Power & Motor:

Elettronica di potenza e controllo motori sono gli argomenti principali di questa categoria. Articoli tecnici e progetti di riferimento sulla gestione della potenza (power management) con approfondimenti sugli alimentatori e sulla conversione di potenza. Inoltre troverete applicazioni per il controllo dei motori (motor control) ed il pilotaggio dei motori (motor driver).

Non occorrono induttori!

Un assioma fondamentale riguardante gli alimentatori afferma che questi non devono generare un livello eccessivo di rumore. Quindi, alimentatori silenziosi e ben regolati sono importanti per ottenere prestazioni ottimali in molte applicazioni circuitali. Per conseguire tale risultato, è cruciale poter mitigare qualsiasi rumore generato nel corso di questo processo di conversione. Un modo ovvio, a tal fine, consiste semplicemente nell’utilizzare un regolatore lineare. Introduzione Sebbene i regolatori lineari forniscano linee di alimentazione silenziose, presentano efficienza di conversione scadente a elevati rapporti in discesa e ciò può comportare problemi termici per i progetti relativi ad applicazioni a corrente elevata.  Naturalmente, …

Controllo di motori brushless con il metodo della terza armonica

Il controllo di un motore in continua di tipo brushless (BLDC – BrushLess DC) senza ricorrere ad alcun sensore di posizione è stato oggetto di parecchie ricerche e ha dato vita a numerose implementazioni. Lo scopo del presente articolo è descrivere un metodo di controllo originale e proporre una realizzazione semplice e a basso costo che prevede l’uso di un microcontrollore di tipo general purpose e un convertitore A/D esterno. Sebbene le più recenti tendenze privilegiano l’integrazione di tutti in componenti all’interno del microcontrollore, verrà mostrato come un componente ADC121S625 della TI permette di risolvere problemi di natura analogica di una certa entità, assicurare risparmi a livello di microcontrollore e …

Commutazione e protezione dei circuiti elettronici in sistemi alimentati a batteria

I circuiti elettronici alimentati a batteria pongono vari problemi a un ingegnere di sistemi di alimentazione. Nel presente articolo, esploreremo le caratteristiche e i vantaggi offerti da un nuovo dispositivo a micropotenza di protezione della batteria, ideale per impieghi delle batterie che spaziano in vari settori: automotive, medicale, e consumer.  Introduzione A un livello teorico, i circuiti correlati alla batteria (prima della conversione CC/CC) possono essere divisi in quattro funzioni: selezione della potenza, carica (per le batterie ricaricabili), monitoraggio e protezione. Il circuito di selezione della potenza stabilisce le priorità fra le varie fonti di alimentazione in genere disponibili …

Scheda di Controllo carichi con TRIAC e protocollo RC5

In questo articolo parleremo, a completamento del precedente, della scheda TRIAC che verrà comandata dalla Mainboard con PIC16F876A, mediante protocollo RC5. Questa interfaccia permetterà il comando di apparecchiature in corrente alternata a distanza, con un comunissimo telecomando IR . Partiremo dalla descrizione del componente fondamentale che è il TRIAC, illustrando nel dettaglio il circuito di comando realizzato per mezzo di fotoaccoppiatore con zero-crossing MOC3041. Questo può essere un punto di partenza per tutti coloro che hanno voglia di cimentarsi nello studio del controllo di carichi di potenza a distanza tramite il comune protocollo ad infrarossi. Inoltre, prendendo spunto da questa interfaccia se ne …

La ricarica delle batterie e l’arte di arrangiarsi

La maggior parte del mondo in cui viviamo ormai va a batteria. Le batterie sono belle e comode,  perché ci svincolano dai cavi e ci permettono di usare qualsivoglia aggeggio dove e come più ci piace. Le batterie però hanno anche la sfortunata tendenza a scaricarsi, il che ci costringe di tanto in tanto a riattaccarle alla corrente. Nel mondo di oggi, un caricabatterie è importante tanto quanto il dispositivo che usa la batteria stessa. Tuttavia, se lo smartphone ve l’hanno venduto con il caricabatterie incluso nel prezzo, la batteria per il drone probabilmente vuole un caricabatterie apposta, magari …

BJT come switch, il driver e il suo funzionamento

In molte applicazioni dell’elettronica digitale, avere dei buoni interruttori è estremamente importante. La bassa resistenza e semplicità di controllo hanno reso i transistori ad effetto campo preponderanti nella scelta degli switch, tuttavia, rispetto ai loro parenti bipolari (no, non sono transistor dalla personalità multipla), hanno un costo maggiore e nelle applicazioni a bassa potenza per esempio si potrebbe voler ridurre il costo del design. Un BJT è formato da due giunzioni PN attaccate (una giunzione non è nient'altro che un diodo), a differenza del MOSFET la conduzione di corrente ha contributi sia di cariche negative (elettroni) sia di cariche …

