Convertitore di tensione a pannello solare per dispositivi IoT

L’obiettivo di questo progetto (che, una volta tanto, non utilizza alcun tipo di microcontrollore) è quello di realizzare un alimentatore compatto in grado  di alimentare piccoli dispositivi IoT per applicazioni indoor (sì, avete letto bene, stiamo proprio parlando di applicazioni per uso al coperto). L’Internet delle Cose (o più semplicemente IoT, Internet of Things) definisce una rete di dispositivi fisici di tipo embedded, progettati con un opportuno hardware, software, sensori di vario tipo, e con la possibilità di connettersi ad altri dispositivi per scambiarsi delle informazioni. La caratteristica principale di questo progetto è la sua capacità di operare con una sorgente di ingresso di bassa potenza (anche soli 7,5 µW sono sufficienti), consentendo di utilizzare un mini pannello solare di basso costo. Il progetto presenta altre interessanti caratteristiche, quali una batteria di backup e dimensioni estremamente compatte, rese possibili dall’impiego dell’integrato LTC3129 di Linear Technologies.

Introduzione

La diffusione della tecnologia RFID, che non richiede l’utilizzo di costose licenze, ha permesso la crezione di un continuum tra dispositivi, oggetti, e cose interconnessi tra loro in modo globale. Una visione differente dell’IoT è quella secondo la quale gli oggetti, gli animali, e le persone, sono tutti provvisti di un sistema di identificazione univoco, con la possibilità di trasferire i dati all’interno di una rete senza necessità di interazione uomo-uomo o uomo-macchina. Concetti molto affascinanti, sicuramente, ma l’oggetto di questo articolo di Elektor [1] è ovviamente l’elettronica, cominciamo quindi ad esaminare i componenti richiesti per la sua realizzazione.

I componenti

Tra le principali caratteristiche tecniche dei convertitori buck/boost LTC3129 e LTC3129-1 prodotti da Linear Technology possiamo subito notare la frequenza operativa (fissa) pari a 1,2 MHz, il controllo in modo corrente, la compensazione di loop interna, il funzionamento automatico in Burst Mode (oppure in modo PWM a basso rumore), la possibilità di programmare la soglia UVLO, un’uscita che indica lo stato dell’alimentazione, e la funzionalità MPPC (acronimo di Maximum Power Point Control) che consente di ottimizzare il trasferimento di potenza quando si utilizzano delle celle fotovoltaiche. Una descrizione più approfondita di questi componenti è disponibile visitando gli indirizzi [2] e [3] indicati nella sezione "Riferimenti".

Le principali caratteristiche tecniche del progetto qui proposto possono essere riassunte nel modo seguente:

  • capacità di immagazzinare energia proveniente dall’illuminazione indoor;
  • utilizzo di un pannello solare con VOUT tipica di 5 V, e corrente di 42 µA;
  • funzionamento con potenze in ingresso molto ridotte (fino a 7,5 µW);
  • tensione di uscita (tipica) pari a 3,2 V;
  • circuito configurabile per l’utilizzo sia del convertitore LTC3129 che del convertitore LTC3129-1;
  • circuito facilmente configurabile per generare diversi valori di tensione di uscita;
  • batteria tampone opzionale;
  • possibilità di utilizzare un supercondensatore;
  • possibilità di acquistare il dispositivo già assemblato, pronto per l’utilizzo.

Il circuito

Il circuito, visibile in Figura 1, sfrutta pienamente la caratteristica unica [...]

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Una risposta

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 29 settembre 2016

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