Abstract

L'articolo, scritto a più mani, nasce da un invito di admin a ricercare i motivi del perché un circuito che in teoria non dovrebbe funzionare, in pratica sembra non avere problemi.

Si sviluppa come l'argomento di un forum sfruttando le funzioni di ElectroYOU per l'impaginazione e la formattazione.

Una nota per la lettura: in fondo alla pagina ci sono molti commenti. Tali commenti sono in genere quelli dei collaboratori all'articolo, commenti che poi sono stati inseriti e corredati delle immagini nel corpo dell'articolo.

NOTA di redazione

Per ragioni tecniche l'articolo è stato suddiviso in due parti.

PRIMA PARTE

Vai alla prima parte

SECONDA PARTE

Le prove di Bruno Valente

Vi allego per chiarezza gli oscillogrammi che ho rilevato e la foto del circuito. Ho rilevato contemporaneamente la forma della tensione ai capi del led nel canale 1 dove si vede chiaramente l'effetto zener a -80V e quella della corrente che lo attraversa, cioè la tensione ai capi della resistenza, nel canale 2. Si vede chiaramente che la corrente è simmetrica rispetto allo zero come è ovvio che sia (condensatore in serie) e che è nulla durante i fronti della tensione.

Concordo con David nel dire che non può essere alimentato un led in questo modo perché si supera abbondantemente il valore massimo consentito di tensione inversa e che è necessario un diodo in anti-parallelo o meglio ancora un ponte di diodi: utilizzando un ponte si ha il vantaggio di far accendere il led con entrambe le semionde raddoppiando la luminosità ed eliminando lo sfarfallio. Inoltre se il ponte venisse collegato prima del led ma a valle del gruppo condensatore-resistenza, anziché in ingresso al circuito, si avrebbe il vantaggio di non sollecitarlo con la tensione di rete ma con una tensione di circa 6V (caduta su due diodi più quella sul led).

Faccio notare che anche a me, come a David, il diodo che si è rotto era bianco: evidentemente quelli bianchi sono più sensibili al superamento della massima tensione inversa.

il circuito

le forme d'onda

Le considerazioni di posta10100

Effettivamente la cosa è strana. Se il led è un diodo e funziona come un diodo allora non dovrebbe funzionare... Non sono riuscito a pensare ad altro che ad una corrente di 10 mA ad una frequenza diversa da quella di rete... Ho misurato la capacità in polarizzazione inversa di un diodo led: 3.1pF a 200 kHz. Visto che avevo lo strumento in mano ho misurato anche la capacità della breadboard: 1.9pF a 200 kHz. Ammesso che il disturbo sulla rete abbia la frequenza di 200 kHz, la reattanza del led è di 256.7 k, quella della breadboard di 418.8 k. Il parallelo da 159 k, troppo alta per giustificare una corrente da 10 mA! Se la spiegazione di bruno valente fosse corretta, sarebbe opportuno riportarlo anche sui datasheet al posto dei 5V di tensione inversa max. Quindi o i produttori di tutto il mondo di led si sono sbagliati (la cosa sarebbe molto preoccupante) o qualcosa sfugge ancora...

Bruno Valente

Ciao posta10100, a me non sembra strano quello che ho verificato e non mi sembra neanche in disaccordo con quello che i costruttori dichiarano nei datasheet e cioè che la massima tensione inversa da non superare affinché il led non si danneggi è di 5V: questo non significa che non possa esistere un effetto zener ad una tensione più alta come del resto è ovvio che sia! cosa altro dovrebbe succedere aumentando la tensione inversa? E' tipico di tutte le giunzioni un comportamento simile e ti invito vivamente a verificare di persona, se ti è possibile, così potrai smentirmi con dati di fatto. Ci si aspetterebbe forse una rottura del dispositivo prima di arrivare a tensioni così alte e in effetti a me uno dei due led si è rotto ed evidentemente questo significa che oltre i 5V aumenta molto la probabilità che il led si danneggi ma evidentemente può anche non avvenire. L'ipotetico disturbo di alta frequenza sulla rete non può giustificare in nessun modo l'accensione del led per almeno due buoni motivi, il primo è teorico: non è possibile sostenere una corrente continua in un diodo collegato in serie ad un condensatore neanche se un altro condensatore, di qualsiasi valore, fosse collegato in parallelo al diodo e questo vale indipendentemente dalla frequenza. Questa cosa dovrebbe essere più che ovvia ma posso capire come possa non esserlo se non si ha sufficiente dimestichezza con questo genere di cose. Il secondo motivo invece dovrebbe essere ovvio per tutti: il led si è acceso a mir, a David e a me e penso sia abbastanza improbabile che un disturbo ad alta frequenza sia presente costantemente sulla rete di tutto il territorio nazionale. Ciao Bruno