Come prevenire le manomissioni dei contatori elettrici

Dalla sua scoperta, l’energia elettrica si è velocemente diffusa ed imposta nella vita di tutti i giorni arrivando alla portata di tutti e sostituendo quasi completamente tutte le altre forme di energia comunemente usate, arrivando fino ai combustibili fossili usati dalle nostre automobili. L’arrivo dell’energia elettrica a casa di tutti, ha portato alla nascita di nuove problematiche e rispettive soluzioni per la produzione, la distribuzione e la regolarizzazione ed è proprio in quest’ambito che nel corso degli anni sono stati creati ed installati contatori, dai primi modelli analogici fino ai nuovissimi digitali, in modo da conoscere e misurare i consumi …

Soluzioni di alimentazione innovative per i sistemi di trasporto

I sistemi di trasporto possono avere gamme della tensione d’ingresso fino a 14V (autoveicoli con una sola batteria), 28V (autocarri, autobus e aeroplani con due batterie) o anche maggiore, e richiedono una o più linee a bassa tensione per sistemi digitali. I progettisti di tali sistemi devono quindi sapere come possono ridurre elevate tensioni d’ingresso in modo semplice, efficiente e affidabile. Esigenze di un sistema di trasporto Quando un’applicazione richiede efficienza elevatissima della conversione di potenza per ridurre al minimo il calore generato a causa della dissipazione di potenza durante la conversione, può essere di ausilio un regolatore a …

Le applicazioni sensibili al rumore richiedono regolatori LDO con livelli ultrabassi di rumore

I regolatori lineari sono circuiti integrati che riducono il valore di una tensione senza bisogno di un induttore. Il regolatore lineare LDO (low dropout) ricade in una particolare tipologia di regolatori lineari, in cui la caduta di tensione – la differenza tra le tensioni di ingresso e uscita necessaria per assicurare la regolazione – in genere è minore di 400mV. I primi progetti di regolatori lineari offrivano cadute di tensione pari a circa 1,3V, così che per un ingresso di 5V, la massima uscita ottenibile era uguale a soli 3,7V affinché il dispositivo rimanesse nel campo di regolazione. Più …

Control loop design per l’ottimizzazione delle batterie agli ioni di litio

Il risparmio energetico e la tutela ambientale giocano un ruolo importante nella vita quotidiana delle persone, con l’introduzione di sistemi che fanno sempre di più affidamento alle energie alternative (pensiamo ai sistemi fotovoltaici con accumulatori per sopperire alla mancanza di energia). Le tecnologie utilizzano grandi quantità di batterie ricaricabili, efficienti ed in genere agli ioni di litio. In un primo storico approccio la loro capacità di storage venne vista come un notevole vantaggio rispetto all’efficienza migliorata poi nel corso del tempo. Un tipico goal al risparmio energetico è quello di immagazzinare energia durante i periodi di non di punta …

La scelta dell’alimentazione per i dispositivi wireless remoti

Confrontando le differenze di prestazioni tra le batterie di tipo commerciale e quelle di livello industriale, è possibile identificare il tipo di alimentazione che offre i maggiori risparmi sui costi a lungo termine. Quello che stiamo vivendo è sicuramente un momento emozionante per la tecnologia wireless a distanza. Ciò è stato determinato dalla concomitanza di una serie di sviluppi favorevoli, tra cui il rapido emergere dell’Internet delle Cose a livello Industriale (IIoT), ed il continuo sviluppo di protocolli di comunicazione a bassa potenza quali ZigBee, Bluetooth, DASH7, INSTEON, e Z-Wave. I recenti progressi compiuti dalla tecnologia delle batterie al litio …

Alimentatore da laboratorio regolabile 45 W

In ogni laboratorio è fondamentale la presenza di almeno un alimentatore regolabile. La maggior parte dei dispositivi richiede un’alimentazione, sia essa singola o duale. I valori possono variare, si passa da qualche volt fino ad arrivare all’ordine di qualche decina. Gli alimentatori stabilizzati appartengono a due categorie: lineari e switching. Gli alimentatori lineari trovano spazio in applicazioni che richiedono un basso ripple e di conseguenza un basso rumore, utilizzano un trasformatore e una serie di circuiti raddrizzatori e processi di filtraggio per produrre una tensione continua molto pulita. Con opportuni potenziometri è possibile regolare il livello di tensione desiderato. …

