6. Il Firmware
7.3 Sistema di monitoraggio e ricarica
7.3.2 L’integrato DS2751
Questo integrato prodotto dalla MAXIM consente di monitorare la carica e la tensione di pile al Li-Ion o Li-Poly o in alternativa quella di un pacco batterie costituito
da tre pile al Ni/Mh.Un altro parametro che è necessario monitorare per evitare malfunzionamenti è la temperatura
dell’elemento, questa viene tenuta sottocontrollo da un sensore integrato nel
chip riducendo così il numero di componenti esterni da impiegare per il
controllo. I dati (12 bit di risoluzione) sono memorizzati in una EEPRON, quindi non volatili, e possono essere letti da un microcontrollore che instauri con il
chip una connessione one-wire. Le
condizioni operative di questo componente (vedi figura) garantiscono la compatibilità diretta con le porte I/O del microcontrollore Atmega128 impiegato, permettendo un
collegamento diretto tipo master – slave con il chip.
Figura 96
Il consumo ridotto (60µA tipico) garantisce che il componente non influenzi la durata della batteria. Lo schema impiegato nel nostro circuito di monitoraggio è sostanzialmente quello riportato nel sito della MAXIM di cui riportiamo la parte di interesse in figura.
L’ alimentazione è fornita tramite i piedini
VDD e Vss, DQ è il
piedino tramite il quale avviene lo scambio di
dati con il microcontrollore con protocollo one-wire. La
misura della tensione viene fatta attraverso i
piedini Vin e Vss con
un range che va da 0 a 4,5 V. Il valore letto viene memorizzato, nell’apposito registro con una rappresentazione in complemento a due, ogni 3.4ms con una risoluzione di 4.88
mV. La corrente viene misurata tramite la caduta di tensione (VIs) sulla resistenza di
sense (RsNs); la tensione Vis è rappresentata in complemento a due su 12 bit. I dati
vengono presentati ogni 88 ms con una media di 128 misure e una risoluzione pari a 0.625 mA ed un fondoscala di ±1.9 A. La misurazione della temperatura della batteria
viene effettuata tramite un sensore integrato e aggiornata nel registro a 12 bit
risoluzione di 0.125°C in un range di ±127°C. In fine il pin PIO è un piedino I/O programmabile che può essere usato per pilotare led, speakers, interruttori; nella nostra applicazione è impiegato per pilotare i transistori N-MOS (vedi schema in appendice)
necessari ad autoescludere il chip dal circuito delle batterie.
7.3.3 L’integrato ADUM1201
Questi componenti di isolamento forniscono delle prestazioni superiori rispetto ai dispositivi ad accoppiamento principalmente in termini di ridotto consumo, posseggono due canali isolati indipendenti che possono essere configurati con vari data rates.
Entrambi gli ingressi funzionano con tensioni comprese tra 2,7-5,5 V questa caratteristica li rende utilizzabili,
oltre che come sistemi di isolamento, anche per permettere la compatibilità tra sistemi che funzionano a
voltaggio differente. In figura 98 è riportato lo schema del componente mentre in tabella 11 sono riportate le caratteristiche principali.
Tabella 11 Caratteristiche principali
7.3.4 L’integrato STS4DNF30L
Questo integrato contiene al suo interno due N-MosFet di potenza con bassa RDS(on) pari a 60mΩ in tabella 12 e in figura 99 sono riportate le caratteristiche del componente.
Tabella 12 Caratteristiche principali
Conclusioni
Lo scopo di questo lavoro è stato di proporre una soluzione in grado di fornire un ausilio a persone anziane e/o diversamente abili per il trasporto di carichi in piano e su rampe di scale. Le specifiche iniziali, e cioè sviluppare un carrello semovente
elettricamente/elettronicamente assistito con un costo accessibile al più ampio numero di utenti, si sono rivelate realizzabili.
Le due soluzioni pensate si sono dimostrate adatte a soddisfare le esigenze di utenti con differente grado di disabilità, ma se combinate in un unico modello possono effettivamente garantire un’ assistenza totale sia nel trasporto in piano che durante la salita di rampe di scale, sebbene ciò comporti un aumento di prezzo.
Abbiamo dimostrato come l’elettronica di controllo riesca a gestire correttamente gli ausili elettromeccanici impiegati e i sensori necessari per il controllo del moto. Un aspetto che rimane parzialmente da sviluppare è l’individuazione della tipologia di sensore da impiegare per la misurazione della forza esercitata dell’utente e necessario per determinare l’inizio della salita; le varie soluzioni prese in esame prevedono tutte una modifica della struttura portante del carrello e quindi risultano di notevole impatto sul costo finale.
Il sistema “intelligente” pensato per la gestione dei singoli elementi al Li di un pacco batterie evidenzia una nuova prospettiva per la gestione delle stesse che ha riflessi diretti sull’efficienza del sistema e sul consumatore perché consente un notevole
risparmio economico. Anche se l’attuale costo delle pile al Li-poly risulta maggiore rispetto alle più comuni Ni-Mh o al Pb, il trend attuale fa ben supporre che, vista la sempre più larga diffusione soprattutto nei dispositivi portatili, i prezzi diminuiscano rapidamente tanto da poterle pensare come reale prospettiva per il nostro ausilio.
Il lavoro svolto con questa tesi si pone quindi come un’importante base di conoscenze per il futuro sviluppo di un prodotto o di una linea di prodotti a largo consumo, che da una parte possano fornire un ausilio importante a persone
diversamente abili e/o anziane e dall’altra si propongano come sistemi per migliorare la qualità della vita delle persone normalmente abili.
Bibliografia
Cataldo Agostinelli Meccanica razionale Vol II Gilberto Bernardini Fisica generale parte I
http://web.tiscali.it/vanni_38/mecc1.htm
http://www.batteryuniversity.com/
IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, VOL. 17, NO. 2, JUNE 2002 Francesco Della Torre - Azionamenti elettrici