Piranômetro de equivalência elétrica com compensação analógica da temperatura ambiente - Dantas, Evandson Claude Seabra (2022)
Os piranômetros são dispositivos utilizados para medir a radiação incidente em uma dada superfície. Este tipo de dispositivo é utilizado em diversas aplicações na área de energia solar, tratamento UV, pesquisas atmosféricas, etc. Alguns destes dispositivos baseiam-se no princípio da equivalência elétrica, ao qual uma potência elétrica é utilizada, em um sistema de balanço termoelétrico, para estimar a radiação solar. Para isto, um controlador, analógico ou digital, contra-balanceia a potência elétrica em relação a radiação incidente para que um sensor termorresistivo mantenha-se em uma temperatura constante. Esta configuração proporciona diversas vantagens como uma rápida resposta e alta resolução para estimação da radiação solar, todavia, acaba por apresentar algumas limitações quando a temperatura ambiente varia, variando parâmetros como a sensibilidade, tensão útil de saída, consumo de potência, dentre outros. Neste trabalho é proposto a substituição da configuração que mantém a temperatura do sensor constante para a configuração de diferença constante de temperatura. A proposta é formulada por meio da modificação da arquitetura da ponte de Wheatstone realimentada para que funcione com diferença de temperatura constante. A proposta implementada é, então, validada por meio de simulações computacionais em ambiente SPICE e por meio de experimentos em campo. Neste trabalho foi desenvolvido um protótipo que foi testado em 3 condições climáticas diferentes, sendo estas: céu claro, céu parcialmente nublado e céu nublado. Resultados deste trabalho apontam para uma melhoria na faixa útil de tensão em 5 vezes, redução da influência da variação da temperatura ambiente na tensão de saída, redução no consumo elétrico e aumento na sensibilidade à radiação incidente.