Pintilie Florin
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Pintilie Florin- 5EL
anno scolastico 2011/2012
Indice:
Schema a blocchi
Pag. 3
Obiettivo
Pag. 4
Prime operazioni(Regolatore di carica)
Pag. 5
Circuito stampato
pag. 7
Elenco componenti
Pag. 8
Elenco strumenti – attrezzature
Pag. 10
Schema elettrico
Pag. 11
Regolatore di tensione (procedimento)
Pag. 12
Conclusioni
Pag. 14
FT218 voltmetro digitale a cristalli liquidi
pag.15
Allegati:
Datasheet di componenti elettronici
Video della realizzazione del dispositivo
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Schema a blocchi
Pannello solare 12 V
Batteria esterna
(12 V 51 Ah)
collegata in parallelo con
dei connettori banana e
dei diodi
Regolatore di carica
Contatore a relè
(verifica quando la
batteria è scarica)
Batteria 12 V 2Ah
Carico
(output 12 V)
Voltmetro con alimentazione con la
sua alimentazione a
parte (6V 4600 mA)
Regolatore di tensione(12V-5Vcc)
2 USB
(per ricaricare il cellulare o mp3)
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Connettore 12 V auto
(per ricaricare il computer o un altro dispositivo simile ad
esempio un mini frigo
per l’auto)
Obbiettivo
Il mio progetto è stato realizzato grazie alla rivista “Futura Elettronica” che aveva
come kit di montaggio il regolatore di carica.
Questo regolatore di carica serve per usare dei dispositivi elettronici (max 12V)
usando l’energia solare generata da un pannello fotovoltaico.
Quando si usa un piccolo pannello solare con Potenza di picco di pochi Watt non si
riesce a fornire una corrente sufficiente per alimentare i dispositivi che richiedono
correnti elevate.
Le possibili soluzioni sono due:
- aumentiamo il numero di pannelli solari e li mettiamo in parallelo in modo da
avere un aumento di corrente;
- il regolatore di carica viene collegato ad alcune batterie usate come accumulatore di energia; il regolatore di carica permette di non sovraccaricare la batteria.
Nel mio progetto ho deciso di mettere delle batterie che mi permettessero di ricaricare un cellulare o un mp3-mp4 attraverso due porte USB e anche una presa accendisigari 12V per poter ricaricare un computer portatile, ascoltare la radio durante un
picnic o accendere un mini frigo per auto. Durante questa fase c’è stato un piccolo
problema perché il pannello fotovoltaico che avevo non mi forniva abbastanza corrente, quindi le batterie impiegavano troppo tempo a ricaricarsi. Ho dunque deciso
di mettere delle batterie esterne in parallelo a quelle interne usando dei connettori
banana e dei diodi di protezione; le batterie esterne hanno una tensione di 12V in
continua e una corrente di 51 Ah: con questo elevato valore di capacità, una volta
caricate completamente le batterie ci mettono di più a scaricarsi anche se il carico
assorbe molta corrente.
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Regolatore di carica
La progettazione del regolatore di carica per pannelli fotovoltaici si suddivide in
diverse fasi:
1. La prima fase consiste nella ricerca di file tra cui i componenti e lo schema
elettrico che ho trovato sul sito di futura elettronica.
2. La seconda fase è quella dell’acquisto dei materiali e dei componenti .
3. La progettazione con Kicad: prendendo spunto dallo schema elettronico di futura elettronica ho rifatto il progetto con Kicad (programma gratuito) che mi
ha permesso di creare il circuito stampato e di avere una visualizzazione 3D
del progetto in anteprima. Ho disegnato lo schema e ho assegnato ad ogni
componente il suo valore. Dopo il primo passaggio bisognava creare una net
list che mi ha permesso di dare una forma e una dimensione ai miei componenti.