posta 10100

Ciao Bruno, forse non mi sono spiegato bene, ma l'ipotesi del disturbo in alta frequenza l'avevo già scartata io, ho in un certo senso scritto mentre pensavo... Provo a rispiegare il motivo per cui ho misurato la capacità del led e della breadboard: stavo cercando un percorso alternativo per la corrente durante la semionda negativa, o meglio durante la semionda in cui il led non è in conduzione. Dai calcoli ho verificato che tale percorso, anche supponendo una tensione alternata ad alta frequenza (i 200KHz utilizzati dallo strumento per la misura), non consente il passaggio di una corrente di tale entità. Riguardo l'effetto zener, nel tuo messaggio non dici che in un caso il led si è danneggiato, quindi sembra che il comportamento come zener sia valido per tutti i led senza che si danneggino. Ovviamente posso aver male interpretato ciò che hai scritto! :-) A questo punto, alla luce dei chiarimenti del tuo ultimo post, appoggio la tua analisi, anche se appena ne avrò l'opportunità ho intenzione di verificarla. Non per sfiducia ovvio, ma perchè le cose se posso le voglio vedere con i miei occhi! Ho intenzione di ripetere la prova con più led cambiando dimensione e colore, e provando a mantenerli alimentati per alcuni minuti senza interruzione. Voglio verificare se, essendo sollecitati oltre il dovuto, alla lunga possano arrivare alla rottura. Questa sarebbe la prova che conferma la tua ipotesi. Luca.

Le considerazioni di RenzoDF

Il mio parere e' questo: come qualcuno ha gia' ricordato il diodo LED ha una caratteristica tensione corrente un po' particolare ... la tensione di soglia diretta di 2-3V e (ipotizziamo) una tensione di breakdown inversa di poco sopra i 5V. Detto questo il generatore che usiamo per alimentare il diodo, puo' essere approssimato con un generatore di corrente (come si comprende misurando la corrente di ingresso [a] con LED inserito e [b] con LED cortocircuitato) ne segue che il diodo entra in un breakdown controllato (limitato). La conclusione quindi potrebbe essere : il LED "si rompe" ma non "si spezza" ... almeno fino a quando la potenza dissipata complessiva non supera quella massima ammessa ... ovvero fino a quando la giunzione non raggiunge una temperatura troppo elevata. Io uso da tempo il circuito R + C + LED (ma con DIODO in antiparallelo) ... e' piu' salutare! e non costa tanto di + visto che in questo modo il DIODO non deve avere una tensione VBR elevata.

Una richiesta di RenzoDF

Una prova interessante potrebbe essere quella di vederla "in faccia" questa caratteristica tensione-corrente del LED! Per visualizzare una caratteristica si usa spesso questo metodo : un generatore AC + una resist. serie R (tale che VacMax/R sia minore della IMax sopportata dal Led ... per es.con una Vac=24V -> VacMax=34V se poniamo una 10mA -> R>= 2 Kohm) per alimentare il LED, [in questo modo si ottiene una retta di carico che muovendosi fra -VacMAX e +VacMAX con pendenza costante, esplora la caratteristica V-I del LED] e infine con un oscilloscopio in modalita' x-y ,inviando sul canale 1 la d.d.p. ai capi del LED e sul 2 la corrente nel LED (ovvero la caduta prodotta dalla medesima su una resistenza serie Rshunt ... per es. di un centinaio di ohm) potrebbe scattare una bella foto e ... farcela vedere!!! Ke ne dite? BTW: la resistenza di caduta va inserita dopo il catodo cosi' la massa la prelevo nel punto intermedio, il Canale1 sull' Anodo e Canale2 su estremo opposto d Rshunt.

