Documentazione sui materiali

Microcontrollore

Il microcontrollore è un dispositivo computerizzato programmabile, realizzato in un unico circuito integrato del tipo CMOS. Il microcontrollore è utilizzato per controllare altri dispositivi elettronici con specifiche funzioni. È di semplice interfacciamento hardware e oltre ad essere costituito da un circuito interno di tipo elettronico, è gestito da un programma (software) composto da un numero limitato di istruzioni. Il circuito interno del microcontrollore può essere raggruppato in tre moduli principali:

-          elaborazione programma;

-          interfacciamento con dispositivi esterni;

-          impiego di segnali esterni.

I vari circuiti di questi moduli sono collegati fra loro per mezzo di un bus e collegati all’esterno mediante i terminali.

All’interno il PIC è composto da una memoria di programma flash (EEPROM), da un registro di istruzioni, da una RAM e un’unità aritmetico logica di elaborazione (ALU), il tutto sincronizzato da un segnale di clock o oscillatore interno. Inoltre su alcuni modelli i PIC contengono altre periferiche (come il modulo PWM, l’ADC ed i comparatori) che essendo integrate, oltre a far risparmiare spazio, permettono di semplificare la progettazione ed aumentano l’affidabilità del sistema tramite la riduzione del numero di componenti (vedi appendice sul PIC 16F876).

 MOSFET di potenza

Il MOSFET di potenza , a differenza da MOSFET per piccoli segnali , devono essere in grado di lavorare con correnti e tensioni maggiori , e dissipare grandi potenze.

Per avere una corrente di drain elevata è necessario che il canale sia di lunghezza ridotta, ciò porta ad abbassare la tensione di breakdown e quindi non permette elevate tensioni di lavoro.

L’ingresso gate si comporta come un condensatore, per questo possiede un elevata impedenza di ingresso.

Inoltre possiede, rispetto al BJT di potenza, un elevata velocità di commutazione grazie alla mancanza di problemi legati all’accumulo di portatori di minoranza nella base.

Questo MOSFET è a canale P ad arricchimento quindi va in conduzione se sollecitato con una tensione tra gate e source Superiore a 3 V.

BJT di Potenza

Come per i MOSFET, anche i BJT (Bipolar Junction Transistor) di potenza differiscono dai BJT di segnale per la capacità di sopportare sia in base che in collettore correnti più elevate; per contro il coefficiente statico di amplificazione Hfe è minore rispetto ai BJT di segnale e per questo necessitano di una preamplificazione nel caso in cui il segnale non sia sufficiente a posizionare correttamente il punto di lavoro.

 Motore in continua

Il motore in corrente continua è composto dal rotore, che comprende gli avvolgimenti, e dallo statore, che essendo costituito da materiale magnetico crea un campo magnetico fisso attorno al rotore.

Quando viene imposta una tensione ai capi delle spazzole viene a crearsi una corrente negli avvolgimenti del rotore che, opponendosi al campo magnetico fisso generato dallo statore, provoca il movimento del rotore.

Come si può vedere in figura ogni mezzo giro cambia la polarità dell’avvolgimento permettendo così al motore di girare in modo continuo.

La coppia generata è proporzionale alla corrente assorbita e più il motore è sotto sforzo più corrente assorbe; sapendo che la coppia è inversamente proporzionale alla velocità angolare, questo ci porta a considerare che all’istante dell’accensione, con velocità nulla, si ha il massimo assorbimento di corrente, mentre il minimo lo si ottiene con il motore a regime e carico sul rotore nullo.

Da precisare che i motori usati in questo progetto sono stati ricavati da altri dispositivi elettrici.

Amplificatore operazionale

E’ un dispositivo il cui nome deriva dal fatto che inizialmente fu introdotto per poter svolgere operazioni matematiche come la somma e l’integrazione tra grandezze elettriche.

Nel campo dell’elettronica è molto diffuso soprattutto per la sua facilità d’uso; idealmente possiede le seguenti caratteristiche:

Amplificazione infinita                           Avo= ∞

Impedenza di ingresso infinita           Zi= ∞

Valore di SLEW RATE (S.R.)                   S.R.= ∞

Gli amplificatori operazionali hanno una struttura composta da un amplificatore differenziale, uno stadio di amplificazione a guadagno molto elevato e infine uno stadio di uscita che ha la funzione di fornire al carico sufficiente corrente e di presentare in uscita un valore resistivo molto basso. In questo progeto sono utilizzati essenzialmente come comparatori; infatti sfruttando l’elevato guadagno, se non vengono retroazionati anche una piccola differenza (dell’ordine dei μV) tra i due morsetti d’ingresso provoca la saturazione dell’uscita consentendo l’utilizzo in un circuito digitale On/Off.

Trasduttori di Intensità Luminosa

I fotodiodi differiscono dai comuni diodi di segnale per l’asimmetria del drogaggio; infatti troviamo la zona P con una percentuale di drogaggio molto maggiore della zona N. Questo fa sì che la zona P, trovandosi nella parte esterna della giunzione, quando colpita dalla luce assorbe energia da essa in maniera proporzionale alla sua intensità. Questa proporzionalità però non è lineare perché con l’aumentare della luminosità entrano sempre più elettroni in conduzione e idealmente si raggiunge un punto limite in cui tutti gli elettroni sono in conduzione; a quel punto un aumento della luminosità non provocherebbe più alcun effetto sulla corrente circolante nel diodo.

I.I.S. Marconi Galletti Domodossola A.S. 2008/2009