circuito amplificazione cella campione

[Bluettino]

Ciao a tutti, siccome in una fiera di surplus ho recuperato una cella fotovoltaica campione, avrei un piccolo consulto da chiedervi.

La storia inizia così :

.....il mio inverter fotovoltaico, può accogliere 3 ingressi analogici per rilevare valori da sensori esterni. Il range degli ADC è 0-10 V DC , inoltre a bordo ho disponibile la tensione di 5 V DC. Siccome i sensori costano un putiferio (circa 360 €), in fiera ho visto questa cella campione alla modica cifra di 15 €. Ho deciso di comprarla e tentare la fortuna. Dopo un paio di giorni, ho avuto la possibilità di montarla a fianco di un sensore di irraggiamento simile e le misure sono coerenti, quindi non penso sia danneggiata, o almeno il valore che fornisce non è completamente sballato, quindi l'indicazione che fornisce è versosimile.

Il valore in uscita è di 98,6 mV a 1000 W/m^2, come da certificato di taratura fornito.

I primi due ingressi dell''inverter li ho occupati con due circuiti semplici, costituiti da degli lm358 che amplificano il valore di due sonde ad590, garantendomi una lettura tra -20 °C e 100 °C. Questa parte funziona e non ho avuto problemi. In alimentazione singola ho fatto coincidere il -20 °C con 0 volt, utilizzando uno stadio sottratore, ma non penso che per voi esperti lo schema sia interessante, quindi lo ometto, anche perché penso sia veramente banale.

Il sensore di irraggiamento invece, ha uno shunt, siglato r10j, in parallelo ai suoi poli. Il modello è questo :

http://www.nes-datalogger.de/produkte_soz03.htm

Da varie ricerche mi pare di capire che sia compensato in temperatura, da un substrato particolare annegato dietro la cella, che poi finisce anche esso in parallelo allo shunt resistivo. Ipotizzo che lo scopo del tutto, sia di fare funzionare la cella sempre in cto cto, convertendo poi la corrente in tensione, per inviarla al condizionamento. Dico questo perché sono riuscito a trovare un po di documentazione su dei solarimetri di questo tipo e il funzionamento era più o meno questo. La mia domanda è...è una stupidaggine usare un lm358 per amplificare la tensione (configurazione non invertente), fissando il valore di 5 V a 1300 W/m^2 (valore compatibile con il massimo che dovrà misurare) ?

Non essendo il mio campo la progettazione elettronica, questa è l'unica cosa che mi è venuta in mente e seppur semplicistica, mi permetto di chiedervi consiglio. So che ci sono guru che in questo momento sono svenuti, ma vi chiedo perdono in anticipo.

Metterei il polo - del solarimetro a massa sul circuito, e con il positivo entrerei nell' AO in connessione non invertente, visto che l'alimentazione è singola. Con l' AO che mi avanza potrei usare anche uno stadio inseguitore per disaccoppiare la cella dal resto del circuito ? In pratica metto il meno della cella a massa, per avere un riferimento, poi con il + entro nel follower e poi nello stadio di amplificazione e infine all'ingresso ADC nell'inverter.

Vi ringrazio in anticipo per le risposte e spero di essermi spiegato più o meno bene. Se ci sono problemi questa sera quando rientro posso anche fornirvi le foto del retro del sensore.

[DirtyDeeds]

Sì, un amplificatore non invertente va bene, però tieni presente che con un lm358 non ce la fai ad arrivare a 5 V di uscita con 5 V di alimentazione, arriveresti intorno ai 4 V.

Poi, un lm358 non è adatto a lavorare in esterno perché ha un campo di temperature di funzionamento limitato in basso a 0 °C.

Prima di andare avanti, tu che informazioni vorresti ottenere da questo sensore? con che incertezza le vorresti ottenere? Puoi allegare il certificato di taratura?

[Bluettino]

Grazie per la risposta DirtyDeeds. Grazie per la precisazione sullo zero dell'lm358, stupidamente non avevo valutato che la temp. esterna va fuori dai range del dispositivo. Hai qualche consiglio sull' eventuale AO da usare come sostituto ? Se sono di difficile reperibilità e/o costo esagerato posso anche prevedere di riscaldare il contenitore con un elemento riscaldante e un termostato, oppure installarlo all'interno del capannone, collegando solarimetro e ad590 con del cavo schermato alla morsettiera. L'inverter mi permette di impostare sia un offset che una costante moltiplicativa, quindi, anche se ho solo 4 V in out, posso far corrispondere i 1000 W/m^2 (ossia i 91,6 mV della calibrazione) alla tensione di 4 V ...no ?

Sul "certificato" oltre a qualche scritta in tedesco, viene riportato solo
Sno: XXX Aug2010 Calib. 91,6 mV@1000W/m^2
con la firma dell'operatore.

Per quanto riguarda le informazioni, per il momento mi basta solo avere idea dell'irraggiamento solare nei vari mesi e in base alle condizioni di velatura del cielo...è proprio una mia curiosità. Mi spiego meglio...mi piacerebbe vedere la differenza tra la tipica giornata di maggio con il cielo azzurro e pulito e magari la giornata nebbiosa di dicembre. Dal punto di vista dei calcoli, vorrei fare un conto della serva e dire...ho tot m^2 di moduli, l'irraggiamento misurato è X ...in uscita , lato AC, la misura in watt è Y ... quindi in questo momento ho un rendimento Z. Tutti i dati vengono registrati da un datalogger e dati in pasto a uno script in bash che ho scritto. Visto che nel fotovoltaico le variabili sono tantissime....e si parte già con grandi incertezze (pulizia moduli, temperatura, vento ...................) non pretendo una misura dell'irraggiamento precisa allo 0,1%, mi accontenterei del 5 % come i sensori in commercio. Anche perché non potendo materialmente verificare questa cella campione, il tutto diventa ancora più incerto.

Spero di non aver detto fesserie, ma sono già contento di aver ottenuto una risposta affermativa su come volevo procedere.

[DirtyDeeds]

Hai qualche consiglio sull' eventuale AO da usare come sostituto ?

Un opamp che mi sembra adatto è l'lmp7701 e il costo è sicuramente accettabile Con questo riesci anche ad arrivare a quasi 5 V (intorno a 4.8 V).

Per la rete di retroazione scegli resistenze all'1% (o, se vuoi, allo 0.1%), con coefficiente di temperatura migliore di 100 ppm/°C.