L'NE555 è un circuito integrato che contiene un multivibratore che può essere configurato come monostabile (timer), come astabile (oscillatore) e come bistabile (flip-flop) permettendo la realizzazione di numerosissime applicazioni diverse.
Questo integrato è stato inventato e progettato da Hans R. Camenzind nel 1970 e introdotto nel mercato nel 1971 dalla Signetics (successivamente acquisita da Philips). Il nome originale era SE555/NE555 e deriva dal fatto che al suo interno ci sono tre resistori collegati in serie ciascuno del valore di 5 kΩ che forniscono, tramite il principio del partitore di tensione, i potenziali di riferimento di 1/3 e 2/3 della tensione di alimentazione ai comparatori interni al dispositivo. La durata dell'impulso o il periodo dell'oscillazione è regolabile da alcune decine di microsecondi ad alcune decine di minuti.
Il circuito interno di questo integrato è formato da 23 transistors, 2 diodi e 16 resistori che compongono oltre al già citato partitore per ottenere le tensioni di riferimento, due comparatori, un latch e uno stadio di potenza per pilotare il carico. Il tutto viene fornito normalmente in un contenitore plastico a 8 pin DIP, ma esistono versioni in contenitore metallico e in vari contenitori SMT.
Esistono numerose varianti del circuito base, oltre alle varie versioni CMOS a basso consumo esiste l'NE556 che è composto da due NE555 nello stesso contenitore (in questo caso DIP a 16 pin) e l'NE558 che è invece formato da 4 unità con connessioni e caratteristiche leggermente diverse dall'NE555.
Il timer 555 è uno dei più popolari e versatili integrati mai prodotti: nonostante l'età del progetto viene ancora oggi fabbricato ed utilizzato largamente grazie alla sua semplicità d'uso, economicità e stabilità. Nel solo 2003 ne sono stati prodotti oltre un miliardo di unità.[senza fonte]
Il 555 e i suoi derivati hanno tre modalità operative:
• Monostabile: in questa configurazione, il 555 funziona a "colpo singolo", con un singolo impulso di trigger che manda l'uscita a +Vcc e fa caricare il condensatore C. Utilizzabile per rilevatori di impulso, antirimbalzo per pulsanti, timers, interruttori a tocco, etc.
• Astabile: il 555 opera come un oscillatore. Utilizzato ad esempio in lampeggiatori per LED o lampade a incandescenza, come generatore di impulsi, generatore di toni, etc.
• Bistabile: il 555 si comporta come un flip-flop, se il pin DIS non viene connesso e non si impiega il condensatore.
giovedì 6 maggio 2010
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Applicazioni fotovoltaico
Le applicazioni del fotovoltaico
Dagli anni '70 l'energia fotovoltaica è presente nella quotidianità della nostra vita moderna. Basti pensare alle calcolatrici tascabili o agli orologi ricaricabili con energia solare molto in voga in quegli anni. Piccole applicazioni basate su potenze infinitesimali d'energia, da 0,01 a 0,1 Watt, ma sufficienti per far conoscere l'opportunità del fotovoltaico a un ampio pubblico.
Le prime applicazioni a pannelli solari
Negli anni '80-'90 il fotovoltaico è stato vittima del suo iniziale successo nelle applicazioni micro (le citate calcolatrici da tavolo) e nella piccola elettronica di consumo. Il suo sviluppo per potenze d'energia maggiori si scontrava con i costi crescenti e con risultati poco competitivi rispetto alle altre fonti d'energia. In quegli anni, il petrolio raggiunse una duratura stabilità con bassi prezzi al barile disincentivando qualsiasi investimento nelle energie alternative. Nel corso degli anni '90 la crescente evidenza sui danni dell'inquinamento creò una nuova sensibilità al problema energetico e un rinnovato interesse al fotovoltaico. Nel frattempo la ricerca tecnologica aveva comunque fatto il suo corso realizzando pannelli solari fotovoltaici con rendimenti sempre più elevati e con rapporto prezzo/rendimenti decrescenti.
Come possono essere utilizzati i pannelli solari fotovoltaici?
