Curso Profissional de Técnico de Eletrónica e...

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Escola Secundária Afonso Lopes VieiraCurso Profissional de Técnico de Eletrónica e Telecomunicações

2009/2012

Sistema de Gestão de Energia para Carro

Solar

Relatório da Prova de Aptidão Profissional

Celso Filipe Mendes Fernandes, N.º 18328, 3.º ET

Leiria, junho de 2012

Escola Secundária Afonso Lopes VieiraCurso Profissional de Técnico de Eletrónica e Telecomunicações

2009/2012

Sistema de Gestão de Energia para Carro

Solar

Relatório da Prova de Aptidão Profissional

Celso Filipe Mendes Fernandes, N.º 18328, 3.º ET

Orientador – Paulo Manuel Martins dos Santos

Coorientadora – Judite de Jesus Rosa Judas da Cunha Vieira

Leiria, junho de 2012

Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes

Dedicatória

Dedico o meu projeto ao meio ambiente pois foi inspirado nesse meio que realizei este

trabalho. Dedico-o também, dando grande importância, a todas as pessoas que me

incentivaram e tiveram um fator determinante no meu projeto final como é o caso dos

professores.

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Agradecimentos

Este trabalho não teria sido possível sem a colaboração e a boa vontade daqueles a que agora

me refiro. A todos os meus sinceros agradecimentos.

Ao Dr. Pedro Biscaia, Diretor da Escola Secundária Afonso Lopes Vieira.

À Dr.ª Judite Vieira, ex-Presidente do Conselho Executivo, pela abertura do curso e pela

ajuda prestada.

Ao professor e orientador de curso, Dr. Paulo Santos, que tão amavelmente me orientou, pela

disponibilidade, interesse e recetividade com que me recebeu e pela prestabilidade com que

me ajudou.

Aos diretores de turma, um agradecimento muito especial por todo o apoio e motivação que

me transmitiram.

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Índice geral

Dedicatória...................................................................................................................................i

Agradecimentos..........................................................................................................................ii

Índice geral................................................................................................................................iii

Outros índices.............................................................................................................................v

Índice de figuras.....................................................................................................................v

Índice de tabelas.....................................................................................................................v

Resumo......................................................................................................................................vi

Palavras-chave.......................................................................................................................vi

1.Introdução...............................................................................................................................1

1.1.Apresentação de ideias e linhas fundamentais................................................................1

1.2.Objetivos a alcançar........................................................................................................1

1.3.Estrutura do relatório.......................................................................................................1

2.Desenvolvimento....................................................................................................................3

2.1.Fundamentação do projeto..............................................................................................3

2.2.Métodos e técnicas utilizadas..........................................................................................9

2.3.Execução do projeto........................................................................................................9

2.4.Características I–V e P–V dos painéis solares utilizados..............................................15

3.Conclusão..............................................................................................................................18

Bibliografia...............................................................................................................................19

Anexos......................................................................................................................................21

Anexo 1 – Folha de dados (datasheets) dos principais componentes...................................22

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Outros índices

Índice de figuras

Figura 1: Painel solar fotovoltaico..............................................................................................3

Figura 2: Constituição da célula solar fotovoltaica.....................................................................4

Figura 3: Eletrificação de aldeias rurais remotas em África.......................................................5

Figura 4: Esquema da utilização de um sistema de painéis solares fotovoltaicos numa

habitação.....................................................................................................................................6

Figura 5: Percurso da World Solar Challenge de 2009...............................................................8

Figura 6: Nuna, veículo movido a energia solar que venceu o World Solar Challenge de 20058

Figura 7: Esquemático desenhado no EAGLE.........................................................................10

Figura 8: Projeto montado em placa de ensaio.........................................................................12

Figura 9: FLuxograma simplificado do programa....................................................................12

Figura 10: Curva I-V do painel 1..............................................................................................15

Figura 11: Curva P-V do painel 1.............................................................................................15

Figura 12: Curva I-V do painel 2..............................................................................................16

Figura 13: Curva P-V do painel 2.............................................................................................16

Índice de tabelas

Tabela 1 – Lista de material......................................................................................................11

Tabela 2: Valores medidos no painel 1......................................................................................15

Tabela 3: Valores medidos no painel 2......................................................................................16

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Resumo

Este projeto consiste na elaboração de um sistema de gestão de energia para um carro

alimentado por energia solar, com o intuito de tirar o maior proveito dos recursos renováveis,

neste caso, a energia solar em que o objetivo será fazer mover um carro através deste tipo de

fonte de energia.

Tomou-se como base do trabalho um chassis que deverá utilizar matérias leves, esta estrutura

deve também contemplar a fixação dos painéis fotovoltaicos. As duas rodas motrizes

colocadas na parte posterior do carro serão acionadas por um pequeno motor elétrico de

corrente contínua específica para aplicações solares. Na parte frontal dos chassis deve ser

montada uma terceira roda que permite orientar/direcionar o veículo.

A gestão de energia estará a cargo de um microcontrolador PIC12F683, em modo de baixo

consumo. Para suprir pequenas carências energéticas, devido a nuvens ou outras sombras de

curta duração, recorre-se a supercondensadores (condensadores de elevada capacidade) como

reservatórios de energia.