Gli oscillogrammi di Bruno Valente

Ho raccolto l’invito di RenzoDF ed ecco la curva caratteristica.

Caratteristica del led

Caratteristica del led espansa

aggiungo un commento alle due foto.

In entrambe le immagini lo zero è al centro del monitor per entrambi gli assi.

Nella prima foto le scale sono Y=4 mA/div. X=20 V/div.

Nella seconda foto Y=4 mA/div. X=2 V/div. L’orientamento degli assi è quello corretto.

Come si vede nella prima immagine ad una tensione di circa –80V vi è di nuovo conduzione.

Ciao

Bruno

RenzoDF

Grazie Bruno BEL LAVORO perfetta anche l'espansione della parte di conduzione diretta! Ecco la foto segnaletica del LED che volevo vedere!!!... i connotati sono proprio quelli attesi ... ora basterebbero i V/DIV dei due canali. Non essendo "oscilloscopio munito" ho provato "a mano" con LED rosso in cc e ho trovato che il ginocchio del breakdown si trova a -22V (con una pendenza da far invidia a uno Zener:) Quindi concludo dicendo che: se assumiamo che un diodo (come il mio) abbia 2V di soglia diretta, 20V di soglia inversa, 200mW di potenza max e quindi Imax diretta di 100mA.....-------> seguira' che con 10mA sia diretti che inversi NON SI SPACCA ... siamo pero' al LIMITE!. ( Molto probabilmente il rischio e' piu' alto per un LED giallo che ha un VBR + alta.)

Aggiungo un grafico esplicativo del metodo usato.

figura 46

Gli oscillogrammi postati da bruno sono stati ottenuti con un circuito del tipo di quello in figura 46 (e' stata ipotizzata una bassa tensione di breakdown solo per ragioni di convenienza grafica).

Alimentando in corrente continua con V=EM, la retta di carico (caratteristica V-I del generatore + resistenza R) interseca la caratteristica del LED nel punto di lavoro P.

Alimentando in corrente alternata la retta di carico si muove (come indicato dalla freccia blu), fra le due posizioni estreme e il punto di lavoro si muove da P a Q in 1/100 di secondo, esplorando cosi' la parte della caratteristica evidenziata in rosso; la corrente variera' fra Imax(+) e Imax(-).

Se infine, mantenendo costante Icc, aumentiamo la EM (e quindi la R in proporzione), la retta di carico diminuira' la pendenza e di conseguenza Imax(+) salira' avvicinandosi a +Icc e Imax(-) scendera' avvicinandosi a -Icc, (come risulta dall'oscillogramma).

RenzoDF

Grazie Bruno ... ultima domanda "con quale circuito hai alimentato il tutto?" con Vac 230 +C +R come suppongo? La caratteristica sembrerebbe confermarlo visto che la IMax+ e la IMax- sono uguali (come dicevo lo stiamo alimentando a corrente costante)

Bruno Valente

RenzoDF, oltre ad essere esperto sei anche un ottimo osservatore! Inizialmente avevo utilizzato il circuito di mir (330nF+330nF+470ohm) ed un trasformatore 220/220 per isolarlo dalla rete. La curva appariva un po' sporca nel senso che aveva dei punti più luminosi di altri. Il "difettuccio" dipendeva dal fatto che, essendo la forma della tensione di rete non perfettamente sinusoidale ed essendo quindi presenti delle armoniche, la reattanza capacitiva faceva aumentare il loro contributo nella corrente che appariva per questo con una forma abbastanza irregolare e frastagliata, si vede chiaramente anche nel primo oscillogramma che ho postato. Per ovviare a questo piccolo inconveniente ho usato al posto del condensatore una resistenza da 20Kohm 20W. Poi ho visto che, come è normale che sia visto che la non linearità del led non è simmetrica, i valori massimo e minimo della curva non erano uguali e siccome a me piacciono le simmetrie, solo per un fatto estetico, ho fatto in modo che lo fossero aggiungendo in serie alla resistenza una capacità di 2uF non polarizzata.

