Alimentatore "Termocutter" (o Filo a caldo)

[olaffo]

Salve.
Prima di tutto saluto tutto il forum come ringrziamento anticipato per la pazienza che avrete e come galateo impone per chi entra in una nuova casa!

Veniamo al problema che vorrei risolvere.

Il filo a caldo, per quelli che non lo conoscono, è un semplice strumento utilizzato dai modellisti per tagliare lastre, più o meno grandi, di polistirolo e affini. Consiste in un filo metallico teso a mo di sega a filo attraversato da corrente che lo riscalda e permette di "sciogliere" il materiale. E' facilmete reperibile o realizzabile e lavora con tensioni anche fino a 24 V (non ricordo se DC o AC ma credo sia lo stesso, comunque preferirei DC se fattibile).
Il problema è la regolazione della tempereatura del filo per evitare di romperlo e soprattutto per poter variare la lunghezza a seconda dello spessore del materiale.
In rete si trovano schemi di alimentatori realizzati con un semplice trasformatore 230V-24V azionato da uno di quiei potenziometri per lampade da salotto al primario e al secondario il filo a caldo.

Sono uno studente di Ing. Elettronica e mi sorge il dubbio di come sia possibile collegare un secondario in "corto" data la bassisima resistenza di un filo sottile.

Vengono venduti alimentatori appositi per tale scopo con una spesa che non vorrei affrontare e sopratutto vorrei realizzarne uno di mio pugno sia per fare esperenzia sullelettronica, sia per averna uno con maggiori sicurezza elettrica.

Sapreste darmi un consiglio, uno schema o checchè sia per aiutarmi?

Grazie
L.

[semionda]

Come dati di targa, questo strumento, a che tensione deve essere alimentato e che potenza assorbe?

[RenzoDF]

Prima di tutto devi trovare un filo "resistivo" e meccanicamente "resistente", e questo è già un problema al giorno d'oggi ... bisognerebbe chiedere ad un "vecchio elettricista", ma forse riesci a procurartelo anche in un negozio di componenti elettronici; senza filo non possiamo dimensionare nulla
Quando ti sarai informato, ci fai un fischio .

[olaffo]

Come dati di targa, questo strumento, a che tensione deve essere alimentato e che potenza assorbe?

di solito viene utilizzato a max 24 V, ma normalmente lavora fino a 12V. La corrente assorbita ho letto che può raggiungere (come ovviamente farebbe un filo in corto che diventa incandescente) anche qualche ampere (non credo più di 5A)

Prima di tutto devi trovare un filo "resistivo" e meccanicamente "resistente", e questo è già un problema al giorno d'oggi ... bisognerebbe chiedere ad un "vecchio elettricista", ma forse riesci a procurartelo anche in un negozio di componenti elettronici; senza filo non possiamo dimensionare nulla
Quando ti sarai informato, ci fai un fischio .

si usa di solito del filo resistivo al nichel-cromoo di costantana. Non so di preciso quale vendono nei negozi di modellismo.

Per il resto riuscirei facilmente a procurarmi un alimentatore per computer fisso, dal quale potrei partire prendendo la 12V. Il problema è nel farla variare a mio piacimento.

Questo è un articolo trovato proprio sulla costruzione del circuito che dicevo nel primo post (con il secondario del trasformatore in corto).

Codice: Seleziona tutto

Il filo di nichel-cromo è in sostanza un resistore e produce calore al passaggio di una certa corrente; la temperatura deve essere sufficiente a tagliare il polistirene ma non troppo alta. Una temperatura troppo elevata fonderebbe una porzione di polistirene ben al di la della sezione del filo, ottenendo una superficie piena di irregolarità.
Non potendovi indicare la corretta temperatura di lavoro del filo, vi indicheremo la potenza necessaria per raggiungerla. I ferri da stiro, come le stufe elettriche per esempio, esprimono la loro capacità di riscaldare in WATT, e non in gradi centigradi. La formula per calcolare la potenza necessaria è:  W=V²/R
dove W è la potenza espressa in Watt, V² è la tensione espressa in volt al quadrato ed R è la resistenza, espressa in Ohm, del filo di nichel-cromo.
Non spaventatevi, è molto semplice. Abbiamo effettuato varie prove di taglio che ci hanno mostrato che necessitiamo di una potenza tra i 60 ed i 70 Watt. Il trasformatore eroga una tensione di 24 o 48 volt, a seconda di come lo colleghiamo. Il filo di nichel-cromo varia la sua resistenza al variare della lunghezza; in particolare più è lungo e maggiore è la sua resistenza. Il filo da noi utilizzato ha una sezione di 0,5 mm ed una lunghezza di circa 110 cm. La sua resistenza, misurata con un tester, è di circa 25 Ohm. A questo punto proviamo ad applicare la formula provando ad usare un solo secondario da 24 volt: Watt=(24 volt)² / 25 Ohm = 576 V² / 25 Ohm = 23 Watt.
Troppo poco. Il filo si scalda ma non raggiunge la temperatura necessaria per il taglio. Ripetiamo il calcolo ipotizzando di collegare i due secondari del trasformatore per produrre una tensione di 48 volt:
W=(48 volt)² / 25 Ohm = 2304 V²/25 Ohm = 92 Watt.
Come ci aspettavamo, la potenza è aumentata, ma in questo caso la temperatura raggiunta fonderebbe eccessivamente il polistirolo, bruciandolo.
Come fare per ottenere la giusta potenza e quindi la temperatura ottimale? Semplice. Conoscendo la potenza voluta e la tensione a disposizione, ricaviamo la resistenza del filo. Girando la formula, otteniamo che R= V² / W e quindi R= (48 volt)² / 70 Watt = 32 Ohm.
Ma se il filo è già lungo quanto serve, come facciamo ad aumentare la resistenza?
Semplice. Prendiamo un altro pezzo di filo di nichel-cromo della stessa sezione, ne avvolgiamo alcune spire intorno ad un materiale isolante facendo attenzione che le spire non si tocchino tra loro. Con l'aiuto di un tester, controlliamo la resistenza di questo spezzone e verifichiamo che essa sia uguale alla differenza tra la resistenza totale (32 Ohm) e la resistenza del filo dell'archetto (25 Ohm). L'ideale è avvolgere più spire del necessario e 'pescare' il punto che ci serve di volta in volta tramite una pinzetta a coccodrillo per circuiti elettrici. In questo modo potremo sperimentare diversi valori di resistenza. Qui sotto è mostrato lo schema elettrico del circuito di alimentazione dell'archetto. L'interruttore permette il passaggio della corrente solo se tenuto premuto. La pinzetta, stabilisce il contatto nel punto in cui il filo ha una resistenza di 7 Ohm, che sommati ai 25 Ohm del filo dell'archetto costituiscono la resistenza necessaria per ottenere la potenza di circa 70 Watt