Palavras-chave

Microcontrolador, carro solar, gestão de energia, energias renováveis

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1. Introdução

A importância da energia solar é uma mais-valia para o futuro pois tem a vantagem de ser

uma fonte de energia limpa e renovável, não se esgota, não polui o meio ambiente e não

precisa de geradores especiais para a produção de energia elétrica.

1.1. Apresentação de ideias e linhas fundamentais

O tema deste projeto é um sistema de gestão de energia para carro solar e foi escolhido

essencialmente pelo gosto pelas energias renováveis pois é algo que me fascina e de certa

forma desperta a minha curiosidade pela maneira como podemos aproveitar e trabalhar as

coisas que a natureza nos oferece, neste caso este projeto foi desenvolvido com vista a um

aproveitamento da energia solar.

1.2. Objetivos a alcançar

O objetivo final para este projeto é apresentar um sistema de gestão da energia para um carro

capaz de se mover através de energia solar.

O objetivo relativo à construção, foi tentar criar uma plataforma consistente, mas feita a partir

de materiais leves, todavia tive algumas dificuldades na recolha de materiais. Por isso, fiquei-

me pelo desenvolvimento e programação de toda a eletrónica.

Em relação à sua constituição no que toca a componentes do circuito, aprender a utilizar,

programar o microcontrolador PIC12F683 de 8 pinos e estudar a maneira como os painéis

solares funcionam, foram estes os principais objetivos.

1.3. Estrutura do relatório

Este relatório inicia-se com os Agradecimentos, onde aproveito esse espaço para agradecer o

apoio e ajuda prestada por várias entidades. Depois, vem o Resumo, onde explico

- 1 -


sucintamente cada passo para a realização do projeto, de seguida temos o capítulo da

Introdução que se divide em vários subtemas onde divulgo a maneira pensada e estruturada

como todo o trabalho foi realizado. No capítulo Desenvolvimento e os seus diversos subtemas

é tratado todo o trabalho realizado no âmbito da Prova de Aptidão Profissional. Para finalizar,

temos o capítulo da Conclusão onde é feito o balanço de todo o projeto e de todo o trabalho

realizado.

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2. Desenvolvimento

Neste capítulo vou fazer um apanhado de tudo, ou seja, vou referir o funcionamento, a

importância nos dias de hoje e as vantagens e desvantagens dos painéis solares. Irei também

especificar em termos práticos, todos os passos dados até à conclusão do projeto e referir

todos os materiais e programas utilizados.

2.1. Fundamentação do projeto

Painéis solares

Um painel fotovoltaico é um conjunto de células fotovoltaicas ligadas entre si. Os painéis

fotovoltaicos conectados formam um módulo fotovoltaico.

Os principais componentes da célula fotovoltaica correspondem às camadas (em sanduíche)

de materiais semicondutores (cristais de silício) onde é produzida a corrente elétrica. Além

- 3 -

Figura 1: Painel solar fotovoltaico


dos materiais semicondutores, a célula fotovoltaica apresenta dois contactos metálicos, em

lados opostos, para fechar o circuito elétrico. O conjunto encontra-se encapsulado entre um

vidro e uma placa de suporte de fundo, essencialmente para evitar a sua degradação

provocada pelos fatores atmosféricos – vento, chuva, poeira, vapor, etc..

Funciona por ação da radiação solar, é criada uma diferença de potencial nos extremos do

semicondutor. As células fotovoltaicas convertem a radiação solar em eletricidade a partir de

processos que se desenvolvem ao nível atómico nos materiais de que são constituídas,

geralmente silício.

- 4 -

Figura 2: Constituição da célula solar fotovoltaica


Aplicações

O baixo rendimento no processo de conversão (cerca de 25%) e o elevado custo das

tecnologias empregues são ainda fatores impeditivos de uma utilização em grande escala, mas

em numerosas aplicações de eletrificação no domínio das necessidades de energia elétrica de

baixa e média potência já é viável:

− Eletrificação de casas em locais isolados (meio rural);

− Bombagem de água;

− Sinalização (boias marítimas, faróis, aeroportos, passagens de nível, etc.);

− Sistemas de telecomunicações (TV, rádio, telefone);

− Dispositivos usados na dessalinização da água salgada;

− Alimentação de parquímetros;

− Aplicações de micropotência (relógios, máquinas de calcular, rádios portáteis,

lanternas, etc.);

− Aplicações noturnas ligadas à iluminação.

- 5 -

Figura 3: Eletrificação de aldeias rurais remotas em África


Princípio de funcionamento

Os painéis solares fotovoltaicos convertem a energia solar em energia elétrica através do

efeito fotoelétrico, depois a regulação da potência dos painéis é feita por um controlador que

define e regula a quantidade de energia que o painel deve transferir para as baterias, de

seguida o sistema de armazenamento de eletricidade armazena toda a energia com o objetivo

de continuar a alimentar a casa durante a noite e em dias mais nublados. Por fim, a energia

será distribuída pela cablagem elétrica já existente na casa.

Vantagens

A energia solar não polui durante o seu uso.

Os painéis solares são cada vez mais potentes e ao mesmo tempo o seu custo é cada vez mais

baixo.

- 6 -

Figura 4: Esquema da utilização de um sistema de painéis solares fotovoltaicos numa

habitação


A energia solar é excelente em lugares de difícil acesso pois a sua instalação não obriga a

grandes investimentos em linhas de transmissão.

