Architettura del Dimostratore Tecnologico di Base (DTB)
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- Romeo Dolce
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1 Architettura del Dimostratore Tecnologico di Base (DTB)
2 Sommario Architettura del Dimostratore Tecnologico di Base (DTB)...1 Sommario...2 Termini, definizioni ed abbreviazioni Introduzione Componenti Struttura L'unità di gestione e visualizzazione dei dati L'unità batteria L'unità Torquerod La ruota d'inerzia Pannello solare Carica batteria esterno Lampada solare...7 Termini, definizioni ed abbreviazioni BAT: Batteria; CH: Canali; CHG: Carica batteria DTS: Dimostratore Tecnologico Satellitare; DSB: Dimostratore Satellitare di Base; INT: Interruttore generale RW: Reaction whell o ruota d inerzia RX: Ricevitore; S/A: Solar Array TQR: Torquerod o generatore di coppia magnetica TX: Trasmettitore;
3 1 Introduzione Il Dimostratore Tecnologico di Base è stato ideato con lo scopo di avvicinare lo studente ai concetti di fisica quali: la conservazione dell'energia meccanica; la generazione di un campo magnetico mediante solenoide; la conversione di energia elettrica in energia meccanica. Ogni item viene approfondito con esperimenti di laboratorio e video-lezioni pubblicate su internet. 2 Componenti Ogni concetto di fisica viene spiegato mediante esercitazioni di laboratorio usando delle unità dedicate contenute nel DTB, quali: il pannello solare per l'esperimento di conversione dell'energia luminosa in energia elettrica; la ruota d'inerzia per la conservazione del momento angolare; il torquerod per l'interazione del campo magnetico terrestre con quello generato dalla bobina. 3 Struttura Il materiale usato per la struttura dovrà permettere allo studente un'ispezione interna. Questo implica l'uso di un materiale trasparente e, allo stesso tempo, resistente agli urti di lieve entità che possono avvenire durante gli esperimenti. Il materiale scelto per realizzare la struttura è il plexiglass, materiale trasparente ma, allo stesso tempo, molto resistente. La geometria è del tutto simile a quella del dimostratore tecnologico satellitare, ossia cubica con lato pari a 30 cm. Nella struttura è incluso anche il sistema di sospensione che permette al satellite di avere un grado di libertà (l' asse di rotazione coincidente con l'asse di sospensione). Il sistema di sospensione è basato su degli anelli lappati per ridurre al minimo la componente di attrito radente.
4 z y x 4 L'unità di gestione e visualizzazione dei dati Per aiutare lo studente alla comprensione dei concetti di fisica, è stata inserita una scheda contenente: Led di ausilio per la verifica di ricezione del comando; Display per mostrare la tensione e la corrente generata dal pannello fotovoltaico. Barra a Led per mostrare l'andamento della potenza generata dal pannello fotovoltaico in funzione dell'inclinazione di quest'ultimo con la sorgente luminosa. Comando manuale di accensione e spegnimento del DTB. L'unità è fissata su uno dei pannelli laterali del DTB. L'unità comprende anche il sistema di comando a distanza. Mediante un radio-link è possibile comandare le diverse unità. Il collegamento avviene in banda UHF (433 MHz), con modulazione AM ed utilizzando solamente 4ch codificati.
5 5 L'unità batteria All'interno del DTB sarà presente anche una batteria che alimenterà tutte le unità descritte. La batteria agli Li-ion è capace di erogare 6Ah con una tensione di 15V. 6 L'unità Torquerod Questa unità è composta da un avvolgimento di rame (diametro 0.3 mm) intorno ad un nucleo ad alta permeabilità magnetica. Durante il passaggio di corrente, l'avvolgimento genera un campo magnetico in direzione assiale (ossia lungo la direzione dell'avvolgimento stesso) che, agendo con quello terrestre, crea un momento magnetico capace di fare ruotare il DTB intorno all'asse di sospensione. Questo momento è fortemente dipendente da due grandezze variabili: corrente con cui viene alimentato il Torquerod; orientamento del campo magnetico generato rispetto a quello terrestre.
6 7 La ruota d'inerzia La ruota d'inerzia, formata da un volano posto in rotazione mediante un motore elettrico in corrente continua, è una classica applicazione del concetto di fisica della conservazione del momento angolare. Il DTB, fermo nella sua condizione di riposo, inizierà a muoversi una volta posto in rotazione il volano. La velocità di rotazione dipende dal rapporto dell'inerzia del DTB e di quella del volano stesso, mentre la direzione di rotazione è opposta a quella del volano. La ruota d'inerzia è composta da: volano di alluminio (diametro 50 mm, altezza 20 mm); base di fissaggio in derlin o Teflon; motore in continua da 12 V a spazzole. Lo studente può, con semplici operazioni, sostituire il volano con uno avente inerzia maggiore o minore ed osservare la risposta del satellite dopo questo cambiamento. 8 Pannello solare Il pannello solare, fissato su un lato del dimostratore tecnologico di base, è formato da due stringhe in parallelo di celle al silicio policristallino. Per renderlo più resistente all'usura, è stato
7 laminato fra un foglio di etilene vinil-acetato e vetro temperato. L'efficienza è dell'ordine del 6.0%, erogando così (in condizioni ottimali) circa 4.5 W (16.8V e 0.27A a Pmax). 9 Carica batteria esterno Unità necessaria per ricaricare la batteria durante i periodi di inattività del DTB. Sono necessarie circa 3 ore per eseguire una ricarica completa che permette al satellite di funzionare, interrottamente, per oltre 5 ore (in funzione degli apparati accesi). 10 Lampada solare La lampada solare, composta da un cavalletto e da una sorgente luminosa, simula la presenza del sole negli esperimenti sul pannello fotovoltaico. Pur non avendo uno spettro simile a quello solare, la sua presenza permette di far apprendere allo studente i concetti base inerenti al fotovoltaico.
8 La lampada solare utilizza una lampadina della OSRAM da 650W, simulando lo spettro di un corpo nero posto a circa 3500K.
Introduzione 2. Serie P20 4. Serie P28 6. Serie P35 8. Serie P39 10. Serie P42 12. Serie P57 14. Serie P60 16. Serie P85 18.
INDICE Introduzione 2 Serie P20 4 Serie P28 6 Serie P35 8 Serie P39 10 Serie P42 12 Serie P57 14 Serie P60 16 Serie P85 18 Serie P110 20 Schemi di connessione 22 Codifica 23 Note 24 Motori Passo Passo
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