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Vi ho preparato questo dcoumento per l'intervento che farà il prof. Izzo in laboratorio.

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Esercitazione di sabato 18 febbraio 2017

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Esercitazione di sabato 18 febbraio 2017

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Realizzate, su bread-board, uno degli alimentatori stabilizzati con LM78xx (descritto nella scheda di laboratorio n.8) o il nuovo integrato LM317 (descritto nella nuova scheda di laboratorio n.9) che dovrete richiederete ad Angelo se non è disponibile nel vostro kit personale. I ponti diodi vanno richiesti direttamente al prof. Losi, in alternativa dovrete realizzarli con quattro diodi 1N4007.
Una volta assemblato il circuito, verrete a turno da uno dei due docenti, il prof. Losi o il prof. Bergamaschi, i quali con un trasformatore 230/12V di sicurezza ed una resistenza di carico di 100 ohm, verificheranno la funzionalità del vostro progetto.
Dopo avere testato il vostro prodotto, procedete a disegnarlo con uno dei programmi di disegno elettronico disponibile in laboratorio TL14 ed a produrre la netlist, facendo bene attenzione a denominare ciascuna pista ed a compilare il campo foot-print per ottenere una lista BOM corretta. Non è richiesto lo sbroglio.

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Esercitazione di sabato 11 febbraio 2017

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Esercitazione di sabato 11 febbraio 2017

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Visti i problemi riscontrati con gli oscilloscopi settimana scorsa, oggi costruiremo il nostro oscilloscopio per catturare le onde dei raddrizzatori a singola e doppia semionda.
Saremo in grado di visualizzare sul nostro pc un grafico dell´andamento di un qualsiasi ingresso analogico. Infatti invieremo al pc un array di byte tramite la porta seriale e visualizzare i valori attraverso un grafico (con Processing) utilizzando la porta seriale di Arduino.
Processing è un linguaggio di programmazione molto potente, che già state utilizzando in sistemi e TPS.
Per creare un oscilloscopio virtuale, il procedimento è piuttosto semplice: su Arduino, andiamo a caricare uno sketch che si limita a inviare un segnale sul pin 0 – il pin RX della scheda, quello adibito alla trasmissione dati (per intenderci, è il pin da cui “riceviamo” le informazioni del monitor seriale).
Una volta impostato Arduino per inviare informazioni, andremo a scrivere il codice per Processing, che dovrà ricevere i dati e mostrarli graficamente in tempo reale.

Dovrete però stare attenti ad applicare il partitore corretto all'ingresso di Arduino per non far assumere al segnale un valore compreso tra 0 e 5 volt.
Ho trovato queste tre versioni di oscilloscopi, di difficoltà crescente, che possiamo utilizzare nello studio dei raddrizzatori.

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Esempi con calcoli per dimensionare diodi zener e raddrizzatori

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Gli integrati stabilizzatori ci permettono di ottenere in uscita delle tensioni stabilizzate positive o negative su valori fissi di 5/8/12/15/18/24 volt.

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Raddrizzatore a singola semionda

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Simulatore raddrizzatore a ponte

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Condensatore elettrolitico a valle del ponte a diodi.

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Scelta del condensatore elettrolitico.

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Scelta del condensatore elettrolitico.

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Le fotoresistenze sono dei componenti fotosensibili che riescono a variare il proprio valore ohmico in funzione dell’intensità della luce che ricevono.

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Le fotoresistenze non sono altro che dei rivelatori fotoconduttivi.

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Le fotoresistenze non sono altro che dei rivelatori fotoconduttivi.

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Sono costituite da un materiale semiconduttore nel quale i fotoni della luce incidente eccitano gli elettroni del reticolo cristallino, rompono il legame covalente (l’elettrone, grazie all’energia portata dal fotone, non è più legato alla struttura cristallina ma è libero di muoversi) e determinano una variazione della conducibilità.

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Come esempi di applicazione nella figura è  riportato una semplicissimo circuito  fotorivelatore del tipo on/off che può
essere utilizzato nei circuiti TTL o può  essere collegato all’ingresso di un microcontrollore.

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È possibile costruire circuiti fotorivelatori  anche del tipo analogico anziché solo on/off, ossia fotorivelatori in cui il valore della tensione in uscita dal circuito è proporzionale al valore della luce incidente la fotoresistenza.

