CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS DE MEDIDA
2.2 Equipamiento de laboratorio
A continuación se explicará el conjunto de equipos que se han utilizado para la elaboración del estudio haciendo una breve introducción sobre su funcionamiento básico y sus características técnicas.
Como lo que se pretende es construir un circuito que sea capaz de inyectar en una batería una señal senoidal y que, a su vez, compare las señales a la entrada y salida, no se han utilizado elementos de laboratorio tales como generador de funciones ni fasímetro. La razón es que el circuito ya hace las veces de generador y de comparador de fase. De todas maneras, explicar brevemente el funcionamiento del fasímetro puede ayudar a cotejar resultados y comprobar si, realmente, el comparador de fase integrado en el PLL cumple perfectamente su función.
2.2.1 Osciloscopio
El osciloscopio es de suma importancia a la hora de determinar el Estado de Carga en este proyecto. Sólo con un osciloscopio se pueden cuantificar los grados de desfase debido al uso del comparador de fase del PLL en vez del fasímetro. El fasímetro da directamente el resultado pero lo que se pretende es, precisamente, conseguir los mismos resultados prescindiendo de él.
El detector de fase del PLL nos entrega la resultante de la comparación entre dos señales. El osciloscopio se encargará de medir, cuantas veces sea necesario, el tiempo de pulso de esa señal hasta conseguir establecer una gráfica que nos relacione esa diferencia de fase con el estado de carga (SoC).
El osciloscopio utilizado es el Tektronix TDS 3032 Digital Phosphor Oscilloscopers y sus especificaciones técnicas son las siguientes: [17]
Tabla 2. 2 Especificaciones Osciloscopio Digital Tektronix TDS3032
Ancho de banda 300 MHz
Canales de entrada 2
Trigger externo Sí
Muestreo para cada canal 2.5 GS/s
División vertical a 1 MΩ 1 mV/div a 10 V/div
División vertical a 50 Ω 1 mV/div a 1 V/div
Impedancia de entrada 1 MΩ en paralelo con 13 pF ó 50 Ω
Precisión de ganancia DC +2%
Máx. tensión de entrada, 1 MΩ 150 VRMS con picos hasta < 400 V Máx. tensión de entrada, 50 Ω 5 VRMS con picos hasta < 30 V
Limite de ancho de banda 20 MHz, 150 MHz
Rango de la escala de tiempo 2 ns a 10 s
Una vez que las sondas estén perfectamente calibradas, el procedimiento para medir el desfase es el siguiente: el canal 1 es el canal de referencia del osciloscopio. En este canal habrá que medir la señal sin desfasar, es decir, antes de ser inyectada en la batería. Por lo tanto, el canal 2 medirá la señal resultante de la comparación entre las señales que entran y salen de la batería, o lo que es lo mismo, se medirá la salida del comparador de fase. En lo capítulo 4 se detallará qué señales y en que puntos se medirá ya que, como se ha comentado anteriormente, la señal sufrirá varias transformaciones entre analógico y digital.
2.2.2 Otros equipos utilizados
Además de los equipos antes mencionados, en el laboratorio se utilizan otra clase de aparatos que no requieren una explicación tan detallada.
2.2.2.1 Polímetro
El polímetro, más comúnmente conocido como “téster” o multímetro, es el aparato de medida más utilizado por los profesionales de la electrónica y la electricidad. Entre sus muchas funciones destacamos la posibilidad de medir tensión y amperaje, tanto en continua como en alterna, resistencia y continuidad de una línea. Además, puede determinar el correcto funcionamiento de diodos y transistores.
El polímetro utilizado es el FLUKE 189. La marca FLUKE es líder indiscutible en este tipo de aparatos de medidas, no sólo por el gran abanico de posibilidades que ofrecen sus productos, sino porque son estrictamente rigurosos con el tema de seguridad. Todos sus polímetros cumplen con las normas de seguridad por sobretensión.
Este circuito trabaja con baja tensión y poco importa la categoría de seguridad por sobretensión que tenga el téster pero, no solamente se diferencian de sus más directos competidores por ser los más seguros, sino que también por ser los más precisos y estables. La siguiente tabla muestra las características del polímetro.
Tabla 2. 3 Especificaciones más importantes del polímetro FLUKE 189
Tensión CC Precisión* ± (0,025% + 5) Resolución máxima 1 µV Máximo 1.000 V Tensión CA Precisión* ± (0,4% + 40) Resolución máxima 1 µV Máximo 1.000 V Corriente CC Precisión* ± (0,15% + 2) Resolución máxima 0,01 µA Máximo 10 A
Corriente CA
Precisión* ± (0,75% + 5) Resolución máxima 0,01 µA Máximo 10 A Resistencia recisión* ± (0,05% + 2) Resolución máxima 0,01 Ω Máximo 500 MΩ 2.2.2.2 Fuente de alimentación
La fuente de alimentación utilizada es la PROMAX FAC-662B. La función principal de la fuente es alimentar el circuito a +5V, puesto que hay varios componentes activos que constituyen el sistema. Esta fuente dispone de 3 tomas de tensión independientes, dos de ellas son variables y pueden dar hasta 30V con una corriente máxima de 1A. La tercera toma corresponde a una fuente de tensión fija de 5V con una corriente máxima de 2A.
Las dos fuentes variables también disponen de un potenciómetro para ajustar la Intensidad Límite que pueden entregar. Esto será de gran ayuda para cagar las baterías ya que el tipo de batería utilizado no necesita cargador; pueden ser cargadas con la misma fuente. Simplemente tenemos que ajustar el voltaje de carga (3.3 V en este caso) y limitar la corriente máxima que nos indica el fabricante de la batería. Tras conectar directamente los bornes de ésta a la fuente y esperar el tiempo necesario hasta que la batería deje de demandar corriente, la batería estará cargada.