ingenieros Sin Fronteras. Actualmente vivo en Barcelona donde trabajo como teleco en el campo de automoción, pero estoy buscando proyectos más interesantes desde un punto de vista profesional y personal. Este proyecto me parece muy motivador, ya que quiero formarme como profesional en el área de eficiencia energética. Vengo de viajar más de tres años por Sudamérica y con una conciencia mucho más firme de que hemos de aprovechar los recursos que tenemos, y ayudar a los que no tienen acceso a “los restos” que la sociedad deja. Me gustaria informarme más sobre este proyecto, u otros similares, para ver en que medida podría colaborar en ellos.
    Muchas gracias por su atención y tiempo.
    Un saludo cordial,
    Alejandro Santa-Cruz

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