[olaffo]

rispondo con un altro post perché non riesco a visualizzare bene in modo edit

potrebbe funzionare la cosa?
pongo in maniera più chiara la questione: come posso variare a mio piacimento la temperatura (corrente o tensione) in modo da poter usare anche filo di lunghezza diversa?

[RenzoDF]

Una volta decisa la lunghezza di taglio, devi misurare la resistenza del filo, il problema "serio" è poi stimare la corrente necessaria per far raggiungere al filo la temperatura voluta e questo a mio parere puoi farlo solo "sul campo" alimentando il circuito con una tensione variabile e provando a tagliare il polistirolo in quanto la corrente necessaria sarà legata anche alla velocità di taglio; i calcoli teorici della temperatura raggiunta direi di lasciarli perdere.

Dovresti quindi disporre di una tensione pari a R*I dove I sarà di alcuni ampere, ma non possiamo andare avanti se non conosciamo R (come ti dicevo) e quindi sarebbe auspicabile disporre di un alimentatore che sia in grado di erogare almeno un paio di ampere (ma a seconda del diametro potrebbero servirtene di più) e cominciare a "sperimentare" anche su lunghezze ridotte.

Detto questo, è chiaro che, una volta determinata la corrente e la tensione necessaria si potrebbe passare ad una soluzione più economica ovvero usare un trasformatore 230/24 o /48V per alimentare il "filo caldo" con una resistenza serie addizionale (realizzata con lo stesso filo resistivo ).

Se poi vogliamo andare "a tentativi", comperarci 10m di filo collegare un terminale del secondario a 24 V del trasformatore ad una estremià del filo resistivo e spostare il secondo terminale sui 9, 8, 7 ... 1m ... e vedere "l'effetto che fa" è pur sempre una soluzione accettabile

BTW
a)dire che in questa applicazione mettiamo in corto il secondario, se è vero da un punto di vista "visivo" non è vero da un punto di vista elettrico

b)che 1m di filo resistivo di nichel-cromo da 0,5mm abbia una resistenza di 25 ohm non lo cedo proprio in quanto la resistività si aggira intorno a

c) interessanti le indicazioni riportare in verde ... un bel ripasso dell'elettrotecnica ... ma non riesco a capire perché a casa mia non devo tener premuto l'interruttore per far rimanere accesa la lampadina

[olaffo]

...il problema "serio" è poi stimare la corrente necessaria per far raggiungere al filo la temperatura voluta e questo a mio parere puoi farlo solo "sul campo" alimentando il circuito con una tensione variabile...

proprio quello che vorrei fare... ma come? (domanda originale, ma forse non sono riuscito a farmi capire)

e provando a tagliare il polistirolo in quanto la corrente necessaria sarà legata anche alla velocità di taglio

questa no l'ho capita!

[RenzoDF]

Ripeto .... Con un alimentatore (variabile)

se non ce l'hai usando lo stesso filo come reostato di se stesso

Ma le leggete le risposte ? ... mi sembra proprio di no

Qui se c'è qualcuno che non riesce a farsi capire sono io

[Galaxi93]

oppure ti costruisci un semplice alimentatore regolabile:
http://www.electroportal.net/vis_resour ... n=RP&id=46

e provando a tagliare il polistirolo in quanto la corrente necessaria sarà legata anche alla velocità di taglio

questa no l'ho capita!

Nel senso che variando la tensione e la corrente che attraversa il filo, varia anche la temperatura dello stesso, e quindi la velocità di taglio. Chiaro no?

[orlando]

RenzoDF, un saluto da orlando.
Ed al giovanotto: attento alle dita, no ai diti.E' tempo di castagne tra poco.


Edit RenzoDF : Grazie Orlando Ricambio i Saluti