As centrais necessitam de uma manutenção mínima.

Desvantagens

Os preços dos equipamentos são muito elevados em relação aos outros meios de obtenção de

energia.

As formas de armazenamento de energia solar são pouco eficientes.

De acordo com a situação climatérica (chuvas, neve, ...), existe variação nas quantidades de

energia produzida.

Durante a noite não existe produção de energia, obrigando à compra e instalação de um

sistema de armazenamento de energia.

Outros desafios

Também relacionado com a energia solar em vários países organizam-se competições de

corridas de carros solares.

A mais conhecida e importante competição deste género é realizada na Austrália, a World

Solar Challenge que é uma corrida de carros movidos a energia solar que percorrem cerca de

3.021 km (1.877 milhas) durante vários dias e que vai desde Darwin, a norte, até Adelaide, a

sul do continente australiano, ver figura 5.

A competição atrai equipas de todo o mundo, a maioria das quais representam universidades

ou empresas, embora algumas escolas do ensino não superior, também, estejam representadas.

A competição tem uma história de 20 anos que abrange nove corridas, o evento inaugural

teve lugar em 1987.

O objetivo da competição é promover a pesquisa na área dos carros solares e áreas afins. A

próxima edição da competição irá realizar-se em 2013.

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- 8 -

Figura 5: Percurso da World Solar Challenge de 2009

Figura 6: Nuna, veículo movido a energia solar que venceu o World

Solar Challenge de 2005


2.2. Métodos e técnicas utilizadas

Comecei por desenhar o esquemático no programa EAGLE da CadSoft, depois utilizei o

Great Cow Graphical BASIC para elaborar o código do programa. Em termos práticos

comecei por reunir todos os componentes montando-os numa breadboard e depois fui fazer

testes com os painéis solares e registar os valores das várias medições feitas, com vista à

caracterização elétrica dos mesmos.

2.3. Execução do projeto

Apresenta-se na figura 7 o esquemático do circuito elaborado no EAGLE, nele podemos ver o

microcontrolador PIC12F683 que funciona com uma tensão de alimentação entre 2 e 5,5V, é

muito robusto, de baixo consumo e possui um oscilador interno dispensando assim vários

componentes eletrónicos.

O díodo de Schottky 1N5819, que é um díodo de comutação rápida, serve para quando não

houver luz, a energia armazenada não ser consumida através dos painéis solares. O díodo D8

um díodo Zener de 3,3V, que regula a tensão de alimentação do microcontrolador e circuitos

adjacentes. O díodo D1 é de roda livre e serve essencialmente para proteção do transístor T1

aquando da comutação – ligar e desligar – do motor de tração do carro solar. Refira-se a

importância do valor da resistência de base do transístor T1, que deverá originar uma injeção

de corrente na base do transístor tal que sustente a corrente de coletor necessária ao

funcionamento do motor, caso contrário o transístor não irá conduzir. Esta foi uma das

batalhas duras do meu projeto, mas finalmente com a ajuda do professor foi ultrapassada.

De referir também o condensador C1 de elevada capacidade, também designado de

supercondensador, que é o elemento que armazena a energia elétrica para momentos em que a

luz direta do sol não esteja disponível.

Pensou-se ainda na utilização de dois sensores S1 e S2, a montar no para-choques dianteiro do

carro, e um servomotor acoplado à roda dianteira do veículo que permitirá controlar a direção

do carro solar, no entanto, por manifesta falta de tempo e materiais com as especificações

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adequadas a esta aplicação, não foi possível desenvolver na prática tal funcionalidade.

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Figura 7: Esquemático desenhado no EAGLE


Na tabela 1 lista-se todo o material utilizado no projeto.

Tabela 1 – Lista de material

Item n.º Nome Quantidade Descrição/Valor

1 C1 1 Condensador eletrolítico de 0,22F 5,5V, ou superior

2 C2 1 Condensador cerâmico de 100nF

3 D1 1 Díodo rápido 1N4148

4 D2 1 Díodo de Schottky 1N5819

5 D 1 Díodo Zener de 3,3V 1W

6 IC1 1 Microcontrolador PIC12F683

7 LED1 1 LED Ø5mm vermelho

8 PS1,

PS2

2 Painel solar de 2V 400mA

9 R1 1 Resistência de 390Ω 1/4W


11 R3 1 Resistência de 10Ω 2W

12 R4,

R5

2 Resistência de 10kΩ 1/4W

13 R6,

R7

2 Resistência de 12kΩ 1/4W


15 T1 1 Transístor 2N2222A

16 S1,

S1

2 Microinterruptor

17 JP3 1 Barra com 3 terminais

18 JP1, JP2,

JP4, JP5,

JP6, JP7,

JP8, JP9,

JP10

9 Barra com 2 terminais

- 11 -


Apresento na figura 8 uma fotografia da minha placa de ensaio com o circuito do projeto

montado nela.

Segue-se o fluxograma representativo do código-fonte desenvolvido para a programação.