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Il sistema più semplice ed economico per stabilizzare una tensione continua è quella di utilizzare un piccolo diodo zener

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Diodi ed applicazioni: programma delle prossime due settimane

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Diodi ed applicazioni: programma delle prossime due settimane

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- materiali semiconduttori;
- giunzione p-n e pannelli solari;
- fotodiodo;
- diodo zener;
- ponti a diodi e raddrizzatori;
- stabilizzatori di tensione serie 78xx.

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Nel semiconduttore puro la conducibilità è modesta e comunque molto inferiore a quella dei conduttori.

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La conducibilità può essere accresciuta introducendo nel reticolo cristallino del semiconduttori puro una piccolissima quantità di “impurità”.

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La giunzione è il piano di contatto tra una regione drogata P ed una drogata N di un unico monocristallo.

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Si tratta sostanzialmente di diodi in cui si consente alla luce di cadere sulla giunzione p-n e, in assenza di illuminazione, sono indistinguibili da un normale diodo.
L’energia portata dal raggio solare è detta "quanto luminoso" o "fotone" ed è pari ad h×n, dove h è la costante di Planck.
La sensibilità alla luce è facile da calcolare; se si ha un flusso incidente di radiazione monocromatica W di frequenza n, il numero di fotoni che incide sul semiconduttore è W / (h × n) e la corrente prodotta dalla luce risultante è I = q×e×W / (h × n) dove “q” è un fattore di rendimento ed “e” è la carica dell’elettrone.

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Polarizzando direttamente la giunzione P-N, il polo positivo della batteria spingerà le cavità (cariche maggioritarie positive) della zona P verso la zona N, mentre il polo negativo spingerà gli elettroni (cariche maggioritarie negative) verso la zona P.
Data l’elevata quantità di cariche in movimento la corrente risulta molto elevata.

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Si dice che la giunzione P-N è polarizzata in senso inverso se la regione P viene portata ad un potenziale inferiore a quello della regione N.

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Il Fill-factor (fattore di riempimento) è il rapporto tra la potenza massima e la tensione a vuoto per la corrente di cortocircuito.
Maggiore è il valore del Fill-Factor e migliore è la cella in quanto sta ad indicare che la caratteristica tensione/corrente si avvicina
maggiormente ad un rettangolo.

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Lunghezza d'onda dei raggi infrarossi

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Sistemi di visione sensibili alla luce per un robot

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Sistemi di visione sensibili alla luce per un robot

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Una semplice fotoresistenza è tutto quello che serve per rendere un robot sensibile alla luce. Le fotoresistenze al CdS hanno una sensibilità nei confronti del colore della luce simile all’occhio umano.

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Un fotodiodo ricevente è una giunzione PN polarizzata in senso inverso in cui si realizza uno strato di svuotamento. Il fotodiodo ricevente all’infrarosso è realizzato in modo tale da consentire alla radiazione luminosa (dell’infrarosso) di colpire la giunzione PN.

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I fotodiodi ed i fototransistor trovano una vastissima
applicazione nel funzionamento ON-OFF.

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Sensore di prossimità a raggi infrarossi per robot

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Sensore di prossimità a raggi infrarossi per robot

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Certamente è preferibile evitare la collisione di un robot con un ostacolo (muro, ecc.) che non  accorgersene (utilizzando per esempio un pulsante a contatto azionato da un baffo) solo dopo che questa
sia avvenuta. O si costruisce qualche elaborato radar per misurare le distanze, oppure i modi per individuare e, soprattutto, evitare le collisioni sono solo due: ricorrendo alla luce o agli ultrasuoni. Se
decidiamo di ricorrere alla luce, allora quello di cui abbiamo bisogno è un semplice sensore di prossimità a raggi infrarossi.

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I circuiti contenenti fotodiodi emittenti all’infrarosso sono dimensionati in modo analogo ai circuiti contenenti semplici led.

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Il circuito seguente impiega un integrato comparatore LM339

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Il circuito seguente impiega un integrato comparatore LM339

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L’uscita del comparatore commuta tra i valori alto (+5V) e basso (0V) in base alla quantità di raggi infrarossi che colpisce il fototransistor.