Ayuda para células solares de muy bajo consumo

Question

Necesito tu ayuda

Escenario:
Caso de uso aparte, tengo una fuente de energía ultrabaja (célula solar de 1,5v) y está cargando un tapón de 10uF. La célula solar está en un entorno de poca luz altamente controlada con variables de luz ambiente bien regulados. Hágamelo saber si desea obtener más información, puedo compartir un GitHub.

Configuración:
Cada 10 segundos durante 600 segundos, tomo dos medidas, una de la tensión de las tapas y el otro a través de una resistencia de 100kohm en línea con la célula solar. Estoy usando un Raspberry Pi y algunos relés para "aprovechar" el circuito de carga, tomar una medida rápida y "tap out" como para reducir la impedancia de la ADC tanto como sea posible. Con estos bajos voltajes y corrientes, cada pequeño bit cuenta. Estoy usando un ADC de 16 bits en la Raspberry Pi para tomar las medidas de voltaje (impedancia de 5Mohm). Todas las mediciones de voltaje que tengo son validados precisa en el ADC w / un Fluke 110(5Mohm impedancia). Sí, estoy usando la caída de tensión a través de la resistencia para calcular la corriente.

Diagrama del circuito: https://i.imgur.com/8ktTraK.png

Pregunta:
Mi pregunta, en base a este gráfico de abajo (177, pruebas de 10 minutos), parece que el voltaje de la tapa es muy consistente, ya que carga más de 600 segundos. Sin embargo, la corriente no es perfectamente inversamente proporcional a la tensión. Además, parece haber una variación extrema de 320 a 380 nanoamperios. ¿Por qué la corriente no se comporta de forma tan consistente y predecible como el voltaje? ¿O estoy "demasiado enfocado" en la corriente y debería mirarla desde una perspectiva de A o mA y no desde una lente de nA? ¿Una variación de 60 nA se considera "Consistente"?

Gráfico de tensión y corriente: https://i.imgur.com/Sp1rqwT.png

Answer 1

Esta variación es la interferencia de ruido, probablemente campo de tensión de línea [V / m] sin un casquillo de RF para suprimirlo. con 1/6 de la corriente como ruido utilizando relaciones Vpp utilizando 5Mohm, podemos decir que la interferencia hace una relación señal / ruido de 6:1

Podría suprimirse con una relación de impedancia de condensador utilizando 20 dB/década de f por encima del punto de ruptura utilizando 20 log [1/{2pi f * RC}] para la frecuencia interferente. Pero las sondas Scope también pueden atenuar con 10pF//10M y tierra .

Creo que es ruido de línea de 160Vpp 60Hz atenuado por reactancia parásita o ruido inductivo de relé. Puede utilizar un tapón grande o un cable de 0V a tierra PE para suprimirlo.

50 medidas puede reducir el ruido en un 7. Los pares trenzados o el cable STP, la conexión a tierra y los tapones de RF pueden reducir más. Un filtro de hendidura "Twin-T" puede reducirlo en >99%.

Cortocircuitar un relé < 2A quemará lentamente el chapado en oro, pero es bueno para quemar el óxido de los contactos >2A sin chapado en oro.

Aquí se muestra uno usando RC para 60 Hz usando valores altos de R. Barrido logarítmico de 55 a 65 Hz Barrido triangular de 100 ms.