· Sistemi isolati. Permettono di erogare energia in luoghi ameni e remoti, riducendo in questo modo i costi sociali dell'allaccio alla rete elettrica. Possiamo fare molti esempi pratici: la segnaletica stradale illuminata in località di montagna, il telemonitoraggio (centraline, telecamere ecc.), i sistemi di irrigazione nelle aziende agricole, l'illuminazione nei parchi pubblici, la fornitura di energia per case isolate. La possibilità di creare impianti indipendenti dalla fornitura di elettricità della rete nazionale consente di posizionare macchine e dispositivi in contesti isolati o difficilmente raggiungibili.
· Sistemi connessi in rete. Sono impianti in grado di cedere l'energia elettrica prodotta alla rete elettrica nazionale e ottenere in cambio una tariffa, compensando il costo della bolletta elettrica. L'approvazione del "conto energia" ha reso possibile ottenere un reddito netto positivo (profitto) dalla cessione dell'energia elettrica prodotta dai pannelli solari . Chi possiede ampie superfici esposte al sole, ad esempio capannoni, cortili, parcheggi ecc. può sfruttarle per produrre energia elettrica dai pannelli solari e cederla alla rete nazionale ottenendo un reddito dalla vendita. Le superfici coperte da moduli fotovoltaici trasformano l'energia solare in energia elettrica.
· Sistemi anti black-out. L'energia elettrica prodotta dai pannelli solari può anche essere accumulata e rilasciata in modo programmato o durante i periodi di black-out, consentendo un supporto al sistema di continuità.
· Sistemi integrati nell'edilizia sostenibile. Nel prossimo futuro il fotovoltaico diventerà sempre più parte integrante dei progetti edilizi. Scenari futuri in cui i moduli fotovoltaici si differenzieranno per assumere l'aspetto esteriore di tegole fotovoltaiche, di pareti fotovoltaiche, di finestre fotovoltaiche in grado di generare energia elettrica. In pratica, i pannelli fotovoltaici del futuro scompariranno dalla vista ma saranno sempre più presenti nella vita quotidiana, con un notevole vantaggio anche sotto il profilo del minore impatto sul paesaggio.
· Minifotovoltaico. Negli ambienti domestici e condominiali i pannelli solari di piccole dimensioni possono alimentare dispositivi situati in zone non raggiunte dal servizio elettrico, ad esempio i pannelli solari possono alimentare lampioni nel giardino senza ausilio della rete elettrica. Gazebo solari e piccoli tetti fotovoltaici possono essere buon complemento della rete per diminuire i costi della bolletta.
Dagli anni '70 l'energia fotovoltaica è presente nella quotidianità della nostra vita moderna. Basti pensare alle calcolatrici tascabili o agli orologi ricaricabili con energia solare molto in voga in quegli anni. Piccole applicazioni basate su potenze infinitesimali d'energia, da 0,01 a 0,1 Watt, ma sufficienti per far conoscere l'opportunità del fotovoltaico a un ampio pubblico.
Le prime applicazioni a pannelli solari
Negli anni '80-'90 il fotovoltaico è stato vittima del suo iniziale successo nelle applicazioni micro (le citate calcolatrici da tavolo) e nella piccola elettronica di consumo. Il suo sviluppo per potenze d'energia maggiori si scontrava con i costi crescenti e con risultati poco competitivi rispetto alle altre fonti d'energia. In quegli anni, il petrolio raggiunse una duratura stabilità con bassi prezzi al barile disincentivando qualsiasi investimento nelle energie alternative. Nel corso degli anni '90 la crescente evidenza sui danni dell'inquinamento creò una nuova sensibilità al problema energetico e un rinnovato interesse al fotovoltaico. Nel frattempo la ricerca tecnologica aveva comunque fatto il suo corso realizzando pannelli solari fotovoltaici con rendimenti sempre più elevati e con rapporto prezzo/rendimenti decrescenti.
Come possono essere utilizzati i pannelli solari fotovoltaici?
· Sistemi isolati. Permettono di erogare energia in luoghi ameni e remoti, riducendo in questo modo i costi sociali dell'allaccio alla rete elettrica. Possiamo fare molti esempi pratici: la segnaletica stradale illuminata in località di montagna, il telemonitoraggio (centraline, telecamere ecc.), i sistemi di irrigazione nelle aziende agricole, l'illuminazione nei parchi pubblici, la fornitura di energia per case isolate. La possibilità di creare impianti indipendenti dalla fornitura di elettricità della rete nazionale consente di posizionare macchine e dispositivi in contesti isolati o difficilmente raggiungibili.