RenzoDF

Bene ora non resta che fare i calcoli per la potanza:

1. nella prima semionda il diodo conduce con V=2V I=10mA
2. in polarizzazione inversa V=80V con I=10mA,
3. in (1) conduce x tutta la semionda quindi P=2x10E-3=20mW
4. in (2) conduce solo x il tempo nel quale il valore istantaneo supera gli 80V . Quindi k=80/320=0.25 -> arcsin(.25)=0.25 rad.-> 15° quindi conduce per 180-2*15=150° -> d=150°/180° un 80% P=P*d=80x10E-3*0.8=640mW medi
5. e infine la Pmedia totale=(20+640)/2=330mW

Se come dicevamo anche il tuo diodo LED ha una PMax=200mW -> siamo a mio parere in zona "pericolosa" per la salute del LED (non si rompe probabilmente perché i costruttori avranno usato un coeff. d sicurezza 1.5-2)

Bruno Valente

Avevo fatto anch'io quei calcoli ma in modo molto più approssimato, non considerando la zona morta, e per questo veniva un risultato "abbondante" 0.41W. Siamo sicuri che il valore di massima dissipazione dichiarato dal costruttore, che normalmente è riferito alla conduzione diretta, possa essere ugualmente significativo anche per la conduzione inversa?

RenzoDF

La potenza che il diodo sia in conduzione diretta che inversa assorbe va a finire sulla giunzione ... ed e' strettamente legata alla massima temperatura ammessa dalla giunzione Tmax. Anche nello smaltimento del calore vale una legge simile a quella di Ohm I=(V1-V2)/R che diventa Q=(T1-T2)/Rth ...ermica ....ANZI storicamente e' Ohm che ha "trasportato" gli studi di Fourier sulla trasmissione del calore ai "circuiti galvanici".

Bruno Valente

Si certo, termicamente non ho dubbi che gli effetti siano gli stessi. Invece mi chiedevo se, nelle condizioni anomale di conduzione inversa, non subentrassero altre cause a peggiorare la situazione per cui già ad una temperatura inferiore alla massima potesse avvenire una rottura. Ammetto di entrare in un campo dove sono poco esperto ma il buon senso, più che la conoscenza, mi fa supporre ad esempio che l'alta tensione a cui è sottoposta la giunzione possa danneggiarla già a temperature più basse della massima per rottura dielettrica. Può essere?

Gli oscillogrammi di davidde

Ciao RenzoDF, ho trovato molto interessante la tua richiesta ed appena mi è stato possibile ho fatto la fotografia che avevi richiesto:

Oscillogramma__tensione_corrente_del_led .jpg

Ti indico i parametri di misurazione:

CH1: 1V\cm ; sonda x10 ; misura in AC

CH2: 50mV\cm ; sonda x10 ; misura in AC

Per visualizzare il segnale fotografato ho dovuto spostare verso destra l' inquadratura (in ascissa) altrimenti non si vedeva nulla, il segnale era fuori campo. Le misure sono state effettuate come da te indicato nel precedente messaggio, per completezza aggiungo che il led in esame era nuovo e di colore verde. Spero che l' oscillogramma non sia errato, sinceramente non riesco a capire molto da questo grafico, se per cortesia potessi fornirmi una breve spiegazione te ne sarei davvero grato.

Se hai altre interessanti prove da proporre sono a disposizione.....

Ciao

David

RenzoDF

ciao davidee volevo chiederti di precisarmi 1) se hai usato un circuito separato con Vac + R SENZA condensatore ... IF YES dammi i valori.... se hai un diodo rosso usa quello... i "verdi" sono sempre un po' particolari ;) 2) controlla se sulle ordinate c'e' la I (basta mettere su GND uno dei due canali x decidere) 3) con entrambi i canali su GND centra il punto sullo schermo (occhio alla luminosita' ke non sia troppo alta!!) 4) infine imposta entrambi i canali su DC e rifotografa se puoi. Vedendo la foto sembra ci sia SOLO conduzione diretta ... quella che vedi e' la caratteristica di un diodo a testa in giu' (per vederla dritta se puoi inverti canale su Y) lo sdoppiamento della caratteristica e' normale anche se piu' marcato rispetto a quello che mi aspettavo ... in sostanza non siamo arrivati al breakdown ... sarebbe quindi necessario aumentare gradualmente Vac ma... prima di fare disastri e x poter valutare le grandezze in gioco mi servirebbe anche la Rshunt che hai usato ... Grazie