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Figura 8: Projeto montado em placa de ensaio

Figura 9: FLuxograma simplificado do programa


À semelhança da simplicidade do fluxograma, também o código-fonte desenvolvido para a

programação do microcontrolador é de uma simplicidade extrema, como se pode observar na

listagem que se segue:

'##########################################################################' ' Nome do programa: celso_final.gcb' ' Descrição: Código-fonte desenvolvido para a programação do ' microcontrolador PIC12F683 do sistema de gestão de ' energia para carro solar.' ' Autor(es): Celso Fernandes' ' Turma: 3. ET' ' Disciplina: Prova de Aptidão Profissional (PAP)' ' Curso: C P de Técnico de Eletrónica e Telecomunicações' ' Escola: Escola Secundária Afonso Lopes Vieira' ' Data: 26/04/2012' '##########################################################################

;Chip Settings#chip 12F683,4#config FCMEN=OFF, IESO=OFF, BOD=ON, CPD=OFF, CP=OFF, MCLRE=OFF, PWRTE=ON, WDT=OFF, OSC=INTRC_OSC_NOCLKOUT

;VariablesDim Temp1 As byte

'Inicialização da direcionalidade dos pinosDir GPIO.0 Out

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Dir GPIO.1 OutDir GPIO.3 InDir GPIO.4 OutDir GPIO.5 In

'Rotina principal do programaMain:

'Lê a tensão analógica do divisor de tensão (R6, R7) ligado ao pino 5' com uma resolução de 8 bits (0..255), 0 corresponde a 0V e 255 a +VCC (aprox. 3,3V)Temp1 = ReadAD(AN2)

'Verifica se há energia no reservatório' 1,5V (128) - 1,75V (150) - 2,0V (170)If Temp1 > 150 Then

'Se a energia estiver no máximo liga o motorSet GPIO.1 On

' e acende continuamente o LEDSet GPIO.4 On

End If

'Verifica se a energia está a esgotar-seIf Temp1 < 135 Then

'Se o nível estiver baixo desliga o motorSet GPIO.1 OffSet GPIO.4 Off

' e vai piscando o LEDPulseOut GPIO.4, 25 ms

End If

'Espera um segundoWait 1 s

'Volta ao início da rotina principal do programa

- 14 -


Goto Main

2.4. Características I–V e P–V dos painéis solares utilizados

Neste subcapítulo incluo as tabelas com os valores obtidos nas medições efetuadas tendo em

vista a caracterização dos dois painéis solares disponibilizados pela escola no âmbito deste

projeto.

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Tabela 2: Valores medidos no painel 1

Painel 1

V I [A] P [W]2,28 0 02,23 0,04 0,12,22 0,05 0,112,21 0,05 0,122,2 0,07 0,14

2,19 0,08 0,172,17 0,09 0,22,15 0,11 0,232,11 0,14 0,32,03 0,19 0,391,9 0,25 0,48

1,66 0,31 0,511,18 0,34 0,41

Figura 10: Curva I-V do painel 1

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,40

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

Característica I-V(Painel 1)

Tensão [V]

Cor

rent

e [A

]

Figura 11: Curva P-V do painel 1

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,40

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Característica P-V(Painel 1)

Tensão [V]

Pot

ênci

a [W

]


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Tabela 3: Valores medidos no painel 2

Painel 2

V I [A] P [W]2,26 0 02,21 0,05 0,12,21 0,05 0,122,19 0,07 0,152,18 0,08 0,172,18 0,08 0,182,13 0,12 0,262,08 0,16 0,342,04 0,19 0,391,99 0,22 0,441,94 0,26 0,51,8 0,32 0,57

1,06 0,35 0,37

Figura 12: Curva I-V do painel 2

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,40

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

Característica I-V(Painel 2)

Tensão [V]

Cor

rren

te [A

]

Figura 13: Curva P-V do painel 2

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,40

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Característica P-V(Painel 2)

Tensaõ [V]

Cor

rent

e [A

]


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3. Conclusão

O gosto pelo projeto que realizei foi a grande fonte de inspiração para que eu conseguisse e

arranjasse motivação para seguir com o trabalho em frente e concluir o mesmo. Houve alguns

constrangimentos e contratempos como, por exemplo, a dúvida de como iniciar o projeto mais

propriamente na parte do desenho do esquemático pois tinha pouco conhecimento no

funcionamento do programa EAGLE e na parte mais prática tive uma pequena dificuldade em

relação à ligação de alguns componentes, mas problemas e dificuldades essas que foram

ultrapassadas com pesquisa e esclarecimento de dúvidas junto do meu professor.

Num balanço geral, pode concluir-se que esta experiência e este projeto foram uma mais-valia

para a minha aprendizagem visto que consegui ultrapassar as dificuldades e consegui

apresentar o trabalho final a funcionar o que fez com que o resultado final fosse bem

conseguido. Portanto é um balanço positivo que se faz a este projeto tendo em conta todos os

obstáculos anteriormente referidos.

A minha sugestão é que cada vez mais devemos apostar nas energias renováveis, pois apesar

de serem grandes investimentos em termos económicos, são uma ótima solução para o futuro.

O meu desejo seria um dia poder construir algo do género, mas à escala humana.

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Bibliografia

[1] Sítio de internet da empresa Hemera, acedido a 20 de março de 2012, em

http://www.hemeraenergy.com/.

[2] VILLA CARLOS PAZ POR LA TIERRA: mayo 2009, acedido a 20 de março de

2012, em http://vcp-porlatierra.blogspot.pt/2009_05_01_archive.html.

[3] How Solar Cells Work – HowStuffWorks.com, acedido a 22 de março de 2012, em

http://science.howstuffworks.com/environmental/energy/solar-cell.htm.

