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29/04/2012 #1

Avatar de Rearviewmirror

Convertidor DC-DC, celdas solares, baja tensión
Hola!

Estoy realizando un proyecto para la universidad y ahora mismo estoy totalmente atascada y necesito ayuda con bastante urgencia. Voy a intentar resumirlo lo máximo posible:

Estoy haciendo una mejora en un proyecto ya existente, que trata de micro robots modulares auto-ensamblables. Son unos pequeños robots flotando en una mesa de aire, que aleatoriamente y según estén programados se juntan o separan entre sí (a través de unos imanes que rotan 180º gracias a unos pequeños servomotores), y comparten información mediante infrarrojos. Mi labor en este proyecto es conseguir la autonomía energética de estos robots, consiguiendo alimentar el micro controlador y los servos mediante luz solar (hasta ahora funcionaban con una pequeña batería que duraba muy poco y era necesario extraerla y cargarla). Para ello he diseñado el circuito necesario, he buscado las celdas solares que más se ajustan y he elegido un super capacitor para el almacenamiento de energía, para así conseguir que los robots aún funcionen durante un tiempo en zonas en las que no tengan luz. Todo esto teniendo en cuenta el tamaño y el peso del robot, que no puede sobrepasar cierto límite para que le sea posible flotar en la mesa de aire.

El problema lo tengo en el diseño del convertidor DC-DC. Adjunto una foto con el circuito que diseñé. Las partes pintadas con bolígrafo me las dibujó un técnico, que me dice que para que eso funcione necesito diseñar un feedback, pero no me dice nada más. Me ha hecho ese dibujo, y yo llevo semanas buscando por internet y preguntando a gente que podría saber sobre el tema pero nadie me sabe ayudar. La verdad es que yo no tengo ni idea de electrónica de potencia, y para este proyecto he investigado mucho y leído libros, pero sigo sin entender bien ese "feedback" (a parte de que en libros de electrónica de potencia no lo encuentro).

El circuito de la foto es un convertidor continua-continua del tipo boost (el convertidor boost eleva un poco el voltaje de salida con respecto al de entrada). Hace falta cambiar el diodo, hay que poner un diodo Schottky.
Lo que hay que añadirle es un circuito integrado que compare el voltaje de salida y el de entrada, para intentar que siempre trabaje en el punto de máxima potencia (MPP) y sacar el mayor partido posible de la celda solar (ese circuito integrado es lo que no se que es ni como encontrarlo). La celda solar entrega 300 mA y 3.3V como máximo. Con el transistor también tengo mis dudas. Debería ser un MOSFET que trabaje en lo que se llama switch-mode.
Hay que intentar que a la carga le lleguen siempre entre 3.3 y 3.7 V. El capacitor es un supercapacitor, tiene tanta capacidad porque es necesaria como almacenamiento de energía. Cuando la celda solar no reciba luz, la carga debería seguir alimentada durante el mayor tiempo posible. Según los cálculos, la carga es de unos 15 ohm.

Siento que el mensaje haya sido tan largo, pero no he podido resumirlo más.
Si alguien sabe de este tema y puede ayudarme, lo agradeceré eternamente.

Gracias de antemano!
29/04/2012 #2

Avatar de chclau

En los sitios de Maxim IC, Linear, TI, podés encontrar conversores DC DC que hacen lo que vos pedís. Un ejemplo:

http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/1207
29/04/2012 #3

Avatar de Rearviewmirror

Si, sabía de la existencia de estos integrados, pero se supone que lo que yo tengo que hacer en este proyecto es diseñar el convertidor. De todos modos le comentaré esto a mi supervisor y que él me diga si es válido.

Aun así, si alguien más sabe contestarme a mis dudas, por favor que me conteste!

Muchas gracias de todos modos
30/04/2012 #4

Avatar de chclau

Decile a tu supervisor, que si pretende que una persona como vos (con todo respeto), diseñe una fuente conmutada, es un ridículo y no tengo problema en decírselo personalmente con nombre y apellido. Es como decirle a un paramédico que realice una operación a corazón abierto. Salvo que éste sea tu proyecto final en la carrera.

El diseño de una fuente conmutada es una tarea para alguien con muchos años de experiencia real en electrónica, ya que requiere saber sobre cálculo de potencia, sistemas conmutados, estabilidad en sistemas realimentados, eficiencia, EMI y un largo etcétera. Para colmo de males, el tipo de fuente que necesitás se denomina buck boost, ya que la tensión de entrada puede ser inferior, igual o superior a la tensión de salida, o sea que es más complicada aún.

En resumidas cuentas, incluso diseñarla usando un controlador o IC como los que comentamos es una tarea relativamente difícil, para que funcione bien. O sea, para un amplio rango de tensiones de entrada, generando poco ruido, con tensión de salida estable y muy alta eficiencia.
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