· Sistemi connessi in rete. Sono impianti in grado di cedere l'energia elettrica prodotta alla rete elettrica nazionale e ottenere in cambio una tariffa, compensando il costo della bolletta elettrica. L'approvazione del "conto energia" ha reso possibile ottenere un reddito netto positivo (profitto) dalla cessione dell'energia elettrica prodotta dai pannelli solari . Chi possiede ampie superfici esposte al sole, ad esempio capannoni, cortili, parcheggi ecc. può sfruttarle per produrre energia elettrica dai pannelli solari e cederla alla rete nazionale ottenendo un reddito dalla vendita. Le superfici coperte da moduli fotovoltaici trasformano l'energia solare in energia elettrica.
· Sistemi anti black-out. L'energia elettrica prodotta dai pannelli solari può anche essere accumulata e rilasciata in modo programmato o durante i periodi di black-out, consentendo un supporto al sistema di continuità.
· Sistemi integrati nell'edilizia sostenibile. Nel prossimo futuro il fotovoltaico diventerà sempre più parte integrante dei progetti edilizi. Scenari futuri in cui i moduli fotovoltaici si differenzieranno per assumere l'aspetto esteriore di tegole fotovoltaiche, di pareti fotovoltaiche, di finestre fotovoltaiche in grado di generare energia elettrica. In pratica, i pannelli fotovoltaici del futuro scompariranno dalla vista ma saranno sempre più presenti nella vita quotidiana, con un notevole vantaggio anche sotto il profilo del minore impatto sul paesaggio.
· Minifotovoltaico. Negli ambienti domestici e condominiali i pannelli solari di piccole dimensioni possono alimentare dispositivi situati in zone non raggiunte dal servizio elettrico, ad esempio i pannelli solari possono alimentare lampioni nel giardino senza ausilio della rete elettrica. Gazebo solari e piccoli tetti fotovoltaici possono essere buon complemento della rete per diminuire i costi della bolletta.
impianto fotovoltaico
FOTOVOLTAICO
Due pannelli formati ognuno da 12 moduli fotovoltaici montati su supporti a inseguimento solare.Un modulo fotovoltaico è un dispositivo in grado di convertire l'energia solare direttamente in energia elettrica mediante effetto fotovoltaico ed è impiegato come generatore di corrente quasi puro in un impianto fotovoltaico. Può essere meccanicamente preassemblato a formare un pannello fotovoltaico, pratica caduta in disuso con il progressivo aumento delle dimensioni dei moduli, che ne hanno quindi incorporato le finalità. Può essere esteticamente simile al pannello solare termico, ma ha scopo e funzionamento profondamente differenti.
Composizione
I moduli in silicio mono o policristallini rappresentano la maggior parte del mercato. Sono tecnologie costruttivamente simili, e prevedono che ogni cella fotovoltaica sia cablata in superficie con una griglia di materiale conduttore che ne canalizzi gli elettroni. Ogni singola cella viene connessa alle altre mediante ribbon metallici, in modo da formare opportune serie e paralleli elettrici. La necessità di silicio molto puro attraverso procedure di purificazione dell'ossido di silicio (SiO2, silice) presente in natura eleva il costo della cella fotovoltaica.
Sopra una superficie posteriore di supporto, in genere realizzata in un materiale isolante con scarsa dilatazione termica, come il vetro temperato o un polimero come il tedlar, vengono appoggiati un sottile strato di acetato di vinile (spesso indicato con la sigla EVA), la matrice di moduli preconnessi mediante i già citati ribbon, un secondo strato di acetato e un materiale trasparente che funge da protezione meccanica anteriore per le celle fotovoltaiche, in genere vetro temperato. Dopo il procedimento di pressofusione, che trasforma l'EVA in mero collante inerte, le terminazioni elettriche dei ribbon vengono chiuse in una morsettiera stagna generalmente fissata alla superficie di sostegno posteriore, e il "sandwich" ottenuto viene fissato ad una cornice in alluminio, che sarà utile al fissaggio del pannello alle strutture di sostegno atte a sostenerlo e orientarlo opportunamente verso il sole.