[4] Condensador Tipo Bateria 0,22F 5,5V – Sonigate, acedido a 15 de novembro de 2012,

em http://www.sonigate.com/pt/product/show_details/28925/Condensador-Tipo-

Bateria-022F-55V.

[5] Painéis fotovoltaicos – NotaPositiva, acedido a 17 de novembro de 2011, em

http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/fisico_quimica/fisico_q

uimica_trabalhos/paineisfotovoltaicos.htm.

[6] Painéis solares fotovoltaicos – PLURIENERGIA, acedido a 17 de novembro de 2011,

em http://www.plurienergia.pt/paineis-solares-fotovoltaicos.html.

[7] Painel solar fotovoltaico – Wikipédia, acedido a 27 de março de 2012, em

http://pt.wikipedia.org/wiki/Painel_solar_fotovoltaico.

[8] Energia solar – Oficina da Net, acedido a 27 de março ed 2012, em

http://www.oficinadanet.com.br/artigo/ciencia/energia_solar.

[9] Vários artigos sobre energia solar – Jornal de Notícias, acedido entre 1 de novembro

de 2011 e 24 de abril de 2012, em http://www.jn.pt/paginainicial/.

[10] Energia solar – Wikipédia, acedido a 28 de março de 2012, em

http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar.

[11] Tokai University Wins 2009 Global Green Challenge in Solar Car Equipped with

Sharp Solar Cells, acedido a 28 de março de 2012, em http://sharp-

world.com/corporate/news/091029.html.

[12] Nuna – Wikipedia, acedido a 10 de abril de 2012, em

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuna.

- 19 -

http://www.hemeraenergy.com/#solucoes-desenvolvidas/1/1

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuna

http://sharp-world.com/corporate/news/091029.html

http://sharp-world.com/corporate/news/091029.html

http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar

http://www.jn.pt/paginainicial/

http://www.oficinadanet.com.br/artigo/ciencia/energia_solar

http://pt.wikipedia.org/wiki/Painel_solar_fotovoltaico

http://www.plurienergia.pt/paineis-solares-fotovoltaicos.html

http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/fisico_quimica/fisico_quimica_trabalhos/paineisfotovoltaicos.htm

http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/fisico_quimica/fisico_quimica_trabalhos/paineisfotovoltaicos.htm

http://www.sonigate.com/pt/product/show_details/28925/Condensador-Tipo-Bateria-022F-55V

http://www.sonigate.com/pt/product/show_details/28925/Condensador-Tipo-Bateria-022F-55V

http://science.howstuffworks.com/environmental/energy/solar-cell.htm

http://vcp-porlatierra.blogspot.pt/2009_05_01_archive.html


[13] Loja Virtual da Aliatron, acedido a 24 de novembro de 2011, em http://aliatron.com/.

[14] Segurança do Trabalho na Construção Online | Plataforma Verlag Dashöfer > Tópico >

Constituição da Célula Solar Voltaica, acedido a 12 de abril de 2012, em

http://seguranca-na-construcao.dashofer.pt/?s=modulos&v=capitulo&c=7722.

[15] World Solar Challenge – Wikipedia, acedido a 26 de abril de 2012, em

http://en.wikipedia.org/wiki/World_Solar_Challenge.

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http://en.wikipedia.org/wiki/World_Solar_Challenge

http://seguranca-na-construcao.dashofer.pt/?s=modulos&v=capitulo&c=7722

http://aliatron.com/


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Anexos


Anexo 1 – Folha de dados (datasheets) dos principais componentes

1N4148 – Díodo rápido, VRRM=100V, IF=200mA, VF=1V

1N5819 – Díodo retificador Schottky, VRRM=40V, IF(AV)=1A, VF=0,6V

BZX85C3V3 – Díodo Zener, VZ=3,3V, IZ=80mA

2N2222A – Transístor bipolar NPN de silício, VCEO=40V, IC=800mA

PIC12F683 – Microcontrolador de 8 bits (especificações, pinagem, diagrama de

blocos e descrição dos pinos)

Condensador de dupla camada de 0,22F 5,5V (supercondensador)

- 22 -

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1N5817 - 1N

5819 — Schottky B

arrier Rectifier

© 2010 Fairchild Semiconductor Corporation www.fairchildsemi.com1N5817 - 1N5819 Rev. C2 1

November 2010

1N5817 - 1N5819Schottky Barrier RectifierFeatures• 1.0 ampere operation at TA = 90°C with no thermal runaway.• For use in low voltage, high frequency inverters free wheeling, and polarity protection applications.

Absolute Maximum Ratings* TA = 25°C unless otherwise noted

*These ratings are limiting values above which the serviceability of any semiconductor device may be impaired.

