Laureando:

Federico Papait

Relatore:

Chiar.mo Prof. Sergio

CarratoCorrelatore:

Ing. Mario Fragiacomo

Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica curr. Elettronica Applicata

A.A. 2010-2011

OGGETTOProgetto e realizzazione di un sistema di test per:

Il pannello di prova

Il circuito di driver per l’apertura dell’antenna

La batteria agli Ioni di Litio

CELLE SOLARI

LM70

Obiettivi

CARATTERISTICHE DEL SATELLITE

Dimensioni10 x 10cm

Peso < 1Kg

Orbita ellittica350 < h < 1200Km

50 coppie di celle

Struttura in alluminio

SCOPO DELLA MISSIONE:

Studiare lo SPACE WEATHERutilizzando

1. Rilevatore di deriva al silicio

2. Magnetometro

3. GPS

Generalità

SISTEMA DI ALIMENTAZIONE

EPS

PAYLOAD 2

PANNELLI SOLARI

BATTERIA

Generalità

PAYLOAD 1

OBROBDH

SISTEMA DEPLOYMENT ANTENNA

Dipolo λ/4 lungo 35 cm

Nel P-POD è ripiegata con R = 40 cm

Materiale: music wire (Ø 0.42 mm)

ANTENNA

ATTUATORE DI SGANCIO

Antenna: Bloccata da uno o più fili di PVDF (Ø 0.2 mm)

Fusione del PVDF: Resistenza al Nichrome (Ø 0.25 mm) percorsa da 5A

Il comando proviene dall’MCU

Generalità

PANNELLI SOLARI COSTITUITI DA CELLE A TRIPLA GIUNZIONE:

Chiamate TASC (Terrestrial Advanced Solar

Cells)

Costruite con scarti di altre celle

Realizzate da Spectrolab CARATTERISTICHE PANNELLI:

Costituiti da celle “composte”

Celle composte connesse in

parallelo

Serie di 2 TASC

Voc≈5V Icc=31mA

Dispositivi

SENSORE TEMPERATURALM70

Range -55 ÷ +150 °C

Risoluzione 0.25 °C

Uscita digitale

Comunicazione SPI

Basso consumo

Dispositivi

PROCEDURA TEST SCHEDA PANNELLI

1.PRIMA FASE

2.SECONDA FASE

Test pannelli

Funzionalità LM70

Test a terra sulle celle “composte”

Luce solare

Utilizzo Peltier

Test con il Simulatore di luce solare

SCHEMA A BLOCCHI TEST LM70

Prima fase

STADIO DI POTENZA

Source: P-MOS IRF4905

Sink: N-MOS IRFZ48N

Bassa rDSON ≈ 18 mΩ

ID > 64 A

Velocità di commutazione ≈ 330 ns

Necessari per pilotare i MOS

MOSFET:

BJT:

Prima fase

IL MICROCONTROLLOREPIC 16F876

Elevato numero di porte

Memoria disponibile

Costo contenuto

Contiene 2 moduli PWM

Prima fase

TEST A TERRA SULLE CELLE COMPOSTE

Prima fase

TEST CON IL SIMULATORE DI LUCE SOLARE

Seconda fase

Realizzato nei laboratori TASC in Area Science Park

TEST: Lampada ad arco al mercurio-xeno

Condizioni BUIO

LUCE (1348W/cm^2) OBIETTIVI:

Ricavare V/I per ogni cella “composta”

Determinare il punto di lavoro ottimo

Tracciare la distribuzione dei parametri

caratteristici

CURVE V/I

Seconda fase

PUNTO DI LAVORO OTTIMO

Seconda fase

DISTRIBUZIONE DEI PARAMETRIDeterminare la distribuzione dei parametri salienti

(Voc, Jsc, FF%, η%) delle celle “composte” CONSIDERAZIONI

RISULTATI

Notevole diversità in termini di prestazioni tra le

diverse celle “composte”

Seconda fase

Strumenti: Istogrammi

Intuizione: approssimano la curva normale

RISULTATI

Seconda fase

PROCEDURA DI TEST DEPL. ANTENNA

Test antenna

OBIETTIVI

Riprodurre il sistema di sgancio

Verificare che la batteria eroghi la corrente necessaria alla

fusione del PVDF

Calcolare il tempo di fusioneALIMENTATORE

BATTERIA

CIRCUITO ATTUATORE

Configurazione che ben si adatta alla simulazione e

all’installazione finale su AtmoCube

Test antenna

SISTEMA DI TEST

Test antenna

RISULTATI

Alimentatore: si è stimato un tempo per la fusione di 4.7s

Batteria: si è rivelata idonea al montaggio su AtmoCube

Tempo di fusione inferiore a 0.5s

TEST DELLA BATTERIA

Test batteria

TEST STANDARDIZZATI

CAPACITY TEST: si valuta la capacità della batteria (1C)

TEST DI SCARICA A I COSTANTE: a diversi livelli di

corrente3600

)(1 0

)0()(

t

hnomt

dttI

ASOCSOC

CIRCUITO PER LA SCARICA A I COSTANTE

Test batteria

RISULTATI

Capacità nominale di 4.625 Ah (contro i 5.3 dichiarati)

Batteria non ideale

CURVE DI SCARICA

Test batteria

CONCLUSIONI TEST PANNELLI

TEST SIMULATORE: solo tre delle otto celle “composte”

idonee al montaggio

TEST A TERRA: realizzare in futuro un carico elettronico TEST SGANCIO

Sistema efficiente e batteria idonea

TEST BATTERIA

Non idealità del dispositivo

Calcolare in futuro l’efficienza di ricarica

INTEGRAZIONE

CONNESSIONE DI PIU’ CELLE

CIRCUITO TEST LM70

Integrazione

SOFTWARE“Basic” (Linguaggio di programmazione ad alto livello)

VANTAGGI

1. semplice2. intuitivo3. sintetico

SVANTAGGI

1.occupa maggior spazio in memoria2.più lento rispetto all’assembly

Integrazione