4. Salvata la net list ho iniziato il quarto passaggio quello del disegno della pista
di rame. Questo programma ti dà un aiuto, ma essendo gratuito ed io inesperto nell’utilizzarlo, ho deciso di disegnare le piste come se stessi usando paint.
Dopo aver unito tutti i componenti con le piste ho controllato pezzo dopo
pezzo per essere sicuro di aver fatto tutto giusto ,in questo passo Kicad mi ha
dato una mano offrendomi la possibilità di guardare il mio progetto in 3D.
L’ultimo procedimento della fase numero 4 è stata la stampa sulla carta normale e successivamente sulla carta blu (utilizzata successivamente per realizzare il circuito stampato) con la stampante laser-jet.
5. Circuito stampato, in questa fase per fare il circuito stampato ho usato la basetta di rame ,l’acido ferrico 40% ,guanti, bacinella di plastica, carta blu,
stampante laser jet, taglierino, seghetto, acqua ragia, limone, carta vetro, indelebile, ferro da stiro.
In questa fase ci sono stati dei problemi:
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siccome è il primo progetto che stampo, ho sciolto la carta blu col ferro da stiro e una buona parte delle piste sono venute male.
Con l’aiuto di un righello e di un indelebile ho sistemato tutto, togliendo anche l’inchiostro in eccesso.
Dopo di che ho messo la basetta di rame nell’acido aspettando che esso togliesse la parte di rame non ricoperta dall’indelebile e dal toner.
6. Taglio e assemblaggio scatola di plexiglass. Il plexiglass è un materiale che per
me è stato difficile lavorare, quindi questo passaggio è durato un po’ più degli
altri.
Usando dei pezzi di plexiglass spessi 1 cm ho preso le misure e ho disegnato le
forme con l’indelebile che in seguito ho tagliato con diversi attrezzi: seghetto
alternativo, seghetto a mano; il lavoro non veniva per niente bene perché il
plexiglass arrivato a una certa temperatura si scioglieva e perdeva la sua trasparenza , allora ho usato 2 tipi di flessibili uno abbastanza grande per tagliare il plexiglass e un altro per scartavetrare e rimodellare i lati della scatola.
7. Montaggio dei diversi componenti e della scatola (foratura, saldatura).
8. Collaudo del dispositivo terminato.
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Circuito stampato
Fase di verifica del posizionamento dei componenti:
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Componenti
Contenitore
per illuminare la scatola ho usato 16 LED super luminosi blu
4 resistenze da 100 ohm
5 interruttori
Circuito regolatore:
R1=10 Ω
R2=4.7KΩ
R3=22 KΩ
R4=100 KΩ
R5=100 KΩ
R6=100 KΩ
R7=100 KΩ
R8=27 KΩ
R9=27 KΩ
R10=470 KΩ trimmer
R11=2.2MΩ
R12=10KΩ
R13=27KΩ
R14=470KΩ trimmer
R15=39KΩ
R16=100KΩ
R17=10Ω
R18=4.7KΩ
C1=1.000pF ceramic
C2=2.2 uF 50V elett
C3=100 nF multistrato
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C4=2.2 uF 50 V elett
C5= 1.000uF 25 V elett
C6= 22uF 50 V elett
D1=BYW80
D2=BYW80
DZ1=9.1V 0.5 W
DZ2=5.6V 0.5W
LD1=Led verde 5mm
LD2=Led rosso 5mm
T1=BUZ11
T2=STH75N06
T3=BC547B
U1=LM324
Materiali regolatore di tensione:
1x Trasformatore 220V/12V 8,5VA
1x 78M05 (Regolatore di tensione)
4x Diodi 1N4004/1N4007/1N4148
1x Condensatore 1000µF 25V
1x Condensatore 220nF
1x Condensatore 100nF
1x Condensatore 22µF 16V
1x Resistenza 330Ω
1x LED Verde
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Strumenti- attrezzi usati:
generatore di funzioni
multimetro
oscilloscopio
saldatore
stagno
guaina termo restringente
flessibile
cartavetro
silicone
colla a caldo
trapano
lima quadrata
seghetto alternativo
(righello, squadretta, metro)
Indelebile
Diluente (per pulire il plexiglass)
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Schema elettrico regolatore di carica:
Schema elettrico regolatore di tensione
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Regolatore di tensione (Alimentatore stabilizzato 5V)
Procedimento
Il circuito è stato montato e testato prima su bread-board (prima con il generatore
di funzioni, onda sinusoidale f = 50Hz, e poi con trasformatore) e successivamente
montato e testato su basetta millefori con le stesse modalità del precedente.