davidde

Ciao a tutti, grazie Renzo per le informazioni, mi sono reso conto di aver sbagliato la misura. In seguito alle tue delucidazioni ed alle fotografie postate da Bruno ho rifatto tutto utilizzando come tensione di alimentazione la tensione di rete. Il circuito sul quale ho eseguito le misurazioni è composto da un trasformatore di isolamento ai capi del quale sono stati posti in serie: un resistore da 27Kohm collegato all' anodo del diodo led rosso, sul catodo invece ho piazzato un resistore da 100ohm come shunt. Le sonde sono state collegate come indicato dallo schema di RenzoDF ed ho orientato correttamente l' asse Y dell' oscilloscopio. Le impostazioni degli assi sono di 1V/div per l' asse X e 50mV/div per l' asse Y; le sonde sono entrambe in x10 e la misura è stata eseguita in DC per entrambi i canali. I risultati però differiscono in modo evidente da quelli di Bruno sia per la forma del segnale che per i valori.... vi posto le foto così mi dite cosa ne pensate:

oscillogramma tensione -corrente led rosso.jpg

Provo a darvi la mia interpretazione per capire se sia corretta: Durante la semionda positiva la tensione aumenta da 0V fino ad un valore di 2V circa, in questo frangente la corrente non riesce a salire liberamente poiché la tensione diretta non ha ancora oltrepassato il valore di soglia del diodo, appena superato tale limite la corrente può fluire e quindi aumenta molto rapidamente fino ad un valore pari a 2,8 div. Il led rimarrà in conduzione per tutta la durata della semionda positiva fino a quando il suo valore non scenderà nuovamente fino ai 2V. Durante questo semiperiodo la corrente non può salire oltre le 2,8 div poiché limitata dalla serie di resistenze 27Kohm + Shunt. Durante la semionda negativa invece il diodo cerca di "resistere" alla tensione inversa ma essendo il suo valore (in modulo) troppo alto la giunzione cede e la corrente riesce a fluire nel verso contrario a quello di conduzione. Più aumenta la tensione inversa più aumenta la corrente inversa fino al limite imposto dai due resistori di 2,8 div come nella semionda precedente. Osservando l' oscillogramma si potrebbe dire che fino a -1 div la giunzione resiste poi cede in modo non lineare fino ad un valore massimo di -2,6 div circa valore oltre il quale la corrente riesce a fluire senza ostacoli nel led in senso opposto a quello di polarizzazione. Quando la tensione ricomincia a salire verso 0V la corrente per un certo istante segue un percorso differente da quello di andata per riportarsi poi sui precedenti valori.

La conversione delle divisioni la farei così:

per l'asse X ogni divisione risulta essere 10V quindi quando la polarizzazione è diretta il led entra in conduzione a circa 2V mentre quando polarizzato inversamente entra in piena conduzione per valori inferiori ai -26V.

Per l' asse Y invece ogni divisione ha un valore di 0,5V quindi la relativa corrente considerando che la resistenza ai capi della quale viene letta la caduta di tensione è da 100 ohm risulta I= 0,5V/100 =0,005A. In ordinata avrò quindi un valore di 0,005A/div . La corrente di picco che quindi scorre nel mio diodo è di 14mA sia in polarizzazione diretta che inversa.

Cosa ne pensate ?

Ciao e grazie

David

Bruno Valente

Mi sembra tutto corretto David, evidentemente il tuo led è diverso dal mio e in effetti è più "normale" del mio che invece somiglia troppo ad un diodo zener.

Se ho capito bene non hai usato alcun condensatore in serie e qui non mi trovo perché mi sarei aspettato un diverso valore tra Imax e Imin e invece, correggimi se sbaglio, sembrano uguali.

