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
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