Indirizzamento per la gestione dei sistemi di alimentazione

La base di tutte le applicazioni PMBus, compresa la gestione dei sistemi di alimentazione (PSM, power system management) è la possibilità, per il master PMBus (host del sistema) di comunicare con tutti gli slave PMBus (controller PSM, manager PSM, µModules PSM e dispositivi monolitici PMBus) sul bus. Ogni slave presente sul bus deve avere un indirizzo unico che non sia in conflitto con altri dispositivi. Il master del bus deve anche essere in grado di comunicare con gli slave PSM in alcune situazioni meno ovvie: Individuazione di indirizzi, Azioni globali, Tensioni multifase, Memoria non volatile (NVM) non valida, Multiplatori …

Voltage Reference nel sensing dei processi industriali di controllo

I grandi impianti industriali si affidano a strumentazione elettronica per fornire misurazioni accurate e stabili per controllare i loro processi. La stabilità di uno strumento è essenziale e dipende dalla sua applicazione e l'ambiente in cui esso opera. Le temperature fluttuanti,  le condizioni di produzione difficili, l'umidità e il tempo trascorso sono tutti fattori che influenzano la stabilità.  Quando un sensore o strumento subisce variazioni di temperatura o stress fisico, nel corso del tempo le sue prestazioni cominceranno a subire dei degradi ( 'deriva’ o drift). In questo caso i dati di misura dal sensore diventano inaffidabili e possono …

Gli effetti di rumore di una linea di alimentazione

Alimentando un circuito, ci si preoccupa che la sorgente sia stabile, entro un determinato range. Ma se non lo fosse? Quante volte abbiamo sentito parlare di disturbi dell’alimentazione? Può un’alimentazione creare rumore in un circuito, o rendere corrotti i suoi risultati? Esiste un modo per quantificare gli effetti di disturbo di una linea di alimentazione? Ovviamente si, ed è un parametro con cui chiunque progetti circuiti, si sarà scontrato almeno una volta. Vediamo in dettaglio come capire, ed usare a nostro vantaggio, il PSRR. Introduzione Il PSRR (Power Supply Rejection Ratio) è la capacità di un circuito di rigettare …

Monitoraggio di alimentatori a singolo canale con rilevazione della temperatura in remoto

Molte applicazioni con un singolo regolatore di potenza possono trarre vantaggio dalle funzioni di monitoraggio e controllo di un dispositivo di gestione dell’alimentatore, ma la maggior parte dei circuiti integrati di tale dispositivo ha più di un canale. In un’applicazione con un solo alimentatore, vi sarà un set inutilizzato di pin di conversione D/A e di conversione A/D; anziché lasciare sprecare il canale inutilizzato, è possibile usare questi pin e alcune righe di codice del microcontroller per rilevare la temperatura in remoto. LTC2970 è un dispositivo di monitoraggio e controllo di alimentatori che presenta 2 canali, ciascuno dei quali …

Applicare un’elevata potenza con telemetria e controllo digitale in aree compatte di schede di circuiti

Non dovrebbe sorprendere nessuno che uno dei principali fattori trainanti dell’adozione continua della gestione digitale di sistemi di alimentazione (DPSM, Digital Power System Management) nei settori delle telecomunicazioni e dei computer è rappresentato dagli elevati livelli di corrente necessari per gli ASIC e/o FPGA con dimensioni inferiori ai 20nm che sono alla base dell’architettura di tali sistemi. Introduzione Gli ASIC più recenti impiegati negli switch dei data center della generazione successiva rendono possibile un set di interfacce più flessibili per porte attraverso le quali si propaga traffico Ethernet a velocità comprese tra 100Mbit/s e 100Gbit/s, e Fiber Channel a …

Li-Fi: la tecnica di trasmissione wireless di tipo ottico

La tecnologia Li-Fi, peraltro già nota e oggetto da anni di investimenti anche considerevoli, sta ultimamente calamitando l'attenzione del web e non solo, non fosse altro per l'interessamento di Apple per un suo futuro impiego sugli iPhone. Li-Fi, acronimo di Light Fidelity, è una tecnica di comunicazione wireless bidirezionale ad alta velocità che utilizza la luce come mezzo di comunicazione. Il nome è stato coniato da Harald Haas, docente all'Università di Edimburgo, e co-fondatore di pureLiFi, un'azienda che sviluppa e produce dispositivi basati sull'impiego di questa tecnologia. Vediamo in questo articolo quali sono i vantaggi ed i limiti di …

Wearables, dove l’autonomia è un fattore chiave.

