A.A Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica curr. Elettronica Applicata. Laureando: Federico Papait

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1 Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica curr. Elettronica Applicata Laureando: Federico Papait Relatore: Chiar.mo Prof. Sergio Carrato Correlatore: A.A Ing. Mario Fragiacomo

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

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

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

5 Generalità SISTEMA DEPLOYMENT ANTENNA ANTENNA Dipolo λ/4 lungo 35 cm Nel P-POD è ripiegata con R = 40 cm Materiale: musicwire(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 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 Voc 5V Serie di 2 TASC Icc=31mA

7 Dispositivi SENSORE TEMPERATURA LM70 Range C Risoluzione 0.25 C Uscita digitale Comunicazione SPI Basso consumo

8 Test pannelli PROCEDURA TEST SCHEDA PANNELLI 1. PRIMA FASE Funzionalità LM70 Test a terra sulle celle composte Utilizzo Peltier Luce solare 2.SECONDA FASE Test con il Simulatore di luce solare

9 Prima fase SCHEMA A BLOCCHI TEST LM70

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

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

12 Prima fase TEST A TERRA SULLE CELLE COMPOSTE

13 Seconda fase TEST CON IL SIMULATORE DI LUCE SOLARE Realizzato nei laboratori TASC in Area Science Park TEST: Lampada ad arco al mercurio-xeno BUIO Condizioni 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 CURVE V/I Seconda fase

15 PUNTO DI LAVORO OTTIMO Seconda fase

16 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 diversitàin termini di prestazioni tra le diverse celle composte

17 RISULTATI Seconda fase

18 Test antenna PROCEDURA DITEST 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 simulazionee all installazione finale su AtmoCube

20 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 DISCARICA A ICOSTANTE: a diversi livelli di corrente SOC ( t) = SOC (0) A t 1 0 hnom I( t) dt 3600

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

23 CURVE DI SCARICA Test batteria

24 CONCLUSIONI TEST PANNELLI TEST SIMULATORE: solo tre delle otto celle composte idonee al montaggio TEST A TERRA: realizzare in futuroun carico elettronico TEST SGANCIO Sistema efficiente e batteria idonea TEST BATTERIA Non idealità del dispositivo Calcolare in futuro l efficienza di ricarica

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26 INTEGRAZIONE

27 CONNESSIONE DI PIU CELLE

28 CIRCUITO TEST LM70 Integrazione

29 Integrazione SOFTWARE Basic (Linguaggio di programmazione ad alto livello) VANTAGGI 1. semplice 2. intuitivo 3. sintetico SVANTAGGI 1. occupa maggior spazio in memoria 2. più lento rispetto all assembly