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Laureando: Federico Papait

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

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Presentation Transcript

  1. Progetto e realizzazione del sistema di misura degli apparati di alimentazione e di espulsione dell’antenna del Satellite AtmoCube Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica curr. Elettronica Applicata Laureando: Federico Papait Relatore: Chiar.mo Prof. Sergio Carrato Correlatore: Ing. Mario Fragiacomo A.A. 2010-2011

  2. 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. Generalità CARATTERISTICHE DEL SATELLITE Orbita ellittica 350 < h < 1200Km Dimensioni 10 x 10cm 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

  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 (TerrestrialAdvancedSolarCells) • Costruite con scarti di altre celle • Realizzate da Spectrolab • CARATTERISTICHE PANNELLI: • Costituiti da celle “composte” • Celle composte connesse in parallelo Serie di 2TASC Icc=31mA Voc≈5V

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

  8. 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. 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 • 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. 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. 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. 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. Test batteria CIRCUITO PER LA SCARICA A I COSTANTE • RISULTATI • Capacità nominale di 4.625 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. Integrazione SOFTWARE “Basic” (Linguaggio di programmazione ad alto livello) VANTAGGI semplice intuitivo sintetico SVANTAGGI occupa maggior spazio in memoria più lento rispetto all’assembly

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