Sistema de Gestão de Energia para Carro Solar Relatório da Prova

Transcrição

Sistema de Gestão de Energia para Carro Solar Relatório da Prova
-
Escola Secundária Afonso Lopes Vieira
Curso 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 Vieira
Curso 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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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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
-v-
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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, fiqueime 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
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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.
Figura 1: Painel solar 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
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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..
Figura 2: Constituição da célula solar fotovoltaica
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.
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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.
Figura 3: Eletrificação de aldeias rurais remotas em África
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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.
Figura 4: Esquema da utilização de um sistema de painéis solares fotovoltaicos numa
habitação
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.
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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.
Figura 7: Esquemático desenhado no EAGLE
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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,
2
Painel solar de 2V 400mA
PS2
9
R1
1
Resistência de 390Ω 1/4W
10
R2
1
Resistência de 680Ω 1/4W
11
R3
1
Resistência de 10Ω 2W
12
R4,
2
Resistência de 10kΩ 1/4W
2
Resistência de 12kΩ 1/4W
R5
13
R6,
R7
14
R8
1
Resistência de 330Ω 1/4W
15
T1
1
Transístor 2N2222A
16
S1,
2
Microinterruptor
S1
17
JP3
1
Barra com 3 terminais
18
JP1, JP2, 9
Barra com 2 terminais
JP4, JP5,
JP6, JP7,
JP8, JP9,
JP10
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
Apresento na figura 8 uma fotografia da minha placa de ensaio com o circuito do projeto
montado nela.
Figura 8: Projeto montado em placa de ensaio
Segue-se o fluxograma representativo do código-fonte desenvolvido para a programação.
Figura 9: FLuxograma simplificado do programa
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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
;Variables
Dim Temp1 As byte
'Inicialização da direcionalidade dos pinos
Dir GPIO.0 Out
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
Dir GPIO.1 Out
Dir GPIO.3 In
Dir GPIO.4 Out
Dir GPIO.5 In
'Rotina principal do programa
Main:
'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 motor
Set GPIO.1 On
' e acende continuamente o LED
Set GPIO.4 On
End If
'Verifica se a energia está a esgotar-se
If Temp1 < 135 Then
'Se o nível estiver baixo desliga o motor
Set GPIO.1 Off
Set GPIO.4 Off
' e vai piscando o LED
PulseOut GPIO.4, 25 ms
End If
'Espera um segundo
Wait 1 s
'Volta ao início da rotina principal do programa
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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.
Painel 1
V
I [A]
2,28
2,23
2,22
2,21
2,2
2,19
2,17
2,15
2,11
2,03
1,9
1,66
1,18
P [W]
0
0,04
0,05
0,05
0,07
0,08
0,09
0,11
0,14
0,19
0,25
0,31
0,34
0
0,1
0,11
0,12
0,14
0,17
0,2
0,23
0,3
0,39
0,48
0,51
0,41
Tabela 2: Valores medidos no painel 1
Característica I-V
Característica P-V
(Painel 1)
(Painel 1)
0,4
0,6
0,35
0,5
Potência [W]
Corrente [A]
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,4
0,3
0,2
0,1
0,05
0
0
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
1
Tensão [V]
Figura 10: Curva I-V do painel 1
1,2
1,4
1,6
1,8
Tensão [V]
Figura 11: Curva P-V do painel 1
- 15 -
2
2,2
2,4
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
Painel 2
V
I [A]
2,26
2,21
2,21
2,19
2,18
2,18
2,13
2,08
2,04
1,99
1,94
1,8
1,06
P [W]
0
0,05
0,05
0,07
0,08
0,08
0,12
0,16
0,19
0,22
0,26
0,32
0,35
0
0,1
0,12
0,15
0,17
0,18
0,26
0,34
0,39
0,44
0,5
0,57
0,37
Tabela 3: Valores medidos no painel 2
Característica I-V
Característica P-V
(Painel 2)
(Painel 2)
0,4
0,6
0,35
0,5
0,25
Corrente [A]
Corrrente [A]
0,3
0,2
0,15
0,1
0,4
0,3
0,2
0,1
0,05
0
0
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
1
Tensão [V]
Figura 12: Curva I-V do painel 2
1,2
1,4
1,6
1,8
2
Tensaõ [V]
Figura 13: Curva P-V do painel 2
- 16 -
2,2
2,4
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
Bibliografia
[1]
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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]
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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]
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http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/fisico_quimica/fisico_q
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[6]
Painéis solares fotovoltaicos – PLURIENERGIA, acedido a 17 de novembro de 2011,
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[7]
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[8]
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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
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2012,
em
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar.