Thermal Characteristics

* Mounted on Cu-pad Size 5mm x 5mm on PCB

Electrical Characteristics (per diode)

* Pulse Test: Pulse Width=300μs, Duty Cycle=2%

Symbol ParameterValue

Units1N5817 1N5818 1N5819

VRRM Maximum Repetitive Reverse Voltage 20 30 40 VIF(AV) Average Rectified Forward Current

.375” lead length @ TA = 90°C1.0 A

IFSM Non-repetitive Peak Surge Current 8.3 ms Single Half-Sine Wave

25 A

TJ, TSTG Operating Junction and Storage Temperature -65 to +125 °C

Symbol Parameter Value UnitsPD Power Dissipation 1.25 W

RθJA Maximum Thermal Resistance, Junction to Ambient 100 °C/WRθJC Maximum Thermal Resistance, Junction to Case 45 °C/W

Symbol ParameterValue

Units1N5817 1N5818 1N5819

VF Forward Voltage @ 1.0 A@ 3.0 A

450750

550875

600900

mVmV

IR Reverse Current @ rated VR TC = 25 °CTC = 100 °C

0.510

mAmA

CT Total Capacitance VR = 4.0 V, f = 1.0 MHz

110 pF

DO-41 plastic caseCOLOR BAND DENOTES CATHODE

©2004 Fairchild Semiconductor Corporation BZX85C3V3 - BZX85C100, Rev. E1

Zeners BZX85C

3V3 - BZX85C

100

Electrical Characteristics TA=25°C unless otherwise noted

DeviceZener Voltage (Note 1) Zener Impedance Leakage CurrentVZ (Volts) IZ ZZ @ IZ ZZK @ IZK IR @ VR

Min. Max. mA (Ω) (Ω) (mA) µA Max. VoltsBZX85C3V3BZX85C3V6BZX85C3V9BZX85C4V3BZX85C4V7

3.13.43.74.04.4

3.53.84.14.65

8060605045

2015151313

400500500500600

11111

6030533

1111

1.5BZX85C5V1BZX85C5V6BZX85C6V2BZX85C6V8BZX85C7V5

4.85.25.86.47.0

5.46

6.67.27.9

4545353535

1074

3.53

500400300300200

1111

0.5

11111

2234

4.5BZX85C8V2BZX85C9V1BZX85C10BZX85C11BZX85C12

7.78.59.410.411.4

8.79.6

10.611.612.7

2525252020

55789

200200200300350

0.50.50.50.50.5

11

0.50.50.5

56.57

7.78.4

BZX85C13BZX85C15BZX85C16BZX85C18BZX85C20

12.413.815.316.818.8

14.115.617.119.121.2

2015151510

1015152024

400500500500600

0.50.50.50.50.5

0.50.50.50.50.5

9.110.511

12.514


20.822.825.12831

23.325.628.93235

1010888

2525303035

600600750

10001000

0.50.5

0.250.250.25

0.50.50.50.50.5

15.517192123


3437404448

3841465054

86644

40455090115

10001000100015001500

0.250.250.250.250.25

0.50.50.50.50.5

2527303336

ZenersBZX85C3V3 - BZX85C100

Absolute Maximum Ratings * TA = 25°C unless otherwise noted

* These ratings are limiting values above which the serviceability of the diode may be impaired.

Symbol Parameter Value UnitsPD Power Dissipation

@ TL ≤ 50°C, Lead Length = 3/8”1.0 W

Derate above 50°C 6.67 mW/°CTJ, TSTG Operating and Storage Temperature Range -65 to +200 °C

Tolerance = 5%

DO-41 Glass caseCOLOR BAND DENOTES CATHODE

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www.vishay.com For technical questions contact: [email protected] Document Number: 28362162 Revision: 15-Apr-08

196 DLCVishay BCcomponents

Double Layer Capacitors

FEATURES

• Polarized capacitor with high charge density,alternative product to rechargeable backupbatteries

• Dielectric: electric double layer• Radial leads, cylindrical case, insulated with a blue vinyl

sleeve• Available in both vertical and low-profile versions• Unlimited charge and discharge cycle numbers• No charge-discharge control circuitry and no series

resistor necessary• Maintenance-free, no periodic replacement or service

necessary• Ecologically beneficial (no Cd, no Li)• Lead (Pb)-free versions are RoHS compliant

APPLICATIONS

• Energy storage, for backup of semiconductor memories(CMOS) in all fields of electronics

• Telecommunication, audio-video, EDP

• General industrial, clock and timer systems

MARKINGThe capacitors are marked with the following information:• Rated capacitance (in F)

• Rated voltage (in V)

• Date code, in accordance with IEC 60062• Name of manufacturer

• Negative terminal identification• Upper category temperature (at 85 °C types only)

Form A

Form B

Fig.1 Component outline

RoHSCOMPLIANT

QUICK REFERENCE DATA

DESCRIPTION

VALUE

STANDARDFORM A

HIGH VOLTAGEFORM A

HIGH TEMPERATURE

FORM A

VERTICAL,MINIATURIZED

FORM BNominal case sizes (Ø D x L in mm) 13 x 7 and 21 x 7.5 13 x 9 and 21 x 9 13 x 9 and 21 x 9 11.5 x 13 (vertical)

Rated capacitance range, CR 0.047 to 1.0 F 0.047 to 0.68 F 0.047 to 0.68 F 0.047 to 0.33 F

Tolerance on CR at 20 °C - 20 to + 80 %

Rated voltage, UR 5.5 V 6.3 V 5.5 V 5.5 V

Maximum surge voltage, US 6.3 V 7.0 V 6.3 V 6.3 V

Category temperature range - 25 to + 70 °C - 25 to + 70 °C - 25 to + 85 °C - 25 to + 70 °C