Il valore della corrente inoltre è un po' diverso da quello che viene dal calcolo: se hai usato una resistenza da 27K dovrebbe essere 11.5mA e invece sembra essere 14mA. Anche se non è molto c'è però una differenza che va oltre il 20%.

Questa sera, se avrò tempo, cercherò di fare altre prove con altri led. Vi farò sapere.

Ciao

Bruno

Questi led proprio non vogliono farci smettere di giocare!

Ho fatto le altre prove ed ecco una carrellata di curve.

Il primo led è giallo da 5mm e, appena acceso ha mostrato una curva molto diversa dal precedente: la conduzione inversa iniziava intorno ai 250V ma in pochi secondi la curva è degenerata in quella che vi mostro in questa prima foto che è del tutto simile a quella di David. Confermo quindi un comportamento che avevo previsto all'inizio e che David ha già messo in evidenza.

X=10V/div. Y=4mA/div

2) giallo 5mm X10 Y2.JPG

Gli altri quattro esemplari hanno invece manifestato un comportamento più regolare, nel senso che la curva non si è modificata nel tempo ed è stata quindi fin dall'inizio come appare nelle immagini che seguono.

l'ultimo led però ha svelato un'insospettata virtù nascosta...

Questo è verde da 3mm

X=10V/div. Y=4mA/div

1) verde 3mm X10 Y2.JPG

Questo è rosso di forma triangolare

X=5V/div. Y=4mA/div

3) rosso triangolo X5 Y2.JPG

Questo è rosso da 5mm

X=5V/div. Y=4mA/div

4) rosso 5mm X5 Y2.JPG

Questo è rosso da 3 mm merita un commento a parte perchè , secondo me, presenta una caratteristica formidabile: il punto in cui inizia la conduzione inversa non è arrotondato ma è praticamente un angolo retto e si vede bene nella foto successiva dove ho espanso le scale fino al limite permesso dall'oscilloscopio.

Non avevo mai visto niente di simile e ringrazio mir che, senza volerlo, mi ha dato questa opportunità.

Se questa straordinaria caratteristica rimanesse tale anche in alta frequenza, questa giunzione potrebbe essere utilizzata per rivelare segnali debolissimi ma temo che salendo con la frequenza le cose cambino. Prima o poi farò delle prove

X=5V/div. Y=4mA/div

5) rosso 3mm X5 Y2.JPG

X=2V/div. Y=0.1mA/div

6) rosso 3mm X5 Y0.05.JPG

Ciao

Bruno

davidde

Ciao a tutti, Bruno ti ringrazio davvero tanto per le immagini inviate e per il commento al mio oscillogramma. Per quello che riguarda i valori che hai calcolato dal mio grafico hai pienamente ragione ma come già ti dissi il mio oscilloscopio presenta dei problemi di taratura e di funzionamento a caldo quindi i valori da te calcolati sono sicuramente corretti. Per quel che riguarda l' entità della corrente massima ho capito il motivo delle tue perplessità; essendo nelle mie prove il carico puramente resistivo sulla semionda positiva dovrei trovarmi con un valore di corrente pari a (tens. di picco - tens. polarizzazione diretta) / resistenza , cioè nel mio caso (324-2)/27Kohm. Nella semionda negativa invece il valore massimo (in modulo) della corrente dovrebbe risultare inferiore poiché la tensione di break down nel mio caso risulta di -26V quindi la corrente dovrebbe essere (324-26)/27Kohm. Facendo i calcoli si nota che la corrente in polarizzazione diretta è di 12mA mentre in polarizzazione inversa di 11mA, anche questa differenza non penso possa essere osservata con il mio oscilloscopio, 1/5 di divisione è troppo lieve considerando gli errori introdotti dallo strumento (anche se una piccola differenza si vede).

Mi sto invece ancora scervellando per capire bene la misura a corrente massima costante (quella con il condensatore in serie alla resistenza), il fenomeno introdotto dalla reattanza del condensatore è per me ancora misterioso e non ho ancora ben afferrato il suo funzionamento. Comunque nel fine settimana vedrò di risolvere definitivamente ..... questa esperienza proprio per la sua semplicità mi ha reso visibili tanti aspetti che per il momento avevo soltanto studiato e perciò non riuscivo a comprendere.....

