Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica curr. Elettronica Applicata
Laureando:
Relatore:
Federico Papait
Chiar.mo Prof. Sergio Carrato
Correlatore:
Ing. Mario Fragiacomo
A.A. 2010-2011
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
Generalità
CARATTERISTICHE DEL SATELLITE
Orbita ellittica
350 < h < 1200Km
Dimensioni
10 x 10cm
Struttura in
alluminio
Peso < 1Kg
 SCOPO DELLA MISSIONE:
Studiare lo SPACE
WEATHER
utilizzando
50 coppie di
celle
1. Rilevatore di deriva al silicio
2. Magnetometro
3. GPS
Generalità
SISTEMA DI ALIMENTAZIONE
PANNELLI
SOLARI
BATTERIA
EPS
OBDH
OBR
PAYLOAD
1
PAYLOAD
2
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
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
Dispositivi
SENSORE TEMPERATURA
LM70
 Range -55 ÷ +150 °C
 Risoluzione 0.25 °C
 Uscita digitale
 Comunicazione SPI
 Basso consumo
Test pannelli
PROCEDURA TEST SCHEDA PANNELLI
1. PRIMA FASE
Funzionalità
LM70
Test a terra sulle
celle “composte”
2. SECONDA FASE
Utilizzo
Peltier
Luce
solare
Test con il Simulatore
di luce solare
Prima fase
SCHEMA A BLOCCHI TEST LM70
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
Prima fase
IL MICROCONTROLLORE
PIC 16F876
 Elevato numero di porte
 Memoria disponibile
 Costo contenuto
 Contiene 2 moduli PWM
Prima fase
TEST A TERRA SULLE CELLE COMPOSTE
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
Seconda fase
CURVE V/I
Seconda fase
PUNTO DI LAVORO OTTIMO
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”
Seconda fase
RISULTATI
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
ALIMENTATORE
 Calcolare il tempo di fusione
BATTERIA
Test antenna
CIRCUITO ATTUATORE
Configurazione che ben si adatta alla simulazione e
all’installazione finale su AtmoCube
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
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
t
SOC
 SOC ( 0 ) 
(t )
1
A
hnom
 I (t )dt
0
3600
Test batteria
CIRCUITO PER LA SCARICA A I COSTANTE

RISULTATI
 Capacità nominale di 4.625 Ah (contro i 5.3 dichiarati)
 Batteria non ideale
Test batteria
CURVE DI SCARICA
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
Integrazione
CIRCUITO TEST LM70
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