Useful life at UR:

at 85 °C - - 1000 hours -

at 70 °C 1000 hours 1000 hours 2800 hours 1000 hours

at 40 °C 8000 hours 8000 hours 23 000 hours 8000 hours

at 25 °C 23 000 hours 23 000 hours 64 000 hours 23 000 hours

Shelf life at 0 V 1000 hours at upper category temperature

Climatic category IEC 60068 25/070/21 25/070/21 25/085/21 25/070/21

Document Number: 28362 For technical questions contact: [email protected] www.vishay.comRevision: 15-Apr-08 163

196 DLCDouble Layer Capacitors Vishay BCcomponents

DIMENSIONS in millimeters AND AVAILABLE FORMS

NoteDetailed tape dimensions see section ‘PACKAGING’

SELECTION CHART FOR CR, UR AND FORM AT UPPER CATEGORY TEMPERATURE (UCT)CR

(F)FORM

UR = 5.5 V UR = 6.3 V

UCT = 85 °C UCT = 70 °C UCT = 70 °C

0.047A 13 x 9 13 x 7 13 x 9B - 11.5 x 13 -

0.1A 13 x 9 13 x 7 13 x 9B - 11.5 x 13 -

0.22A - 13 x 7 -B - 11.5 x 13 -

0.33A - 13 x 7 -B - 11.5 x 13 -

0.47A 21 x 9 21 x 7.5 21 x 9B - - -

0.68A 21 x 9 - 21 x 9B - - -

1.0 A - 21 x 7.5 -

DIMENSIONS in millimeters, MASS AND PACKAGING QUANTITIESNOMINAL CASE SIZE

Ø D x L (mm)CASECODE

FORM Ø Dmax. Lmax.MASS

(g)PACKAGING QUANTITIES

11.5 x 13 1 B 11.8 13.5 ≈ 1.5 2000

13 x 7 2 A 13.5 7.5 ≈ 2.8 1000

13 x 9 3 A 13.5 9.5 ≈ 3.4 1000

21 x 7.5 4 A 21.5 8.0 ≈ 7.1 500

21 x 9 5 A 21.5 9.5 ≈ 8.8 500

L

vinyl sleeve

Ø D 6 ± 1

6 ± 1

5 ± 0.3

5 ± 0.1 0.8 ± 0.11.2 ± 0.1

Fig.2 FormA: Low profile

(0.8)

L

laser weld

vinyl sleeve

solder plating

(4.5)Ø D

5.0 ± 0.5

5.0 ± 0.34.0 ± 0.3

- +

Fig.3 Form B: Vertical


196 DLCVishay BCcomponents Double Layer Capacitors

Note

Unless otherwise specified, all electrical values in Table 1 apply atTamb = 20 °C, P = 86 to 106 kPa and RH = 45 to 75 %.

ORDERING EXAMPLEDouble layer capacitor 196 series

1.0 F/5.5 V

Nominal case size: Ø 21 x 7.5 mm; Form A

Ordering code: MAL219612105E3Former 12 NC: 2222 196 12105

Table 1

ELECTRICAL DATASYMBOL DESCRIPTION

CRrated capacitance, tolerance - 20/+ 80 %, measured by constant current discharge method

UCT upper category temperature

IL max. leakage current after 30 minutes at UR

RI max. internal resistance at 1 kHz

ELECTRICAL DATA AND ORDERING INFORMATION

UR

(V)CR

(F)

NOMINALCASE SIZE

Ø D x L(mm)

CASECODE

FORMUCT(°C)

IL30 min.

(µA)

RI

1 kHz(Ω)

ORDERING CODE

Standard series

5.5

0.047 13 x 7 2 A 70 69 120 MAL219612473E3

0.1 13 x 7 2 A 70 100 75 MAL219612104E3

0.22 13 x 7 2 A 70 135 75 MAL219612224E3

0.33 13 x 7 2 A 70 182 75 MAL219612334E3

0.47 21 x 7.5 4 A 70 216 30 MAL219612474E3

1.0 21 x 7.5 4 A 70 315 30 MAL219612105E3

High temperature series

5.5

0.047 13 x 9 3 A 85 69 300 MAL219622473E3

0.1 13 x 9 3 A 85 100 200 MAL219622104E3

0.47 21 x 9 5 A 85 216 50 MAL219622474E3

0.68 21 x 9 5 A 85 260 50 MAL219622684E3

Vertical, miniaturized series

5.5

0.047 11.5 x 13 1 B 70 69 120 MAL219632473E3

0.1 11.5 x 13 1 B 70 100 75 MAL219632104E3

0.22 11.5 x 13 1 B 70 135 75 MAL219632224E3

0.33 11.5 x 13 1 B 70 182 75 MAL219632334E3

High voltage series

6.3

0.047 13 x 9 3 A 70 69 300 MAL219613473E3

0.1 13 x 9 3 A 70 100 200 MAL219613104E3

0.47 21 x 9 5 A 70 216 50 MAL219613474E3

0.68 21 x 9 5 A 70 260 50 MAL219613684E3



MEASURING OF CHARACTERISTICS

CAPACITANCE (C)Capacitance shall be measured by constant current discharge method.

