UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA

ELABORATO DI LAUREA DI: Nadia Malinverni

RELATORE: prof.ssa Carla Vacchi

CORRELATORE: dott. Daniele Scarpa

CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI

Precisione nella regolazione della corrente

Controllo sul superamento di un valore massimo di corrente preimpostato

Stabilità della corrente erogata

Il circuito realizzato costituisce uno studio di fattibilità preparatorio alla realizzazione di un alimentatore per diodi laser, genera una corrente scalata rispetto a quella richiesta per l’alimentazione di diodi laser e alimenta dei diodi LED.

Progettazione del circuito

Montaggio su bredboard del circuito di base

Aggiunta di un microcontrollore PIC e di un display e programmazione del PIC

Realizzazione del circuito stampato

Simulazione al calcolatore

Collaudo

La parte circuitale responsabile in primo luogo della generazione della corrente è uno specchio di corrente a transistor bipolari:

I carichi collegati all’alimentatore sono dei diodi LED:

Questo blocco permette una prima regolazione della corrente, grazie a dei potenziometri:

La corrente varia tra 5 mA e 50 mA.

È stata inserita una resistenza di sensing per misurare la corrente.

Le tensioni ai capi della resistenza sono ingressi del circuito integrato INA103.

Il circuito di retroazione consente di effettuare una regolazione più fine della corrente tramite una tensione di regolazione, e di stabilizzarla.

Il blocco principale del circuito di retroazione è un sommatore di tensione.

Id1 = I_r1 + V_reg1 / 110

La variazione della corrente sui diodi è proporzionale rispetto alla variazione della tensione di regolazione.

Il circuito realizzato sull’altro ramo ha funzionamento del tutto analogo.

Id2 = I_r2 + V_reg2 / 110

Questo circuito di regolazione consente di modificare la corrente che scorre nel diodo LED di un valore variabile nell’intervallo [-11 mA; +11 mA] rispetto alla corrente specchiata dal riferimento dello specchio di corrente.

Cioè di regolare la corrente fino ad un valore pari a circa il 20% della corrente massima impostabile tramite lo specchio di corrente.

Il circuito di protezione è in grado di interrompere la corrente nel ramo del carico, qualora essa superi una soglia impostata.

Si basa su una coppia differenziale di transistor.

funzionamento della coppia differenziale di transistor:

L'erogazione della corrente sul carico riprende soltanto quando la corrente generabile torna sotto la soglia.

Schema a blocchi del circuito di protezione

Al superamento della soglia l’uscita del trigger di Schmitt va alla tensione di saturazione positiva.

Sulla base del transistor Q6 si ha una tensione maggiore della tensione di base di Q2.

Q6 si accende e Q2 si spegne, deviando la corrente.

L'uscita dell'integrato INA103 a zero darebbe il comando di riprendere l'erogazione della corrente.

Il latch impedisce la ripresa dell'erogazione di corrente finché essa non è sotto la soglia prefissata.

Quando l’utente fissa le regolazioni in modo tale che la corrente erogabile sia sotto la soglia, l’uscita del comparatore diventa positiva e riprende l’erogazione di corrente.

Al primo superamento della corrente massima impostata.

0

1

La tensione di uscita dell'integrato INA103 a zero darebbe il comando di riprendere l'erogazione della corrente.

0

0

0

1

0

Il comparatore blocca l’uscita del latch allo 0 logico.

1

1

1

0

0

Se l’utente regola la corrente erogabile in modo da riportarla sotto la soglia.

Segnalazione dell’entrata in funzione del circuito di protezione.

Scrittura a display delle correnti erogate sui carichi, acquisendo ed elaborando le tensioni di uscita degli amplificatori differenziali.

Sono stati aggiunti un microcontrollore PIC e un display LCD.

Fasi della programmazione del PIC:

scrittura di un programma in linguaggio di alto livello (Jal).

compilazione del file, generando il file .asm ed il file .hex, usato dal programmatore.

programmazione del PIC con il software ICprog attraverso la porta seriale del PC, usando un programmatore hardware che ho realizzato in laboratorio.

PIC

display

Specchio di corrente

circuiti di protezione