Recent work on consumption based models

Esta etapa consta de un circuito electrónico en el cual se emplearon diferentes elementos tales como amplificadores operacionales, compuertas lógicas, resistencias y capacitores y que tiene como función realizar una adecuación de la señal, lo que se desea es transformar la señal de entrada de forma senoidal, en una serie de pulsos que sean detectables por el micro controlador que se está empleando y que este permita junto con una programación adecuada y elementos de maniobra en las otras etapas, la conmutación entre las fuentes que se desean manipular, esta etapa se desarrolló con los siguientes elementos:

• Amplificador operacional TLV2374: este es una amplificador operacional con característica de riel a riel, esto quiere decir que es más preciso debido a que alcanza los valores máximos de la fuente de alimentación del operacional, lo que garantiza un mejor desempeño de este, provee un ancho de banda de 3 MHz desde solo 550 µA. [26]

La configuración normal de este amplificador para su uso como una etapa de atenuación-traslación es la siguiente:

Figura 9. Configuración amplificador operacional en etapa de adecuación- traslación (Fuente: apuntes Ing. Jhon Bayona)

Para el cálculo de los elementos que complementan al amplificador operacional se tuvieron en cuenta los valores de entrada que están ingresando al circuito y a partir de las ecuaciones que rigen el comportamiento de la señal respecto al circuito se obtuvo:

Por hoja de especificaciones Rf = 1kΩ 𝑉𝑥 = 𝑉𝑐𝑐+ 𝑅𝑓𝑉 (Ecuación 1) Por lo tanto: Ra= 270 kΩ 2 𝑅𝑎 Po lo tanto: C= 1 µF 𝐶 = 1 _{(Ecuación 2)}

Por lo que el esquema del amplificador operacional TLV2374 queda de la siguiente manera:

Figura 10. Configuración amplificador TLV2374 como etapa de adecuación- traslación (Fuente: apuntes Ing. Jhon Bayona)

Como se especificó con anterioridad lo que se desea tener con esta parte del circuito es una atenuación para una posterior transformación de la forma de onda que va a continuar al resto del circuito, a continuación se muestra las señales presentes:

Figura 11. Señales presentes en la configuración (Fuente: apuntes Ing. Jhon Bayona)

Esta adecuación de la señal se llevará a los diodos rectificadores de silicio que son los encargados en la etapa de maniobra de realizar la actuación sobre los contactores, por lo cual se generan estos intervalos de conducción para los diodos, al pasar por esta

compuerta el resultado es una atenuación de la señal a un voltaje de 0.7 V pico.

• Comparador cuádruple diferencial LM339D: esta compuerta cumple la función de comparadora de tensión, diseñada para conmutación rápida y suele utilizarse en modo de bucle abierto. Este tipo de comparadores de tensión dedicados tienen retardos de propagación significativamente menores y son capaces de ofrecer tiempos de respuesta más rápidos en condiciones de saturación [27]

Figura 12. Comparador cuádruple diferencial LM339D (Fuente: STMicroelectronics)

La configuración que se utilizará para la LM339D en este circuito es la que se muestra a continuación, teniendo como entrada al terminal negativo de esta, la señal proveniente del amplificador operacional TLV2374

Figura 13. Comparador cuádruple diferencial LM339D (Fuente: apuntes Ing Jhon Bayona)

En este caso se utiliza la configuración de comparador no inversor con la compuerta, esto permitirá que la señal senoidal de entrada sea transformada en una señal cuadrada con una amplitud de 1.5 V. Los valores típicos para esta configuración se ajustaron levemente teniendo en cuenta los valores de las variables eléctricas presentes en el circuito por lo cual estos se muestran en la siguiente figura:

𝑉𝑟1 = 𝑉𝑐𝑐

𝑅2 + 𝑅1 (Ecuación 3)

(Ecuación 4)

Figura 14. Valores para la LM339D usada como comparador no inversor (Fuente: apuntes Ing. Jhon Bayona)

Por lo tanto la señal que se vería después de que esta pase por este conversor seno-cuadrada sería la que se presenta a continuación:

Figura 15. Transformación de la señal al pasar por la TLV2374 y LM339D (Fuente: apuntes Ing. Jhon Bayona)

• Compuerta OR-EXCLUSIVA 74HC86N: es una compuerta que proporciona la función de OR exclusiva, esta compuerta tiene como función en el circuito transformar la señal entrante desde el comparador LM339 de una señal cuadrada, a un pulso que será el encargado de accionar los contactores.

• Diodo de recuperación rápida 1N4148: Es uno de los diodos de conmutación para señales de silicio más conocidos y de más larga vida debido a su fiabilidad y al bajísimo costo de producción. Gracias al tiempo de recuperación inversa de solo 4 nanosegundos puede ser usado en aplicaciones de conmutación con frecuencias bastante elevadas, hasta 100MHz. [28]

• Inversor con disparador de Schmitt CD40106N: dispositivo que conmuta la salida negativa cuando la entrada pasa por encima de una tensión de referencia positiva. Luego, utiliza una realimentación negativa para evitar cambiar de nuevo al otro estado hasta que la entrada pasa a través de una tensión umbral inferior, estabilizando así la conmutación en contra de la activación rápida por el ruido a medida que pasa por el punto de disparo. [29]

Estos elementos juntos, el diodo de recuperación rápida 1N4148 y el inversor con disparador de Schmitt CD40106N, tienen la función de ser reguladores de ancho de pulso de la señal.

Figura 17. Diodo 1N4148 e inversor 40106N (Fuente: apuntes Ing. Jhon Bayona)

• Regulador de voltaje a 3.3 V: permite tener una tensión constante de 3.3 V para la alimentación de las compuertas que componen la etapa de adecuación y sensado.

La totalidad de la etapa genera una señal de pulso que irá a la etapa de maniobra a través de la cual se podrá dar el accionamiento a los dispositivos contactores para que ellos puedan realizar la conmutación entre la fuente AC senoidal y la fuente fotovoltaica, el diagrama completo de la etapa de adecuación y sensado se

presenta en la sección de anexos de este documento, para que la visualización de cada uno de los elementos constitutivos de este tenga mayor claridad y sean identificados más fácilmente.