Il segnale sinusoidale proveniente dalla rete di distribuzione elettrica con Veff =
220V, viene abbassato tramite il trasformatore a Veff = 12V. Tale segnale viene raddrizzato tramite ponte diodi e successivamente livellato tramite C1, che rappresenta
la capacità di filtro dell’alimentatore; se quest’ultimo è posto a più di 5cm dal regolatore, è necessario inserire il condensatore ceramico C2 di alcune centinaia di nF.
C4 migliora la risposta ai transienti e di solito è dell’ordine di alcune decine di µF,
mentre C3 elimina i disturbi in alta frequenza.
Per ottenere un’ indicazione visiva del corretto funzionamento dell’alimentatore abbiamo posto in parallelo all’uscita un LED con la relativa resistenza di protezione calcolata di seguito:
ܸை − ܸ௅ா஽
5−2
ܴ=
=
= 300Ω
10 · 10ିଷ
‫ܫ‬௅ா஽
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Come valore commerciale più vicino a quello calcolato è stato scelto 330Ω.
VO = 4,97V (misurati con il solo carico del LED)
Forma d’onda in ingresso al ponte diodi
Forma d’onda in ingresso alla capacità di filtro dell’alimentatore
Forma d’onda in ingresso al regolatore di tensione
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Forma d’onda in uscita dal regolatore di tensione
Conclusioni:
Si può notare, nell’ultima immagine, la funzione del regolatore di tensione che, con
una certa tensione minima di lavoro in ingresso che varia a seconda del regolatore,
stabilizza una tensione non regolare in ingresso rendendola continua.
Sono riuscito a concludere il progetto nonostante vari problemi durante la realizzazione. Questo progetto mi ha permesso di capire come poter realizzare un dispositivo elettronico.
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FT218 voltmetro digitale a cristalli liquidi
Ho acquistato un voltmetro digitale dalla rivista futura elettronica, questo dispositivo era in kit di montaggio in poche parole nella scatola c’erano tutti i componenti
l’operazione che ho eseguito è stata quella della saldatura e dell’ assemblaggio.
quest’operazione non è stata per niente difficile il problema c’è stato solo nel posizionare il condensatore rosso da 470 nF perché il condensatore aveva i piedini corti
e i buchi sulla basetta ramata erano vicini tra loro e non entrava nei reofori(buchi) in
poche parole il le dimensioni del condensatore non erano molto adeguate
Componenti:
R1=1Mohm;R2=10kohm;R3=1Kohm;
R4=22Kohm; R6=47Kohm; R7=303
Kohm;R8=330Kohm; C1=10nF ceramico ;
C2=100nF multistrato ; C3=100pF ceramico;
C4=220 nF poliestere; C5=470 nF poliestere;
C6=47 uF 16VL elettr; U1=ICL7106;
DIS1:Display LCD
Collaudo:
ho controllato se il + e il- dell’alimentazione fosse collegato nel modo giusto, alimentato il dispositivo mi è comparso sul display dei numeri e il segno meno sul display
lampeggiava per tarare il dispositivo ho dovuto collegare una fonte di tensione continua sui puntali del voltmetro ad esempio 12 V sul display mi dava 15 V quindi ho
girato il mio potenziometro (R3) in senso orario o anti orario fino ad ottenere sul display la stesso valore di tensione dell’ IN+e - .
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