Capacitance value CR is given by discharge current ID, timeT and rated voltage UR, according to the following equation:

INTERNAL RESISTANCE (RI) AT 1 kHz

LEAKAGE CURRENT (IL)Leakage current shall be measured after 30 minutes application of rated voltage UR:

DISCHARGE CURRENT AS A FUNCTION OF RATED CAPACITANCEPARAMETER VALUE UNIT

Rated capacitance, CR 0.047 0.1 0.22 0.33 0.47 0.68 1.0 F

Discharge current, ID 0.1 1.0 mA

30 min T (s)

time0

2.0

U

U(V)

R

Fig.4 Voltage diagram for capacitance measurement

C F( )ID mA( ) 10 3– T s( )××

UR V( ) 2–--------------------------------------------------------=

A

V C

Constantcurrent discharger

+

Fig.5 Test circuit for capacitance measurement

RI Ω( )VC V( )

10 3–----------------=

V

A1 mA

C1 kHz

+

Fig.6 Test circuit for RI measurement

IL μA( ) V V( )

10 4–-------------=

V

RS 100 Ω

C++

Fig.7 Test circuit for leakage current

1

102

10

time (hours)

2

45

1

1 10 20 30 40 50

IL

(µA)

Curve 1: 1.0 F, 5.5 VCurve 2: 0.47 F, 5.5 VCurve 3: 0.22 F, 5.5 VCurve 4: 0.1 F, 5.5 VCurve 5: 0.047 F, 5.5 VRS = 100 Ω

3

Fig.8 Typical leakage current as a function of time


196 DLCVishay BCcomponents Double Layer Capacitors

DISCHARGE CHARACTERISTICSBackup time of 196 DLC series capacitors depends onminimum memory holding voltage and discharge current(corresponding with the current consumption of the load).For minimum backup times of standard and verticalminiaturized series see Figs 9 and 10 (charging time≥ 24 hours).

Figure 11 shows the backup time when a 196 DLC capacitoris discharged by a constant resistance(charging time ≥ 24 hours).

The horizontal axis shows the initial value of dischargecurrent if 5 V is connected to the capacitor via a fixed seriesresistor.

EXAMPLE: 1 µA CORRESPONDS TO 5 MΩ AND 0.1 µA CORRESPONDS TO 50 MΩ

The vertical axis shows that period of time during which the voltage drops from 5 to 2 V.

Fig.9 Typical backup time as a function of discharge current

10

MGA695

1

105

104

103

102

10

backuptime(s)

discharge current (mA)10-3 10-2 10-1

5

4

3

21

Curve 1: 1.0 F, 5.5 VCurve 2: 0.47 F, 5.5 VCurve 3: 0.22 F, 5.5 VCurve 4: 0.1 F, 5.5 VCurve 5: 0.047 F, 5.5 VVoltage drop from 5.0 to 3.5 V

Fig.10 Typical backup time as a function of discharge current

101

106

105

104

103

104

backuptime(s)

discharge current (mA)10-3 10-2 10-1

MGA696

54

3

21

Curve 1: 1.0 F, 5.5 VCurve 2: 0.47 F, 5.5 VCurve 3: 0.22 F, 5.5 VCurve 4: 0.1 F, 5.5 VCurve 5: 0.047 F, 5.5 VVoltage drop:from 5.0 to 2.0 V

Fig.11 Typical backup time as a function of initial discharge current

10310 102

103

102

10

1

backuptime(s)

initial value discharge current (mA)10-2 10-1 1

MLB203

1

2

3

4

5

Curve 1: 1.0 F, 5.5 VCurve 2: 0.47 F, 5.5 VCurve 3: 0.22 F, 5.5 VCurve 4: 0.1 F, 5.5 VCurve 5: 0.047 F, 5.5 VVoltage drop from 5.0 to 2.0 Vby means of a fixed resistor



Table 2

TEST PROCEDURES AND REQUIREMENTS for standard and vertical miniaturized series (5.5 V; 70 °C)

NAME OF TESTIEC 60384-4/

EN130300subclause

PROCEDURE(quick reference)

REQUIREMENTS

Robustness of terminations

4.4

tensile strength; application of loading force for 10 seconds:

no breaks20 N (standard series)

5 N (vertical miniaturized series)

Resistance to soldering heat

4.5 solder bath; 260 °C; 5 secondsΔC/C: ± 10 %RI and IL ≤ spec. limit

Solderability 4.6 solder bath; 235 °C; 2 seconds ≥ 75 % tinning

Vibration4.8

10 to 55 Hz; 1.5 mm; 3 directions;2 hours per direction

ΔC/C: ± 10 %RI and IL ≤ spec. limit

Damp heat, steady state 4.12

500 hours at 55 °C; RH 90 to 95 %;no voltage applied

ΔC/C: ± 30 %RI ≤ 4 x spec. limitIL ≤ 2 x spec. limit

Endurance4.13

Tamb = 70 °C; 5.5 V applied;1000 hours


Storage at upper category temperature 4.17

Tamb = 70 °C;no voltage applied; 1000 hours


Self discharge-

24 hours storage at room temperature after application of 5 V for 1 hour

remaining voltage: ≥ 4 V

Characteristics at high and low temperature

4.19

step 1: reference measurementat + 20 °C of C, RI and ILstep 2: measurement at - 25 °Cstep 3: measurement at + 20 °Cstep 4: measurement at + 70 °Cstep 5: measurement at + 20 °C

ΔC/C: ± 30 % of + 20 °C valueRI ≤ 5 x the + 20 °C valueIL ≤ 4 x the + 20 °C value

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