Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica curr

Presentazione sul tema: "Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica curr"— Transcript della presentazione:

1 Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica curr
Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica curr. Elettronica Applicata Progetto e realizzazione del sistema di misura degli apparati di alimentazione e di espulsione dell’antenna del Satellite AtmoCube Laureando: Federico Papait Relatore: Chiar.mo Prof. Sergio Carrato Correlatore: Ing. Mario Fragiacomo A.A

2 OGGETTO Progetto e realizzazione di un sistema di test per:
Obiettivi OGGETTO Progetto e realizzazione di un sistema di test per: CELLE SOLARI Il pannello di prova LM70 Il circuito di driver per l’apertura dell’antenna La batteria agli Ioni di Litio

3 CARATTERISTICHE DEL SATELLITE
Università degli Studi di Trieste Generalità CARATTERISTICHE DEL SATELLITE Dimensioni 10 x 10cm Orbita ellittica 350 < h < 1200Km Struttura in alluminio Peso < 1Kg 50 coppie di celle SCOPO DELLA MISSIONE: 1. Rilevatore di deriva al silicio Studiare lo SPACE WEATHER utilizzando 2. Magnetometro 3. GPS Federico Papait

4 SISTEMA DI ALIMENTAZIONE
Generalità SISTEMA DI ALIMENTAZIONE PANNELLI SOLARI BATTERIA EPS OBDH OBR PAYLOAD 1 PAYLOAD 2

5 SISTEMA DEPLOYMENT ANTENNA
Generalità SISTEMA DEPLOYMENT ANTENNA ANTENNA Dipolo λ/4 lungo 35 cm Nel P-POD è ripiegata con R = 40 cm Materiale: music wire (Ø 0.42 mm) 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

6 PANNELLI SOLARI Chiamate TASC (Terrestrial Advanced Solar Cells)
Dispositivi 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

7 SENSORE TEMPERATURA LM70 Range -55 ÷ +150 °C Risoluzione 0.25 °C
Dispositivi SENSORE TEMPERATURA LM70 Range -55 ÷ +150 °C Risoluzione 0.25 °C Uscita digitale Comunicazione SPI Basso consumo

8 PROCEDURA TEST SCHEDA PANNELLI
Test pannelli PROCEDURA TEST SCHEDA PANNELLI Utilizzo Peltier Funzionalità LM70 PRIMA FASE SECONDA FASE Test a terra sulle celle “composte” Luce solare Test con il Simulatore di luce solare

9 SCHEMA A BLOCCHI TEST LM70
Prima fase SCHEMA A BLOCCHI TEST LM70

10 STADIO DI POTENZA MOSFET: Source: P-MOS IRF4905 Sink: N-MOS IRFZ48N
Prima fase STADIO DI POTENZA MOSFET: Source: P-MOS IRF4905 Sink: N-MOS IRFZ48N Bassa rDSON ≈ 18 mΩ ID > 64 A BJT: Velocità di commutazione ≈ 330 ns Necessari per pilotare i MOS

11 IL MICROCONTROLLORE PIC 16F876 Elevato numero di porte
Prima fase IL MICROCONTROLLORE PIC 16F876 Elevato numero di porte Memoria disponibile Costo contenuto Contiene 2 moduli PWM

12 TEST A TERRA SULLE CELLE COMPOSTE
Prima fase TEST A TERRA SULLE CELLE COMPOSTE

13 TEST CON IL SIMULATORE DI LUCE SOLARE
Seconda fase TEST CON IL SIMULATORE DI LUCE SOLARE 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

14 Seconda fase CURVE V/I

15 Seconda fase PUNTO DI LAVORO OTTIMO

16 DISTRIBUZIONE DEI PARAMETRI
Seconda fase DISTRIBUZIONE DEI PARAMETRI Determinare la distribuzione dei parametri salienti (Voc, Jsc, FF%, η%) delle celle “composte” CONSIDERAZIONI Strumenti: Istogrammi Intuizione: approssimano la curva normale RISULTATI Notevole diversità in termini di prestazioni tra le diverse celle “composte”

17 Seconda fase RISULTATI

18 PROCEDURA DI TEST DEPL. ANTENNA
Test antenna PROCEDURA DI TEST DEPL. ANTENNA OBIETTIVI Riprodurre il sistema di sgancio Verificare che la batteria eroghi la corrente necessaria alla fusione del PVDF Calcolare il tempo di fusione ALIMENTATORE BATTERIA

19 Test antenna CIRCUITO ATTUATORE Configurazione che ben si adatta alla simulazione e all’installazione finale su AtmoCube

20 Tempo di fusione inferiore a 0.5s
Test antenna SISTEMA DI TEST 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

21 Test batteria TEST DELLA BATTERIA TEST STANDARDIZZATI CAPACITY TEST: si valuta la capacità della batteria (1C) TEST DI SCARICA A I COSTANTE: a diversi livelli di corrente

22 CIRCUITO PER LA SCARICA A I COSTANTE
Test batteria CIRCUITO PER LA SCARICA A I COSTANTE RISULTATI Capacità nominale di Ah (contro i 5.3 dichiarati) Batteria non ideale

23 Test batteria CURVE DI SCARICA

24 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

25 FINE PRESENTAZIONE

26 INTEGRAZIONE

27 CONNESSIONE DI PIU’ CELLE

28 Integrazione CIRCUITO TEST LM70

29 “Basic” (Linguaggio di programmazione ad alto livello)
Integrazione SOFTWARE “Basic” (Linguaggio di programmazione ad alto livello) VANTAGGI semplice intuitivo sintetico SVANTAGGI occupa maggior spazio in memoria più lento rispetto all’assembly