Carga electrónica (Parte 1): Introducción

Este proyecto lo he realizado con la intención de aprender un poco más sobre amplificadores operacionales, electrónica de "potencia" (tened en cuenta que solo he trabajado con microcontroladores y pequeños motores, así que 300W es un aumento considerable comparándolo con lo que estoy acostumbrado) y mejorar el método de realización de PCB que tenía hasta ahora. De paso obtengo una carga electrónica que me permitirá en un futuro probar baterías y fuentes de alimentación.

A diferencia de mi proyecto anterior donde me centré más en el firmware y utilicé placas (PCB) ya hechas, en éste voy a utilizar un proyecto existente el cual voy a adaptar a mi gusto y aprovecharé el firmware ya existente (adaptándolo también), y me centraré más en el hardware.

No voy a reinventar la rueda, me voy a basar en el trabajo de Scullcom Hobby Electronics . Hay una lista de vídeos en inglés, donde se describe el proyecto, y como veréis en el esquemático, voy a cambiar bastantes componentes y trataré de elevar la potencia que puede disipar. También añadiré algunas características nuevas al firmware.

Carga electrónica

Las especificaciones finales son las siguientes:

• Potencia máxima: 300 W.
• Amperaje máximo: 15 A.
• Voltaje máximo: 100V.
• Modo de corriente constante.
• Modo de potencia constante.
• Modo de resistencia constante.
• Modo de transición. (Cambio entre dos valores de carga cada cierto tiempo).
• Medición de la resistencia interna de una batería.
• Medición de la capacidad de una batería en Ah.
• Error de lectura en tensión de ± 5 mV aprox.
• Error de lectura en corriente de ± 4 mA aprox.
• Protección por límite de corriente.
• Protección por límite de potencia.
• Protección por límite de voltaje.
• Protección por límite de temperatura.
• Control automático de los ventiladores.
• Control de temperatura y circuito de control de corriente independiente para cada mosfet.
• Capacidad de desconectar la carga físicamente (relés), para protección contra polaridad inversa y cuando se rebasa cualquier límite (temperatura, voltaje, potencia o intensidad).
• Fusibles en la salida en caso de fallo en la electrónica.
• Lectura de voltaje independiente (4 Wire).

Al igual que el proyecto anterior, todos los programas y librerías utilizados son gratuitos y la mayoría opensource. Dejo una relación de los mismos junto con su página web.

• Diseño 2D: Inkscape.
• Diseño PCB: KiCad. 
• IDE programación Arduino: Atom.
• Framework Arduino: PlatformIO.
• Simulación: LTspice.

Todos los ficheros utilizados: esquemáticos, serigrafía, firmware, PCB, etc..., se encuentran disponibles en el siguiente repositorio: DC_Load.

Para más información sobre el proyecto, pinchar en los siguientes enlaces:

• Carga electrónica (Parte 2): Diseño y construcción.
• Carga electrónica (Parte 3): Electrónica.
• Carga electrónica (Parte 4): Disipación térmica.
• Carga electrónica (Parte 5): Placa de circuito impreso.
• Carga electrónica (Parte 6): Firmware.
• Carga electrónica (Parte 7): Final.