[11]
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Sharp Solar Cells, acedido a 28 de março de 2012, em
http://sharp-
world.com/corporate/news/091029.html.
[12]
Nuna
–
Wikipedia,
acedido
a
http://en.wikipedia.org/wiki/Nuna.
- 19 -
10
de
abril
de
2012,
em
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
[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.
- 20 -
Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
Anexos
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Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes
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 -
89
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G
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8K1 [\R
1N5817 - 1N5819
Schottky Barrier Rectifier
Features
• 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.
DO-41 plastic case
COLOR BAND DENOTES CATHODE
Absolute Maximum Ratings*
Symbol
TA = 25°C unless otherwise noted
Value
Parameter
1N5817
1N5818
1N5819
20
30
40
Units
VRRM
Maximum Repetitive Reverse Voltage
IF(AV)
Average Rectified Forward Current
.375” lead length @ TA = 90°C
1.0
A
IFSM
Non-repetitive Peak Surge Current
8.3 ms Single Half-Sine Wave
25
A
V
TJ, TSTG
Operating Junction and Storage Temperature
-65 to +125
°C
*These ratings are limiting values above which the serviceability of any semiconductor device may be impaired.
Thermal Characteristics
Symbol
PD
RθJA
Parameter
Value
Units
Power Dissipation
1.25
W
Maximum Thermal Resistance, Junction to Ambient
100
°C/W
45
°C/W
RθJC
Maximum Thermal Resistance, Junction to Case
* Mounted on Cu-pad Size 5mm x 5mm on PCB
Electrical Characteristics (per diode)
Symbol
Value
Parameter
VF
Forward Voltage
@ 1.0 A
@ 3.0 A
IR
Reverse Current @ rated VR
TC = 25 °C
TC = 100 °C
CT
Total Capacitance
VR = 4.0 V, f = 1.0 MHz
1N5817
1N5818
1N5819
450
750
550
875
0.5
10
600
900
110
Units
mV
mV
mA
mA
pF
* Pulse Test: Pulse Width=300μs, Duty Cycle=2%
© 2010 Fairchild Semiconductor Corporation
1N5817 - 1N5819 Rev. C2
www.fairchildsemi.com
1
1N5817 - 1N5819 — Schottky Barrier Rectifier
November 2010
Absolute Maximum Ratings *
Tolerance = 5%
TA = 25°C unless otherwise noted
Symbol
PD
Parameter
Power Dissipation
@ TL ≤ 50°C, Lead Length = 3/8”
TJ, TSTG
Operating and Storage Temperature Range
Value
1.0
Units
W
6.67
mW/°C
-65 to +200
°C
Derate above 50°C
* These ratings are limiting values above which the serviceability of the diode may be impaired.
DO-41 Glass case
COLOR BAND DENOTES CATHODE
Electrical Characteristics
TA=25°C unless otherwise noted
Zener Voltage (Note 1)
VZ (Volts)
Device
Zener Impedance
IZ
ZZ @ IZ
Leakage Current
ZZK @ IZK
IR @ V R
Max.
3.5
3.8
4.1
4.6
5
mA
80
60
60
50
45
(Ω)
20
15
15
13
13
(Ω)
400
500
500
500
600
(mA)
µA Max.
Volts
BZX85C3V3
BZX85C3V6
BZX85C3V9
BZX85C4V3
BZX85C4V7
Min.
