Se trata de un medidor de tensión e intensidad en Corriente Continua, invasivo. Las características de las medidas que puede realizar, son:

• Tensión: 0V – 26V
• Intensidad: 0A – 3,2A

En el este enlace hay multitud de información técnica, y al final del artículo profundizamos en un apartado en con el que entendemos cómo funciona un medidor con resistencia shunt, como el INA219.

Bloque en microLSB #

En microLSB se encuentra el bloque en el apartado de sensores. La librerías utilizadas son Wire y Adafruit_INA219.

Se pueden conectar hasta 4 a la vez, por bus de datos I2C. Habría que seleccionar la dirección de cada dispositivo, como se indica en el enlace de información anterior. La dirección por defecto de estas placas es 0x40.

Esquema de conexión #

Medida de tensión: Para esto, basta con conectar, además del cableado de datos, el conector Vin+ al positivo cuya tensión se quiere medir. Recuerda que para el Esp32, los pines SDA y SCL son el GPIO21 y el GPIO22, respectivamente, pero cambian en función del microcontrolador.

• Medida de intensidad: Se conecta Vin+ al positivo de la fuente y Vin- al positivo de la carga. Es importante siempre poner los ceros en común si hay varias fuentes.

Ejemplos #

Medida simple de tensión #

Comprobar el estado de apertura de un interruptor #

Si el interruptor está cerrado, se enviará el texto «interruptor cerrado» al puerto serie, y si está abierto, «interruptor abierto»:

Se ha puesto «1» como umbral, en lugar de cero, porque cuando no hay tensión en ocasiones el medidor mide unos mV por error en ocasiones.

Imprime por el puerto serie el valor de intensidad, tensión y resistencia #

Cálculo del valor de una resistencia #

Se puede calcular la resistencia de forma muy sencilla, gracias a la ley de Ohm, dividiendo la tensión por la intensidad.

Vamos a hacerlo almacenando los valores leídos en variables. Para ello, declaramos las variables del tipo float, para que puedan tener decimales (coma flotante):

Y las usamos en la ley de Ohm, como se muestra a continuación:

Cuidado porque la intensidad aparece por defecto en miliamperios, hay que pasarla a amperios para que el resultado salga en ohmios.

Vemos que en la imagen anterior hay una caída de tensión, pero que no es a causa directa de la medida realizada. Es debido a que, dado que se mide una resistencia pequeña, el consumo del circuito aumenta a valores cercanos a los que puede dar la fuente de alimentación del Esp32 a 3,3V, y por tanto, al costarle suministrar esa intensidad, lo compensa con caída de tensión. Recordamos que la potencia es el producto de tensión por intensidad. Si sumamos las dos resistencias en serie, la medida tiene nuevamente un valor de tensión adecuado:

En la imagen anterior se ha incluido la caída de tensión en el medidor, que es muy baja, en cualquier caso, no puede justificar el problema anterior. Si colocamos una fuente de alimentación externa, veremos que esa tensión no cae al medir valores de 55 Ohm.

Por otro lado, cuando el circuito queda sin resistencia:

Para evitar el problema que se produce cuando la resistencia es infinita (circuito abierto), es decir, consumo cero o casi cero:

Para ello, como se muestra en el programa anterior, si la intensidad es menor o igual a 0, para este caso concreto (cuidado porque intensidad negativa puede significar otra cosa en otros circuitos), hacemos que se le asigne el valor 0 a intensidad y el valor infinito a resistencia. Para ello, se usa el comando «INFINITY», que es una forma de decirle a una variable que su valor es infinito, lo que para nosotros significa circuito abierto. Lo contrario, resistencia 0 ohmios sería circuito cerrado sin resistencia, por ejemplo con un interruptor ideal sin resistencia interna.

Funcionamiento del INA219 con la ley de Ohm y resistencias shunt #

El INA219 realiza medidas invasivas de intensidad, es decir, debe pasar por él la corriente para medir directamente la caída de tensión en una resistencia interna y con eso, extrapolar el valor de intensidad que circtula por el circuito. Esta resistencia se denomina Shunt y en el INA219 es de 0,1 Ohm.

Dicha resistencia tiene que ser lo mas pequeña posible para tratar de desvirtuar lo menos posible el circuito cuando realiza la medida, ya que está metiendo una resistencia en serie en el circuito a medir, lo que lo modifica inevitablemente. Entre otras cosas, el medidor mide precisamente la caída de tensión en su resistencia shunt, que antes no estaba en el circuito, esto varía la tensión del circuito y también su resistencia, que pasa a ser la anterior mas la del shunt.

Si tenemos el siguiente circuito sobre el que vamos a medir tensión e intensidad en la resistencia:

Si representamos de forma esquemática la conexión del INA219 para medir el circuito anterior, quedaría lo siguiente:

Vemos que la caídad e tensión en el shunt es tan pequeña que con dos decimales ni se aprecia en el resultado final cuando hay poca intensidad. Sin embargo, como se muestra en el siguiente circuito, si la resistencia a medir es inferior, el error de medida ya empieza a ser apreciable:

Recordamos que el medidor está marcando una tensión de 3,28V en la carga, cuando la que realmente hay sin el medidor, es de 3,30V. Las pérdidas están en la caída de tensión producida en el shunt, que es precisamente lo que usa el medidor para obtener la intensidad que circula por el circuito. Si aplicamos ahí la ley de ohm, I = 16,4/100 = 0.164A = 164 mA.