PWM PARA CELDAS DE HIDRÓGENO

MODULADOR DE ANCHO DE PULSO (pwm) PARA SISTEMAS DE HIDRÓGENO 12 VDC

Circuito generador de PWM para el control de motores y celdas de hidrógeno

Descripción del circuito:

U1 es un amplificador operacional cuádruple LM324N. U1A y U1B forman un generador de ondas triangulares. 

La oscilación del voltaje de salida es de aproximadamente. 1 / 3-2 / 3 Vcc. La salida se alimenta al comparador U1C que lo convierte en onda cuadrada en función del voltaje umbral en el pin 10.

El umbral del ciclo de trabajo se establece mediante VR1. R6 y R7 están calibrados para proporcionar un ajuste de ciclo de trabajo de rango completo de VR1. 

La referencia de voltaje para R7 normalmente se mantiene en Vcc por la salida del error de limitación de corriente amp U1D. La ganancia se establece en 1000 (sujeto a cambios dependiendo de qué tan rígida quiero que limite la corriente). Cada vez que la fuente de Q1 consume corriente, se produce una caída de voltaje en R12. 80 amperios darán 120mV, la configuración máxima en VR3. Si la caída de voltaje en R12 excede el valor preestablecido de VR3, el comparador baja el ciclo de trabajo PWM hasta que el promedio sea un poco menor que el valor preestablecido.

R12 es solo una pieza de 6"de cable de cobre trenzado n. ° 14ga. Los cables están conectados a la Fuente del MOSFET, EN EL TERMINAL DE FUENTE , y a la tierra común, EN EL PUNTO DE CONEXIÓN A TIERRA COMÚN. También, el terminal de la placa de PC en el la unión de C4 / VR3 se conecta directamente a la tierra común y el terminal de la placa de PC para R10 se conecta directamente al terminal de origen MOSFET. Estos pasos son muy importantes para observar como pueden ocurrir oscilaciones no deseadas e inestabilidad.

Para ser honesto, la única razón por la que se usa un osciloscopio es para ajustar la frecuencia a 2.5KHz con precisión y observar visualmente cuando el PWM comienza a limitarse. El rango de frecuencia es 1KHz-10KHz. La frecuencia de la PWM es mucho menos importante de lo que la mayoría de la gente piensa. Más no es mejor. De hecho, estoy considerando cambiar el rango a 500Hz-5KHz cambiando el valor de C1 de 0.022uF a 0.047uF. Por lo general, los botes de realidad virtual se ajustan al punto medio. De manera predeterminada, su PWM debe funcionar alrededor de 2KHz (1KHz si cambia C1 como se describió anteriormente). Realmente no debería haber ninguna razón para cambiarlo a menos que haya algunas propiedades acústicas resonantes de su celda con las que le gustaría experimentar. En ese caso, solo puede ajustar la olla de frecuencia VR2 de oído.

Para configurar su PWM para limitar la corriente, necesitará alguna forma de medir la gran corriente que su carga extrae. Puede comprar amperímetros que tienen derivaciones externas para este propósito por alrededor de $ 30, solo la derivación solo si tiene un multímetro digital por aproximadamente el mismo precio, puede construir su propia derivación, ajuste la concentración de electrolitos de su celda para extraer la cantidad de corriente que desea que obtenga a su temperatura de funcionamiento más fría de CC directa (sin el PWM). Mida cuidadosamente mientras lo hace para saber cuál es la concentración la próxima vez que tenga que enjuagar la celda y volver a llenarla. De lo contrario, todo lo que debe hacer es agregar agua destilada para seguir llenando su celda.
Las macetas son de 20 turnos. Comience a ajustar el PWM girando el límite de corriente pot VR3 y% pot VR1 completamente a la derecha. Solo sigue girando hasta que comiences a escucharlos hacer clic o hasta que estés seguro de que los has girado al menos muchas vueltas. No se romperán si intentas ir más allá de la rotación máxima.
Conecte su PWM a la celda, aplique energía y controle la corriente. A medida que la célula se calienta, comenzará a generar más corriente.
Una vez que la corriente excede el lugar donde desea que opere la celda, gire el potenciómetro VR3 CCW del límite de corriente hasta que se establezca en la corriente de operación que desea. Cuando el PWM comience a limitar la corriente, escuchará que comienza a silbar.

PASOS PARA IMPRIMIR ESTE CIRCUITO CON EAGLE

Lo primero que debes de tener en cuenta es que este pcb solo debes de imprimirlo en una impresora láser ya que las impresoras de tinta no funcionan para estos fines, es exclusivamente en papel satinado o fotográfico y que sea lo más delgado posible. Si no sabes cómo imprimir con el método de transferencia térmica (Método de la plancha), en este vídeo podrás aprender cómo se hace.