Il mercato dei dispositivi smart indossabili è in forte crescita. Solo nel 2015 ha superato i 200 milioni di vendite e le previsioni per quest’anno sono ancora più ottimistiche. I wearables sono passati dall’essere dei semplici gadget per estimatori ad accessori rivoluzionari e innovativi sia in termini di utilità che in termini di design. I grandi brand mondiali di recente hanno aperto uno spiraglio su questo mondo, interessandosi alle possibilità che questa tecnologia può offrire loro. Ma qual è lo scoglio che impedisce una completa integrazione nel mercato mondiale?  Proviamo a dare delle possibili soluzioni, partendo da quella che …

Convertitori DC/DC per la tecnologia Mosfet SiC

La tecnologia Mosfet SiC dispone di funzionalità che lo rendono uno switch con caratteristiche superiori rispetto ai suoi omologhi di Silicio (Si). Permette di ridurre drasticamente le perdite di commutazione, offrendo nello stesso tempo una migliore conducibilità termica rispetto ad altre soluzioni. Una delle sfide dei driver MOSFET SiC è l'alta frequenza e alta tensione alla quale essi sono accesi. In questo contesto si sono sviluppati una serie di convertitori DC/DC per soddisfare le esigenze di pilotaggio dei Mosfet SiC. In particolare, la RECOM ha presentato nuovi dispositivi con alto isolamento fino a circa 4 kV DC e certificati …

Considerazioni sul design di alimentatori per gli ADC high speed

La sfida dell’elettronica è quella di massimizzare il risparmio energetico senza compromettere le prestazioni del sistema o di un IC quale un ADC, FPGA e così via. I progettisti possono scegliere il funzionamento a batteria e nello stesso tempo ridurre il fattore di forma con la necessità di trovare delle modalità al fine di ridurre il calore. Nell’ambito di un sistema di acquisizione high speed, una possibilità per ridurre il consumo energetico è quella di ottimizzare l'alimentazione per il convertitore di dati. I recenti progressi nella progettazione e la relativa tecnologia di processo, hanno permesso agli ADC di essere …

Algoritmi più intelligenti migliorano le prestazioni dei motori passo-passo

Il motore passo-passo è una scelta diffusa per il controllo intelligente del movimento di precisione. A differenza di un motore a corrente continua standard, che è progettato per la rotazione costante, il motore passo-passo gira attorno ad un asse un passo alla volta. Per questo è ideale per le applicazioni che richiedono precisione nel posizionamento e nel controllo della velocità. Tuttavia, per garantire che il controllo del motore rimanga preciso in tutti i punti di funzionamento dell'applicazione, è importante regolare il motore in base al controller.   Introduzione Un tipico motore passo-passo comprende uno statore, un rotore collegato a un …

Misura del rumore 2nV/√Hz e della reiezione a 120dB di segnali dell’alimentatore in regolatori lineari

Un alimentatore silenzioso, ben regolato, è importante per ottenere prestazioni ottimali in varie applicazioni circuitali. Gli oscillatori controllati in tensione (VCO) e gli oscillatori al quarzo controllati in tensione di precisione (VXXO), rispondono in tempi brevissimi a variazioni della tensione (“segnali”) di piccola entità dell’alimentatore. Gli anelli ad aggancio di fase (PLL) richiedono un alimentatore stabile, poiché segnali dell’alimentatore generano direttamente rumore di fase all’uscita. Gli amplificatori RF richiedono alimentatori silenziosi poiché non hanno un circuito di reiezione di segnali dell’alimentatore, per cui variazioni della tensione del regolatore si manifesteranno sotto forma di bande laterali indesiderate e ridurranno il …

Aggiornamenti sulle normative riguardanti l’efficienza degli alimentatori esterni

Dovuto al continuo aumento delle emissioni di anidride carbonica, la maggior parte dei paesi ha introdotto delle norme per regolare l'efficienza degli alimentatori esterni (EPS) in modo da ridurre lo spreco delle nostre risorse naturali. Questa legislazione incoraggia i produttori di alimentatori ad introdurre modelli EPS con una maggiore efficienza e un basso consumo in assenza di carico, con un graduale rafforzamento di questi limiti; i governi e gli enti regolatori di tutto il mondo stanno effettivamente guidando il settore dei power supply così da avere prodotti sempre più efficienti. Introduzione Negli Stati Uniti sono presenti una serie di …

Una tecnica di controllo sensorless

Gli azionamenti elettrici hanno lo scopo di  convertire l’energia elettrica (parametro di input) in una energia meccanica (parametro di output).  La conversione è realizzata mediante un attuatore con il design di sistemi circuitali di potenza.  A tal fine, l’azionamento ha lo scopo di indirizzare il motore elettrico verso una posizione desiderata. Il controllo di motori è alla base di qualsiasi sistema meccanico-elettronico che ogni giorno utilizziamo (lavatrici, automobili, treni, ecc..). In particolar modo il controllo permette di ottenere una dinamica della velocità, con conseguente regolazione della posizione. In quest’articolo sarà mostrata una tecnica di controllo sensorless per stimare la velocità di rotazione di un …