Costi
Oltre ai problemi di efficienza un discorso a parte meritano i costi di realizzazione delle celle fotovoltaiche, dei relativi moduli e impianti. Per quanto riguarda le celle fotovoltaiche i costi sono gravati fino a circa il 33% dal materiale (ad es. silicio) comprendendo gli scarti di lavorazione e il costoso processo di purificazione. Vanno aggiunti poi i restanti costi per i processi di realizzazione della cella fotovoltaicaica. Ragionando in termini di moduli fotovoltaici, ai costi della cella solare si devono aggiungere i costi della realizzazione dei moduli interi ovvero dei materiali assemblanti, della messa in posa a terra tramite materiali, dell'elettronica di potenza necessaria (inverter), della manodopera e della manutenzione. Sommato il tutto si giunge ad un costo indicativo di circa 33 centesimi di euro per kilowattora prodotto, cosa che rende questa tecnologia ancora troppo poco competitiva all'interno del mercato mondiale dell'energia.[1] Come incentivo alla realizzazione di impianti fotovoltaici è attivo in Italia il sistema Conto Energia.
Due pannelli formati ognuno da 12 moduli fotovoltaici montati su supporti a inseguimento solare.Un modulo fotovoltaico è un dispositivo in grado di convertire l'energia solare direttamente in energia elettrica mediante effetto fotovoltaico ed è impiegato come generatore di corrente quasi puro in un impianto fotovoltaico. Può essere meccanicamente preassemblato a formare un pannello fotovoltaico, pratica caduta in disuso con il progressivo aumento delle dimensioni dei moduli, che ne hanno quindi incorporato le finalità. Può essere esteticamente simile al pannello solare termico, ma ha scopo e funzionamento profondamente differenti.
Composizione
I moduli in silicio mono o policristallini rappresentano la maggior parte del mercato. Sono tecnologie costruttivamente simili, e prevedono che ogni cella fotovoltaica sia cablata in superficie con una griglia di materiale conduttore che ne canalizzi gli elettroni. Ogni singola cella viene connessa alle altre mediante ribbon metallici, in modo da formare opportune serie e paralleli elettrici. La necessità di silicio molto puro attraverso procedure di purificazione dell'ossido di silicio (SiO2, silice) presente in natura eleva il costo della cella fotovoltaica.
Sopra una superficie posteriore di supporto, in genere realizzata in un materiale isolante con scarsa dilatazione termica, come il vetro temperato o un polimero come il tedlar, vengono appoggiati un sottile strato di acetato di vinile (spesso indicato con la sigla EVA), la matrice di moduli preconnessi mediante i già citati ribbon, un secondo strato di acetato e un materiale trasparente che funge da protezione meccanica anteriore per le celle fotovoltaiche, in genere vetro temperato. Dopo il procedimento di pressofusione, che trasforma l'EVA in mero collante inerte, le terminazioni elettriche dei ribbon vengono chiuse in una morsettiera stagna generalmente fissata alla superficie di sostegno posteriore, e il "sandwich" ottenuto viene fissato ad una cornice in alluminio, che sarà utile al fissaggio del pannello alle strutture di sostegno atte a sostenerlo e orientarlo opportunamente verso il sole.
Costi
Oltre ai problemi di efficienza un discorso a parte meritano i costi di realizzazione delle celle fotovoltaiche, dei relativi moduli e impianti. Per quanto riguarda le celle fotovoltaiche i costi sono gravati fino a circa il 33% dal materiale (ad es. silicio) comprendendo gli scarti di lavorazione e il costoso processo di purificazione. Vanno aggiunti poi i restanti costi per i processi di realizzazione della cella fotovoltaicaica. Ragionando in termini di moduli fotovoltaici, ai costi della cella solare si devono aggiungere i costi della realizzazione dei moduli interi ovvero dei materiali assemblanti, della messa in posa a terra tramite materiali, dell'elettronica di potenza necessaria (inverter), della manodopera e della manutenzione. Sommato il tutto si giunge ad un costo indicativo di circa 33 centesimi di euro per kilowattora prodotto, cosa che rende questa tecnologia ancora troppo poco competitiva all'interno del mercato mondiale dell'energia.[1] Come incentivo alla realizzazione di impianti fotovoltaici è attivo in Italia il sistema Conto Energia.
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