PASO #1

Después de descargar y descomprimir el archivo Zip o Rar, el archivo llamado pwm para hidrógeno con el programa EAGLE si no tienes el programa lo puedes encontrar puedes descargar totalmente gratis.a través de este link. O bien ubicar el archivo PDF las pistas de este circuito e imprimir como antes mencionado.

PASO #2 

Si te decidiste diseñar tu propio diseño e imprimir totalmente personalizado tu PCB del programa ubicas lo siguiente como se ve en la imagen. Se llama Ratsnet y selecciona para llenar de cobre el pcb, como se indica la flecha.

PASO #3 

Para imprimir solo tienes que seguir lo siguiente, ubica como indica la flecha, esto es para activar y desactivar las capas que se va a imprimir. desactiva todo y luego selecciona las capas boton, pads y vias, como se ve en la imagen.

PASO #4

Una vez logrado ubica el icono de la impresora en su programa como indica la flecha, luego seleccione su impresora para imprimir el circuito, vale recalcar que tiene que ser una impresora laser con un papel fotográfico para la transferencia de toner a la baquelita.

PASO #5 

Marque las casillas como se muestra en la ventana de opciones de imprimir y selecciona tu impresora, es importante imprimir las pistas sin espejo(Mirror) pero si desea imprimir mascara de componentes para trasferir al pcb imprima en modo espejo. 

En este caso el Pad que está marcado es para la salida al celda de hidrógeno, de los mosfets sale un señal negativo al negativo de la celda, lo puede adicionar un interruptor en linea positiva para prender y apagar la conexión de la alimentación al sistema. mas adelante se detalla la diagrama de conexiones.

ARMADO DEL CIRCUITO 

Abre el archivo de descarga ubica los componentes del circuito y ve a comprar los componentes a la tienda de electrónica favorita.

Los mosfets son del tipo irfp150n capaz de aguantar un consumo de 15 amperes c/u, pero puedes ponerle el de tu preferencia o los que tengas a mano. Le tienes que poner un disipador de calor bastante bueno si no se te van a quemar por alta temperatura. También si lo deseas puedes poner tus mosfets fuera del circuito para ponerlos en un disipador aparte tratando que los cables sean de un buen grosor y no más de 1 pie de distancia. 

Si te fijas en el circuito los mosfets están posicionados de manera que te quede cómodo ponerle el disipador en la parte de atrás, para que tengas una idea, yo prefiero ponerle uno de motherboard de computadoras ya que tienen un tamaño bastante bueno y un abanico de enfriamiento justamente del mismo voltaje con que trabaja tu celda, o sea, es el ideal para este fin. 

DIAGRAMA DE CONEXIONES

CALIBRACIÓN 

Una vez armado solo falta calibrarlo, te recuerdo que este circuito si lo conectas según el diagrama que te anexamos en tu descarga no vas a tener ningún problema con el funcionamiento. 

Cabe aclarar que si no utilizas un PWM para tu celda de hidrógeno, al cabo de unos minutos empezará a subir la temperatura de manera gradual sin control, llegando a calentarse tanto que tu celda no tendrá una vida útil muy larga. 

El ajuste es sencillo y debes de utilizar un amperímetro en uno de los cables que va a la celda de hidrógeno para la calibración ya que es de vital importancia el uso del mismo. 

Pasos: 
1- Conecta tu circuito a la celda de hidrógeno y a la batería 
2- El potenciómetro de 1k y 10k los giras al tope hasta que el consumo de la celda se eleve al máximo (por lo regular es hacia la derecha según conectes el potenciómetro de 10k), para eso tienes que vigilar el amperímetro. 
3- Por ejemplo se recomienda que no debe de pasar de 15 amperios el consumo de tu celda, pero puedes graduar a tu gusto, para eso giramos el potenciómetro de 1k hasta llegar a los 15 amperios, lo que estamos haciendo con esto es decirle al circuito que no deje que la celda consuma mas de ese amperaje, hecho esto ya está calibrado para que tu celda no consuma más de lo deseado. 
4- Ya limitado el consumo del circuito con el potenciómetro de 1k Ahora con el potenciómetro de 10k puedes graduar desde 0-15 amperes a tu gusto y ya tu circuito está calibrado. 
5- Con el potenciómetro de 20k ajustas la frecuencia de funcionamiento a tu gusto 

Si tienes alguna duda o pregunta no dudes en contactarnos en nuestra web en la sección de contacto y ahí dejas tu mensaje. 
También debes de saber que si quieres comprar más de un tipo de circuito a la vez, puedes hacer una oferta a nuestro correo en el área de contacto de nuestra web dejando tu nombre y correo, te mandaremos el precio estimado y si estás de acuerdo te enviamos un link para que hagas la compra totalmente personalizada para ti. 

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Cualquier duda al correo 

alfredoperez8709@gmail.com

Gracias por preferir!

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