El circuito el ´ectrico que se va a utilizar para la caracterizaci ´on de los componentes cons- tar ´a de los siguentes subcircuitos.
• Un circuito donde se situar ´a el componente y est ´a directamente conectado a la fuente de tensi ´on.
• En el mismo circuito, paralelamente, se medir ´a los valores de tensiones y corriente en unos puntos determinados para obtener el valor exacto de la ca´ıda de tensi ´on y del corriente que fluye por el circuito.
• Otro circuito individual que se encargar ´a de medir el valor de la temperatura del componente en cada instante.
Un aspecto muy importante a comentar, en cuando la conexi ´on entre los circuitos, es que los circuitos donde se realiza los experimentos y la placa de Arduino se tiene que conectar a una misma referencia de tierra. De esta manera los datos que se adquiere por las entradas anal ´ogicas de Arduino es mucho m ´as estable. De lo contrario el sistema de adquisici ´on ser ´a muy susceptible al ruido.
2.3.1.
Circuito principal
El circuito principal donde est ´a conectado el LED o varistor, tambi ´en se va a incorporar una resistencia de control con el valor de resistencia baja. De esta forma se puede calcu- lar la corriente del circuito consumiendo la m´ınima potencia posible. En este caso se ha escogido una resistencia de 10Ω con una tolerancia de 25 W para resistir las elevadas
intensidades que se someter ´a durante el experimento. Este es representado porRCen la Figura2.3.
Los puntos en donde se realizar ´a las medidas son A 0 y A 1. Estos puntos represen- tan la entrada anal ´ogica del sistema de adquisici ´on de datos que se va a utilizar, en este caso la placa “Arduino Uno”. Por lo tanto, A 0 y A 1 representan las entradas anal ´ogicas A0 y A1 del Arduino.
Figura 2.3: Esquema del circuito principal dise ˜nado con CIRCUIT LAB
En el circuito, Figura2.3, tambi ´en est ´a un sistema de desconexi ´on de seguridad, ya que se llevar ´a a cabo la caracterizaci ´on de componentes hasta su deterioro. Estos est ´an some- tidos a valores de tensi ´on y corrientes superiores a la m ´axima, definida por la datasheet, para acelerar el deterioro. Esto significa que puede llegar al punto de quemar el compo- nente quedando en cortocircuito o en circuito abierto.
Si se quedar ´a en cortocircuito y no hubiera ninguna intervenci ´on externa para desco- nectar el circuito, esto puede provocar importantes da ˜nos al propio sistema. Llegando a puntos extremos, incluso puede causar un incendio ya que los componentes se calien- tan a temperaturas muy elevadas. En muchos casos los componentes quedan totalmente quemados al final del experimento, pudiendo quemar a otros elementos del alrededor si no se control como es debido.
Este sistema de desconexi ´on est ´a basado en un transistor, que act ´ua de interruptor y estar ´a controlado por la misma placa de Arduino. La fuente V Pin representa el puerto de salida digital del Arduino, proporcionando 5 V mientras el circuito funciona en normali- dad permitiendo el paso de corriente al circuito principal. Si ocurre cualquier anomal´ıa, el puerto de salida digital ofrecer ´a un valor de tensi ´on de 0 V. Entonces el circuito principal
quedar ´a en circuito abierto autom ´aticamente, ya que si por V Pin no proporciona suficien- te voltaje al transistor.
Por otro lado, el sistema de desconexi ´on de seguridad se controla por un programa de LabVIEW. Ya que Arduino est ´a conectado y controlado con LabVIEW. Entonces solo hay que definir un algoritmo de control para el sistema de desconexi ´on, para activar o desac- tivar el transistor cuando es necesario.
Adem ´as, se ha implementado un divisor de tensi ´on en paralelo con dos resistencias. Esto nos permite no sobrepasar los 5 V m ´aximos de las entradas anal ´ogicas del Arduino. Se ha escogido valores adecuados de la forma que consuma lo m´ınimo posible sin provocar efecto de carga.Los valores utilizados son de 9.883 kΩy 46.17 kΩpara R1 y R2 respec-
tivamente. Con estas valores se puede llegar a medir un valor de tensi ´on m ´aximo hasta los 23.5 V, que representar´ıa 5 V en la entrada del puerto anal ´ogico del Arduino.
El esquema del circuito resultante se ha dise ˜nado para los experimentos de los LEDs, que se ha propuesto someterlos a una intensidad constante, entonces se tendr ´a que limi- tar la tensi ´on de entrada en este caso. Y para los varistores se ha mantenido la tensi ´on de entrada constante, entonces se limita la intensidad de entrada. Estos se consigue con una modificaci ´on en el programa del LabVIEW, evitando de esta forma cambios en el hardware.
2.3.2.
Circuito de medida de la temperatura
Una vez dise ˜nado el circuito para la adquisici ´on de datos de voltaje y corriente solo har ´a falta obtener la temperatura del componente para calcular laSrate en ese instante. Para ellos se utilizar ´a el sensor PT1000 para medir la temperatura, como se puede observar en la Figura2.4.
Figura 2.4: Esquema del circuito de medida de temperaturas dise ˜nado con CIRCUIT LAB
En primer lugar, se observa que el circuito esta alimentado por Vcc Arduino. Esto re- presenta que el sistema de medida de temperatura est ´a alimentado directamente por la misma placa de Arduino. Por otro lado, el circuito dispone de dos resistencias limitadoras de intensidad. Estas resistencias tienen la funci ´on de limitar el corriente que fluye por el
sensor de temperatura. Seg ´un el DataSheet del sensor PT1000, a unos 20oC, presenta una resistencia alrededor de 1 kΩaproximadamente. Y la corriente durante el proceso de
medida no debe acceder a 1 mA para no calentarse a s´ı mismo.
Entonces con la tensi ´on de entrada de 3.3 V y una resistencia del mismo sensor de 1 kΩ, las resistencias limitadoras deben poseer un valor m´ınimo de 2.3 kΩpara limitar el
corriente a 1 mA. Las dos resistencias deber´ıan poseer un valor lo m ´as parecidos posible para ser comparados entre ellos y realizar correcciones de errores de offset.
Por lo tanto, el circuito va a medir dos valores de temperatura. El sensor PT1000 amb medir ´a la temperatura ambiente del interior del laboratorio y el sensor PT1000 medir ´a la temperatura del componente. Midiendo la temperatura ambiente se asegura que el resul- tado obtenido por el sensor es fiable compar ´andolo con el term ´ometro del laboratorio, a la vez permite hace compensaciones si se detecta un error de offset tanto en el sensor PT1000 o PT1000 amb. De esta forma se asegura una mayor exactitud en los resultados de temperatura obtenidos.