GRAZIE A TUTTI ! E’ stata un' esperienza veramente formativa!

Ciao David

Bruno Valente

Hai ragione David, la differenza tra i due valori nel tuo caso è piccola e non si apprezza sulla curva.

Non avevo fatto i conti e avevo in mente la mia curva dove l'effetto è più marcato ( tensione inversa più alta)

Ciao

Bruno

Le misure di mir

Vorrei Scusarmi per la mole di lavoro che vi ho procurato,vi assicuro che non era nelle mie intenzioni, non pensavo che due formule di Elettrotecnica e tre semplici componenti in serie in un semplice circuito avrebbero suscitato dubbi su fenomeni fisici ben noti.

Vorrei anche dire che oltre i componenti dello schema non ho utilizzati altri, quindi soltanto il Resistore, la Capacità ed il diodo led, in serie.

La capacità è di tipo poliestere con tensione di isolamento di 400V, ed il diodo led, è un semplice diodo led giallo.

Il circuito è stato testato lasciandolo acceso per circa 12 h, ed ancora è funzionante. A questo punto mi sono dedicato a verifiche empiriche del circuito.

Ho dapprima sostituito il led con altri di colore e modelli diversi ottenendo gli stessi risultati. Successivamente ho utilizzato una capacità di 0,47 microfarad 250 Volt ottenendo circa 34 mA , ed ho alimentato a questa corrente un big led di colore giallo, il quale ha perfettamente lavorato per ore.

Ancora per stressare ulteriormente il circuito, ho inserito un condensatore sempre di 0,47 microfarad ma con tensione di isolamento di 1000 Volt, ebbene ho sempre i mie 33 mA ed alimento sempre il big led, che lavora sempre tranquillamente per ore.

Facendo un passo indietro al primo circuito realizzato, ho anche collegato in parallelo ben tre led (giallo-verde-rosso), verificando la loro corretta accensione, ma la costante presenza dei soliti 11 mA, sia con un diodo led che con i tre diodi led, segno (almeno credo) che la capacità fornisca la corrente per la quale è stata dimensionata.

Non soddisfatto di queste prove, ho inserito in parallelo al diodo led, un ponte raddrizzatore, la cui uscita mi ha alimentato un circuitino, o meglio un crepuscolare (bjt-fotoresistenza-qualche resistenza.diodo led) il quale ha funzionato perfettamente.

O meglio contemporaneamente ho alimentato il primo circuitino, ed il crepuscolare, utilizzando il condensatore da 0,47 microfar 1000 Volt. Pertanto la funzionalità del circuito ai fini pratici è fattibile.

mir1.jpg

mir2.jpg

mir3.jpg

Le osservazioni di Bruno Valente

Ciao mir, Non devi scusarti: per me quando si tratta di elettronica è sempre un piacere e penso sia così anche per gli altri.

Non me ne volere ma non credo sia corretto dedurre che una casa sia antisismica solo dal fatto che non è crollata con l’ultimo terremoto: non metto in dubbio che il circuito possa anche funzionare e far sembrare che tutto sia a posto ma in realtà non è proprio così.

Intanto sia a me che a David un led è saltato e ti invito a fare le prove con led bianchi perché i bianchi sembrerebbero più delicati.

L’altro led con cui ho fatto le prove, quello verde, sta ancora funzionando ma si scalda: se fosse alimentato correttamente, cioè con il diodo in anti-parallelo, dissiperebbe 2x0.01/2= 0.01W (ho considerato una sola semionda).

Senza diodo in anti-parallelo, invece, considerando 80V e 10mA per la semionda in cui è spento, dissipa 2x0.01/2+80x0.01/2=0.41W non so se mi spiego.

Faccio notare poi che il circuito, anche se corredato del diodo in anti-parallelo o del ponte, è critico anche da un altro punto di vista: si deve considerare che all’accensione si può avere un forte impulso di corrente che pure può danneggiare il led.