3.1
3.4
3.7
4.0
4.4
1
1
1
1
1
60
30
5
3
3
1
1
1
1
1.5
BZX85C5V1
BZX85C5V6
BZX85C6V2
BZX85C6V8
BZX85C7V5
4.8
5.2
5.8
6.4
7.0
5.4
6
6.6
7.2
7.9
45
45
35
35
35
10
7
4
3.5
3
500
400
300
300
200
1
1
1
1
0.5
1
1
1
1
1
2
2
3
4
4.5
BZX85C8V2
BZX85C9V1
BZX85C10
BZX85C11
BZX85C12
7.7
8.5
9.4
10.4
11.4
8.7
9.6
10.6
11.6
12.7
25
25
25
20
20
5
5
7
8
9
200
200
200
300
350
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
1
0.5
0.5
0.5
5
6.5
7
7.7
8.4
BZX85C13
BZX85C15
BZX85C16
BZX85C18
BZX85C20
12.4
13.8
15.3
16.8
18.8
14.1
15.6
17.1
19.1
21.2
20
15
15
15
10
10
15
15
20
24
400
500
500
500
600
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
9.1
10.5
11
12.5
14
BZX85C22
BZX85C24
BZX85C27
BZX85C30
BZX85C33
20.8
22.8
25.1
28
31
23.3
25.6
28.9
32
35
10
10
8
8
8
25
25
30
30
35
600
600
750
1000
1000
0.5
0.5
0.25
0.25
0.25
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
15.5
17
19
21
23
BZX85C36
BZX85C39
BZX85C43
BZX85C47
BZX85C51
34
37
40
44
48
38
41
46
50
54
8
6
6
4
4
40
45
50
90
115
1000
1000
1000
1500
1500
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
25
27
30
33
36
©2004 Fairchild Semiconductor Corporation
BZX85C3V3 - BZX85C100, Rev. E1
Zeners BZX85C3V3 - BZX85C100
Zeners
BZX85C3V3 - BZX85C100
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L
J
JMK"N
G@
G@ISNWIGIL
JIJMKLX
SNW
G
L
J
JMKLX
G@W
G@WIJMTI?@@
JMT
?@@
G@ISNIJK"I"NIJLXIJJ@ G@
SN
JK"
"N
JLX
JJ@
G@
G@ISNIJ"NI?TUYI"J
@JMK
SN
J"N
?TUY
"J
@JMK
G@ISNIJ"N]I"J
@9SIXM@[X G@
SN
J"N]
"J
@9S
XM@[X
?
?
'4^46_+ SN `SFDFDFD
M`MPDaFD
Z? `Z?D
9
9
16;58
$<;4
@A
M
RSM
M
SN
B
B
M
Z?
SN
B
M
SN
SN
SN
M
SN
SN
SN
@A
-58;58
/4=7>9;89:6
$<;4
B @CDECF!
JL
G@"L"ILAD#FFODFD
B PQ
B J!CDITCD
B UVDQFDITJCDD
JL
G@"L"ILAD#FFODFD
B SI9JWFD
B PD
RSM J!CDITCD
JL
YL
JIFDFD
B G@"LFDADDFD
B CDJADDFF
B @PPED
JL
G@"L"ILAD#FFODFD
B SI9JFD
B PQFD
B UVD"DFD
JL
JPDFDFD
JL
JDFFDIJPFDFDI@[FDFD
JL
G@"L"ILAD#FFODFD
B SI9JFD
B JPDFD
B UVD?DT\\SI9
B @PPJQ
JL
G@"L"ILAD#FFODFD
B SI9JFD
B JPDFD
JL
@PP9D"IL
B XDMA@A[QFFD
B GFO\
JL
`JL
PDaFDFDFD
`
PDDFDADJL
EC
RSM `J!CD
!"#
196 DLC
Vishay BCcomponents
Double Layer Capacitors
FEATURES
• Polarized capacitor with high charge density,
alternative product to rechargeable backup
batteries
RoHS
COMPLIANT
• 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
Form B
Form A
APPLICATIONS
• Energy storage, for backup of semiconductor memories
(CMOS) in all fields of electronics
• Telecommunication, audio-video, EDP
• General industrial, clock and timer systems
Fig.1 Component outline
MARKING
The 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)
QUICK REFERENCE DATA
VALUE
DESCRIPTION
Nominal case sizes (Ø D x L in mm)
Rated capacitance range, CR
13 x 9 and 21 x 9
HIGH
TEMPERATURE
FORM A
13 x 9 and 21 x 9
VERTICAL,
MINIATURIZED
FORM B
11.5 x 13 (vertical)
0.047 to 0.68 F
0.047 to 0.68 F
0.047 to 0.33 F
STANDARD
FORM A
HIGH VOLTAGE
FORM A
13 x 7 and 21 x 7.5
0.047 to 1.0 F
Tolerance on CR at 20 °C
Rated voltage, UR
- 20 to + 80 %
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
Climatic category IEC 60068
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1000 hours at upper category temperature
25/070/21
25/070/21
25/085/21
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25/070/21
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196 DLC
Double Layer Capacitors
Vishay BCcomponents
SELECTION CHART FOR CR, UR AND FORM AT UPPER CATEGORY TEMPERATURE (UCT)
