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LMP8601: Amperímetro 0-5A (3)  


A pesar de este consejo, en el ejemplo que mostramos nos hemos tomado la libertad de utilizar la tensión de alimentación como referencia y pensarás entonces que recomendamos una cosa y hacemos otra. Sucede que nosotros estamos haciendo una evaluación para demostrar el funcionamiento del LMP8601 y no un instrumento finalizado de características profesionales.Además, con el circuito no hacemos otra cosa que utilizarlo para medir la intensidad de corriente a través del shunt por lo que las variaciones a lo largo de la experimentación son mínimas y despreciables.

   

Si lo que tú deseas es construir un instrumento de propiedades excelentes, deberás tener en cuenta este detalle y en el caso de utilizar un microcontrolador PIC, deberás utilizar un LM336 a la entrada de AN3 y configurar el registro ADCON1 en función de esta disposición de hardware. Observa en el siguiente video que la precisión obtenida en la porción que comprende 100 mA hasta 1 Amper abarca desde 1mA a 4 mA máximos, es decir, el 0,4% de exactitud comparado con un multímetro de calidad media.

 




 
     


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Descripción del código utilizado
Según el programa que hemos utilizado en el microcontrolador que es un PIC 16F877A, como siempre y según las plantillas que ya tenemos pre-armadas de programas que utilizamos habitualmente, definimos el dispositivo a utilizar, la frecuencia de reloj y luego las conexiones que requiere el LCD. En este caso, agregamos el ajuste del ADC del PIC y ajustamos (seteamos) los registros ADCON para utilizar AN0 (A ENE CERO) como entrada de tensión desde el LMP8601. En este mismo registro se ajusta la utilización de tensión de referencia a la tensión de alimentación, tal como mencionamos en párrafos anteriores. Toda esta información y como variarla a tu conveniencia y necesidad, la encuentras en las hojas de datos del 16F877AEl

lazo principal del programa se basa en realizar 50 mediciones, o dicho de otro modo, tomar 50 muestras instantáneas del valor de tensión existente en la entrada AN0. Para esto se utiliza una variable del tipo BYTE que llamamos A y que vamos incrementado en una unidad a medida que vamos realizando las tomas de información. Una vez que llegamos a la acumulación de 50 mediciones, la rutina salta a la etiqueta “MIDOI” donde comienza el proceso de adecuación matemática del valor acumulado.

 
     



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Rutina de medición promediando 50 muestras
 

 


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La primera operación es de dividir por 50 el valor obtenido ya que fueron 50 mediciones. Esto nos permite tener un valor promedio y más equilibrado de la medición. Las operaciones matemáticas a las que sometemos el valor leído, se deben al shunt empleado. A su valor y a la exactitud que éste posea. Observen que nosotros hemos tenido que restar hasta un 11,2% al valor final expresado en Amperes por el hecho de no utilizar un shunt de 0,05 Ohm, sino de un valor aproximado. Esa aproximación resultó ser, según las pruebas y las comparaciones con un multímetro de calidad media, del porcentaje ya mencionado.

 

   

Los valores de exactitud obtenidos en el rango más usado por circuitos basados en microcontroladores son muy alentadores y nos hacen ver que el LMP8601 puede convertirse en un instrumento candidato a ser nativo en cualquier desarrollo que requiera un control y sensado permanente de dispositivos alimentados a baterías.
Ya cuando nos alejamos de un Amper en el programa se puede ver sobre el final, que se utilizan dos decimales en lugar de tres para una lectura más estable y confiable. Aquí como decíamos antes, las variaciones respecto a un instrumento comercial son de aproximadamente un 2%. A la izquierda de la imagen se puede ver un multímetro que indica la tensión aplicada a la carga (4 resistencias de 20 Ohm 5 Watt en paralelo) y a la derecha, la comparación entre los valores obtenidos.
 

 
   

El circuito
El circuito es muy sencillo y está basado en un PIC 16F877A corriendo a 20Mhz con un LCD alfanumérico conectado al puerto B y con la entrada de tensión de lectura por AN0. La elección del PIC obedece a la posibilidad que nos brinda el programa Proton para poder utilizarlo en su versión Lite. Por otro lado, el shunt se conecta en serie con la carga resistiva ya mencionada y la parte de PIC es alimentada por una fuente fija de ordenador que fue adaptada para los experimentos mientras que la carga, es alimentada por una fuente variable que no aparece en las imágenes por obvios motivos estéticos. En el siguiente video se aprecia la disposición de todos los materiales en el protoboard y las conexiones antes citadas.
 

 
   

Posibles ampliaciones
Las posibilidades de ampliación del proyecto y de anexarle funcionalidades operativas son muy amplias. A partir del desarrollo de este artículo combinado con la utilización de otra de las entradas analógicas del PIC funcionando como voltímetro, nos permitirían obtener en display la potencia consumida en Watts por el circuito, además de conocer la resistencia equivalente que provoca el consumo de corriente mostrado por el circuito que hoy te presentamos.

La implementación del LMP8601 no se limita a aplicaciones en corriente contínua sino que como habíamos visto antes, con el pin Offset podemos sensar corrientes en ambos sentidos a través de una carga. Esto equivale a decir que también podemos aplicar este IC en circuitos de corriente alterna. Pero yendo más allá en la ampliación de la aplicación, se podrían realizar sendos detectores de “cruce por cero” para atacar al PIC con las señales de tensión e intensidad “digitalizadas”, medir su desfasaje en el tiempo, y así conocer el factor de potencia y el coseno fi de una aplicación con cargas en corriente alterna. Lo que comúnmente se conoce como “cofímetro” o “cosímetro”. Un instrumento muy preciado por la ingeniería eléctrica para la optimización de consumos en sistemas industriales.

Más ampliaciones vendrían de la mano del aprovechamiento de los pines Rx y Tx del PIC para conectar un eventual instrumento de esta naturaleza al ordenador vía RS-232. En este caso necesitaríamos construir un programa que registre la evolución de los valores obtenidos en el tiempo cual si fuese un datalogger. Y un pasito más aún en esta misma dirección, sería la posibilidad de usar un PIC de la línea 18F2550 para realizar la conexión a cualquier netbook a través de un puerto USB para aplicaciones móviles o “de campo”. Esto nos permitiría conectarnos a nuestros instrumentos de manera móvil aprovechando las bondades del USB y considerando que los ordenadores portátiles ya no traen puertos RS-232.

 

Con el LMP8601 llegó el amperímetro que estabas esperando
 

Pero claro, para esto hacen falta muchos conocimientos, un buen espacio de tiempo para lograr un desarrollo bien purificado y por supuesto, la versión completa del Proton para poder trabajar con cualquier PIC que soporte USB. Si tú dominas otros lenguajes de programación ya tienes las ideas para comenzar a trabajar y hasta podrías enviarnos tus avances para verlos y aprender de ellos. Nosotros pronto tendremos todo lo necesario y estaremos desarrollando un súper-instrumento con todos y cada uno de los detalles mencionados más los que tú puedas imaginar y proponer en los comentarios de este artículo. Hoy dimos un paso más. Conocimos el LMP8601 y su implementación como amperímetro. Ahora debemos trabajar para conjugar un instrumento más complejo y que combine todas las ideas mencionadas. ¿Te apuntas?

Datasheet : http://www.national.com/ds/LM/LMP8601.pdf
 

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