Se l’istante in cui viene acceso il circuito coincide con il punto in cui la tensione di rete è al valore massimo, si ha un forte gradino di tensione, cioè si passa bruscamente da 0V a 310V e in quell’istante il condensatore si comporta come un cortocircuito. L’unico elemento che limita la corrente in quell’istante è la resistenza che avendo un valore di 470 ohm lascia scorrere nel led una corrente che supera 0.5A.

E’ vero che il fenomeno è transitorio e si estingue rapidamente (la costante di tempo, a conti fatti, è di circa 70 microsecondi) ma comunque la corrente supera abbondantemente il limite ammesso. Si deve poi considerare un caso ancora più sfortunato: se si spegne il circuito e dopo poco tempo lo si riaccende, può accadere che lo spegnimento avvenga quando la tensione di rete è al massimo valore in un verso (per esempio –310V) e che la successiva accensione avvenga quando la tensione di rete è al massimo valore nell’altro verso (per esempio +310V). In questo caso , all’accensione, il condensatore è sicuramente ancora carico al precedente valore ed in definitiva si ha un gradino di tensione di valore doppio rispetto al caso precedente e quindi si ha nel led un impulso di corrente che supera 1A.

Per ovviare a questi inconvenienti si deve per forza rinunciare in parte ai vantaggi offerti dal condensatore (cioè che non genera calore) aumentando il valore della resistenza (che così limita maggiormente il picco di corrente durante il transitorio di accensione) e diminuendo di pari passo quello della reattanza capacitiva, aumentando cioè il valore della capacità. Un buon compromesso potrebbe essere

ora siamo invece a circa

• RenzoDF

Un'ultima sfida potrebbe essere la ricerca dell'origine della oscillazione (circa 500Hz per quel che si puo' stimare dall'oscillogramma Tektronix) sulla corrente.

Tre le ipotesi :

1) una deformazione della tensione di alimentazione (armoniche ecc.) scartata perche' suppongo che davidee e Bruno non vivano insieme :)

2) la presenza di una induttanza serie che non potrebbe essere che l'induttanza di dispersione equivalente secondaria del trasformatore ... purtroppo anche questa seconda ipotesi non e' realistica in quanto risulterebbe troppo alta in valore, specie per un trasformatore da 1KVA.

Pur convinto che le simulazioni al pc in questi casi siano difficili, ho ceduto alla tentazione di provare con LTSpice.

Simulazione LTspice

Il risultato ottenuto con la simulazione (pur con una L elevata) mostra come l'oscillazione si presenterebbe nei passaggi fra condizioni d blocco e d conduzione (come mi aspetterei) e non come nella realta' avviene nel bel mezzo della semionda!

3) la terza ipotesi NON ce l'ho ... chi ha un'idea?

Bruno Valente

Secondo me la terza ipotesi è che non si tratti solo di una decima armonica ma di uno sciame di armoniche praticamente sempre presenti in rete e, a quanto sembra, ovunque.

Nell'immagine che segue sembrerebbe proprio così.

Sono rappresentate tensione di rete e corrente nel condensatore. Il circuito è semplicemente una serie tra un condensatore da 165nF ed una resistenza da 470ohm, le sonde sono collegate l'una ai capi della serie e quindi alla tensione di rete, l'altra ai capi della resistenza.

Per eliminare ogni dubbio non ho usato il trasformatore di isolamento per il circuito in prova ma ho provveduto ad alimentare l'oscilloscopio con un trasformatore.

Si vede chiaramente che la forma della tensione è ben lontana dall'essere sinusoidale ma del resto viene prodotta da un accrocco meccanico che gira chiamato alternatore e credo non si possa pretendere una sinusoide precisa come quelle che siamo abituati a vedere nei nostri oscillatori.

Non serve dirlo ma si deve tenere in conto che la corrente nel condensatore aumenta con la frequenza di 20dB per decade per cui la decima armonica di tensione, in rapporto alla fondamentale, è dieci volte inferiore rispetto a come ci appare quella di corrente in rapporto alla fondamentale di corrente.

Tensione-corrente.JPG

• RenzoDF

Concordo con Bruno ... undicesima armonica con ampiezza intorno all'1% della fondamentale.

Per chi avesse "mano ferma" puo' provare ad analizzare la forma d'onda dell'alimentazione su Questa Applet