CR
(F)
UR = 5.5 V
FORM
0.047
0.1
0.22
0.33
0.47
0.68
1.0
UR = 6.3 V
UCT = 85 °C
13 x 9
13 x 9
21 x 9
21 x 9
-
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
A
UCT = 70 °C
13 x 7
11.5 x 13
13 x 7
11.5 x 13
13 x 7
11.5 x 13
13 x 7
11.5 x 13
21 x 7.5
21 x 7.5
UCT = 70 °C
13 x 9
13 x 9
21 x 9
21 x 9
-
DIMENSIONS in millimeters AND AVAILABLE FORMS
vinyl sleeve
0.8 ± 0.1
1.2 ± 0.1
5 ± 0.1
5 ± 0.3
6±1
L
ØD
6±1
Fig.2 FormA: Low profile
(4.5)
ØD
L
laser weld
+
vinyl sleeve
4.0 ± 0.3
5.0 ± 0.3
solder plating
(0.8)
5.0 ± 0.5
Fig.3 Form B: Vertical
DIMENSIONS in millimeters, MASS AND PACKAGING QUANTITIES
NOMINAL CASE SIZE
Ø D x L (mm)
11.5 x 13
13 x 7
13 x 9
21 x 7.5
21 x 9
CASE
CODE
1
2
3
4
5
FORM
Ø Dmax.
B
A
A
A
A
11.8
13.5
13.5
21.5
21.5
Lmax.
13.5
7.5
9.5
8.0
9.5
MASS
(g)
≈ 1.5
≈ 2.8
≈ 3.4
≈ 7.1
≈ 8.8
PACKAGING
QUANTITIES
2000
1000
1000
500
500
Note
Detailed tape dimensions see section ‘PACKAGING’
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ORDERING EXAMPLE
ELECTRICAL DATA
SYMBOL
Double layer capacitor 196 series
DESCRIPTION
CR
rated 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
1.0 F/5.5 V
Nominal case size: Ø 21 x 7.5 mm; Form A
Ordering code: MAL219612105E3
Former 12 NC: 2222 196 12105
Note
Unless otherwise specified, all electrical values in Table 1 apply at
Tamb = 20 °C, P = 86 to 106 kPa and RH = 45 to 75 %.
Table 1
ELECTRICAL DATA AND ORDERING INFORMATION
UR
(V)
CR
(F)
NOMINAL
CASE SIZE
ØDxL
(mm)
CASE
CODE
FORM
UCT
(°C)
IL
30 min.
(µA)
RI
1 kHz
(Ω)
ORDERING CODE
Standard series
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
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
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
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
5.5
High temperature series
5.5
Vertical, miniaturized series
5.5
High voltage series
6.3
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MEASURING OF CHARACTERISTICS
CAPACITANCE (C)
Capacitance shall be measured by constant current discharge method.
DISCHARGE CURRENT AS A FUNCTION OF RATED CAPACITANCE
PARAMETER
VALUE
Rated capacitance, CR
0.047
Discharge current, ID
0.1
0.22
0.33
UNIT
0.47
0.68
0.1
1.0
F
1.0
mA
LEAKAGE CURRENT (IL)
U
(V)
Leakage current shall be measured after 30 minutes
application of rated voltage UR:
UR
V(V)
I L ( μA ) = ------------–4
10
2.0
V
0
time
30 min
T (s)
RS
Fig.4 Voltage diagram for capacitance measurement
100 Ω
+
+
C
Capacitance value CR is given by discharge current ID, time
T and rated voltage UR, according to the following equation:
I D ( mA ) × 10 – 3 × T ( s )
C ( F ) = ------------------------------------------------------UR ( V ) – 2
Fig.7 Test circuit for leakage current
A
Curve 1: 1.0 F, 5.5 V
Curve 2: 0.47 F, 5.5 V
Curve 3: 0.22 F, 5.5 V
Curve 4: 0.1 F, 5.5 V
Curve 5: 0.047 F, 5.5 V
RS = 100 Ω
102
Constant
current
discharger
+
V
C
IL
(µA)
10
1
Fig.5 Test circuit for capacitance measurement
2
3
INTERNAL RESISTANCE (RI) AT 1 kHz
4
5
1
VC ( V )
R I ( Ω ) = --------------–3
10
1
10
20
30
40
50
time (hours)
1 mA
A
Fig.8 Typical leakage current as a function of time
+
C
V
1 kHz
Fig.6 Test circuit for RI measurement
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DISCHARGE CHARACTERISTICS
Backup time of 196 DLC series capacitors depends on
minimum memory holding voltage and discharge current
(corresponding with the current consumption of the load).
For minimum backup times of standard and vertical
miniaturized series see Figs 9 and 10 (charging time
≥ 24 hours).
MGA695
10 5
Figure 11 shows the backup time when a 196 DLC capacitor
is discharged by a constant resistance
(charging time ≥ 24 hours).
The horizontal axis shows the initial value of discharge
current if 5 V is connected to the capacitor via a fixed series
resistor.
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.
backup
time
(s)
10 4
MLB203
10 3
4
5
2
10
10
10
-3
10
-2
10
1
102
3
Curve 1: 1.0 F, 5.5 V
Curve 2: 0.47 F, 5.5 V
Curve 3: 0.22 F, 5.5 V
Curve 4: 0.1 F, 5.5 V
Curve 5: 0.047 F, 5.5 V
Voltage drop from 5.0 to 3.5 V
2
10
backup
time
(s)
1
2
10 3
-1
1
discharge current (mA)
10
Fig.9 Typical backup time as a function of discharge current
Curve 1: 1.0 F, 5.5 V
Curve 2: 0.47 F, 5.5 V
Curve 3: 0.22 F, 5.5 V
Curve 4: 0.1 F, 5.5 V
Curve 5: 0.047 F, 5.5 V
Voltage drop from 5.0 to 2.0 V
by means of a fixed resistor
10-2
10 6
4
5
1
10-1
MGA696
backup
time
(s)
3
1
10
102
103
initial value discharge current (mA)
Fig.11 Typical backup time as a function
of initial discharge current
10 5
10 4
10
3
104
Curve 1: 1.0 F, 5.5 V
Curve 2: 0.47 F, 5.5 V
Curve 3: 0.22 F, 5.5 V
Curve 4: 0.1 F, 5.5 V
Curve 5: 0.047 F, 5.5 V
Voltage drop:
from 5.0 to 2.0 V
10-3
10-2
1
2
3
4
5
10-1
1
10
discharge current (mA)
Fig.10 Typical backup time as a function of discharge current
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Table 2
TEST PROCEDURES AND REQUIREMENTS for standard and vertical miniaturized series (5.5 V; 70 °C)
NAME OF TEST
IEC 60384-4/
EN130300
subclause
PROCEDURE
(quick reference)
REQUIREMENTS
tensile strength; application of loading force
for 10 seconds:
Robustness of
terminations
4.4
20 N (standard series)
no breaks
5 N (vertical miniaturized series)
ΔC/C: ± 10 %
RI and IL ≤ spec. limit
Resistance to
soldering heat
4.5
solder bath; 260 °C; 5 seconds
Solderability
4.6
solder bath; 235 °C; 2 seconds
≥ 75 % tinning
4.8
10 to 55 Hz; 1.5 mm; 3 directions;
2 hours per direction
ΔC/C: ± 10 %
RI and IL ≤ spec. limit
4.12
500 hours at 55 °C; RH 90 to 95 %;
no voltage applied
ΔC/C: ± 30 %
RI ≤ 4 x spec. limit
IL ≤ 2 x spec. limit
4.13
Tamb = 70 °C; 5.5 V applied;
1000 hours
ΔC/C: ± 30 %
RI ≤ 4 x spec. limit
IL ≤ 2 x spec. limit
4.17
Tamb = 70 °C;
no voltage applied;
1000 hours
ΔC/C: ± 30 %
RI ≤ 4 x spec. limit
IL ≤ 2 x spec. limit
24 hours storage at room temperature after
application of 5 V for 1 hour
remaining voltage: ≥ 4 V
step 1: reference measurement
at + 20 °C of C, RI and IL
step 2: measurement at - 25 °C
step 3: measurement at + 20 °C
step 4: measurement at + 70 °C
step 5: measurement at + 20 °C
ΔC/C: ± 30 % of + 20 °C value
RI ≤ 5 x the + 20 °C value
IL ≤ 4 x the + 20 °C value
Vibration
Damp heat, steady
state
Endurance
Storage at upper
category temperature
Self discharge
-
Characteristics at high
and low temperature
4.19
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